Οι ανθρώπινες δραστηριότητες ανατρέπουν την κλιματική ισορροπία;

Έχετε μάθει για την κλιματική αλλαγή και τους κύριους κύκλους που ελέγχουν τη δυναμική του κλίματος. Τώρα είναι καιρός να διερευνήσουμε τι είναι η κλιματική αλλαγή και τι ρόλο παίζουν οι ανθρώπινες δραστηριότητες σε αυτήν. Σε αυτό το άρθρο, θα εμβαθύνουμε στη σχέση μεταξύ της αυξημένης εκπομπής αερίων του θερμοκηπίου και της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Η συγκέντρωση CO ₂ στην ατμόσφαιρα δεν έχει ξεπεράσει ποτέ τα 300 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) τα τελευταία 800.000 χρόνια. Ωστόσο , οι συγκεντρώσεις CO _{2 το 2018 έφτασαν τα 407,4 ppm} Ades et al., 2020 , το οποίο είναι σημαντικά υψηλότερο από εκείνα που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια των θερμότερων μεσοπαγετώνων περιόδων.

Το σχήμα (1) δείχνει τις παγκόσμιες ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα (CO ₂ ) σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) τα τελευταία 800.000 χρόνια. Οι κορυφές και οι κοιλάδες παρακολουθούν τις εποχές των παγετώνων (χαμηλό CO ₂ ) και τις θερμότερες μεσοπαγετώνες (υψηλότερο CO ₂ ). Κατά τη διάρκεια αυτών των κύκλων, το CO ₂ δεν ήταν ποτέ υψηλότερο από 300 ppm , ( Lindsey, 2020 )

 Σχήμα 1: Παγκόσμια ατμοσφαιρικές συγκεντρώσεις διοξειδίου του άνθρακα (CO ₂ ) σε μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) τα τελευταία 800.000 χρόνια. Από το NOAA με βάση τους Lüthi, et al., (2008) . ( Κάντε κλικ για ανάπτυξη )

Τα ευρήματα της έρευνας παρέχουν πειστικές αποδείξεις ότι οι ανθρώπινες δραστηριότητες είναι η κύρια αιτία αυξημένων επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, τα οποία προκαλούν την κλιματική αλλαγή ( IPCC, 6η Έκθεση Αξιολόγησης 2021 ). Το μεγαλύτερο μέρος του ορυκτού άνθρακα (π.χ. πετρέλαιο και αέριο) έχει εξορυχθεί τα τελευταία 50 χρόνια και τα ποσοστά εξόρυξης αυξάνονται εκθετικά ( Heede, 2014 και Ritchie and Roser, 2017 ). Ως αποτέλεσμα, μέχρι το 2020, η μέση συγκέντρωση CO ₂ στην ατμόσφαιρα έχει αυξηθεί περίπου κατά 50% σε σύγκριση με την προβιομηχανική εποχή. Περίπου το 30% και το 25% της περίσσειας CO ₂ απορροφάται από τα χερσαία οικοσυστήματα και τον ωκεανό, αντίστοιχα ( Ballantyne et al., 2012), και το 45% παραμένει στην ατμόσφαιρα. Κάθε χρόνο, 5,5 TgC (δισεκατομμύρια μετρικοί τόνοι άνθρακα) απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα από την καύση ορυκτών καυσίμων, ενώ μόνο 3,3 TgC/έτος συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα. Κατά συνέπεια, η ποσότητα του CO ₂ , ενός ισχυρού αερίου του θερμοκηπίου, αυξήθηκε δραστικά στην ατμόσφαιρα και προκάλεσε σημαντική υπερθέρμανση του πλανήτη και ανισορροπία στους κύκλους ενέργειας, νερού και άνθρακα.

 Αλλαγή του κλίματος

Η κλιματική αλλαγή αναφέρεται σε αλλαγές στα καιρικά πρότυπα, καθώς και σε αλλαγές στους ωκεανούς, τις επιφάνειες της γης και τα στρώματα πάγου που περιγράφουν τα τοπικά, περιφερειακά και παγκόσμια κλίματα της Γης, που συμβαίνουν σε χρονικές κλίμακες δεκαετιών ή περισσότερο ( Houghton et al., 1990 ). Σύμφωνα με την IPCC , η κλιματική αλλαγή ορίζεται ως μια αλλαγή στην κλιματική κατάσταση, η οποία μπορεί να ανακαλυφθεί χρησιμοποιώντας στατιστική ανάλυση για τις αλλαγές στις κλιματικές ιδιότητες με την πάροδο του χρόνου (συνήθως 30 χρόνια), ανεξάρτητα από το εάν προκαλείται από φυσική μεταβλητότητα ή ανθρωπογενή δραστηριότητα. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο ορισμός της κλιματικής αλλαγής της IPCC διαφέρει από εκείνον της Σύμβασης Πλαίσιο των Ηνωμένων Εθνών για την Κλιματική Αλλαγή UNFCCC. Η UNFCCC περιγράφει την κλιματική αλλαγή ως αλλαγή του κλίματος που προκαλείται από ανθρωπογενή δραστηριότητα που μεταβάλλει την παγκόσμια ατμοσφαιρική σύνθεση. Ο κύριος παράγοντας της ανθρωπογενούς δραστηριότητας που αλλάζει το κλίμα είναι οι αυξημένες εκπομπές θερμοκηπίου λόγω της καύσης ορυκτών καυσίμων και των βιομηχανικών διεργασιών ( Fischedick et al., 2014 ).

Επιπτώσεις αυξημένων επιπέδων αερίων θερμοκηπίου

Η επιφάνεια της Γης δέχεται ακτινοβολία από τον Ήλιο. Μέρος αυτής της ακτινοβολίας ανακλάται και μέρος της απορροφάται και στη συνέχεια εκπέμπεται ξανά στο μήκος κύματος που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία της επιφάνειας. Χωρίς ατμόσφαιρα, η ακτινοβολία που εξέρχεται από την επιφάνεια της Γης θα χανόταν στο διάστημα και η θερμοκρασία στη Γη θα ήταν πολύ κάτω από το σημείο πήξης. Τα αέρια του θερμοκηπίου απορροφούν την ακτινοβολία μακρών κυμάτων που εκπέμπεται από τη Γη και την εκπέμπουν ξανά προς όλες τις κατευθύνσεις, έτσι μόνο ένα μέρος της διαφεύγει στο διάστημα. Η φυσική επίδραση των αερίων του θερμοκηπίου φαίνεται σχηματικά στο σχήμα (2-αριστερό πλαίσιο). Οι υδρατμοί συμβάλλουν περισσότερο στο συνολικό φαινόμενο του θερμοκηπίου, καθώς απορροφούν την ακτινοβολία σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Η ανθρωπογενής (ανθρωπογενής) ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου (Εικόνα 2-δεξιό πλαίσιο) οφείλεται, ωστόσο, κυρίως στο διοξείδιο του άνθρακα,₂ που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα ( Buchwitz et al.,2017 ). Οι συγκεντρώσεις μεθανίου και οξειδίου του αζώτου (N ₂ O) ενισχύονται επίσης από ανθρωπογενείς δραστηριότητες. Αν και υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες, είναι πολύ πιο ισχυρά αέρια θερμοκηπίου από το CO ₂ .

 Εικόνα 2: Σχηματική απεικόνιση του φαινομένου του θερμοκηπίου: φυσικές (αριστερό πλαίσιο) και βελτιωμένες από τον άνθρωπο (δεξιό πλαίσιο) επιδράσεις των αερίων του θερμοκηπίου. Αναπαραγωγή από Elnaz Neinavaz (UT-ITC) Κάντε κλικ για επέκταση

Επί του παρόντος, τα επίπεδα CO ₂ στην ατμόσφαιρα είναι 40% μεγαλύτερα από ό,τι πριν από τη Βιομηχανική Επανάσταση. Από το 2007, η συγκέντρωση του CH ₄ στην ατμόσφαιρα αυξάνεται συνεχώς. Η καύση ορυκτών καυσίμων, η διαχείριση αποβλήτων και η υποβάθμιση των υγροτόπων θεωρούνται κυρίαρχες ανθρωπογενείς πηγές μεθανίου CH ₄ στην ατμόσφαιρα ( Turner et al., 2019 ). Η ενέργεια που προστίθεται στο σύστημα της Γης από τις ενισχυμένες επιδράσεις των αερίων του θερμοκηπίου ονομάζεται επιβολή ακτινοβολίας. Η θετική ακτινοβολία προκαλεί υπερθέρμανση του πλανήτη και η αρνητική ακτινοβολία προκαλεί ψύξη ( Smithson, 2002) που επηρεάζει άλλες πτυχές του κλιματικού συστήματος της Γης λόγω των κύκλων (ενέργεια, νερό, άνθρακας) που συνδέουν την ατμόσφαιρα με τη γη και τους ωκεανούς ( Pionek et al., 2014 ).

Εκτός από την καύση ορυκτών καυσίμων και τις βιομηχανικές δραστηριότητες, η εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου ενισχύεται λόγω της αποψίλωσης των δασών, συμβάλλοντας έως και το 20% των εκπομπών άνθρακα ( Myhre et al., 2013 , Turner et al., 2019 ) και η εξόρυξη άνθρακα, συμβάλλοντας στην Το 60% της παγκόσμιας εκπομπής μεθανίου ( Kholod et al., 2020 )

Το πρόγραμμα Climate Change Initiative Greenhouse συγχώνευσε διαφορετικές δορυφορικές αποστολές και παρείχε εμπειρικά στοιχεία της παγκόσμιας αύξησης των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου σε παγκόσμια κλίμακα ( Reuter et al., 2020 ), όπως φαίνεται στα Σχήματα (3) και (4).

 Εικόνα 3: Χρονικές σειρές CO ₂ για τρεις ζώνες γεωγραφικού πλάτους (παγκόσμια στην ξηρά, μαύρη γραμμή, βόρειο ημισφαίριο, κόκκινο, νότιο ημισφαίριο, πράσινο) και παγκόσμιος χάρτης (μέσος όρος εξαμήνου). Από Reuter et al., (2020) . Κάντε κλικ για επέκταση

 Σχήμα 4: Χρονικές σειρές μεθανίου (CH ₄ , κάτω πλαίσιο) για τρεις ζώνες γεωγραφικού πλάτους (παγκόσμια στην ξηρά, μαύρη γραμμή, βόρειο ημισφαίριο, κόκκινο· νότιο ημισφαίριο, πράσινο) και παγκόσμιος χάρτης (μέσος όρος εξαμήνου). Από Reuter et al., (2020) . ( Κάντε κλικ για ανάπτυξη )

Μετρώντας άνθρακα

Νωρίτερα , διαβάσατε για την επίδραση των ανθρώπινων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, ιδιαίτερα του διοξειδίου του άνθρακα (CO ₂ ), στο κλίμα. Αυτό το βίντεο από την ESA   θα αξιοποιήσει αυτή τη γνώση. 

Στη συνέχεια, θα προχωρήσουμε περαιτέρω παρουσιάζοντας μερικές ακόμη πτυχές της επείγουσας ανάγκης για μειωμένες ανθρώπινες εκπομπές CO ₂ .

Πώς να περιγράψετε το κλίμα και τη μεταβλητότητά του;

Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσετε τις μεταβλητές που κρίνονται απαραίτητες για τον χαρακτηρισμό του κλίματος της Γης. Στη συνέχεια, θα μάθετε για το ρόλο των έργων πρωτοβουλίας για την αλλαγή του κλίματος στη χρήση δορυφορικών δεδομένων για την παραγωγή βασικών κλιματικών μεταβλητών.

Βασικές κλιματικές μεταβλητές

Οι βασικές μεταβλητές του κλίματος (ECVs) είναι « φυσικές, χημικές ή βιολογικές μεταβλητές ή μια ομάδα συνδεδεμένων μεταβλητών που συμβάλλουν καθοριστικά στον χαρακτηρισμό του κλίματος (βλ. Bojinski et al., 2014 ).

Το Παγκόσμιο Σύστημα Παρατήρησης του Κλίματος (GCOS) έχει εντοπίσει 54 ECV για να χαρακτηρίσει το κλίμα. Το σχήμα (1) δείχνει πώς αλληλεπιδρούν και αλλάζουν τα διάφορα στοιχεία του κλιματικού συστήματος.

 Εικόνα 1: Αλληλεπίδραση μεταξύ των στοιχείων των κλιματικών συστημάτων, από IPCC, AR4, 2007 . ( Κάντε κλικ για ανάπτυξη )

Πώς ανιχνεύεται η κλιματική αλλαγή και η χρησιμότητα των δορυφορικών παρατηρήσεων

Η κατανόηση των βασικών μεταβλητών του κλίματος θα βελτιώσει την κατανόησή μας για το κλίμα και την αλληλεπίδρασή του με την ατμόσφαιρα, τη γη και τον ωκεανό μέσω των κύριων κύκλων της Γης (κύκλοι νερού, ενέργειας και άνθρακα). Η ανίχνευση αλλαγών σε αυτές τις μεταβλητές θα πρέπει να ερμηνεύεται με βάση την εσωτερική μεταβλητότητα του κλίματος (φυσικές αλλαγές που δεν επηρεάζονται από τον άνθρωπο).

Η χρησιμότητα των δορυφόρων δίνεται από την ικανότητά τους να δημιουργούν ένα μακρύ αρχείο συνοπτικών δεδομένων. Οι δορυφορικές παρατηρήσεις παρέχουν μια συνολική άποψη ολόκληρης της Γης, επιτρέποντας τη συνεχή παρακολούθηση μιας περιοχής σε μεγάλο χρονικό διάστημα ( Holmann et al., 2013). Αυτή η συνεχής, συνοπτική άποψη και οι επαναλαμβανόμενες μετρήσεις παρέχουν τα μέσα για τον εντοπισμό μικρών αλλαγών στο κλίμα και τη σύγκριση αυτών με το υπόβαθρο της φυσικής μεταβλητότητας. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι μικρές αλλά κρίσιμες και παρέχουν τα εμπειρικά στοιχεία που απαιτούνται για την κατανόηση και την πρόβλεψη της εξέλιξης του κλίματος. Οι δορυφορικές μετρήσεις ατμοσφαιρικών (π.χ. αεροζόλ, σύννεφο, υδρατμοί), επίγειες (π.χ. υγρασία εδάφους, κάλυψη γης) και ωκεάνιες (π.χ. πάγος, στάθμη της θάλασσας) μεταβλητών είναι ένας από τους κύριους τρόπους παροχής στη διεθνή κοινότητα επιστημόνων και πολιτικών δεδομένα που χρειάζονται για να βελτιώσουν την κατανόησή μας για το κλίμα και να προβλέψουν και να μετριάσουν τις συνέπειες των αλλαγών του. Για την παραγωγή συνόλων δεδομένων αρκετά μεγάλου μήκους για την κλιματική έρευνα, το πρόγραμμα Climate Change Initiative (CCI) τουΗ Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος, η ESA έχει συγχωνεύσει σύνολα δεδομένων από το 40ετές αρχείο της ESA με δορυφόρους που λειτουργούν αυτή τη στιγμή σε συνεχείς σειρές αρχείων δεδομένων. Σε αυτή τη διαδικασία συγχώνευσης, οι επιστήμονες του προγράμματος CCI έχουν δημιουργήσει αρχεία κλιματικών δεδομένων για 23 από τα 54 ECV που σχετίζονται με την ατμόσφαιρα, τη γη και τον ωκεανό. Αυτά τα ECV που βασίζονται σε δορυφόρους έχουν προσφέρει τα επιστημονικά στοιχεία για την πρόβλεψη και τον εντοπισμό της κλιματικής αλλαγής και συνέβαλαν στις διεθνείς προσπάθειες της Σύμβασης Πλαισίου των Ηνωμένων Εθνών για την Κλιματική Αλλαγή (UNFCCC) και της Διακυβερνητικής Επιτροπής για την Κλιματική Αλλαγή .

Δορυφορικές μετρήσεις της κλιματικής αλλαγής

Αυτό το βίντεο από την ESA θα εξετάσει τα μακροπρόθεσμα σύνολα δεδομένων σχετικά με τις βασικές μεταβλητές του κλίματος που παράγονται από την Πρωτοβουλία για την Κλιματική Αλλαγή της ESA .

Οι δορυφορικές μετρήσεις της μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας της Γης, της στάθμης της θάλασσας, των ατμοσφαιρικών αερίων, της μείωσης του πάγου και της δασικής κάλυψης, για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα, είναι ένας από τους κύριους τρόπους παροχής στην επιστημονική κοινότητα των δεδομένων που χρειάζονται για να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το γήινο σύστημα και προβλέψει το μέλλον του. Μέσω της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή της ESA, δημιουργούνται και διατηρούνται συστηματικά μακροπρόθεσμα σύνολα δεδομένων για βασικούς δείκτες της κλιματικής αλλαγής. Αυτές οι «ουσιώδεις μεταβλητές του κλίματος» – από τις οποίες υπάρχουν περισσότερες από 50 – αποτελούν τον πυρήνα του έργου της Σύμβασης Πλαισίου των Ηνωμένων Εθνών για την Κλιματική Αλλαγή και του ειδικού προγράμματος των Ηνωμένων Εθνών για το Παγκόσμιο Σύστημα Παρατήρησης του Κλίματος. Πηγή ESA .

Απαραίτητες ατμοσφαιρικές κλιματικές μεταβλητές

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε σχετικά με τα αρχεία δεδομένων των βασικών μεταβλητών του κλίματος της ατμόσφαιρας που έχουν δημιουργηθεί από δορυφορικές παρατηρήσεις από την Πρωτοβουλία για την αλλαγή του κλίματος (CCI) . Το άρθρο θα σας παρουσιάσει επίσης το Climate from Space (CfS) , το οποίο είναι μια διαδικτυακή εφαρμογή για την οπτικοποίηση δεδομένων CCI και την ενασχόληση με ιστορίες σχετικά με τις χρησιμότητα των βασικών μεταβλητών του κλίματος (ECV) για την περιγραφή του κλίματος.

Αερόλυμα

 Volcanic aerosol, Πηγή ESA

Πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια ένας αστεροειδής πλάτους 10 χιλιομέτρων προκάλεσε μια τεράστια έκρηξη. Αυτή η έκρηξη εξάπλωσε ένα στρώμα σκόνης και συντρίμμια (αερολύματα!) στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα αυτά τα αερολύματα να μπλοκάρουν το εισερχόμενο ηλιακό φως. Η θερμοκρασία της γης έπεσε και αυτό ξεκίνησε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων.

Αυτές τις μέρες, ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν τα αερολύματα ως προϊόντα από ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η καύση ορυκτών καυσίμων και οι γεωργικές δραστηριότητες που δημιουργούν σκόνη και άλλα αιωρούμενα σωματίδια. Όμως, αν και οι περισσότεροι «γνωρίζουν» για τα αερολύματα, δεν γνωρίζουν πολλοί ακριβώς τι είναι ή τι κάνουν, επειδή τα περισσότερα αερολύματα είναι δύσκολο να εντοπιστούν με το ανθρώπινο μάτι. Ή είναι; Στην πραγματικότητα, όλα αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια στην ατμόσφαιρα αλληλεπιδρούν με την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία. Ανάλογα με τον τύπο του αερολύματος, ένα συγκεκριμένο τμήμα της ηλιακής ακτινοβολίας διασκορπίζεται σε διάφορες κατευθύνσεις. Οι υδρατμοί μπορεί επίσης να προσκολληθούν σε αυτά τα σωματίδια, προκαλώντας σχηματισμό νεφών και αλλάζοντας την ακτινοβολία τους (βλ. σύννεφα). Με βάση τον τύπο και τη θέση τους, τα σωματίδια αερολύματος μπορεί να προκαλέσουν είτε ψύξη είτε θέρμανση της ατμόσφαιρας.

Η ψυκτική επίδραση του αερολύματος έχει συγκαλύψει την επιταχυνόμενη υπερθέρμανση του πλανήτη. Εξάλλου, αυτά τα λεπτά σωματίδια αερολύματος αποτελούν σημαντική ανησυχία για τη δημόσια υγεία, προκαλώντας καρκίνο και καρδιοπνευμονική θνησιμότητα. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αυξήσει τη συνολική ποσότητα σωματιδίων αερολύματος στην ατμόσφαιρα κατά δύο φορές σε σύγκριση με την προβιομηχανική εποχή. Βρείτε περισσότερα για το αεροζόλ από το Aerosol Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

σύννεφα

 Σύννεφο και δάσος, Πηγή ESA

Έχετε κάνει ποτέ ζεστό ντους με κλειστή την πόρτα; Θαμπώθηκε κάποια στιγμή; Μάλλον έπρεπε να σκουπίσετε το συμπυκνωμένο νερό από τον καθρέφτη προτού μπορέσετε να το χρησιμοποιήσετε. Τα σύννεφα ξεκινούν παρόμοια, εκτός από το ότι οι υδρατμοί δεν προσκολλώνται σε έναν καθρέφτη, αλλά στις επιφάνειες των σωματιδίων αερολύματος: ζεστός υγρός αέρας ανεβαίνει, ψύχεται και οι υδρατμοί συμπυκνώνονται, σχηματίζοντας σύννεφα (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ).

Τα σύννεφα ελέγχουν σε μεγάλο βαθμό την ποσότητα της ενέργειας που φτάνει και φεύγει από τη γη, και διαφορετικοί τύποι σύννεφων το κάνουν με διαφορετικούς τρόπους. Ο τύπος του νέφους καθορίζεται από πολλούς παράγοντες: την κάλυψη γης (νερό, δάσος, αστική περιοχή), τοπογραφία, κίνηση των καιρικών συστημάτων (μέτωπα) και υψόμετρο. Μια πρόσφατη ανακάλυψη έδειξε ότι οι αστικές περιοχές ενισχύουν τη διατήρηση της νέφωσης το απόγευμα και το βράδυ, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση του φαινομένου της αστικής θερμικής νησίδας (Διαβάστε την ιστορία του CfS για την Αστική Θερμότητα ). Βρείτε περισσότερα για τα σύννεφα από το Cloud Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Αέρια θερμοκηπίου

 Οι βιομηχανικές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου τροφοδοτούν το θερμαινόμενο κλίμα μας, Πηγή ESA

Ξέρεις αυτό το συναίσθημα; την πρώτη ζεστή μέρα του χρόνου. Κάθεσαι στην τάξη ανυπομονώντας να βγεις έξω και επιτέλους απολαύσεις τον ζεστό καιρό. Ο ήλιος που λάμπει μέσα από το παράθυρο σχεδόν καίει το δέρμα σας, αλλά όταν τελικά μπορείτε να βγείτε έξω, ο ήλιος δεν φαίνεται πλέον τόσο δυνατός. Μέσα στην τάξη, είναι σχεδόν σαν να βρίσκεστε σε θερμοκήπιο. όλη η θερμότητα που εισέρχεται από το παράθυρο παγιδεύεται και μόλις μπει, ακόμα και τη νύχτα, απλώς ξεφεύγει. Τα θερμοκήπια διασφαλίζουν ότι ακόμη και σε γεωγραφικές περιοχές που είναι γενικά πολύ κρύες για την καλλιέργεια ορισμένων καλλιεργειών, μπορούν να καλλιεργηθούν. Βοηθούν επίσης στη διατήρηση αρκετά υψηλών θερμοκρασιών για τις καλλιέργειες κατά τη διάρκεια του χειμώνα.

Στα θερμοκήπια, φαίνεται ότι ο μόνος τρόπος για τη θερμότητα είναι μέσα. Μόλις μπείτε, δεν υπάρχει διέξοδος. Η ατμόσφαιρα γύρω από τη γη δρα παρόμοια, αλλά σε μεγαλύτερη κλίμακα. Αντί οι γυάλινες οροφές να παγιδεύουν τη θερμότητα, είναι ορισμένα αέρια στην ατμόσφαιρα που το κάνουν. Έχετε ιδέα ποιο είναι το γενικό όνομα για αυτά τα αέρια; Βλέπετε ακόμα τον σύνδεσμο; Έχουν ονομαστεί αέρια θερμοκηπίου!

Το αποτέλεσμα είναι ότι η ατμόσφαιρα της Γης είναι θερμότερη από ό,τι θα ήταν χωρίς το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Από την άλλη πλευρά, αν δεν υπήρχαν καθόλου αέρια του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα της Γης, η ζωή όπως ξέρουμε θα ήταν αδύνατη επειδή η μέση θερμοκρασία της επιφάνειας θα ήταν αρκετοί βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν.

Παρόλο που υπάρχουν φυσικά αέρια του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα, είναι τα αέρια του θερμοκηπίου που εκπέμπονται από τον άνθρωπο αυτά που προκαλούν ανησυχία, π.χ. CO ₂ (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον κύκλο του άνθρακα ) και το μεθάνιο (CH ₄ ). Οι συγκεντρώσεις αυτών των αερίων αυξάνονται στην ατμόσφαιρα από την αρχή της βιομηχανικής επανάστασης.

Μάθετε περισσότερα για τα αέρια θερμοκηπίου από το Πρόγραμμα Θερμοκηπιακών Αερίων της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Οζο

 Τρύπα του όζοντος στις 7 Οκτωβρίου 2008 ESA

Ποιος δεν έχει μπερδευτεί με το όζον. αν η τρύπα στο στρώμα του όζοντος είναι κακή επειδή επιτρέπει στην επιβλαβή UV να κάψει το δέρμα μας, τότε χρειαζόμαστε όζον σωστά; Αλλά τότε είναι και κακό γιατί μολύνει τον αέρα μας; (Διαβάστε την ιστορία του CfS με θέμα Είναι το όζον καλό ή κακό; ) Ας το δούμε πιο προσεκτικά. Τα αέρια που περιέχουν χλώριο και βρώμιο που προέρχονται από το αποσμητικό μας είναι υπεύθυνα για μεγάλες απώλειες όζοντος στην ανώτερη ατμόσφαιρα, που έχει ως αποτέλεσμα ένα ψυκτικό αποτέλεσμα στην επιφάνεια της Γης. Αντίθετα, η ρύπανση από τα καυσαέρια των αυτοκινήτων και την καύση ορυκτών καυσίμων θα αυξήσει το επίπεδο του όζοντος χαμηλότερα κοντά στην επιφάνεια, το οποίο είναι επιβλαβές και έχει θερμαντική επίδραση στην επιφάνεια της Γης. Λόγω αυτών των διπλών διεργασιών, οι κλιματικές επιπτώσεις των αλλαγών στις συγκεντρώσεις του όζοντος ποικίλλουν ανάλογα με το υψόμετρο.

Οι δορυφόροι έχουν βοηθήσει στην ανακάλυψη της τρύπας στο στρώμα του όζοντος και τώρα μας βοηθούν να παρακολουθούμε τις αλλαγές στο συνολικό όζον καθώς και την κατακόρυφη κατανομή του. Βρείτε περισσότερα για το όζον από το Ozone Project of the Climate Change Intiative

Περιφερειακή αξιολόγηση και διεργασίες του κύκλου άνθρακα

 Υπολογιστική μονάδα για το Climate Modelling, © UK Met Office, Crown Copyright

Εάν δίναμε σε εσάς και τους φίλους σας έναν λογαριασμό 100 ευρώ και λέγαμε ότι μπορείτε να αγοράσετε ό,τι θέλετε, θα πρέπει να πάρετε αποφάσεις. ποιος θα πάρει πόσα; Σε τι θα το ξοδέψετε; Ίσως, αν όλοι κάνετε κάποιες δευτερεύουσες δουλειές, θα μπορούσατε να βγάλετε περισσότερα χρήματα για να ξοδέψετε! Τι γίνεται όμως αν κάποιος από εσάς πάρει υψηλότερο ωρομίσθιο. θα συνεχίσετε να μοιράζετε τα χρήματα που βγάζετε συλλογικά εξίσου;

Αυτό είναι κάτι που πρέπει να αντιμετωπίσουν και οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής σε όλο τον κόσμο. Εκτός από το ότι πρέπει να μοιραστούν και να κατανείμουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Για την καταπολέμηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη, έχει πλέον αποφασιστεί παγκοσμίως ότι δεν μπορούμε απλώς να συνεχίσουμε με τον τρόπο που κάναμε πριν. Πρέπει να μειώσουμε δραστικά την ποσότητα της καύσης ορυκτών καυσίμων ώστε να περιοριστούν οι εκπομπές. Για το λόγο αυτό, υπάρχει ένας Παγκόσμιος Προϋπολογισμός Άνθρακα - μια συνολική μέγιστη ποσότητα αερίων του θερμοκηπίου που εκπέμπονται από τον άνθρωπο και ανακατανέμεται μεταξύ των ωκεανών, της ατμόσφαιρας και της βιόσφαιρας. Αυτός ο προϋπολογισμός κατανέμεται μεταξύ των χωρών, ώστε να γνωρίζουν όλες πόσα μπορούν να «δαπανήσουν». Τι γίνεται όμως αν μια χώρα αναλάβει την παράπλευρη δουλειά της δημιουργίας περισσότερων καταβόθρων άνθρακα; Στη συνέχεια, πρακτικά, έχουν περισσότερα να ξοδέψουν (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με τον κύκλο άνθρακα). Μπορούν να αποφασίσουν να εκπέμπουν περισσότερο οι ίδιοι ή να πουλήσουν τις εκπομπές τους σε άλλες χώρες.

Πώς μπορείτε να ποσοτικοποιήσετε τις περιφερειακές εκπομπές και τις καταβόθρες; Για να παρακολουθείται εάν επιτυγχάνονται οι προϋπολογισμοί άνθρακα, το έργο Περιφερειακής Εκτίμησης και Διαδικασιών Κύκλου Άνθρακα (RECCAP) της ESA συνεργάζεται με το Παγκόσμιο Έργο Άνθρακα . Υποστηρίζουν και επιταχύνουν την ανάλυση των περιφερειακών προϋπολογισμών άνθρακα, κλείνοντας το χάσμα μεταξύ των μετρούμενων εκπομπών και βρίσκοντας τις πηγές (και τις καταβόθρες) για τη μείωση της αβεβαιότητας στον προϋπολογισμό. Τα μοντέλα που βασίζονται σε δεδομένα επιτρέπουν την παρακολούθηση των περιφερειακών προϋπολογισμών CO _{2 .} Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής σε όλο τον κόσμο να συνεργαστούν για την εξεύρεση λύσεων για να διατηρήσουμε τον πλανήτη μας υγιή (Διαβάστε την ιστορία του CfS για το Climat Modeling ).

Υδρατμοί

 Υδρατμοί από λίμνη, Πηγή ESA

Εάν έχετε πάει ποτέ σε σάουνα, έχετε δει ότι για να διατηρήσετε τη σάουνα ζεστή και υγρή, πρέπει να βάλετε νερό σε λαμπερές πέτρες. Το νερό εξατμίζεται και γίνεται υδρατμός. Η υψηλότερη υγρασία το κάνει πιο ζεστό και επομένως ιδρώνετε περισσότερο. Ο ατμός σάουνας έχει ένα φινλανδικό όνομα: löyly. Είναι αρκετά ενδιαφέρον ότι το νερό δεν χρειάζεται να βράσει για να εξατμιστεί. Το νερό εξατμίζεται σχεδόν σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, επειδή η εξάτμιση εξαρτάται από την ενέργεια των μεμονωμένων μορίων του νερού. Όταν ένα μόριο νερού αποκτά αρκετή ενέργεια, μπορεί να διαφύγει από την επιφάνεια του νερού ως ατμός.

Οι υδρατμοί στην ατμόσφαιρα αποτελούν βασικό συστατικό του υδρολογικού κύκλου της Γης. Πολλές φυσικές διεργασίες βοηθούν στην ανακατανομή του νερού από τους ωκεανούς στη γη, που περιλαμβάνουν το σχηματισμό νεφών, βροχοπτώσεις και ακραία καιρικά φαινόμενα (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ). Οι υδρατμοί διαδραματίζουν επίσης βασικό ρόλο στον περιορισμό του ενεργειακού ισοζυγίου της Γης. Είναι το πιο σημαντικό φυσικό αέριο θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και αποτελεί ισχυρή θετική ανάδραση στο ανθρωπογενές κλίμα που εξαναγκάζεται από το διοξείδιο του άνθρακα (CO ₂). Η ανάδραση των υδρατμών είναι εξαιρετικά σημαντική για την κατανόηση του παρελθόντος και τον προσδιορισμό της μελλοντικής κλιματικής αλλαγής, μαζί με τις παγκόσμιες και περιφερειακές επιπτώσεις της. Λόγω της σημασίας του σε αυτές τις διαφορετικές διαδικασίες, οι υδρατμοί είναι μια βασική μεταβλητή του κλίματος (ECV).

Οι ιδιότητες της ατμοσφαιρικής κατανομής υδρατμών της Γης προκαλούν όχι μόνο την έρευνα για το κλίμα αλλά και την επιστήμη της παρατήρησης της Γης, από την ανάπτυξη οργάνων έως την ανάκτηση της επιστήμης. Βρείτε περισσότερα από το έργο Water Vapor Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Κρυόσφαιρα, βασικές κλιματικές μεταβλητές

Στο προηγούμενο άρθρο, μάθατε για τις ατμοσφαιρικές βασικές μεταβλητές του κλίματος (ECV). Σε αυτό, θα μάθετε για τα ECV της κρυόσφαιρας που έχουν παραχθεί από δορυφορικές παρατηρήσεις από την Πρωτοβουλία για την Κλιματική Αλλαγή (CCI) .

Η κρυόσφαιρα είναι το παγωμένο τμήμα της επιφάνειας της Γης. Σχεδόν το 80% του γλυκού νερού της Γης είναι κλειδωμένο στην κρυόσφαιρα.

παγετώνες

 Glacier Argentina, από τον @Doug88888 , με άδεια χρήσης CC BY-NC-SA 2.0

Ένας από τους πιο δραματικούς τρόπους για να αντιμετωπίσεις την κλιματική αλλαγή είναι να επισκεφτείς έναν παγετώνα. Το να βλέπεις τους φαινομενικά άφθαρτους, τερατώδεις τοίχους πάγου να κλαίνε ποτάμια και να υποχωρούν καθώς ενδίδουν στην υπερθέρμανση του πλανήτη μας, είναι τσούξιμο. Οι παγετώνες είναι γιγάντιες μάζες πάγου που σχηματίζονται από τη συμπίεση του χιονιού. Σε μεγάλα υψόμετρα, το χιόνι συμπιέζεται για να προσθέσει πάγο στον παγετώνα, σπρώχνοντας τον πάγο προς τα κάτω σε χαμηλότερα υψόμετρα όπου μπορεί είτε να λιώσει είτε να καταλήξει στον ωκεανό. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυτή η διαδικασία διάσπασης σχηματισμού βρισκόταν σε ισορροπία, αλλά η έρευνα έδειξε ότι από το 1961, οι παγετώνες έχουν χάσει πάνω από 9.000 γιγατόνους πάγου λόγω της θέρμανσης του πλανήτη μας που προκαλείται από τα αέρια του θερμοκηπίου στα οποία αντλούμε η ατμόσφαιρα. Για να σας δώσω μια ιδέα για το πόσο βάρος είναι αυτό. αν ολόκληρος ο παγκόσμιος πληθυσμός πατούσε σε μια κλίμακα, αυτό θα ήταν μόλις 0. 035 τοις εκατό αυτού που έχει χαθεί στον πάγο. Όλος αυτός ο πάγος καταλήγει τελικά ως λιωμένο νερό στον ωκεανό, γεγονός που έχει οδηγήσει σε παγκόσμια άνοδο της στάθμης της θάλασσας κατά 27 mm από το 1961 (Διαβάστε τοΗ ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ). Το γνωρίζουμε αυτό επειδή οι δορυφορικές εικόνες μας επιτρέπουν να δούμε πώς έχει αλλάξει το υψόμετρο διαφορετικών σημείων στη Γη με την πάροδο του χρόνου. Εάν η θέρμανση του πλανήτη μας και το λιώσιμο των πάγων μας συνεχίσουν με τον ρυθμό που έχει τις τελευταίες δεκαετίες, η στάθμη της θάλασσας μπορεί να ανέβει ίσως αρκετά μέτρα μέχρι το τέλος αυτού του αιώνα. Μια τέτοια άνοδος θα προκαλούσε εκτεταμένες πλημμύρες σε χαμηλές παράκτιες περιοχές και θα απειλούσε πολλές μεγάλες πόλεις (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ). Τα δορυφορικά δεδομένα όχι μόνο μας βοηθούν να παρακολουθούμε πώς το λιώσιμο των πάγων οδηγεί στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, αλλά εντοπίζουν επίσης παγόβουνα που ενδέχεται να αποτελούν απειλή για τα πλοία που διασχίζουν την Αρκτική (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Breaking the Ice).

Για παράδειγμα (Εικόνα 1), ο τροχιακός Envisat της ESA παρατήρησε ότι ένα παγόβουνο μήκους περίπου 78 χιλιομέτρων και πλάτους 39 χιλιομέτρων είχε σπάσει τη Γλώσσα του παγετώνα στην Ανατολική Ανταρκτική. Από τότε επιπλέει στα νερά του ωκεανού.  Εικόνα 1: κινούμενη εικόνα, που αποτελείται από οκτώ εικόνες ραντάρ Envisat, Πηγή ESA .

Βρείτε περισσότερα από το Glaciers Project του Climate Change Intiative

Φύλλο πάγου της Ανταρκτικής

 Πάγος Ανταρκτικής, Πηγή ESA

Μπορείτε να φανταστείτε ότι εκεί που βρίσκεται το σπίτι σας σήμερα θα μπορούσε κάποτε να ήταν καλυμμένο με μια παγοκύστη πάχους πολλών χιλιομέτρων; Λοιπόν, αυτό μπορεί να ήταν πραγματικότητα πριν από περίπου 20.000 χρόνια, όταν μεγάλο μέρος της Ευρώπης, της Ασίας, της Βόρειας και Νότιας Αμερικής καλύφθηκε από τεράστια φύλλα πάγου, το καθένα σε βάθος πολλών χιλιομέτρων. Σήμερα, τα μόνα στρώματα πάγου στις χερσαίες μάζες της Γης βρίσκονται στην Ανταρκτική και τη Γροιλανδία. Ορισμένοι πάγοι εμφανίζονται επίσης ως παγετώνες σε ορεινές περιοχές και ως πλωτές παρασύρσεις πάγου στον Αρκτικό Ωκεανό και γύρω από την Ανταρκτική.

Καθώς οι παγκόσμιες θερμοκρασίες αυξάνονται, οι μαγικές εικόνες που έχουμε από πολικές αρκούδες που περιφέρονται στον πάγο γίνονται σπάνιες. Τεράστια στρώματα πάγου που κάποτε απλώνονταν πάνω από την Ανταρκτική σαν χοντρή κουβέρτα έχουν αρχίσει να λιώνουν με αυξανόμενους ρυθμούς. Εάν ο πλανήτης μας συνεχίσει να θερμαίνεται και ο πάγος συνεχίσει να λιώνει, οι πολικές αρκούδες σε στρώματα πάγου θα δημιουργήσουν χώρο για πλοία σε νέες ναυτιλιακές διαδρομές (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Breaking the Ice ).

Παρατηρήσεις από το διάστημα υποδηλώνουν ότι τμήματα των μεγάλων στρωμάτων πάγου αρχίζουν να λιώνουν πιο γρήγορα. Αυτό μπορεί εν μέρει να εξηγηθεί από το γεγονός ότι τα φύλλα πάγου λειτουργούν ως καθρέφτης, αντανακλώντας το ηλιακό φως και δροσίζοντας τη γη. Εάν ο πάγος εξαφανιστεί, το φως του ήλιου δεν θα αντανακλάται και θα θερμαίνει τους ωκεανούς, προκαλώντας την τήξη του υπολειπόμενου πάγου ακόμα πιο γρήγορα. Αυτό μπορεί να προκαλέσει άνοδο της στάθμης της θάλασσας κατά πολλά μέτρα ίσως μέχρι το τέλος αυτού του αιώνα. Μια τέτοια άνοδος θα οδηγούσε σε εκτεταμένες πλημμύρες χαμηλών παράκτιων περιοχών και θα απειλούσε πολλές μεγάλες πόλεις (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ). Μπορείτε να φανταστείτε ότι εκεί που βρίσκεται το σπίτι σας σήμερα, θα μπορούσε μια μέρα να καλυφθεί από ωκεανούς;

Βρείτε περισσότερα από το έργο Antarctic Ice Sheet Project του Climate Change Intiative

Φύλλα πάγου της Γροιλανδίας

 Απώλεια πάγου Γροιλανδίας, Πηγή ESA

Η Γροιλανδία είναι παγωμένη και η Ισλανδία είναι πράσινη – ένα ενδιαφέρον παράδοξο που πολλοί άνθρωποι χρησιμοποιούν για να υπενθυμίσουν στον εαυτό τους τη διαφορά μεταξύ των δύο χωρών. Δυστυχώς, οι μελλοντικές γενιές θα πρέπει να βρουν μια διαφορετική μνημονική, καθώς τα δεδομένα από πολλούς δορυφόρους υποδηλώνουν ότι η Γροιλανδία μετατρέπεται σιγά σιγά σε μια πραγματική πράσινη γη. Ένας δορυφόρος της ESA που ονομάζεται CryoSat μετρούσε την ποσότητα του πάγου στη Γροιλανδία, ανακαλύπτοντας ότι πολύς πάγος λιώνει την τελευταία δεκαετία. Το νερό ρέει πιο γρήγορα από τις εξόδους των παγετώνων, τα φύλλα πάγου γίνονται πιο λεπτά και η απώλεια μάζας πάγου αυξάνεται. Ο στερεός πάγος μετατρέπεται σε υγρό νερό που ρέει στις θάλασσες της Γης, αναγκάζοντάς τες να ανυψωθούν (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού). Η σωρευτική απώλεια πάγου της Γροιλανδίας από το 1992 έως το 2017 ήταν 3.900 δισεκατομμύρια τόνοι, γεγονός που συνέβαλε κατά περίπου 11 mm στην παγκόσμια άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Αυτό έχει ανησυχήσει πολλούς ανθρώπους, επειδή η άνοδος της στάθμης της θάλασσας προκαλεί μεγάλα προβλήματα, όπως πλημμύρες παράκτιων πόλεων και πόλεων σε όλο τον κόσμο (Διαβάστε τις ιστορίες του CfS στο Breaking the Ice and Coasts Under Threat .

Αν δεν ξέρουμε ότι υπάρχει πρόβλημα, τότε δεν μπορούμε να κάνουμε τίποτα για να το λύσουμε! Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το έργο Greenland Ice Sheet CCI επικεντρώνεται στην καλή παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο οι πάγοι της Γροιλανδίας που λιώνουν ανεβάζουν τη στάθμη της θάλασσας, επομένως θα είμαστε καλύτερα προετοιμασμένοι να αντιμετωπίσουμε πιθανά προβλήματα. Το CryoSat , για παράδειγμα, μετρά με μεγάλη ακρίβεια το ύψος των τεράστιων παγετώνων της Γροιλανδίας. Αυτό το κάνει χρησιμοποιώντας ένα όργανο υψηλής τεχνολογίας που ονομάζεται υψόμετρο ραντάρ, το οποίο μετρά πόσο ψηλά είναι ο πάγος. Το CryoSat είναι ένα καλό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι δορυφόροι σε τροχιά γύρω από τη Γη βοηθούν στην παρακολούθηση του πλανήτη μας (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Take the Pulse of the Planet ).

Βρείτε περισσότερα από το έργο Greenland Ice Sheet Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Μόνιμος παγετός

 Λίμνες που προκύπτουν από την απόψυξη του μόνιμου παγετού στη χερσόνησο Γιαμάλ στη βορειοδυτική Σιβηρία, Πηγή ESA

Εάν είστε εξοικειωμένοι με τον κύκλο του νερού (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον κύκλο του νερού), πιθανότατα θα σκεφτείτε ότι κάθε σταγόνα νερού στη Γη έχει μια πολύ δυναμική ζωή. ταξιδεύοντας στους ωκεανούς, πετώντας στον αέρα και πέφτοντας πίσω στα βουνά. Αλλά δεν έχουν όλες οι σταγόνες νερού τόσο δυναμική ζωή. Μερικοί είναι κολλημένοι ανάμεσα σε βράχους, χώμα και ιζήματα στο έδαφος κοντά στους πόλους ή σε ορεινές περιοχές, όπου ζουν ως μόνιμος παγετός. Το Permafrost είναι έδαφος που παραμένει παγωμένο για τουλάχιστον δύο χρόνια. Το ανώτερο στρώμα του μόνιμου παγετού μπορεί να ξεπαγώσει, αλλά τα στρώματα από κάτω παραμένουν στο σημείο πήξης ή κάτω από το νερό όλες τις εποχές και επομένως παραμένουν παγωμένα. Περίπου το ένα τέταρτο του εδάφους στο βόρειο ημισφαίριο έχει στρώματα μόνιμου παγετού από κάτω. Από τις μετρήσεις στο μόνιμο πάγο, γνωρίζουμε ότι τις τελευταίες τρεις δεκαετίες το μόνιμο πάγο θερμαίνεται και συνεχίζει να θερμαίνεται.Η ιστορία της CfS για τη βιοποικιλότητα και την απώλεια οικοτόπων ).

Η παρακολούθηση των αλλαγών του μόνιμου παγετού μας παρέχει πολύτιμες πληροφορίες, αν και δεν μπορούν να εντοπιστούν απευθείας από το διάστημα. Πώς παρακολουθεί στη συνέχεια το έργο CCI Permafrost το βάθος ή τη θερμοκρασία του μόνιμου παγώματος; Αυτό γίνεται παίρνοντας πρώτα τις πληροφορίες που μπορούμε να δούμε από το διάστημα. Οι επιπτώσεις του μόνιμου παγετού στην επιφάνεια –όπως η θερμοκρασία της επιφάνειας της γης, το ισοδύναμο του χιονιού και η κάλυψη της γης– μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας δορυφόρους. Ο συνδυασμός αυτού με μετρήσεις στο έδαφος σημαίνει ότι μπορεί να κατασκευαστεί ένας έξυπνος αλγόριθμος. Αυτός ο αλγόριθμος παράγει στη συνέχεια χάρτες με τη θερμοκρασία του μόνιμου παγετού. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες μετρούν εάν ο αλγόριθμος είναι σωστός και τον προσαρμόζουν έτσι ώστε οι τιμές του να είναι όσο το δυνατόν ακριβέστερες.

Βρείτε περισσότερα από το Permfrost Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Θαλασσινός πάγος

 Ο φθίνων αρκτικός πάγος της Γης είναι, αναμφίβολα, ένα από τα μεγαλύτερα θύματα της κλιματικής αλλαγής, Πηγή ESA

Τι διαφορετικοί τύποι πάγου υπάρχουν; Υπάρχει παγωτό, παγάκια, πάγος που μπορείτε να κάνετε πατινάζ και πολλά άλλα είδη πάγου. Αλλά έχετε ιδέα τι είδους πάγος αποτελούσε το παγόβουνο που χτύπησε ο Τιτανικός ακριβώς πριν βυθιστεί; Τι έκανε αυτό το πλωτό παγόβουνο στη μέση του ωκεανού; Δεν ήταν παγωμένο θαλασσινό νερό. Στην πραγματικότητα, αυτό ήταν ένα σπασμένο κομμάτι ενός παγετώνα που παρασύρθηκε σε πιο νότια νερά προτού συγκρουστεί με τον Τιτανικό. Ενώ ο θαλάσσιος πάγος είναι παγωμένο θαλασσινό νερό, τα παγόβουνα είναι κομμάτια πάγου που έχουν σπάσει τις άκρες των ραφιών πάγου ή τα μέτωπα των παγετώνων όπου φτάνουν στη θάλασσα. Αλλά ακόμη και ο θαλάσσιος πάγος έχει πολλές διαφορετικές διακρίσεις. όταν σχηματίζεται κατά μήκος των ακτών ή του πυθμένα της θάλασσας ονομάζεται γρήγορος θαλάσσιος πάγος, καθώς είναι προσκολλημένος στην ακτογραμμή. Όταν επιπλέει στην επιφάνεια, μεταφέρεται σε θαλάσσια ρεύματα και ανέμους, είναι πάγος παρασυρόμενος.

Ο πολικός πάγος της θάλασσας δείχνει ότι η κλιματική αλλαγή συμβαίνει παγκοσμίως, αλλά οδηγεί επίσης στην κλιματική αλλαγή. Τώρα έχουμε πάνω από 40 χρόνια δορυφορικών δεδομένων για να παρακολουθούμε άμεσα την εξέλιξή τους σε συγκέντρωση, περιοχή και έκτασή τους και σχεδόν 30 χρόνια για το βάθος τους.

Στην Αρκτική, η έκταση και ο όγκος του θαλάσσιου πάγου έχουν αποσυντεθεί σε όλες τις εποχές, με τη μεγαλύτερη μείωση στα τέλη του καλοκαιριού. Αυτό οδηγεί σε ένα νεότερο και πιο κινητό κάλυμμα θαλάσσιου πάγου στον Αρκτικό Ωκεανό. Στο Νότιο Ημισφαίριο, η έκταση του θαλάσσιου πάγου αυξήθηκε μάλλον σταθερά μέχρι το 2015, με πολύ μικρότερη κάλυψη από το 2016. Με αυτή τη μείωση του θαλάσσιου πάγου έρχεται η ευκαιρία για νέες θαλάσσιες διαδρομές (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Breaking the Ice ).

Βρείτε περισσότερα από το Sea Ice Project του Climate Change Intiative

Χιόνι

 Snow pack, © Pexels , Πηγή ESA

Ένα από τα πιο άβολα πράγματα που πρέπει να κάνετε μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα είναι να μπείτε σε ένα αυτοκίνητο. Η αίσθηση του δέρματός σας να αγγίζει το ζεστό κάθισμα. Και η ζώνη ασφαλείας - αυτό είναι ακόμα χειρότερο. Γνωρίζατε ότι αν το εσωτερικό του αυτοκινήτου σας ήταν λευκό – δεν θα είχατε τόσο μεγάλο πρόβλημα τις ζεστές μέρες; Ενώ τα πιο σκούρα χρώματα τείνουν να απορροφούν θερμότητα, τα πιο ανοιχτά χρώματα αντανακλούν τη θερμότητα στον αέρα, δροσίζοντας το τοπικό κλίμα. Αυτός είναι ο λόγος που το χιόνι παίζει ουσιαστικό ρόλο στην ψύξη του πλανήτη μας. Ειδικά το εποχικό χιόνι που καλύπτει το 50% της επιφάνειας του βόρειου ημισφαιρίου κατά τα μέσα του χειμώνα και αποτελεί σημαντικό συστατικό του κλιματικού συστήματος.

Η εποχική χιονοκάλυψη είναι ένα κρίσιμο και προκλητικό ερευνητικό ζήτημα στην κλιματική ανάλυση και μοντελοποίηση. Εκτός από την αντανάκλαση του ηλιακού φωτός από το χιόνι, επηρεάζει επίσης τις ροές ενέργειας, υγρασίας και αερίων μεταξύ της επιφάνειας της γης και της ατμόσφαιρας. Η ευαισθησία του στα καθεστώτα βροχόπτωσης και θερμοκρασίας το καθιστά ευρέως αναγνωρισμένο ως θεμελιώδης δείκτης της μεταβλητότητας και της αλλαγής του κλίματος. Το χιόνι παίζει βασικό ρόλο στον κύκλο του νερού μας. Όταν μια νιφάδα χιονιού παρασύρεται απαλά από τα σύννεφα στο έδαφος, οι πιθανότητες είναι μεγάλες ότι έχει μπροστά της ένα μακρύ ανώμαλο ταξίδι, κάτω από τα αλπικά ρέματα, στα ποτάμια και πίσω στον ωκεανό. Αλλά αυτό δεν είναι για όλους, καθώς το χιόνι είναι μια σημαντική, αν όχι η κυρίαρχη, πηγή γλυκού νερού σε πολλές αλπικές, υψηλού και μεσαίου γεωγραφικού πλάτους περιοχές (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ).

Βρείτε περισσότερα από το Snow Project του Climate Change Intiative

Απαραίτητες κλιματικές μεταβλητές στον ωκεανό

Τώρα που μάθατε για τα δορυφορικά προϊόντα βασικών κλιματικών μεταβλητών (ECV) για την κρυόσφαιρα, θα μάθετε για τα ωκεάνια ECV που παράγονται από δορυφορικές παρατηρήσεις από την The Climate Change Initiative (CCI) .

Ωκεανό χρώμα

 Αντίθετοι κόλποι και κόκκινες παλίρροιες στην ανατολική ακτή της Νότιας Αφρικής (νότια Benguela), Πηγή ESA

Ποιο είναι το χρώμα του ωκεανού; Μάλλον θα απαντούσατε ότι είναι μπλε, και έχετε ως επί το πλείστον δίκιο! Αλλά αυτό είναι μόνο το χρώμα που μπορούμε να δούμε με τα μάτια μας. Οι αισθητήρες που είναι τοποθετημένοι σε δορυφόρους μπορούν να δουν περισσότερα «χρώματα» από εμάς. Μας βοηθούν να δούμε το αόρατο, όπως τα μήκη κύματος υπέρυθρων ή μικροκυμάτων, καθώς και να δούμε ένα πρασινωπό χρώμα που αντανακλά συλλογικά το μικροσκοπικό φυτοπλαγκτόν. Ενώ αυτά τα θαλάσσια φυτά είναι τόσο μικροσκοπικά που δεν μπορείτε να τα δείτε με γυμνό μάτι, οι αισθητήρες της ESA μπορούν να τα ανιχνεύσουν!

Ίσως αναρωτιέστε γιατί νοιαζόμαστε για τόσο μικροσκοπικούς οργανισμούς. Εκτός από το ρόλο τους ως βάση της τροφικής αλυσίδας, κάθε δεύτερη αναπνοή που παίρνετε προέρχεται από φυτοπλαγκτόν στους ωκεανούς. Ακριβώς όπως η βλάστηση στην ξηρά, χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα για ανάπτυξη (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Άνθρακα ). Ειδικά σε μέρη όπου αναβλύζει κρύο νερό, αυτό το πλαγκτόν υπάρχει σε αφθονία. Το ανερχόμενο νερό φέρνει μαζί του θρεπτικά συστατικά από τον πυθμένα της θάλασσας στον οποίο ευδοκιμεί το πλαγκτόν. Η χαρτογράφηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας δείχνει πού ανεβαίνει το κρύο νερό, παρέχοντας μια καλή ένδειξη για το πού βρίσκεται το πλαγκτόν (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τις Πλανητικές Αντλίες Θερμότητας). Μπορούμε να δούμε το φυτοπλαγκτόν από το διάστημα. Ενώ το ίδιο το φυτοπλαγκτόν είναι ξεχωριστά μικροσκοπικό, η χλωροφύλλη που περιέχουν συλλογικά χρωματίζει τα νερά του ωκεανού, παρέχοντας ένα μέσο ανίχνευσης αυτών των μικροσκοπικών οργανισμών από το διάστημα με αποκλειστικούς αισθητήρες χρώματος ωκεανού. Το χρώμα του ωκεανού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να ληφθούν πληροφορίες σχετικά με το πού μπορούν να βρεθούν ψάρια, για να γίνει αποτελεσματική χρήση των πόρων της θάλασσας (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Feeding a Growing Planet ).

Βρείτε περισσότερα για το χρώμα των ωκεανών από το Ocean Color Project της πρωτοβουλίας Climate Change

Αλατότητα της επιφάνειας της θάλασσας

 Παγκόσμια αλατότητα στην επιφάνεια της θάλασσας 2012 και 2017, Πηγή ESA

Οι φάλαινες ταξιδεύουν σε όλο τον κόσμο καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ακολουθώντας τη ροή αυτού που είναι γνωστό ως η παγκόσμια ζώνη μεταφοράς ωκεανών - μεγάλη παγκόσμια ωκεάνια κυκλοφορία. Αυτή η κυκλοφορία καθοδηγείται από τη θερμοκρασία και την αλατότητα. Το νερό που θερμαίνεται στον ισημερινό ταξιδεύει προς τους πόλους, όπου ψύχεται. Το κρύο, αλμυρό νερό είναι πυκνό και βυθίζεται στον πυθμένα του ωκεανού, όπου κινείται και πάλι προς τα νότια, δημιουργώντας χώρο για τα θερμότερα επιφανειακά νερά που θα μεταφερθούν βόρεια και θα υποβληθούν σε παρόμοια διαδικασία.

Η συγκέντρωση αλατιού στο νερό, μαζί με τους ανέμους και την περιστροφή της Γης, επηρεάζουν την κυκλοφορία των ωκεανών. Η κυκλοφορία των ωκεανών διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον μετριασμό του κλίματος μεταφέροντας θερμότητα από τον Ισημερινό στους πόλους (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τις Πλανητικές Αντλίες Θερμότητας ).

Η αλατότητα των ωκεανών συνδέεται επίσης με τον ωκεάνιο κύκλο του άνθρακα, καθώς παίζει ρόλο στο πόσο CO ₂ μπορεί να αποθηκευτεί και ως εκ τούτου στην πρόσληψη και απελευθέρωση CO ₂ από τον ωκεανό . Ορισμένα ζώα και φυτά προτιμούν να ζουν σε νερό με ένα συγκεκριμένο επίπεδο αλατότητας, επομένως η αλατότητα παρέχει επίσης πληροφορίες σχετικά με την αλλαγή των οικοτόπων (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη βιοποικιλότητα και την απώλεια οικοτόπων). Εάν είστε δεινός κολυμβητής στη θάλασσα, μπορεί να έχετε παρατηρήσει ότι το νερό μπορεί να είναι πιο αλμυρό σε ορισμένα μέρη από ό,τι σε άλλα. Αυτό συμβαίνει επειδή η αλμύρα του νερού εξαρτάται από τις κοντινές προσθήκες γλυκού νερού από ποτάμια, βροχή, παγετώνες ή στρώματα πάγου ή από την απομάκρυνση του νερού με εξάτμιση. Η αποστολή Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) της ESA παρατηρεί την υγρασία του εδάφους πάνω από τις χερσαίες μάζες της Γης και την αλατότητα πάνω από τους ωκεανούς. Σε συνδυασμό, αυτές οι μετρήσεις είναι μια ισχυρή βοήθεια για την κατανόηση του κύκλου του νερού (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον κύκλο του νερού ). Τα δεδομένα σχετικά με την αλατότητα των ωκεανών είναι ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση της κατανόησής μας σχετικά με τα πρότυπα κυκλοφορίας των ωκεανών. Βρείτε περισσότερα από το έργο Sea Surface Salinity Project του Climate Change Intiative

Επιφάνεια της θάλασσας

 Επίπεδο θάλασσας, © IStock

Πόσες αιτίες ανόδου της στάθμης της θάλασσας μπορείτε να αναφέρετε; Η κλιματική αλλαγή είναι ένας πρωταρχικός παράγοντας, αλλά τι είδους διαδικασίες πυροδοτεί που συμβάλλουν στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας; Πρώτον, καθώς ο ωκεανός θερμαίνεται ως απάντηση στην υπερθέρμανση του πλανήτη, τα θαλάσσια ύδατα διαστέλλονται. Αυτό συμβαίνει επειδή το θερμότερο νερό καταλαμβάνει μεγαλύτερο όγκο και, ως αποτέλεσμα, η στάθμη της θάλασσας ανεβαίνει. Δεύτερον, όταν οι παγετώνες λιώνουν ως απόκριση στην αύξηση της θερμοκρασίας του αέρα, η στάθμη της θάλασσας ανεβαίνει επειδή περισσότερα παγετώδη γλυκά νερά εκκενώνονται στους ωκεανούς. Ομοίως, η απώλεια μάζας πάγου από τα φύλλα πάγου οδηγεί σε επιπλέον άνοδο της στάθμης της θάλασσας.

Γνωρίζατε ότι ο πάγος δεν περιέχει σχεδόν αλάτι; Όταν σχηματίζεται πάγος από το αλμυρό νερό, το αλάτι μένει έξω και κάνει το περιβάλλον νερό πιο πυκνό, οδηγώντας την κυκλοφορία των ωκεανών (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τις Πλανητικές Αντλίες Θερμότητας ). Όταν ο πάγος λιώσει ξανά, αυτό το γλυκό νερό αναμειγνύεται με θαλασσινό νερό στους ωκεανούς, μειώνοντας την αλατότητά του, μειώνοντας την πυκνότητά του και επηρεάζοντας τα μοτίβα της κυκλοφορίας των ωκεανών που με τη σειρά τους επηρεάζουν τη στάθμη της θάλασσας. Πολλά μικρά νησιά αναμένεται να πνιγούν, λόγω της ανόδου της στάθμης της θάλασσας, τον επόμενο αιώνα (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ).

Η παγκόσμια μέση στάθμη των ωκεανών είναι δείκτης της κλιματικής αλλαγής. Ενσωματώνει τις αντιδράσεις από πολλά διαφορετικά στοιχεία του κλιματικού συστήματος. Η ακριβής παρακολούθηση των αλλαγών στη μέση στάθμη των ωκεανών είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση όχι μόνο του κλίματος, αλλά και των κοινωνικοοικονομικών συνεπειών οποιασδήποτε ανόδου της στάθμης της θάλασσας (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Take the Pulse of the Planet ). Βρείτε περισσότερα από το Έργο για το επίπεδο της θάλασσας της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Κλείσιμο προϋπολογισμού για το επίπεδο της θάλασσας

 Παράγοντες που συμβάλλουν στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας, Πηγή ESA

Το νερό από το λιώσιμο των παγετώνων και των στρωμάτων πάγου, μαζί με τη θερμική διαστολή του νερού των ωκεανών λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας, προκαλούν παγκόσμια άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Αυτό είναι τότε το «έσοδο» του προϋπολογισμού για το επίπεδο της θάλασσας. Οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται δορυφορικά δεδομένα για να κατανοήσουν καλύτερα πόσο συμβάλλει κάθε συστατικό σε αυτήν την καταστροφική συνέπεια της κλιματικής αλλαγής. Το να κατανοήσουμε πού και πώς προστίθεται το νερό στον ωκεανό και πού και πώς το νερό φεύγει από τον ωκεανό είναι ο προϋπολογισμός των ωκεανών, παρόμοιος με τον προϋπολογισμό χρημάτων. Εδώ ασχολούμαστε με το κλείσιμο του προϋπολογισμού, διερευνώντας ποια είναι τα ακόμη άγνωστα «έσοδα και κόστος» αυτού του προϋπολογισμού. Ο εντοπισμός των μεμονωμένων συμμετεχόντων στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας είναι μια από τις πιο περίπλοκες προκλήσεις στην επιστήμη του κλίματος. Αυτό περιλαμβάνει την παρακολούθηση του νερού καθώς κινείται σε όλες τις μορφές του - στερεό, υγρό ή αέριο - γύρω από τη Γη.

Ενώ οι δορυφόροι παρατήρησης της Γης χαρτογραφούν συνεχώς την παγκόσμια και περιφερειακή αλλαγή της στάθμης της θάλασσας, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να ποσοτικοποιήσουν την ποσότητα του νερού που προέρχεται από διάφορες πηγές.

Στο πλαίσιο της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή (CCI) της ESA, ειδικοί στους τομείς των ωκεανών, της γης, της ατμόσφαιρας και της κρυόσφαιρας συνεργάζονται για να ποσοτικοποιήσουν τις διάφορες πηγές αλλαγής της στάθμης της θάλασσας – γνωστές ως εξισορρόπηση του προϋπολογισμού της στάθμης της θάλασσας.

Η ποσοτικοποίηση της συμβολής στην άνοδο της στάθμης της θάλασσας από το λιώσιμο των πάγων, καθώς και από την υπερθέρμανση των ωκεανών, θα οδηγήσει σε καλύτερες προβλέψεις για τις αλλαγές της στάθμης της θάλασσας. Αυτά είναι επιτακτικά για την ανάπτυξη στρατηγικών μετριασμού, ειδικά για παράκτιες περιοχές με χαμηλό υψόμετρο (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ).

Για να γίνουν αυτές οι προβλέψεις, χρησιμοποιούνται δορυφορικά δεδομένα για την επικύρωση κλιματικών μοντέλων που αναπτύχθηκαν για την πρόβλεψη μελλοντικών αλλαγών των κλιματικών παραμέτρων, συμπεριλαμβανομένης της στάθμης της θάλασσας. Για να αποκτήσετε εμπιστοσύνη στις προβλεπόμενες αλλαγές, πρέπει πρώτα να ελεγχθεί ότι τα κλιματικά μοντέλα μπορούν να αναπαράγουν σωστά τις παρούσες και πρόσφατες παραλλαγές του παρελθόντος. Μάθετε περισσότερα από το Πρόγραμμα Κλείσιμο του Προϋπολογισμού στο επίπεδο της θάλασσας της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Sea State

 Sea State, Πηγή ESA

Σταθήκατε ποτέ στην παραλία βλέποντας τα κύματα να κυλούν και να τα ακούτε να σκάνε στην ακτή; Αναρωτιέστε πώς και πού στη Γη – αν δεν έχει αέρα – δημιουργήθηκαν αυτά τα κύματα; Μπορεί να ξεκίνησαν από μια απομακρυσμένη καταιγίδα στη θάλασσα και μπορεί να έχουν αλλοιωθεί από τον άνεμο και τα φουσκώματα στην πορεία.

Οι ερευνητές που μελετούν την κατάσταση της θάλασσας προσπαθούν να κατανοήσουν την επίδραση του ανέμου, της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας και της εσωτερικής δυναμικής του ωκεανού στην κατάσταση της θάλασσας. Αυτή η γνώση είναι χρήσιμη για την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων αέρα-θαλάσσης και των κλιματικών προτύπων μεγάλης κλίμακας, όπως το El Nino, αλλά παρέχει επίσης πολύτιμες υπηρεσίες μηχανικής. Για ποια άκρα πρέπει να σχεδιάσουμε παράκτιες άμυνες, διαδρομές πλοίων και πλατφόρμες ωκεανών; Μας βοηθά επίσης να καταλάβουμε πώς αναπτύσσεται ο θαλάσσιος πάγος και πώς εμφανίζονται τα ακραία επίπεδα της θάλασσας στις ακτές. Επιπλέον, η γνώση της κατάστασης της θάλασσας είναι εξαιρετικά πολύτιμη για τη βελτίωση της ακρίβειας των δορυφορικών μετρήσεων της στάθμης της θάλασσας (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ). Βρείτε περισσότερα από το Sea State Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Θερμοκρασία επιφάνειας θάλασσας

 Θερμοκρασία επιφάνειας θάλασσας, © Planetary Visions και ESA

Ανάλογα με το πού ζείτε, μπορεί να θεωρήσετε ότι ο ωκεανός είναι μια πηγή άνεσης για να δροσιστείτε μετά από μια ζεστή μέρα ή θα τον θεωρήσετε κάτι κρύο από το οποίο προτιμάτε να μείνετε μακριά. Καλύπτοντας τα δύο τρίτα της επιφάνειας της Γης, οι ωκεανοί έχουν απορροφήσει το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας της υπερθέρμανσης του πλανήτη που προκαλείται από ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η καύση ορυκτών καυσίμων και η βιομηχανία. Το νερό στους ωκεανούς και τις θάλασσες διατηρεί τη θερμότητα για πολύ μεγαλύτερες περιόδους από τη γη ή την ατμόσφαιρα. Αυτό το χαρακτηριστικό της διατήρησης θερμότητας σημαίνει ότι χρειάζεται πολύς χρόνος και ενέργεια για να αλλάξει η θερμοκρασία της θάλασσας. Επειδή οι ωκεανοί και οι θάλασσες διατηρούν τη θερμοκρασία και λειτουργούν σαν τεράστιες δεξαμενές θερμότητας, οι ωκεανοί θεωρούνται ως η «μνήμη» του κλιματικού συστήματος της Γης (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τις Πλανητικές Αντλίες Θερμότητας). Από αυτή την άποψη, οι επιστήμονες θεωρούν την παρακολούθηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας (SST) για μεγάλο χρονικό διάστημα ως τον πιο αξιόπιστο τρόπο μέτρησης του ακριβούς ρυθμού με τον οποίο αυξάνονται οι παγκόσμιες θερμοκρασίες.

Πάνω από 150 χρόνια δεδομένων για το SST έχουν δείξει ότι οι ωκεανοί θερμαίνονται όλο και περισσότερο με τις δεκαετίες. Τα πρώτα χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούσαν πλοία και σημαδούρες για τη συλλογή επιτόπιων μετρήσεων. Όμως οι σημερινοί επιστήμονες χρησιμοποιούν δορυφορικά δεδομένα. Δεδομένου ότι τα πλοία ή οι σημαδούρες μετρούν μόνο τη θερμοκρασία της θάλασσας στην άμεση γειτνίασή τους, οι δορυφόροι παρέχουν πρόσθετη κάλυψη για να συμπληρώσουν τις μετρήσεις. Μπορούν να παρέχουν SST για ολόκληρη τη Γη κάθε λίγες μέρες (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Taking the Pulse of the Planet ). Από 35 και πλέον χρόνια δορυφορικών παρατηρήσεων του SST, γνωρίζουμε ότι ο ρυθμός υπερθέρμανσης των ωκεανών έχει υπερδιπλασιαστεί από το 1993.

Όσο πιο ζεστό γίνεται το νερό, τόσο περισσότερο διαστέλλεται – και όσο περισσότερο διαστέλλεται, τόσο υψηλότερα τα επίπεδα της θάλασσας μας. Τα φύλλα πάγου της θάλασσας σε πολικές περιοχές θα λιώσουν με ταχύτερο ρυθμό όταν περιβάλλονται από θερμότερο νερό, προσθέτοντας έτσι ακόμα περισσότερο νερό. Εάν ζείτε σε ένα βουνό, στον τέταρτο όροφο ενός συγκροτήματος διαμερισμάτων ή σε ένα διώροφο σπίτι στη μέση μιας ηπείρου, ενδέχεται να μην επηρεαστείτε άμεσα από τους θερμότερους ωκεανούς και την αντίστοιχη άνοδο της στάθμης της θάλασσας. Αλλά τα τροπικά νησιά που βλέπετε στα ταξιδιωτικά περιοδικά σίγουρα θα αντιμετωπίσουν τις επιπτώσεις – οι οποίες θα είναι καταστροφικές. (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Coasts Under Threat ). Βρείτε περισσότερα από το έργο Sea Surface Temperature Project του Climate Change Intiative

Επίγειες βασικές μεταβλητές του κλίματος

Σε αυτό το άρθρο, θα μάθετε για τις επίγειες βασικές μεταβλητές του κλίματος που έχουν δημιουργηθεί από δορυφορικές παρατηρήσεις από το The Climate Change Initiative (CCI) .

Βιομάζα

 Βιομάζα, Πηγή ESA

Έχετε σκεφτεί ποτέ τι θα μπορούσατε να κάνετε με πληροφορίες για τη συνολική μάζα όλης της βλάστησης στη γη; Αυτή η συνδυασμένη μάζα δέντρων, φυτών και άλλων τύπων βλάστησης είναι γνωστή ως βιομάζα και είναι εξαιρετικά πολύτιμη γνώση για την κλιματική επιστήμη. Καθώς η βλάστηση συλλαμβάνει και αποθηκεύει διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, η γνώση της βιομάζας τους επιτρέπει τη μετάφραση στην αποθήκευση και ανταλλαγή άνθρακα. Τα τροπικά δάση παίζουν σημαντικό ρόλο, λόγω της πυκνής βλάστησής τους. μπορούν να αποθηκεύσουν πολύ διοξείδιο του άνθρακα και λειτουργούν ως νεροχύτης καθώς απορροφούν CO ₂ καθώς μεγαλώνουν τα δάση. Ωστόσο, οι δραστηριότητες υλοτομίας, οι δασικές πυρκαγιές ή η φυσική υποβάθμιση μπορεί να οδηγήσουν στην έκλυση CO ₂ από τα δάση , με αποτέλεσμα να λειτουργούν ως πηγή (Διαβάστε το CfS'sιστορία για τον κύκλο του άνθρακα). Τα ζώα που ζουν σε αυτά τα δάση αντιμετωπίζουν επίσης τις επιπτώσεις της αλλαγής της βιομάζας. Καθώς τα δέντρα κόβονται, ορισμένα είδη μπορεί να χάσουν τα σπίτια τους και είτε να πεθάνουν είτε να μεταναστεύσουν – η βιομάζα τους σε αυτήν την περιοχή μειώνεται. Εάν συμβεί αυτό, η πηγή τροφής ενός άλλου ζώου μπορεί να έχει φύγει. Επομένως, μια αλλαγή της βιομάζας ενός ζώου μπορεί να επηρεάσει ολόκληρη τη βιοποικιλότητα στο δάσος. (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη Βιοποικιλότητα και την Απώλεια Οικοτόπων ). Βρείτε περισσότερα για τη βιομάζα από το Biomass Project of the Climate Change Intiative

Φωτιά

 Ο Βεζούβιος στη φωτιά, Ιταλία 2017, Πηγή ESA

Φωτιά – Πορτοκαλί και κόκκινες φλόγες που τροφοδοτούνται από οξυγόνο, το οποίο, ευτυχώς, οι περισσότεροι από εμάς συνδέουμε με ζεστές ελεγχόμενες φωτιές. Δυστυχώς, αυτή η εικόνα μπορεί να αλλάζει γρήγορα καθώς οι πυρκαγιές γίνονται πιο συχνά πρωτοσέλιδα τον τελευταίο καιρό. Οι πυρκαγιές τρέχουν ανεξέλεγκτες στο φυσικό τοπίο – καταναλώνουν όλα όσα συναντούν. από το δάσος μέχρι το λιβάδι και τη σαβάνα.

Δορυφορικά δεδομένα από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία δείχνουν ότι παγκοσμίως υπήρξαν σχεδόν πενταπλάσιες πυρκαγιές τον Αύγουστο του 2019 σε σύγκριση με τον Αύγουστο του 2018. Ωστόσο, μια λεπτομερής ανάλυση αποκαλύπτει πού ακριβώς εκδηλώθηκαν αυτές οι πυρκαγιές - οι περισσότερες φούντωσαν σε όλη την Ασία, αν και στην Αυστραλία, Καλιφόρνια, Αρκτική, Γαλλία, Ελλάδα και Ινδονησία. Πολλές άλλες περιοχές στον κόσμο δεν έμειναν ανεπηρέαστες, επίσης. Αυτές οι μεγάλης κλίμακας πυρκαγιές όχι μόνο καταστρέφουν το φυσικό τοπίο και προκαλούν απώλεια οικοτόπων (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη Βιοποικιλότητα και την Απώλεια Οικοτόπων ), συμβάλλουν επίσης περίπου 25%-35% στις συνολικές καθαρές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα (CO _{2 ).} Εκτός από το CO ₂, απελευθερώνονται μεγάλες ποσότητες μονοξειδίου του άνθρακα (CO), μεθανίου και αερολυμάτων. Οι πυρκαγιές και η αποψίλωση των δασών που προκύπτει μειώνουν επίσης την ικανότητα της Γης να απορροφά και να αποθηκεύει άνθρακα (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Άνθρακα ).

Κοιτάζοντας το μέλλον, όταν η κλιματική αλλαγή θα αυξήσει τις παγκόσμιες θερμοκρασίες, θα αυξήσει τη συχνότητα των καύσωνα και θα προκαλέσει αλλαγές στις βροχοπτώσεις και στην ξηρασία, κατά πάσα πιθανότητα, θα εμφανιστεί ακόμη μεγαλύτερος αριθμός πυρκαγιών. Βρείτε περισσότερα για τις πυρκαγιές από το Fire Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Κάλυμμα γης

 Κάλυμμα γης 2010, Πηγή ESA

Γνωρίζουμε ότι τα δέντρα δεσμεύουν και αποθηκεύουν διοξείδιο του άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης, όπως και τα φυτά, αλλά σε μικρότερο βαθμό. Αν τα αντικαταστήσουμε με εργοστάσια, πόλεις ή υποδομές – που είναι πηγές CO ₂ – τότε η γη σε αυτό το σημείο θα συμβάλει πολύ διαφορετικά στην ανταλλαγή ενέργειας, νερού και αερολυμάτων (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο άνθρακα ). Ακόμα και οι τοπικές θερμοκρασίες θα αλλάξουν! (Διαβάστε την ιστορία του CfS για το Urban Heat )

Φυσικά, η αλλαγή της κάλυψης γης από βλάστηση σε κατοικημένες περιοχές είναι η πιο ακραία αλλαγή που μπορεί να βρείτε. Αλλά ακόμη και μικρές αλλαγές - όπως ένας νέος τύπος δέντρων σε μια περιοχή - μπορεί να διαταράξουν τα υπάρχοντα οικοσυστήματα ή να προκαλέσουν απώλεια ενδιαιτημάτων για τα είδη που ζούσαν αρχικά εκεί (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη Βιοποικιλότητα και την Απώλεια Οικοτόπων ).

Αλλά η κάλυψη γης μπορεί επίσης να επηρεάσει άλλες διαδικασίες στη Γη. Ο βαθμός στον οποίο ένας συγκεκριμένος τύπος κάλυψης γης επιτρέπει τη διείσδυση νερού στο έδαφος, για παράδειγμα, θα καθορίσει εάν το νερό μπορεί επίσης να απελευθερωθεί για εξάτμιση (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με τον κύκλο του νερού ).

Η παρακολούθηση της αλλαγής χρήσης γης και της κατάστασης της κάλυψης γης από το διάστημα παρέχει μια σφαιρική άποψη και βοηθά στην κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ της κάλυψης της γης, των ακραίων καιρικών συνθηκών και της κλιματικής αλλαγής (Διαβάστε την ιστορία του CfS για το Taking the Pulse of the Planet ). Όσο περισσότερο κατανοούμε τον αντίκτυπο της αλλαγής της κάλυψης της γης στην υγεία του πλανήτη μας, τόσο καλύτερα μπορούμε να αναπτύξουμε έργα βιώσιμης διαχείρισης γης, τα οποία συμβάλλουν στη μείωση των αρνητικών επιπτώσεων στην κλιματική αλλαγή, τα οικοσυστήματα και τις κοινωνίες. Βρείτε περισσότερα για την κάλυψη γης από το Land Cover Project της πρωτοβουλίας Climate Change

Κάλυμμα γης υψηλής ανάλυσης

 Κάλυψη γης σε ανάλυση 20 m, μεταξύ Δεκεμβρίου 2015 και Δεκεμβρίου 2016, Πηγή ESA

Όταν στέκεστε σε έναν ψηλό πύργο και κοιτάτε τη θέα, τι βλέπετε; Μπορεί να δείτε κάποια κτίρια, πάρκα, δρόμους, ίσως ένα ποτάμι. Αλλά όταν κοιτάτε ακόμη πιο μακριά, γίνεται πιο δύσκολο να διακρίνετε τους διαφορετικούς τύπους κάλυψης γης. Αυτό είναι και αυτό που πρέπει να αντιμετωπίσουν οι δορυφορικοί αισθητήρες. Τραβούν φωτογραφίες της Γης, με τις οποίες μπορούμε να δούμε πού κατασκευάζονται νέα κτίρια, αλλά και πού κόβονται δάση. Κάθε κάμερα έχει μια συγκεκριμένη ανάλυση. Όσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση, τόσο περισσότερα pixel έχει και τόσο πιο ευκρινής γίνεται η εικόνα.

Για να παράγουν ευκρινείς εικόνες οι δορυφόροι που βρίσκονται σε τροχιά ψηλά πάνω από την επιφάνεια της Γης, οι κάμερες πρέπει να έχουν εξαιρετικά υψηλή ανάλυση. Ορισμένες κάμερες έχουν μέγεθος pixel 300m, που σημαίνει ότι ένα pixel έχει μέγεθος 300m επί 300m. Μια τέτοια εικόνα περιέχει αρκετές πληροφορίες για να γνωρίζουμε ποιες καλλιέργειες συγκομίζονται σε γεωργικές εκτάσεις, αν και η ανάλυση είναι πολύ χαμηλή για να διακρίνει μεμονωμένα κτίρια. Οι κάμερες υψηλής ανάλυσης μπορούν να έχουν ανάλυση 10 μέτρων, επιτρέποντας πιο λεπτομερείς πληροφορίες για πράγματα όπως μικρές κατοικημένες περιοχές ή δρόμους. Αυτή η αυξημένη λεπτομέρεια βοηθά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι ανθρώπινες δραστηριότητες επηρεάζουν το κλίμα.

Οι εικόνες υψηλής ανάλυσης μπορούν να βοηθήσουν στην αποτελεσματικότερη χρήση των φυσικών πόρων για την παραγωγή τροφίμων (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Feeding a Growing World ). Οι αισθητήρες στους δορυφόρους καταγράφουν συχνές εικόνες της Γης, επιτρέποντας την παρακολούθηση των αλλαγών της κάλυψης της γης.

Το έργο CCI High-Resolution Land Cover παράγει χάρτες Land Cover and Land Cover Change με υψηλή χωρική ανάλυση, διερευνώντας τον αντίκτυπό τους και τον κρίσιμο ρόλο της χωρικής ανάλυσης στα κλιματικά μοντέλα σε περιφερειακή κλίμακα. Η παρακολούθηση αυτών των αλλαγών μάς δίνει πληροφορίες για την υγεία του πλανήτη μας (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Takeing the Pulse of the Planet ).

Λίμνες

 Great Lakes της Βόρειας Αμερικής, Πηγή ESA

Μια ζεστή καλοκαιρινή μέρα, μπορείτε να πάτε στην κοντινή λίμνη για να δροσιστείτε. Ακόμη και όταν δεν πηδάτε στο δροσερό νερό, μπορείτε να απολαύσετε το δροσερό περιβάλλον της λίμνης. Οι κάτοικοι των πόλεων συγκεντρώνονται γύρω από λιμνούλες σε πάρκα, περιμένοντας να δύσει ο ήλιος (Διαβάστε την ιστορία του CfS στο Urban Heat ). Οι λίμνες – και τα υδάτινα σώματα γενικά – διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην τοπική και παγκόσμια κλιματική ρύθμιση. Οι λίμνες με μεγάλο βάθος μπορούν να απορροφήσουν σημαντικές ποσότητες ενέργειας από τον ήλιο, με την ενέργεια να εξαπλώνεται στα βαθύτερα επίπεδα του νερού. Καθώς το καλοκαίρι προχωρά, αυτές οι λίμνες ζεσταίνονται αργά. Το χειμώνα, σιγά-σιγά ψύχονται και πάλι, απελευθερώνοντας την ενέργεια πίσω στην ατμόσφαιρα. Η παρακολούθηση της θερμοκρασίας της λίμνης μπορεί να μας διδάξει κάτι για το ενεργειακό ισοζύγιο του πλανήτη μας.

Αλλά υπάρχουν περισσότερα πράγματα στα οποία μπορούν να μας βοηθήσουν οι δορυφόροι. Εξετάζοντας παράγοντες όπως η στάθμη του νερού της λίμνης, μπορούμε να αναλύσουμε την ισορροπία της εισροής νερού (όπως βροχή, ρέματα) και την παραγωγή νερού (όπως ρέματα, εξάτμιση) (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ). Οι λίμνες μπορούν να λειτουργήσουν ως λεκάνη απορροής όμβριων υδάτων σε λοφώδεις περιοχές ή να πιάσουν χιόνι που λιώνει από τα βουνά την άνοιξη και το καλοκαίρι. Βρείτε περισσότερα για τις λίμνες από το Lakes Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Θερμοκρασία επιφάνειας γης

 Η Μεσόγειος συνεχίζει να ψήνεται, η θερμοκρασία της επιφάνειας της γης, 2η Αυγούστου 2021, Πηγή ESA

Η ατμόσφαιρα και η γη ανταλλάσσουν συνεχώς ενέργεια και νερό. Η ενέργεια μπορεί να έχει τη μορφή θερμότητας. Βάλτε το χέρι σας σε μια επιφάνεια που είναι στον ήλιο όλη την ημέρα. Αισθάνεται ζεστό; Αυτή είναι η ενέργεια του ήλιου! Ανάλογα με τη θερμική του ικανότητα, το αντικείμενο που μόλις αγγίξατε μπορεί να συνεχίσει να δίνει θερμότητα στην ατμόσφαιρα ακόμα και μετά τη δύση του ήλιου. Όσο περισσότερη θερμότητα απορροφά το αντικείμενο, τόσο περισσότερη θερμότητα θα δώσει πίσω. Τα κτίρια και η άσφαλτος των δρόμων, για παράδειγμα, αποθηκεύουν πολύ περισσότερη θερμότητα από ό,τι η βλάστηση – ένας από τους λόγους που οι πόλεις είναι πολύ πιο ζεστές κατά τη διάρκεια της ημέρας και παραμένουν θερμότερες για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά τη δύση του ηλίου (Διαβάστε την ιστορία του CfS για την Urban Heat ).

Οι θερμοκρασίες της επιφάνειας του εδάφους (LST) επηρεάζουν τις φυσικές διεργασίες στο τοπικό τους περιβάλλον. Μια αύξηση του LST θα προκαλέσει την ταχύτερη εξάτμιση του νερού, συμβάλλοντας στη διαδικασία του κύκλου του νερού (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με τον κύκλο του νερού ). Σε περιοχές κοντά στον ισημερινό, αυτό οδηγεί σε καταιγίδες ή καταιγίδες. Οι άνθρωποι που ζουν εκεί γνωρίζουν εκ πείρας ποια ώρα της ημέρας μπορούν να περιμένουν αυτές τις καταιγίδες και οι καθημερινές τους ρουτίνες διαμορφώνονται γύρω από αυτές.

Υπάρχουν όμως περισσότερα παραδείγματα φυσικών γεγονότων που προκαλούνται από το LST και επομένως συμβαίνουν με συγκεκριμένο χρόνο. Η άνθηση των λουλουδιών όταν συμβαίνουν οι πρώτες θερμότερες μέρες της άνοιξης, για παράδειγμα. Τι λέτε για τις εποχιακές καλλιέργειες; Τα τυπικά καλοκαιρινά σας φρούτα ή τα χειμωνιάτικα λαχανικά; Η παραγωγή τροφίμων συχνά καθοδηγείται από τη θερμοκρασία, επίσης. Οι πληροφορίες σχετικά με το LST μπορούν να μας βοηθήσουν να εξασφαλίσουμε την αποτελεσματική παραγωγή των καλλιεργειών όταν συνδυάζονται με άλλες φυσικές ιδιότητες, όπως πληροφορίες σχετικά με τη βλάστηση και την υγρασία του εδάφους (Διαβάστε την ιστορία του CfS σχετικά με το Feeding a Growing Planet). Ένα άλλο παράδειγμα είναι η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αλλάζουν τα ενδιαιτήματα και πώς θα μπορούσαμε να διατηρήσουμε ευάλωτα βιώματα και βιοποικιλότητα (Διαβάστε την ιστορία του [CfS] https://cfs.climate.esa.int/) σχετικά με τη βιοποικιλότητα και την απώλεια οικοτόπων). Υπάρχουν επίσης εφαρμογές σε αστικά περιβάλλοντα. Η ESA αναπτύσσει αισθητήρες για δορυφόρους που θα επιτρέψουν την επαρκή ανάλυση του LST, ειδικά στις μητροπολιτικές περιοχές των ευρωπαϊκών πόλεων.

Μάθετε περισσότερα από το Έργο Θερμοκρασίας Επιφανειών Γης της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Υγρασία εδάφους

 Ξηρό έδαφος, Πηγή ESA

Κλείστε τα μάτια σας και σκεφτείτε τίποτα άλλο εκτός από τον ήχο των γρύλων και τη δική σας αναπνοή για να ελέγξετε την απόκριση του σώματός σας σε ένα καυτό αεράκι 40 μοιρών που αγγίζει το δέρμα σας. Τι σκηνικό φαντάζεστε; Βλέπετε ήδη σκουπίδια να τριγυρίζουν; Σε τι χώμα φαντάζεσαι να στέκεσαι; Υπάρχει μια καλή πιθανότητα να σκεφτόσαστε να σταθείτε στη μέση της ερήμου ή σε ξερό ραγισμένο χώμα.

Με την υπερθέρμανση της Γης μας, τέτοια περιβάλλοντα θα συμβαίνουν πολύ πιο συχνά λόγω πιο έντονων και συχνών ξηρασιών. Αυτό είναι ένα πρόβλημα επειδή ο σημαντικός ρόλος του νερού στο έδαφος (ή της υγρασίας του εδάφους) για το περιβάλλον και το κλιματικό σύστημα είναι γνωστός (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τον Κύκλο του Νερού ).

Η υγρασία του εδάφους επηρεάζει τις υδρολογικές και γεωργικές διεργασίες, τη δημιουργία απορροής, την ανάπτυξη της ξηρασίας και πολλές άλλες διεργασίες. Εδάφη όπως αυτή που φανταστήκατε δεν μπορούν πλέον να χρησιμοποιηθούν για την καλλιέργεια καλλιεργειών, απειλώντας κατά συνέπεια την παραγωγή τροφίμων και την ικανότητά μας να τροφοδοτούμε τον συνεχώς αυξανόμενο παγκόσμιο πληθυσμό (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη διατροφή ενός αναπτυσσόμενου κόσμου ). Επίσης, εάν πέσουν τα επίπεδα υγρασίας του εδάφους και σημειωθούν ξηρασίες, τα δέντρα μπορεί να πεθάνουν, τα ζώα να χάσουν τους οικοτόπους τους και θα υπάρξει μάχη για τους περιορισμένους διαθέσιμους υδάτινους πόρους (Διαβάστε την ιστορία του CfS για τη Βιοποικιλότητα και την Απώλεια Οικοτόπων ).

Βρείτε περισσότερα για την υγρασία του εδάφους από το Soil Moisture Project της Πρωτοβουλίας για την Κλιματική Αλλαγή

Άσκηση: οραματιστείτε βασικές μεταβλητές του κλίματος

Στα προηγούμενα μάθατε για τα δορυφορικά προϊόντα βασικών μεταβλητών του κλίματος, τώρα θα μπορείτε να οπτικοποιήσετε και να συγκρίνετε μερικές από αυτές τις μεταβλητές χρησιμοποιώντας την εφαρμογή web Climate from Space .

Μοιραστείτε τις απαντήσεις σας και συζητήστε τις με άλλους συμμετέχοντες.

1. Μεταβείτε στην εφαρμογή web Climate from Space
2. Από το επίπεδο δεδομένων στη δεξιά πλευρά, προσδιορίστε αυτές τις μεταβλητές που περιγράφουν τη γη.
   • πόσες μεταβλητές μπορείτε να προσδιορίσετε;
3. Οραματιστείτε τα και εκτελέστε τις αλλαγές τους με τον καιρό.
   • τι παρατηρείτε από τη χρονική αλλαγή των επιλεγμένων μεταβλητών;
   • μπορείς να εξηγήσεις αυτές τις αλλαγές;
4. Με τη συνάρτηση σύγκρισης, προσπαθήστε να βρείτε μια άλλη μεταβλητή (που δεν περιγράφει απαραίτητα το ίδιο σύστημα) και συγκρίνετε μεταξύ των δύο μεταβλητών.
   • γιατί πιστεύετε ότι αυτές οι δύο μεταβλητές θα μπορούσαν να σχετίζονται;
   • τι παρατηρείς από αυτή τη σύγκριση;