Globalne zmiany środowiska

1. Globalne zmiany środowiska dr inż. Danuta J. Michczyńska Wykład 1

2. Każdego roku znaczna ilość czasu, pieniędzy i energii jest zużywana aby zidentyfikować i zrozumieć zmiany środowiska, które miały miejsce w przeszłości, tak by móc zrozumieć obecnie zachodzące zmiany i przewidzieć przyszłe. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

3. Tematyka wykładów: • Środowisko geograficzne - pojęcie, elementy oraz uwarunkowania zmian. Skale czasowe. Źródła danych o zmianach klimatu. • Bilans promieniowania dla Ziemi. Efekt cieplarniany. • Wpływ zmian parametrów orbity ziemskiej na klimat - cykle Milankovica. • Cyrkulacja wody w oceanie światowym i jej wpływ na klimat. Mechanizm tworzenia Głębokiej Wody Północnego Atlantyku (NADW). • Metody tworzenia skal czasowych w badaniach środowiska. • Zmiany klimatu w Erze Kenozoicznej. Cykl glacjalno-interglacjalny w Czwartorzędzie. Metody badań klimatostratygraficznych Czwartorzędu. • Źródła danych paleoklimatycznych - rdzenie lodowe, osady morskie i korale. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

4. Tematyka wykładów – cd. • Źródła danych paleoklimatycznych – dane geologiczne z lądów, źródła biologiczne - analiza pyłkowa i dendroklimatologia. • Rozkłady częstości dat U/Th i dat radiowęglowych jako źródła informacji o zmianach środowiska w przeszłości. • Globalne zmiany klimatu w czwartorzędzie. • Zmiany klimatu na przełomie plejstocenu i holocenu. • Antropogeniczne gazy cieplarniane w atmosferze. Prognozy emisji i koncentracji gazów cieplarnianych w najbliższym stuleciu. • Zmiany klimatu Ziemi w ostatnim tysiącleciu. • Mechanizm powstawania dziury ozonowej i jej konsekwencje klimatyczne. • Modelowanie zmian środowiska w oparciu o dane paleoklimatyczne. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

5. Podręczniki • Bradley R. S., Paleoclimatology. Reconstructing Climates of the Quaternary. Harcourt Academic Press, San Diego, 1999. • Mannion A. M., Zmiany środowiska Ziemi. Historia środowiska przyrodniczego i kulturowego. PWN, Warszawa, 2003. • Allen P., Procesy kształtujące powierzchnię Ziemi. PWN, Warszawa, 2000 • Boryczka J., Zmiany klimatu Ziemi. Dialog, Warszawa, 1998 • E. Boeker, R. van Grondelle, Fizyka środowiska. PWN, Warszawa, 2002. • Peixoto J.P., Oort A.H., Physics of Climate. American Institute of Physics, New York, 1992. • Goslar T., Naturalne zmiany atmosferycznej koncentracji radiowęgla w okresie szybkich zmian klimatu na przełomie Vistulianu i Holocenu. Zesz. Nauk. Pol. Śl. Geochronometria 15,1996. • Eddy J. A., Oeschger H. (eds.), Global Changes in the Perspective of the Past, Wiley & Sons, Chichester, 1993. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

6. Artykuły w czasopismach naukowych • Rial J.A., 2004, Abrupt climate change: chaos and order at orbital and millennial scales. Global and Planetary Change 41 • Kukla G., Gavin J., 2005, Did glacials start with global warming? Quaternary Science Reviews 24 • Pillans B., Naish T., 2004, Defning the Quaternary. Quaternary Science Reviews 23 • Schiermeier Q., 2006,A sea change, Nature vol. 439 (19 January): 256-260. • Różański K., 2002, Antropogeniczne zmiany klimatu: mit czy rzeczywistosc? Postępy Fizyki tom dod. 53D: 162-168. • Siegenthaler U. et al., 2005, Stable Carbon Cycle–Climate Relationship During the Late Pleistocene, Science vol. 310:1313-1317. • Spahni R., 2005, Atmospheric Methane and Nitrous Oxide of the Late Pleistocene from Antarctic Ice Cores, Science vol. 310: 1317-1321. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

7. Strony internetowe Interesujące strony www: http://www.ngdc.noaa.gov/ http://www.exploratorium.edu/climate/index.html http://www.ace.mmu.ac.uk/Resources/gcc/index.html http://www.physicalgeography.net/home.html http://www.stratigraphy.org/gssp.htm http://www.dpc.ucar.edu/globalChange/ http://www.realclimate.org/ Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

8. Środowisko geograficzne i jego elementy • Środowisko geograficzne (powłokę geograficzną) tworzy zespół elementów przyrodniczych wzajemnie powiązanych i uwarun-kowanych. Elementami środowiska są atmosfera, hydrosfera, kriosfera, litosfera i biosfera. Cechą charakterystyczną powłoki geograficznej jest jej piętrowa budowa, wzajemne przenikanie sfer oraz przestrzenne zróżnicowanie. Za górną granicę powłoki przyjmuje się pas atmosfery (stratosfery) odległy o 20-25 km od powierzchni Ziemi, w którym występuje maksymalna koncentracja ozonu, za dolną granicę - warstwę podskorupową leżącą średnio 30-40 km pod powierzchnią Ziemi (granica ta pod górami znajduje się na głębokości 70-80 km, natomiast pod oceanami 5-8 km). • Środowisko naturalne to środowisko geograficzne nie przekształcone przez człowieka lub też przekształcone w niewielkim stopniu. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

9. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

10. Elementy środowiska • Atmosfera – najbardziej zmienna część środowiska, układ dynamiczny, w którym zachodzi ciągłe przemieszczanie się mas powietrza. • Hydrosfera – woda w stanie ciekłym znajdująca się na powierzchni Ziemi, w oceanach, jeziorach, rzekach i pod powierzchnią Ziemi. • Kriosfera – światowe zasoby lodu i śniegu, obejmujące lądolody, lodowce górskie, lód morski, pokrywę śnieżną, lód rzeczny i jeziorny. • Litosfera – Kontynenty wraz z masywami górskimi i basenami oceanicznymi, osady i gleby. Elementy te ulegają zmianom bardzo powoli i należy je rozpatrywać w skali życia Ziemi. • Biosfera - roślinność lądowa i morska, zwierzęta lądowe (w tym człowiek) i morskie oraz ptaki. Elementy biosfery są bardzo czułe na zmiany klimatu i ze swej strony mogą wpływać na jego zmiany. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

11. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

12. Atmosfera • Układ warstwowy • Cyrkulacja atmosferyczna Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

13. Atmosfera Mimo że atmosfera nie jest wielkim magazynem wody, jest "super autostradą", którą woda przemieszcza się wokół Ziemi. Woda w atmosferze występuje zawsze. Najlepiej widoczną formą jej obecności są chmury. Ale nawet przejrzyste powietrze w bezchmurny dzień zawiera wodę w postaci małych, niewidocznych gołym okiem cząsteczek. Objętość wody w atmosferze wynosi około 12900 km3. Gdyby cała woda zawarta w atmosferze spadła na Ziemi w jednej chwili, utworzyłaby na powierzchni warstwę o grubości 2.5 cm. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

14. Opady Średnie roczne opady na świecie Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

15. Hydrosfera • Przeważająca ilość wody jest zmagazynowana w oceanach przez czas dłuższy niż ten potrzebny dla pełnego cyklu hydrologicznego. Ocenia się, że około 1 338 000 000 km3 światowych zasobów wody (1 386 000 000 km3) znajduje się w oceanach. Stanowi to około 96.5% całkowitych zasobów. Szacuje się również, że oceany w około 90% zasilają proces parowania. • W okresach oziębienia klimatu na Ziemi znaczna część wody została uwięziona w różnych formach zlodowacenia (lądolody, lodowce), zmniejszając tym samym dostępną objętość wody dla innych elementów cyklu. Zjawisko odwrotne było możliwe podczas okresów ocieplenia klimatu. W czasie ostatniej epoki lodowej prawie jedną trzecią powierzchni Ziemi pokrywały lodowce, a poziom oceanów był o około 122 m niższy od dzisiejszego. Około 3 milionów lat temu, kiedy Ziemia była cieplejsza, oceany mogły być nawet 50 m powyżej stanu dzisiejszego. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

16. Hydrosfera Ponad 96% - to wody słone. Wody słodkie w 68% w lodach i lodowcach. Pozostałe ok. 30% wód słodkich znajduje się pod ziemią. Powierzchniowe zasoby słodkiej wody (rzeki czy jeziora) wynoszą około 93000 km3, co stanowi zaledwie 1/700% całkowitych zasobów wodnych Ziemi. A mimo to rzeki i jeziora są podstawowym źródłem wody w codziennym życiu człowieka. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

17. Obieg wody Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

18. Kriosfera • Lodowce pokrywają 10-11% powierzchni wszystkich lądów. • Gdyby dzisiaj stopiły się wszystkie lodowce poziom mórz i oceanów podniósł by się o około 70 m (wg National Snow and Ice Data Center). • Podczas ostatniego zlodowacenia poziom mórz był o około 122 m niższy od obecnego a lodowce pokrywały prawie jedną trzecią lądów. • Podczas ostatniego ocieplenia, 125000 lat temu, powierzchnia mórz utrzymywała się o około 5.5 m wyżej niż dzisiaj. Około 3 mln lat temu poziom mórz mógł być wyższy nawet o 50.5 m. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

19. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

20. Litosfera • Formowała się do początku powstania naszej planety, pod wpływem procesów zachodzących zarówno we wnętrzu Ziemi, jak i na jej powierzchni. W wyniku współdziałania tych procesów powstawały i powstają skały, złoża minerałów, a także struktury tektoniczne i formy ukształtowania terenu. Skalne oblicze Ziemi stale ulega zmianie, na efekty niektórych trzeba czekać miliony lat, np. na powstanie gór. Inne procesy zachodzą bardzo szybko, a skutki ich są katastrofalne, np. trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów. Rzeźba powierzchni Ziemi i jej budowa wpływają na przebieg procesów zachodzących w atmosferze i hydrosferze oraz pośrednio w przyrodzie ożywionej, różnicując strefowy układ tych elementów środowiska. • Dla człowieka litosfera jest podłożem, na którym żyje i które przekształca. Jest też źródłem zasobów mineralnych, które wykorzystuje i przetwarza. Niezmiernie długi czas powstawania skał i złóż mineralnych powoduje, że zasoby mineralne Ziemi uznajemy za zasoby nieodnawialne. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1

21. Biosfera • Biosfera, żywa powłoka ziemi wraz ze środowiskiem życia organizmów, obejmująca powierzchniową warstwę skorupy ziemskiej (litosfera), wszystkie wody (hydrosfera) i dolne warstwy atmosfery (troposfera). • Granice biosfery nie są jednoznacznie określone, większość organizmów żyje do ok. 100 m wysokości w atmosferze, 150 m w głąb wody i 3 m w głąb gleby. Zasięgi maksymalne są osiągane przez utajone formy życia tj. nasiona, zarodniki, które można spotkać do kilkunastu kilometrów wysokości. • Dla prognozowania przyszłości kuli ziemskiej ma znaczenie ocena produktywności biosfery oraz bilansowanie jej zasobów odnawialnych i nieodnawialnych. Globalne Zmiany Środowiska Wykład 1