تغير المناخ الأدلة والأسباب
تحديث 2022
نظرة عامة من الجمعية الملكية والأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم
مقدمة :
تغير المناخ هو أحد القضايا المحددة في عصرنا. من المؤكد الآن أكثر من أي وقت مضى، بناءً على العديد من خطوط الأدلة، أن البشر يغيرون مناخ الأرض. ارتفعت درجة حرارة الغلاف الجوي والمحيطات، والذي رافقه ارتفاع مستوى سطح البحر، وانخفاض قوي في الجليد البحري في القطب الشمالي، وتغيرات أخرى مرتبطة بالمناخ. تتضح آثار تغير المناخ على الناس والطبيعة بشكل متزايد. تسببت الفيضانات وموجات الحر وحرائق الغابات غير المسبوقة في أضرار بالمليارات. تشهد الموائل تحولات سريعة استجابة لتغير درجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار.
أنتجت الجمعية الملكية والأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم ، بمهماتهما المماثلة لتعزيز استخدام العلم لإفادة المجتمع ولإثراء المناقشات السياسية الحاسمة ، النسخة الأصلية عن تغير المناخ: الأدلة والأسباب في عام 2014. تمت كتابتها ومراجعتها من قبل فريق بريطاني أمريكي من علماء المناخ الرائدين. تم تحديث هذه الطبعة الجديدة ، التي أعدها نفس فريق المؤلفين ، بأحدث البيانات المناخية والتحليلات العلمية ، وكلها تعزز فهمنا لتغير المناخ الذي يسببه الإنسان.
الدليل واضح. ومع ذلك ، نظرًا لطبيعة العلم ، لم يتم تحديد أو تأكيد كل التفاصيل تمامًا. ولم يتم الرد على كل الأسئلة ذات الصلة حتى الآن. يستمر جمع الأدلة العلمية حول العالم. أصبحت بعض الأشياء أكثر وضوحًا وظهرت رؤى جديدة. على سبيل المثال ، انتهت فترة تباطؤ الاحتباس خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين بقفزة دراماتيكية إلى درجات حرارة أكثر دفئًا بين عامي 2014 و 2015. بدأ امتداد الجليد البحري في أنتاركتيكا ، الذي كان يتزايد ، في الانخفاض في عام 2014 ، ووصل إلى مستوى قياسي منخفض في عام 2017. التي استمرت.
تم دمج هذه الملاحظات وغيرها من الملاحظات الحديثة في المناقشات حول الأسئلة التي تم تناولها في هذا الكتيب.
الدعوات إلى العمل تتصاعد. صنف مسح تصورات المخاطر العالمية لعام 2022 من المنتدى الاقتصادي العالمي تغير المناخ والقضايا البيئية ذات الصلة على أنها أكبر خمسة مخاطر عالمية يحتمل أن تحدث في غضون السنوات العشر القادمة. ومع ذلك ، لا يزال أمام المجتمع الدولي الكثير ليقطعه لإظهار الطموح المتزايد بشأن التخفيف والتكيف والطرق الأخرى لمعالجة تغير المناخ.
المعلومات العلمية هي عنصر حيوي للمجتمع لاتخاذ قرارات مستنيرة حول كيفية تقليل حجم تغير المناخ وكيفية التكيف مع آثاره. يعتبر هذا الكتيب بمثابة وثيقة مرجعية رئيسية لصناع القرار وصانعي السياسات والمعلمين وغيرهم ممن يبحثون عن إجابات موثوقة حول الحالة الراهنة لعلوم تغير المناخ.
نشعر بالامتنان لأنه قبل ست سنوات ، وتحت قيادة الدكتور رالف ج. سيسيرون ، الرئيس السابق للأكاديمية الوطنية للعلوم ، والسير بول ممرضة ، الرئيس السابق للجمعية الملكية ، تعاونت هاتان المنظمتان لإنتاج مستوى عالٍ نظرة عامة على علم تغير المناخ. بصفتنا الرؤساء الحاليين لهذه المنظمات ، يسعدنا أن نقدم تحديثًا لهذا المرجع الرئيسي ، مدعومًا بكرم عائلة سيسيرون.
لقراءة المزيد:
لمزيد من المناقشة التفصيلية للمواضيع التي تم تناولها في هذه الوثيقة (بما في ذلك مراجع البحث الأصلي الأساسي) ، انظر:
■ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC) ، 2019: تقرير خاص عن المحيطات والغلاف الجليدي في مناخ متغير [https://www.ipcc.ch/srocc]
■ الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب (NASEM) ، 2019: تقنيات الانبعاثات السلبية والعزل الموثوق به: أجندة بحثية [https://www.nap.edu/catalog/25259]
■
الجمعية الملكية ، 2018: إزالة غازات الاحتباس الحراري
[https://raeng.org.uk/greenhousegasremoval]
■ البرنامج الأمريكي لأبحاث التغير العالمي (USGCRP) ، 2018: المجلد الثاني لتقييم المناخ الوطني الرابع: الآثار والمخاطر والتكيف في الولايات المتحدة [https://nca2018.globalchange.gov]
■ الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ، 2018: الاحتباس العالمي عند 1.5 درجة مئوية [https://www.ipcc.ch/sr15]
■ USGCRP ، 2017: المجلد الرابع لتقييم المناخ الوطني: التقارير الخاصة بعلوم المناخ [https://science2017.globalchange.gov]
■ NASEM ، 2016: إسناد أحداث الطقس المتطرفة في سياق تغير المناخ [https://www.nap.edu/catalog/21852]
■ IPCC، 2013: تقرير التقييم الخامس للفريق العامل 1. تغير المناخ 2013: أساس العلوم الفيزيائية [https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg1]
■ المجلس النرويجي للاجئين ، 2013: الآثار المفاجئة لتغير المناخ: توقع المفاجآت [https://www.nap.edu/catalog/18373]
■ NRC، 2011: أهداف استقرار المناخ: الانبعاثات والتركيزات والتأثيرات على مدى عقود حتى آلاف السنين [https://www.nap.edu/catalog/12877]
■ الجمعية الملكية 2010: تغير المناخ: ملخص العلوم [https://royalsociety.org/topics-policy/publications/2010/ Climate-change-abstract-science]
■ المجلس النرويجي للاجئين ، 2010: خيارات المناخ الأمريكية: النهوض بعلم تغير المناخ [https://www.nap.edu/catalog/12782]
يتوفر الكثير من البيانات الأصلية الكامنة
وراء النتائج العلمية التي تمت مناقشتها هنا على:
■ https://data.ucar.edu/
■ https://climatedataguide.ucar.edu
■ https://iridl.ldeo.columbia.edu
■ https://ess-dive.lbl.gov/
■ https://www.ncdc.noaa.gov/
■ https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/
■ http://scrippsco2.ucsd.edu
■ http://hahana.soest.hawaii.edu/hot/
تأسست الأكاديمية الوطنية للعلوم (NAS)لتقديم المشورة للولايات المتحدة بشأن القضايا العلمية والتقنية عندما وقع الرئيس لينكولن ميثاق الكونغرس في عام 1863. المجلس القومي للبحوث ، الذراع التشغيلي للأكاديمية الوطنية للعلوم والأكاديمية الوطنية للهندسة ، أصدر العديد من التقارير حول الأسباب والاستجابات المحتملة لتغير المناخ. موارد تغير المناخ من المجلس القومي للبحوث متاحة على nationalacademies.org/climate.
الجمعية الملكية هي زمالة ذاتية الحكم للعديد من أكثر العلماء تميزًا في العالم. يتم اختيار أعضائها من جميع مجالات العلوم والهندسة والطب. إنها الأكاديمية الوطنية للعلوم في المملكة المتحدة. يتمثل الغرض الأساسي للجمعية ، الذي انعكس في المواثيق التأسيسية في ستينيات القرن السادس عشر ، في التعرف على التميز في العلوم وتعزيزه ودعمه ، وتشجيع تطوير العلوم واستخدامها
لصالح البشرية. يتوفر مزيد من المعلومات حول عمل المجتمع بشأن تغير المناخ على royalsociety.org/policy/climate-change
محتويات:
ملخص
أسئلة وأجوبة عن تغير المناخ
1- هل ارتفاع درجة حرارة المناخ؟
2- كيف يعرف العلماء أن التغير المناخي الأخير سببه إلى حد كبير الأنشطة البشرية؟
3- يوجد ثاني أكسيد الكربون بالفعل في الغلاف الجوي بشكل طبيعي ، فلماذا تنبعث منه الانبعاثات النشاط البشري كبير؟
4- ما هو الدور الذي لعبته الشمس في تغير المناخ في العقود الأخيرة؟
5- ما هي التغييرات في التركيب الرأسي لدرجة حرارة الغلاف الجوي – من إلى سطح الستراتوسفير - أخبرنا عن أسباب تغير المناخ الأخير؟
6- المناخ يتغير دائما. لماذا تغير المناخ مصدرا قلق الآن؟
7- هل المستوى الحالي لتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي غير مسبوق في تاريخ الأرض؟
8- هل هناك نقطة لا تؤدي عندها إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى مزيد من الاحتباس؟
9- هل يختلف معدل الاحتباس من عقد إلى آخر؟
10- هل تباطؤ الاحتباس الحراري خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين يعني أن تغير المناخ لم يعد يحدث؟
أساسيات تغير المناخ
أسئلة وأجوبة عن تغير المناخ (تابع)
11- إذا كان العالم يسخن ، فلماذا بعض فصول الشتاء والصيف لا تزال شديدة البرودة؟
12- لماذا يتناقص الجليد البحري في القطب الشمالي بينما تغير الجليد البحري في القطب الجنوبي قليلاً؟
13- كيف يؤثر تغير المناخ على القوة والتردد الفيضانات والجفاف والأعاصير والأعاصير؟
14- ما مدى سرعة ارتفاع مستوى سطح البحر؟
15- ما هو تحمض المحيطات ولماذا يهم؟
16- ما مدى ثقة العلماء في ارتفاع درجة حرارة الأرض خلال القرن المقبل؟
17- هل التغيرات المناخية لدرجات قليلة مدعاة للقلق؟
18- ما الذي يفعله العلماء لمعالجة أوجه عدم اليقين الرئيسية في فهمنا لنظام المناخ؟
19- هل سيناريوهات كارثة حول نقاط التحول مثل "إيقاف تشغيل تيار الخليج"
وإطلاق غاز الميثان من القطب الشمالي مدعاة للقلق؟
20- لو توقف انبعاث الغازات الدفيئة ، فهل سيعود المناخ إلى ما كان عليه قبل 200 عام؟
استنتاج
شكر وتقدير
ملخص:
الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون (CO2) تمتص الحرارة (الأشعة تحت الحمراء) المنبعثة من سطح الأرض. تؤدي الزيادات في تركيزات هذه الغازات في الغلاف الجوي إلى ارتفاع درجة حرارة الأرض عن طريق حبس المزيد من هذه الحرارة. أدت الأنشطة البشرية - وخاصة حرق الوقود الأحفوري منذ بداية الثورة الصناعية - إلى زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بأكثر من 40٪ ، مع حدوث أكثر من نصف الزيادة منذ عام 1970. منذ عام 1900 ، ارتفع متوسط درجة حرارة السطح العالمية بنحو 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت). وقد ترافق ذلك مع ارتفاع درجة حرارة المحيط ، وارتفاع مستوى سطح البحر ، وانخفاض شديد في الجليد البحري في القطب الشمالي ، وزيادة واسعة النطاق في تواتر وشدة موجات الحر ، والعديد من التأثيرات المناخية الأخرى المرتبطة بها. حدث الكثير من هذا الاحتباس في العقود الخمسة الماضية. أظهرت التحليلات التفصيلية أن الاحتباس خلال هذه الفترة ناتج بشكل أساسي عن زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى. سيؤدي استمرار انبعاثات هذه الغازات إلى مزيد من تغير المناخ ، بما في ذلك الزيادات الكبيرة في متوسط درجة حرارة سطح الأرض والتغيرات المهمة في المناخ الإقليمي. سيعتمد حجم وتوقيت هذه التغييرات على العديد من العوامل ، وسيستمر حدوث التباطؤ والتسارع في الاحتباس الذي يستمر عقدًا أو أكثر. ومع ذلك ، فإن تغير المناخ على المدى الطويل على مدى عقود عديدة سيعتمد بشكل أساسي على الكمية الإجمالية لثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة المنبعثة نتيجة للأنشطة البشرية.
سؤال وجواب
1- هل المناخ دافئ؟
نعم. زاد متوسط درجة حرارة الهواء السطحي للأرض بحوالي 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت) منذ عام 1900 ، مع حدوث أكثر من نصف الزيادة منذ منتصف السبعينيات [الشكل 1 أ]. تقدم مجموعة واسعة من الملاحظات الأخرى (مثل انخفاض حجم الجليد البحري في القطب الشمالي وزيادة محتوى حرارة المحيطات) والمؤشرات من العالم الطبيعي (مثل التحولات القطبية لأنواع الأسماك والثدييات والحشرات الحساسة لدرجات الحرارة وما إلى ذلك) معًا أدلة لا جدال فيها الاحتباس الكوكبي.
يأتي أوضح دليل على ارتفاع درجة حرارة السطح من سجلات مقاييس الحرارة المنتشرة والتي تمتد في بعض الأماكن إلى أواخر القرن التاسع عشر. اليوم ، يتم رصد درجات الحرارة في عدة آلاف من المواقع ، فوق سطح الأرض والمحيط. تساعد التقديرات غير المباشرة لتغير درجة الحرارة من مصادر مثل حلقات الأشجار ولب الجليد على وضع التغيرات الأخيرة في درجات الحرارة في سياق الماضي. فيما يتعلق بمتوسط درجة حرارة سطح الأرض ، تشير هذه التقديرات غير المباشرة إلى أن الفترة من 1989 إلى 2019 كانت على الأرجح الفترة الأكثر دفئًا لمدة 30 عامًا منذ أكثر من 800 عام ؛ العقد الأخير ، 2010-2019 ، هو العقد الأكثر دفئًا في سجل الآلات حتى الآن (منذ 1850).
توفر مجموعة كبيرة من الملاحظات الأخرى صورة أكثر شمولاً للاحتباس في جميع أنحاء النظام المناخي. على سبيل المثال ، ارتفعت درجة حرارة الغلاف الجوي السفلي والطبقات العليا من المحيط أيضًا ، وانخفضت الثلوج والغطاء الجليدي في نصف الكرة الشمالي ، وتقلص الغطاء الجليدي في جرينلاند ، وارتفع مستوى سطح البحر [الشكل 1 ب]. يتم إجراء هذه القياسات باستخدام مجموعة متنوعة من أنظمة المراقبة الأرضية والمحيطات والفضائية ، مما يعطي ثقة إضافية في واقع الاحتباس العالمي لمناخ الأرض.
2- كيف يعرف العلماء أن التغيرات المناخية الأخيرة تسببت فيها الأنشطة البشرية إلى حد كبير؟
يعرف العلماء أن تغير المناخ الأخير ناتج إلى حد كبير عن الأنشطة البشرية من فهم الفيزياء الأساسية ، ومقارنة الملاحظات مع النماذج ، وبصمات الأصابع للأنماط التفصيلية لتغير المناخ الناجم عن التأثيرات البشرية والطبيعية المختلفة.
منذ منتصف القرن التاسع عشر ، عرف العلماء أن ثاني أكسيد الكربون هو أحد الغازات الرئيسية المسببة للاحتباس الحراري ذات الأهمية لتوازن طاقة الأرض. تُظهر القياسات المباشرة لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وفي الهواء المحبوس في الجليد أن ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي زاد بأكثر من 40٪ من عام 1800 إلى عام 2019. وتكشف قياسات الأشكال المختلفة للكربون (النظائر ، انظر السؤال 3) أن هذه الزيادة ترجع إلى الأنشطة البشرية . تتزايد أيضًا غازات الدفيئة الأخرى (لا سيما الميثان وأكسيد النيتروس) نتيجة للأنشطة البشرية. يتوافق الارتفاع الملحوظ في درجة حرارة سطح الأرض منذ عام 1900 مع الحسابات التفصيلية لتأثيرات الزيادة الملحوظة في غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي (والتغيرات الأخرى التي يسببها الإنسان) على توازن طاقة الأرض.
التأثيرات المختلفة على المناخ لها توقيعات مختلفة في سجلات المناخ. من السهل رؤية بصمات الأصابع الفريدة هذه عن طريق التحقيق وراء رقم واحد (مثل متوسط درجة حرارة سطح الأرض) ، والنظر بدلاً من ذلك في الأنماط الجغرافية والموسمية لتغير المناخ. تتطابق الأنماط المرصودة لاحتباس السطح ، والتغيرات في درجات الحرارة عبر الغلاف الجوي ، والزيادات في محتوى حرارة المحيطات ، والزيادات في رطوبة الغلاف الجوي ، وارتفاع مستوى سطح البحر ، وزيادة ذوبان الجليد الأرضي والبحري أيضًا مع الأنماط التي يتوقع العلماء رؤيتها بسبب الأنشطة البشرية (انظر السؤال 5).
تستند التغييرات المتوقعة في المناخ على فهمنا لكيفية احتباس غازات الاحتباس الحراري للحرارة. يُظهر كل من هذا الفهم الأساسي لفيزياء غازات الاحتباس الحراري ودراسات بصمات الأصابع المستندة إلى الأنماط أن الأسباب الطبيعية وحدها غير كافية لشرح التغييرات الملحوظة الأخيرة في المناخ. تشمل الأسباب الطبيعية الاختلافات في ناتج الشمس وفي مدار الأرض حول الشمس والثورات البركانية والتقلبات الداخلية في نظام المناخ (مثل النينيو والنينيا). تم استخدام الحسابات باستخدام نماذج المناخ (انظر صندوق المعلومات ، ص 20) لمحاكاة ما كان سيحدث لدرجات الحرارة العالمية إذا كانت العوامل الطبيعية فقط هي التي تؤثر على النظام المناخي. تنتج هذه المحاكاة القليل من الاحتباس السطحي ، أو حتى تبريد طفيف ، خلال القرن العشرين وحتى القرن الحادي والعشرين. فقط عندما تشتمل النماذج على التأثيرات البشرية على تكوين الغلاف الجوي ، تكون التغيرات الناتجة في درجات الحرارة متوافقة مع التغييرات المرصودة.
3- ثاني أكسيد الكربون موجود بالفعل في الغلاف الجوي بشكل طبيعي ، فلماذا تكون الانبعاثات الناتجة عن الأنشطة البشرية مهمة؟
أدت الأنشطة البشرية إلى اضطراب دورة الكربون الطبيعية بشكل كبير من خلال استخراج الوقود الأحفوري المدفون لفترة طويلة وحرقه للحصول على الطاقة ، وبالتالي إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
في الطبيعة ، يتم تبادل ثاني أكسيد الكربون باستمرار بين الغلاف الجوي والنباتات والحيوانات من خلال التمثيل الضوئي ، والتنفس ، والتحلل ، وبين الغلاف الجوي والمحيطات من خلال تبادل الغازات. كما تنبعث كمية صغيرة جدًا من ثاني أكسيد الكربون (حوالي 1٪ من معدل الانبعاث من احتراق الوقود الأحفوري) في الانفجارات البركانية. يتم موازنة ذلك بكمية مكافئة يتم إزالتها بواسطة التجوية الكيميائية للصخور.
كان مستوى ثاني أكسيد الكربون في عام 2019 أعلى بنسبة 40٪ مما كان عليه في القرن التاسع عشر. حدثت معظم هذه الزيادة في ثاني أكسيد الكربون منذ عام 1970 ، وهو الوقت الذي تسارع فيه استهلاك الطاقة العالمي. تشير الانخفاضات المقاسة في جزء الأشكال الأخرى من الكربون (النظائر 14C و 13 C) والانخفاض الطفيف في تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي (التي كانت ملاحظاتها متاحة منذ 1990) إلى أن يرجع الارتفاع في ثاني أكسيد الكربون إلى حد كبير إلى احتراق الوقود الأحفوري (الذي يحتوي على نسبة منخفضة من 13 درجة مئوية وليس 14 درجة مئوية). أدت إزالة الغابات والتغيرات الأخرى في استخدام الأراضي أيضًا إلى إطلاق الكربون من المحيط الحيوي (العالم الحي) حيث يعيش عادةً لعقود إلى قرون. تسبب ثاني أكسيد الكربون الإضافي الناتج عن حرق الوقود الأحفوري وإزالة الغابات في اضطراب توازن دورة الكربون ، لأن العمليات الطبيعية التي يمكن أن تعيد التوازن بطيئة للغاية مقارنة بالمعدلات التي تضيف بها الأنشطة البشرية ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي. ونتيجة لذلك ، فإن جزءًا كبيرًا من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الأنشطة البشرية يتراكم في الغلاف الجوي ، حيث سيبقى جزء منه ليس فقط لعقود أو قرون ، ولكن لآلاف السنين. تشير المقارنة مع مستويات ثاني أكسيد الكربون المقاسة في الهواء المستخرج من لب الجليد إلى أن التركيزات الحالية أعلى بكثير مما كانت عليه في 800000 عام على الأقل (انظر السؤال 6).
4- ما هو الدور الذي لعبته الشمس في تغير المناخ في العقود الأخيرة؟
توفر الشمس المصدر الأساسي للطاقة التي تقود نظام مناخ الأرض ، ولكن اختلافاتها لعبت دورًا ضئيلًا جدًا في التغيرات المناخية التي لوحظت في العقود الأخيرة. تُظهر قياسات الأقمار الصناعية المباشرة منذ أواخر سبعينيات القرن الماضي عدم وجود زيادة صافية في ناتج الشمس ، بينما زادت درجات حرارة سطح الأرض في نفس الوقت [الشكل هـ 2].
بالنسبة للفترات التي تسبق بدء قياسات الأقمار الصناعية ، تكون المعرفة بالتغيرات الشمسية أقل تأكيدًا لأن التغييرات يتم استنتاجها من مصادر غير مباشرة - بما في ذلك عدد البقع الشمسية ووفرة أشكال معينة (نظائر) من ذرات الكربون أو البريليوم ، التي تكون معدلات إنتاجها في الأرض يتأثر الغلاف الجوي بالتغيرات في الشمس. هناك أدلة على أن الدورة الشمسية التي تبلغ مدتها 11 عامًا ، والتي يختلف خلالها إنتاج طاقة الشمس بنسبة 0.1٪ تقريبًا ، يمكن أن تؤثر على تركيزات الأوزون ، درجات الحرارة والرياح في الستراتوسفير (الطبقة الموجودة في الغلاف الجوي فوق طبقة التروبوسفير ، عادةً من 12 إلى 50 كم فوق سطح الأرض ، حسب خط العرض والموسم). قد يكون لهذه التغيرات في الستراتوسفير تأثير ضئيل على المناخ السطحي خلال دورة 11 عامًا. ومع ذلك ، لا تشير الأدلة المتاحة إلى تغيرات واضحة على المدى الطويل في ناتج الشمس خلال القرن الماضي ، وخلال هذه الفترة كانت الزيادات التي يسببها الإنسان في تركيزات ثاني أكسيد الكربون هي التأثير المهيمن على الزيادة طويلة الأجل في درجة حرارة سطح الأرض. يمكن العثور على دليل إضافي على أن الاحتباس الحالي ليس نتيجة للتغيرات الشمسية في اتجاهات درجات الحرارة على ارتفاعات مختلفة في الغلاف الجوي (انظر السؤال 5).
5- ما هي التغييرات في الهيكل الرأسي لدرجة حرارة الغلاف الجوي - من السطح إلى الستراتوسفير - أخبرنا عن أسباب تغير المناخ في الآونة الأخيرة؟
يزودنا الاحتباس الملحوظ في الغلاف الجوي السفلي والتبريد في الغلاف الجوي العلوي برؤى أساسية حول الأسباب الكامنة وراء تغير المناخ ويكشف أن العوامل الطبيعية وحدها لا يمكن أن تفسر التغييرات المرصودة.
في أوائل الستينيات ، أظهرت نتائج النماذج الرياضية / الفيزيائية للنظام المناخي لأول مرة أنه من المتوقع أن تؤدي الزيادات التي يسببها الإنسان في ثاني أكسيد الكربون إلى الاحتباس التدريجي للغلاف الجوي السفلي (التروبوسفير) وتبريد المستويات الأعلى من الغلاف الجوي ( الستراتوسفير). على النقيض من ذلك ، فإن الزيادات في ناتج الشمس ستؤدي إلى تدفئة كل من طبقة التروبوسفير والمدى الرأسي الكامل لطبقة الستراتوسفير. في ذلك الوقت ، لم تكن هناك بيانات رصد كافية لاختبار هذا التنبؤ ، لكن قياسات درجة الحرارة من بالونات الطقس والأقمار الصناعية أكدت منذ ذلك الحين هذه التنبؤات المبكرة. من المعروف الآن أن النمط الملحوظ لاحتباس التروبوسفير وتبريد الستراتوسفير على مدى الأربعين سنة الماضية يتوافق على نطاق واسع مع نماذج المحاكاة الحاسوبية التي تشمل الزيادات في ثاني أكسيد الكربون والانخفاض في أوزون الستراتوسفير ، كل منهما تسببه الأنشطة البشرية. لا يتوافق النمط المرصود مع التغيرات الطبيعية البحتة في إنتاج طاقة الشمس أو النشاط البركاني أو التغيرات المناخية الطبيعية مثل النينيو والنينيا.
على الرغم من هذا الاتفاق بين الأنماط العالمية للتغير النموذجي والملاحظ في درجة حرارة الغلاف الجوي ، لا تزال هناك بعض الاختلافات. توجد الاختلافات الأكثر وضوحًا في المناطق المدارية ، حيث تُظهر النماذج حاليًا احتباس في طبقة التروبوسفير أكثر مما لوحظ ، وفي القطب الشمالي ، حيث يكون الاحتباس الملحوظ في طبقة التروبوسفير أكبر مما هو عليه في معظم النماذج.
6- المناخ يتغير دائما. لماذا يشكل تغير المناخ مصدر قلق الآن؟
جميع التغيرات المناخية الرئيسية ، بما في ذلك التغيرات الطبيعية ، تؤدي إلى إحداث اضطراب. أدت التغيرات المناخية السابقة إلى انقراض العديد من الأنواع ، وهجرات السكان ، وتغيرات واضحة في سطح الأرض ودوران المحيطات. إن سرعة تغير المناخ الحالي أسرع من معظم الأحداث الماضية ، مما يجعل التكيف أكثر صعوبة على المجتمعات البشرية والعالم الطبيعي.
أكبر التغيرات المناخية على نطاق عالمي في الماضي الجيولوجي الحديث للأرض هي دورات العصر الجليدي (انظر صندوق المعلومات ، ص .B4) ، وهي فترات جليدية باردة تليها فترات دافئة أقصر [الشكل 3]. تكررت الدورات القليلة الأخيرة من هذه الدورات الطبيعية كل 100000 عام تقريبًا. وتسير وتيرتها بشكل أساسي التغيرات البطيئة في مدار الأرض ، والتي تغير طريقة توزيع طاقة الشمس حسب خطوط العرض وحسب الموسم على الأرض. هذه التغيرات المدارية صغيرة جدًا على مدى مئات السنين الماضية ، وهي وحدها ليست كافية للتسبب في الحجم الملحوظ للتغير في درجة الحرارة منذ الثورة الصناعية ، ولا للعمل على الأرض بأكملها. على
النطاقات الزمنية للعصر الجليدي ، أدت هذه التغيرات المدارية التدريجية إلى تغيرات في امتداد الصفائح الجليدية وفي وفرة ثاني أكسيد الكربون وغازات الاحتباس الحراري الأخرى ، والتي بدورها أدت إلى تضخيم التغير الأولي في درجة الحرارة.
التقديرات الأخيرة للزيادة في متوسط درجة الحرارة العالمية منذ نهاية العصر الجليدي الأخير تتراوح من 4 إلى 5 درجات مئوية (7 إلى 9 درجات فهرنهايت). حدث هذا التغيير على مدى حوالي 7000 عام ، بدأت قبل 18000 عام. ارتفع ثاني أكسيد الكربون بأكثر من 40٪ خلال الـ 200 عام الماضية فقط، الكثير من هذا منذ السبعينيات ، مما ساهم في التغيير البشري لميزانية طاقة الكوكب التي أدت حتى الآن إلى تدفئة الأرض بحوالي 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت). إذا استمر ارتفاع ثاني أكسيد الكربون دون رادع ، فيمكن توقع ارتفاع درجة حرارة بنفس حجم الزيادة من العصر الجليدي بحلول نهاية هذا القرن أو بعد ذلك بفترة وجيزة. هذه السرعة من الاحتباس هي أكثر من عشرة أضعاف ما هو عليه في نهاية العصر الجليدي ، وهو أسرع تغير طبيعي مستدام معروف على نطاق عالمي.
7- هل المستوى الحالي لتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي غير مسبوق في تاريخ الأرض؟
يكاد يكون من المؤكد أن المستوى الحالي لتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي غير مسبوق في المليون سنة الماضية ، والتي تطور خلالها الإنسان الحديث وتطورت المجتمعات. ومع ذلك ، كان تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أعلى في الماضي البعيد للأرض (منذ عدة ملايين من السنين) ، وفي ذلك الوقت تشير البيانات المناخية القديمة والجيولوجية إلى أن درجات الحرارة ومستويات سطح البحر كانت أيضًا أعلى مما هي عليه اليوم.
تُظهر قياسات الهواء في قلب الجليد أنه على مدار 800000 عام الماضية حتى القرن العشرين ، ظل تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في حدود 170 إلى 300 جزء في المليون (جزء في المليون) ، مما جعل الارتفاع السريع الأخير إلى أكثر من 400 جزء في المليون على مدى 200 عام ملحوظة بشكل خاص [الشكل 3]. خلال الدورات الجليدية على مدار الثمانمائة عام الماضية ، عمل كل من ثاني أكسيد الكربون والميثان كمضخمات مهمة للتغيرات المناخية الناجمة عن التغيرات في مدار الأرض حول الشمس. مع ارتفاع درجة حرارة الأرض من العصر الجليدي الأخير ، كانت درجة الحرارة وبدأ ثاني أكسيد الكربون في الارتفاع في نفس الوقت تقريبًا واستمر في الارتفاع جنبًا إلى جنب من حوالي 18000 إلى 11000 سنة مضت. تسببت التغيرات في درجة حرارة المحيطات والدورة الدموية والكيمياء والبيولوجيا في إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، والذي تضافر مع ردود الفعل الأخرى لدفع الأرض إلى حالة أكثر دفئًا.
بالنسبة للأزمنة الجيولوجية السابقة ، تم استنتاج تركيزات ثاني أكسيد الكربون ودرجات الحرارة من طرق أقل مباشرة. وتشير تلك النتائج إلى أن آخر تركيز لثاني أكسيد الكربون اقترب من 400 جزء في المليون منذ حوالي 3 إلى 5 ملايين سنة ، وهي الفترة التي يقدر فيها متوسط درجة حرارة سطح الأرض بنحو 2 إلى 3.5 درجة مئوية أعلى مما كان عليه في فترة ما قبل الصناعة. قبل 50 مليون سنة ، ربما وصل ثاني أكسيد الكربون إلى 1000 جزء في المليون ، وكان متوسط درجة الحرارة العالمية أعلى بنحو 10 درجات مئوية مما هو عليه اليوم. في ظل هذه الظروف ، كانت الأرض تحتوي على القليل من الجليد ، وكان مستوى سطح البحر أعلى بـ 60 مترًا على الأقل من المستويات الحالية.
8- هل توجد نقطة عندها لن تؤدي إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى مزيد من الدفء؟
لا. ستؤدي إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي إلى استمرار ارتفاع درجات حرارة السطح. مع زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، تصبح إضافة المزيد من ثاني أكسيد الكربون أقل فاعلية بشكل تدريجي في حبس طاقة الأرض ، لكن درجة حرارة السطح ستستمر في الارتفاع.
يتم تأكيد فهمنا للفيزياء التي يؤثر بها ثاني أكسيد الكربون على توازن طاقة الأرض من خلال القياسات المختبرية ، وكذلك من خلال الأقمار الصناعية المفصلة والمراقبة السطحية لانبعاث وامتصاص طاقة الأشعة تحت الحمراء بواسطة الغلاف الجوي. تمتص غازات الاحتباس الحراري بعض طاقة الأشعة تحت الحمراء التي تنبعث منها الأرض في ما يسمى بنطاقات امتصاص أقوى تحدث عند أطوال موجية معينة. تمتص الغازات المختلفة الطاقة بأطوال موجية مختلفة. يحتوي ثاني أكسيد الكربون على أقوى نطاق للاحتباس الحراري يتمركز عند طول موجي يبلغ 15 ميكرومترًا (جزء من المليون من المتر) ، مع امتصاص يمتد بضعة ميكرومتر على كلا الجانبين. هناك أيضًا العديد من نطاقات الامتصاص الأضعف. مع زيادة تركيزات ثاني أكسيد الكربون ، يكون الامتصاص في وسط النطاق القوي بالفعل شديدًا لدرجة أنه يلعب دورًا ضئيلًا في التسبب في مزيد من الاحتباس. ومع ذلك ، يتم امتصاص المزيد من الطاقة في النطاقات الأضعف وبعيدًا عن مركز النطاق القوي ، مما يتسبب في زيادة احتباس السطح والجو السفلي.
9- هل يختلف معدل الدفء من عقد لآخر؟
نعم. تباين معدل الاحتباس الملحوظ من سنة إلى أخرى ، ومن عقد إلى آخر ، ومن مكان إلى مكان ، كما هو متوقع من فهمنا للنظام المناخي. ترجع هذه الاختلافات قصيرة المدى في الغالب إلى أسباب طبيعية ، ولا تتعارض مع فهمنا الأساسي بأن اتجاه الاحتباس طويل الأجل يرجع أساسًا إلى التغيرات التي يسببها الإنسان في مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وغازات الاحتباس الحراري الأخرى.
حتى مع ارتفاع ثاني أكسيد الكربون بشكل مطرد في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى الاحتباس التدريجي لسطح الأرض ، تعمل العديد من العوامل الطبيعية على تعديل هذا الاحتباس طويل المدى. تؤدي الانفجارات البركانية الكبيرة إلى زيادة عدد الجزيئات الصغيرة في الستراتوسفير. تعكس هذه الجسيمات ضوء الشمس ، مما يؤدي إلى تبريد السطح على المدى القصير ، والذي يستمر عادةً من سنتين إلى ثلاث سنوات ، يليه تعافي بطيء. يتباين دوران المحيطات واختلاطها بشكل طبيعي على نطاقات زمنية عديدة ، مما يتسبب في تغيرات في درجات حرارة سطح البحر بالإضافة إلى تغيرات في معدل انتقال الحرارة إلى أعماق أكبر. على سبيل المثال ، يتأرجح المحيط الهادئ الاستوائي بين ظاهرة النينيو الدافئة وظواهر النينيا الأكثر برودة على نطاقات زمنية تتراوح من سنتين إلى سبع سنوات. يدرس العلماء العديد من الأنواع المختلفة للتغيرات المناخية ، مثل تلك الموجودة على النطاقات الزمنية العقدية والعقود المتعددة في المحيط الهادئ وشمال المحيط الأطلسي. كل نوع من التنوع له خصائصه الفريدة. ترتبط هذه الاختلافات المحيطية بتحولات إقليمية وعالمية كبيرة في أنماط درجات الحرارة وهطول الأمطار التي تتضح في الملاحظات.
يمكن أيضًا أن يتأثر الاحتباس من عقد إلى عقد بالعوامل البشرية مثل الاختلافات في انبعاثات غازات الدفيئة والهباء الجوي (الجسيمات المحمولة في الهواء التي يمكن أن يكون لها تأثيرات الاحتباس والتبريد) من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ومصادر التلوث الأخرى.
تتضح هذه الاختلافات في اتجاه درجة الحرارة بوضوح في سجل درجات الحرارة المرصود [الشكل هـ 4]. يمكن أن تؤثر التغيرات المناخية الطبيعية على المدى القصير أيضًا على إشارة تغير المناخ التي يتسبب فيها الإنسان على المدى الطويل والعكس صحيح ، لأن التغيرات المناخية على نطاقات زمنية مختلفة يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض. ولهذا السبب جزئيًا يتم إجراء إسقاطات تغير المناخ باستخدام نماذج مناخية (انظر مربع المعلومات ، ص 20) يمكن أن تفسر العديد من الأنواع المختلفة للتغيرات المناخية وتفاعلاتها. يجب إجراء استنتاجات موثوقة حول تغير المناخ الذي يسببه الإنسان من منظور أطول ، باستخدام سجلات تغطي عدة عقود.
10- هل يعني تباطؤ الاحتباس خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى أوائل عام 2010 أن تغير المناخ لم يعد يحدث؟
لا. بعد العام الحار 1998 الذي أعقب ظاهرة النينيو القوية 1997-1998 ، تباطأت الزيادة في متوسط درجة حرارة السطح مقارنة بالعقد السابق من الزيادات السريعة في درجات الحرارة. على الرغم من معدل الاحتباس البطيء ، كان العقد الأول من القرن الحادي والعشرين أكثر دفئًا من التسعينيات. انتهت الفترة المحدودة للاحتباس البطيء بقفزة دراماتيكية إلى درجات حرارة أكثر دفئًا بين عامي 2014 و 2015 ، حيث كانت جميع السنوات من 2015-2019 أكثر دفئًا من أي عام سابق في سجل الآلات. لا يؤدي التباطؤ قصير المدى في ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض إلى إبطال فهمنا للتغيرات طويلة الأجل في درجة الحرارة العالمية الناشئة عن التغيرات التي يسببها الإنسان في غازات الاحتباس الحراري.
تحدث عقود من الاحتباس البطيء بالإضافة إلى عقود من الاحتباس المتسارع بشكل طبيعي في النظام المناخي. تظهر العقود الباردة أو الدافئة مقارنة بالاتجاه طويل الأجل في الملاحظات على مدار المائة وخمسين عامًا الماضية وتم التقاطها أيضًا بواسطة النماذج المناخية. نظرًا لأن الغلاف الجوي يخزن القليل جدًا من الحرارة ، يمكن أن تتأثر درجات حرارة السطح بسرعة بامتصاص الحرارة في أماكن أخرى من النظام المناخي والتغيرات في التأثيرات الخارجية على المناخ (مثل الجسيمات التي تتكون من مادة مرتفعة في الغلاف الجوي من الانفجارات البركانية).
تمتص المحيطات أكثر من 90٪ من الحرارة المضافة إلى نظام الأرض في العقود الأخيرة ولا تخترق إلا ببطء في المياه العميقة. سيؤدي تغلغل الحرارة بشكل أسرع في المحيط الأعمق إلى إبطاء الاحتباس الملحوظ على السطح وفي الغلاف الجوي ، ولكنه في حد ذاته لن يغير الاحتباس طويل المدى الذي سيحدث من كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون. على سبيل المثال ، تُظهر الدراسات الحديثة أن بعض الحرارة تخرج من المحيط إلى الغلاف الجوي أثناء أحداث ظاهرة النينيو الدافئة ، وأن المزيد من الحرارة تخترق أعماق المحيطات في منطقة النينيا الباردة. تحدث مثل هذه التغييرات بشكل متكرر عبر نطاقات زمنية لعقود وأطول. مثال على ذلك هو ظاهرة النينيو الرئيسية في 1997-1998 عندما ارتفع متوسط درجة حرارة الهواء العالمية إلى أعلى مستوى في القرن العشرين حيث فقد المحيط الحرارة في الغلاف الجوي ، عن طريق التبخر بشكل أساسي.
حتى أثناء التباطؤ في ارتفاع متوسط درجة حرارة السطح ، ظل اتجاه الاحتباس على المدى الطويل واضحًا (انظر الشكل 4). خلال تلك الفترة ، على سبيل المثال ، تم توثيق موجات حر قياسية في أوروبا (صيف 2003) وروسيا (صيف 2010) والولايات المتحدة الأمريكية (يوليو 2012) وأستراليا (يناير 2013). كان كل من العقود الأربعة الماضية أكثر دفئًا من أي عقد سابق منذ أن تم إدخال قياسات ميزان الحرارة على نطاق واسع في خمسينيات القرن التاسع عشر. تظهر التأثيرات المستمرة لارتفاع درجة حرارة المناخ في الاتجاهات المتزايدة في المحتوى الحراري للمحيطات ومستوى سطح البحر ، وكذلك في الذوبان المستمر لجليد البحر في القطب الشمالي والأنهار الجليدية والغطاء الجليدي في جرينلاند.
أساسيات تغير المناخ
تؤثر غازات الاحتباس الحراري على توازن طاقة الأرض وعلى المناخ.
تُعد الشمس مصدر الطاقة الأساسي لمناخ الأرض. ينعكس بعض ضوء الشمس الوارد مباشرة مرة أخرى في الفضاء ، خاصةً عن طريق الأسطح اللامعة مثل الجليد والغيوم ، والباقي يمتصه السطح والجو. يتم إعادة انبعاث الكثير من هذه الطاقة الشمسية الممتصة على شكل حرارة (إشعاع طويل الموجة أو الأشعة تحت الحمراء). يمتص الغلاف الجوي بدوره الحرارة ويعيد إشعاعها ، ويهرب بعضها إلى الفضاء. أي اضطراب في هذا التوازن للطاقة الواردة والصادرة سيؤثر على المناخ. على سبيل المثال ، ستؤثر التغييرات الصغيرة في إنتاج الطاقة من الشمس على هذا التوازن بشكل مباشر.
إذا مرت كل الطاقة الحرارية المنبعثة من السطح عبر الغلاف الجوي مباشرة إلى الفضاء ، فإن متوسط درجة حرارة سطح الأرض سيكون عشرات الدرجات أبرد مما هو عليه اليوم. تعمل غازات الدفيئة في الغلاف الجوي ، بما في ذلك بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروس ، على جعل السطح أكثر دفئًا من ذلك لأنها تمتص وتنبعث الطاقة الحرارية في جميع الاتجاهات (بما في ذلك إلى أسفل) ، مما يحافظ على سطح الأرض والغلاف الجوي السفلي دافئًا. [الشكل B1]. بدون تأثير الاحتباس الحراري هذا ، لا يمكن أن تتطور الحياة كما نعرفها على كوكبنا. إن إضافة المزيد من غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي تجعله أكثر فعالية في منع الحرارة من التسرب إلى الفضاء. عندما تكون الطاقة الخارجة أقل من الطاقة الداخلة ، ترتفع درجة حرارة الأرض حتى يتم إنشاء توازن جديد.
تعمل غازات الدفيئة المنبعثة من الأنشطة البشرية على تغيير توازن طاقة الأرض وبالتالي مناخها. يؤثر البشر أيضًا على المناخ من خلال تغيير طبيعة أسطح الأرض (على سبيل المثال عن طريق إزالة الغابات للزراعة) ومن خلال انبعاث الملوثات التي تؤثر على كمية ونوع الجزيئات في الغلاف الجوي.
لقد قرر العلماء أنه عند أخذ جميع العوامل البشرية والطبيعية في الاعتبار ، فقد تم تغيير توازن مناخ الأرض نحو الاحتباس ، حيث كان أكبر مساهم هو زيادة ثاني أكسيد الكربون.
أضافت الأنشطة البشرية غازات الاحتباس الحراري إلى الغلاف الجوي.
زادت تركيزات ثاني أكسيد الكربون والميثان وأكسيد النيتروس في الغلاف الجوي بشكل كبير منذ بدء الثورة الصناعية. في حالة ثاني أكسيد الكربون ، ارتفع متوسط التركيز الذي تم قياسه في مرصد مونا لوا في هاواي من 316 جزءًا في المليون 1 في عام 1959 (أول سنة كاملة للبيانات المتاحة) إلى أكثر من 411 جزء في المليون في عام 2019 [الشكل e B2]. تم تسجيل نفس معدلات الزيادة منذ ذلك الحين في العديد من المحطات الأخرى في جميع أنحاء العالم. منذ عصور ما قبل الصناعة ، زاد تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بأكثر من 40٪ ، وازداد الميثان بأكثر من 150٪ ، وزاد أكسيد النيتروس بنسبة 20٪ تقريبًا. حدث أكثر من نصف الزيادة في ثاني أكسيد الكربون منذ عام 1970. تساهم الزيادات في جميع الغازات الثلاثة في ارتفاع درجة حرارة الأرض ، مع زيادة ثاني أكسيد الكربون يلعب الدور الأكبر. انظر الصفحة B3 للتعرف على مصادر غازات الدفيئة المنبعثة من الإنسان.
بدأ التركيز في الزيادة بشكل ملحوظ في القرن التاسع عشر [الشكلe B3]، بعد أن ظل في حدود 260 إلى 280 جزء في المليون خلال 10000 سنة الماضية. تظهر سجلات الجليد الأساسية الممتدة إلى 800000 عام أنه خلال ذلك الوقت ، ظلت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في حدود 170 إلى 300 جزء في المليون خلال العديد من دورات "العصر الجليدي" - انظر صندوق المعلومات ، صفحة. لمعرفة المزيد عن العصور الجليدية - ولا يوجد تركيز أعلى من 300 جزء في المليون في السجلات الأساسية للجليد حتى المائتي عام الماضية.
تعرف على العصور الجليدية:
تُظهر التحليلات التفصيلية لرواسب المحيطات ، ولب الجليد ، وبيانات أخرى أنه على مدار 2.6 مليون سنة الماضية على الأقل ، مرت الأرض بفترات طويلة عندما كانت درجات الحرارة أقل بكثير مما هي عليه اليوم ، وغطت بطانيات سميكة من الجليد مناطق واسعة من نصف الكرة الشمالي. نوبات البرد الطويلة هذه ، التي استمرت في أحدث الدورات لنحو 100000 عام ، توقفت بفترات قصيرة "بين جليدية" دافئة ، بما في ذلك 10000 سنة الماضية.
من خلال مزيج من النظرية والملاحظات والنماذج ، استنتج العلماء أن العصور الجليدية * تنجم عن التغيرات المتكررة في مدار الأرض والتي تغير بشكل أساسي التوزيع الإقليمي والموسمي للطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض. يتم تعزيز هذه التغييرات الصغيرة نسبيًا في الطاقة الشمسية على مدى آلاف السنين من خلال التغيرات التدريجية في الغطاء الجليدي للأرض (الغلاف الجليدي) ، وخاصة فوق نصف الكرة الشمالي ، وفي تكوين الغلاف الجوي ، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين أكبر التغيرات في درجة الحرارة العالمية.
يقدر متوسط تغير درجة الحرارة العالمية خلال دورة العصر الجليدي بـ 5
"درجة مئوية ± 1 درجة مئوية (9 درجة فهرنهايت ± 2 درجة فهرنهايت)".
* لاحظ أنه من الناحية الجيولوجية ، كانت الأرض في عصر جليدي منذ تشكل آخر طبقة جليدية في القطب الجنوبي منذ حوالي 36 مليون سنة. ومع ذلك ، في هذه الوثيقة ، استخدمنا المصطلح في استخدامه العامي الذي يشير إلى التواجد المنتظم للصفائح الجليدية الواسعة فوق أمريكا الشمالية وشمال أوراسيا.
في مواد مثل حلقات الأشجار ، ولب الجليد ، والرواسب البحرية. تشير مقارنات سجل مقياس الحرارة مع هذه القياسات البديلة إلى أن الفترة منذ أوائل الثمانينيات كانت الفترة الأكثر دفئًا لمدة 40 عامًا في ثمانية قرون على الأقل ، وأن درجة الحرارة العالمية آخذة في الارتفاع نحو درجات الحرارة القصوى التي شوهدت آخر مرة منذ 5000 إلى 10000 عام في الأكثر دفئًا. جزء من الفترة الجليدية الحالية.
ظهرت العديد من التأثيرات الأخرى المرتبطة باتجاه الاحتباس في السنوات الأخيرة. تقلص الغطاء الجليدي البحري الصيفي في القطب الشمالي بشكل كبير. ازداد المحتوى الحراري للمحيطات. ارتفع المتوسط العالمي لمستوى سطح البحر بحوالي 16 سم (6 بوصات) منذ عام 1901 ، وذلك بسبب توسع مياه المحيطات الأكثر دفئًا وإضافة المياه الذائبة من الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية على الأرض. تغير التغيرات في الاحتباس والتهطال النطاقات الجغرافية للعديد من الأنواع النباتية والحيوانية وتوقيت دورات حياتها. بالإضافة إلى التأثيرات على المناخ ، تمتص المحيطات بعضًا من فائض ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تغيير تركيبته الكيميائية (مما يتسبب في تحمض المحيطات).
تشكل العديد من العمليات المعقدة مناخنا.
استنادًا إلى فيزياء كمية الطاقة التي يمتصها ثاني أكسيد الكربون وينبعث منها ، فإن مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن مستويات ما قبل الصناعة (حتى حوالي 560 جزءًا في المليون) سيؤدي في حد ذاته إلى زيادة متوسط درجة الحرارة العالمية بحوالي 1 درجة مئوية (1.8). درجة فهرنهايت). ومع ذلك ، في النظام المناخي العام ، الأمور أكثر تعقيدًا ؛ يؤدي الاحتباس إلى مزيد من التأثيرات (ردود الفعل) التي إما تضخم أو تقلل من الاحتباس الأولي.
تتضمن أهم التغذية المرتدة أشكالًا مختلفة من الماء. يحتوي الغلاف الجوي الأكثر دفئًا بشكل عام على المزيد من بخار الماء. يعتبر بخار الماء من الغازات الدفيئة القوية ، مما يتسبب في مزيد من الاحتباس ؛ إن عمره القصير في الغلاف الجوي يحافظ على زيادته إلى حد كبير مع ارتفاع درجة الحرارة. وبالتالي ، يتم التعامل مع بخار الماء كمضخم وليس كمحرك لتغير المناخ. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة في المناطق القطبية إلى إذابة الجليد البحري وتقليل الغطاء الثلجي الموسمي ، مما يعرض المحيط الأكثر قتامة وسطح الأرض الذي يمكن أن يمتص المزيد من الحرارة ، مما يتسبب في مزيد من الاحتباس. هناك ملاحظات أخرى مهمة ولكنها غير مؤكدة تتعلق بالتغييرات في السحب. قد يتسبب الاحتباس والزيادات في بخار الماء معًا في زيادة الغطاء السحابي أو إنقاصه مما قد يؤدي إلى تضخيم أو تقليل تغير درجة الحرارة اعتمادًا على التغيرات في المدى الأفقي والارتفاع وخصائص السحب. يشير آخر تقييم علمي إلى أن التأثير العالمي الصافي للتغيرات السحابية من المرجح أن يؤدي إلى تضخيم الاحتباس.
يحد المحيط من تغير المناخ. يعد المحيط خزانًا ضخمًا للحرارة ، ولكن من الصعب تسخين عمقه الكامل لأن الماء الدافئ يميل إلى البقاء بالقرب من السطح. وبالتالي فإن معدل انتقال الحرارة إلى أعماق المحيط يكون بطيئًا ؛ وهي تختلف من سنة إلى أخرى ومن عقد إلى آخر ، وتساعد على تحديد وتيرة الاحتباس على السطح. كانت الملاحظات الخاصة بالمحيطات الجوفية محدودة قبل حوالي عام 1970 ، ولكن منذ ذلك الحين ، أصبح الاحتباس على ارتفاع 700 متر (2300 قدم) واضحًا بسهولة ، كما لوحظ ارتفاع درجة حرارة أعمق منذ حوالي عام 1990.
تختلف درجات الحرارة السطحية وهطول الأمطار في معظم المناطق اختلافًا كبيرًا عن المتوسط العالمي بسبب الموقع الجغرافي ، ولا سيما خط العرض والموقع القاري. تتأثر أيضًا قيم متوسط درجات الحرارة وهطول الأمطار وظواهرها المتطرفة (التي لها عمومًا أكبر التأثيرات على النظم الطبيعية والبنية التحتية البشرية) بشدة بالأنماط المحلية للرياح.
يتطلب تقدير آثار عمليات التغذية الراجعة ، ووتيرة الاحتباس ، والتغير المناخي الإقليمي استخدام النماذج الرياضية للغلاف الجوي والمحيطات والأرض والجليد (الغلاف الجليدي) المبنية على قوانين الفيزياء الراسخة وأحدث فهم للفيزياء. ، والعمليات الكيميائية والبيولوجية التي تؤثر على المناخ ، وتعمل على أجهزة كمبيوتر قوية. تختلف النماذج في توقعاتها لمقدار الاحتباس الإضافي المتوقع (اعتمادًا على نوع النموذج والافتراضات المستخدمة في محاكاة عمليات مناخية معينة ، لا سيما تكوين السحب وخلط المحيطات) ، لكن جميع هذه النماذج تتفق على أن التأثير الصافي الإجمالي للتغذية المرتدة هو لتضخيم الاحتباس الحراري.
الأنشطة البشرية تغير المناخ.
يُظهر التحليل الدقيق لجميع البيانات وخطوط الأدلة أن معظم الاحتباس العالمي المرصود على مدار الخمسين عامًا الماضية أو نحو ذلك لا يمكن تفسيره بأسباب طبيعية ويتطلب بدلاً من ذلك دورًا مهمًا لتأثير الأنشطة البشرية.
من أجل تمييز التأثير البشري على المناخ ، يجب على العلماء النظر في العديد من الاختلافات الطبيعية التي تؤثر على درجة الحرارة ، والتهطال ، والجوانب الأخرى للمناخ من النطاق المحلي إلى النطاق العالمي ، على نطاقات زمنية من أيام إلى عقود وأكثر. أحد الاختلافات الطبيعية هو ظاهرة النينيو التذبذب الجنوبي (ENSO) ، وهو تناوب غير منتظم بين الاحتباس والتبريد (يستمر حوالي سنتين إلى سبع سنوات) في المحيط الهادئ الاستوائي الذي يتسبب في حدوث تغيرات إقليمية وعالمية كبيرة في درجات الحرارة وأنماط هطول الأمطار من سنة إلى أخرى. . تؤدي الثورات البركانية أيضًا إلى تغيير المناخ ، مما يؤدي جزئيًا إلى زيادة كمية الجسيمات الصغيرة (الهباء الجوي) في الستراتوسفير التي تعكس أو تمتص ضوء الشمس ، مما يؤدي إلى تبريد سطح قصير المدى يستمر عادةً حوالي سنتين إلى ثلاث سنوات. على مدى مئات الآلاف من السنين ، كانت التغيرات البطيئة والمتكررة في مدار الأرض حول الشمس ، والتي تغير توزيع الطاقة الشمسية التي تتلقاها الأرض ، كافية لإطلاق دورات العصر الجليدي على مدار 800000 سنة الماضية.
تعد بصمات الأصابع طريقة قوية لدراسة أسباب تغير المناخ. تؤدي التأثيرات المختلفة على المناخ إلى أنماط مختلفة تظهر في السجلات المناخية. يصبح هذا واضحًا عندما يستقصي العلماء التغيرات في متوسط درجة حرارة الكوكب وينظرون عن كثب في الأنماط الجغرافية والزمنية لتغير المناخ. على سبيل المثال ، ستؤدي الزيادة في إنتاج طاقة الشمس إلى نمط مختلف تمامًا من تغير درجة الحرارة (عبر سطح الأرض وعموديًا في الغلاف الجوي) مقارنةً بالنمط الناجم عن زيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون. تظهر التغيرات الملحوظة في درجة حرارة الغلاف الجوي وجود بصمة بشكل كبير أقرب إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل مقارنة بزيادة الشمس المتقلبة وحدها. يختبر العلماء بشكل روتيني ما إذا كانت التغيرات الطبيعية البحتة في الشمس أو النشاط البركاني أو التقلبات المناخية الداخلية يمكن أن تفسر بشكل معقول أنماط التغيير التي لاحظوها في العديد من الجوانب المختلفة للنظام المناخي. أظهرت هذه التحليلات أن التغيرات المناخية المرصودة في العقود العديدة الماضية لا يمكن تفسيرها فقط بالعوامل الطبيعية.
تعرف على المزيد حول الأسباب البشرية الأخرى لتغير المناخ:
بالإضافة إلى انبعاث غازات الدفيئة ، فقد غيرت الأنشطة البشرية أيضًا توازن طاقة الأرض من خلال ، على سبيل المثال:
* التغييرات في استخدام الأراضي. يمكن أن تؤدي التغييرات في طريقة استخدام الناس للأرض - على سبيل المثال ، للغابات أو المزارع أو المدن - إلى تأثيرات الاحتباس والتبريد محليًا عن طريق تغيير انعكاسية أسطح الأرض (التي تؤثر على كمية ضوء الشمس الذي يتم إرساله إلى الفضاء) وعن طريق تغيير الطريقة المنطقة الرطبة.
* انبعاثات الملوثات (بخلاف غازات الاحتباس الحراري). تنبعث من بعض العمليات الصناعية والزراعية ملوثات تنتج الهباء الجوي (قطرات صغيرة أو جزيئات معلقة في الغلاف الجوي). تعمل معظم الهباء الجوي على تبريد الأرض عن طريق عكس ضوء الشمس إلى الفضاء. تؤثر بعض الهباء الجوي أيضًا على تكوين السحب ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير الاحتباس أو التبريد حسب نوعها وموقعها. إن جزيئات الكربون الأسود (أو "السخام") التي تنتج عند حرق الوقود الأحفوري أو الغطاء النباتي يكون لها تأثير احتباس بشكل عام لأنها تمتص الإشعاع الشمسي الوارد.
كيف سيتغير المناخ في المستقبل؟
حقق العلماء تقدمًا كبيرًا في عمليات الرصد والنظرية والنماذج لنظام مناخ الأرض ، وقد مكنتهم هذه التطورات من توقع تغير المناخ في المستقبل بثقة متزايدة. ومع ذلك ، هناك العديد من القضايا الرئيسية التي تجعل من المستحيل إعطاء تقديرات دقيقة لكيفية تطور اتجاهات درجات الحرارة العالمية أو الإقليمية عقدًا بعد عقد في المستقبل. أولاً ، لا يمكننا التنبؤ بكمية انبعاثات ثاني أكسيد الكربون التي ستصدرها الأنشطة البشرية ، لأن هذا يعتمد على عوامل مثل كيفية تطور الاقتصاد العالمي وكيف يتغير إنتاج المجتمع واستهلاكه للطاقة في العقود القادمة. ثانيًا ، مع الفهم الحالي للتعقيدات المتعلقة بكيفية عمل ردود الفعل المناخية ، هناك مجموعة من النتائج المحتملة ، حتى بالنسبة لسيناريو معين لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. أخيرًا ، على مدى عقد من الزمان أو نحو ذلك ، يمكن للتغير الطبيعي تعديل تأثيرات الاتجاه الأساسي في درجة الحرارة. مجتمعة ، تشير جميع توقعات النماذج إلى أن الأرض ستستمر في الاحتباس بدرجة أكبر خلال العقود القليلة القادمة إلى قرون. إذا لم تكن هناك تغييرات تكنولوجية أو سياساتية لتقليل اتجاهات الانبعاثات من مسارها الحالي ، فمن المتوقع حدوث احتباس متوسط عالميًا من 2.6 إلى 4.8 درجة مئوية (4.7 إلى 8.6 درجة فهرنهايت) بالإضافة إلى ما حدث بالفعل خلال الحادي والعشرين. القرن [الشكل B5]. إن توقع ما ستعنيه هذه النطاقات بالنسبة للمناخ الذي يتم اختباره في أي موقع معين يمثل مشكلة علمية صعبة ، لكن التقديرات مستمرة في التحسن مع تقدم النماذج الإقليمية والمحلية.
11- إذا كان العالم دافئًا ، فلماذا تكون بعض الفصول الشتوية والصيف شديدة البرودة؟
الاحتباس الحراري هو اتجاه طويل الأمد ، لكن هذا لا يعني أن كل عام سيكون أكثر دفئًا من العام السابق. ستستمر التغيرات اليومية في أنماط الطقس من يوم لآخر ومن سنة إلى أخرى في إنتاج بعض الأيام والليالي الباردة غير العادية والشتاء والصيف ، حتى مع ارتفاع درجة حرارة المناخ.
لا يعني تغير المناخ التغيرات في متوسط درجة حرارة سطح الأرض فحسب ، بل يعني أيضًا التغيرات في دوران الغلاف الجوي ، وفي حجم وأنماط التغيرات المناخية الطبيعية ، وفي الطقس المحلي. تغير أحداث النينيا أنماط الطقس بحيث تصبح بعض المناطق أكثر رطوبة ، ويكون الصيف الرطب أكثر برودة بشكل عام. يمكن أن تساهم الرياح القوية القادمة من المناطق القطبية في حدوث شتاء أكثر برودة في بعض الأحيان. وبطريقة مماثلة ، فإن استمرار مرحلة واحدة من نمط دوران الغلاف الجوي المعروف باسم تذبذب شمال الأطلسي قد ساهم في العديد من فصول الشتاء الباردة الأخيرة في أوروبا ، وشرق أمريكا الشمالية ، وشمال آسيا.
سوف تتطور أنماط دوران الغلاف الجوي والمحيطات مع ارتفاع درجة حرارة الأرض وستؤثر على مسارات العواصف والعديد من الجوانب الأخرى للطقس. يؤدي الاحتباس الحراري إلى تغيير الاحتمالات لصالح الأيام والفصول الأكثر دفئًا وتقليل الأيام والفصول الباردة. على سبيل المثال ، في جميع أنحاء الولايات المتحدة القارية في الستينيات كانت هناك درجات حرارة منخفضة قياسية يومية أكثر من المستويات المرتفعة القياسية ، ولكن في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، كان هناك أكثر من ضعف عدد الارتفاعات القياسية مثل المستويات القياسية المنخفضة. مثال آخر مهم لإمالة الاحتمالات هو أن موجات الحر زادت وتيرتها على مدى العقود الأخيرة في أجزاء كبيرة من أوروبا وآسيا وأمريكا الجنوبية وأستراليا. كما تتزايد موجات الحرارة البحرية.
12- لماذا يتناقص جليد البحر القطبي بينما تغير الجليد البحري القطبي قليلاً؟
يتأثر حجم الجليد البحري بالرياح وتيارات المحيطات بالإضافة إلى درجات الحرارة. يبدو أن الجليد البحري في المحيط المتجمد الشمالي المغلق جزئيًا يستجيب بشكل مباشر للاحتباس ، بينما يبدو أن التغيرات في الرياح وفي المحيط تهيمن على أنماط المناخ وتغير الجليد البحري في المحيط حول أنتاركتيكا.
ترجع بعض الاختلافات في مدى الجليد البحري الموسمي بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي إلى الجغرافيا الأساسية وتأثيرها على دوران الغلاف الجوي والمحيطات. القطب الشمالي عبارة عن حوض محيط محاط إلى حد كبير بكتل أرضية قارية جبلية ، والقارة القطبية الجنوبية هي قارة محاطة بالمحيط. في القطب الشمالي ، يكون مدى الجليد البحري محدودًا بالكتل الأرضية المحيطة. في شتاء المحيط الجنوبي ، يمكن للجليد البحري أن يتوسع بحرية في المحيط ، مع تعيين حدوده الجنوبية على ساحل القارة القطبية الجنوبية. نظرًا لأن الجليد البحري في أنتاركتيكا يتشكل عند خطوط عرض أبعد من القطب الجنوبي (وأقرب إلى خط الاستواء) ، فإن الجليد يبقى على قيد الحياة في الصيف. يتغير مدى الجليد البحري في كلا القطبين بشكل موسمي ؛ ومع ذلك ، فإن التباين على المدى الطويل في مدى الجليد في الصيف والشتاء يختلف في كل نصف من الكرة الأرضية ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى هذه الاختلافات الجغرافية الأساسية.
انخفض الجليد البحري في القطب الشمالي بشكل كبير منذ أواخر السبعينيات ، لا سيما في الصيف والخريف. منذ بدء سجل الأقمار الصناعية في عام 1978 ، انخفض الحد الأدنى السنوي لمدى الجليد البحري في القطب الشمالي (الذي يحدث في سبتمبر) بنحو 40٪ [الشكل هـ 5]. يتوسع الغطاء الجليدي مرة أخرى كل شتاء في القطب الشمالي ، لكن الجليد يكون أرق مما كان عليه من قبل. تشير تقديرات مدى الجليد البحري في الماضي إلى أن هذا الانخفاض قد يكون غير مسبوق في الـ 1450 سنة الماضية على الأقل. نظرًا لأن الجليد البحري شديد الانعكاس ، فإن الاحتباس يتضخم مع تناقص الجليد وامتصاص المزيد من أشعة الشمس من خلال سطح المحيط الأكثر قتامة.
أظهر الجليد البحري في القطب الجنوبي زيادة طفيفة في الامتداد الكلي من 1979 إلى 2014 ، على الرغم من أن بعض المناطق ، مثل تلك الواقعة إلى الغرب من شبه جزيرة أنتاركتيكا شهدت انخفاضًا. يمكن أن تحدث الاتجاهات قصيرة الأجل في المحيط الجنوبي ، مثل تلك التي لوحظت ، بسهولة من التباين الطبيعي للغلاف الجوي والمحيطات ونظام الجليد البحري. ساهمت التغييرات في أنماط الرياح السطحية حول القارة في تغيير نمط القطب الجنوبي للجليد البحري ؛ قد يكون لعوامل المحيطات دورًا أيضًا ، مثل إضافة المياه العذبة الباردة من الأرصفة الجليدية الذائبة. ومع ذلك ، بعد عام 2014 ، بدأ امتداد الجليد في القطب الجنوبي في الانخفاض ، ووصل إلى مستوى قياسي منخفض (خلال 40 عامًا من بيانات الأقمار الصناعية) في عام 2017 ، وظل منخفضًا في العامين التاليين.
13- كيف يؤثر تغير المناخ على قوة وتواتر الفيضانات والجفاف والأعاصير والأعاصير؟
انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. هذا يعطي احتمالية لمزيد من الطاقة للعواصف وبعض الظواهر الجوية المتطرفة. تمشيا مع التوقعات النظرية ، أصبحت أنواع الأحداث الأكثر ارتباطًا بدرجة الحرارة ، مثل موجات الحرارة والأيام شديدة الحرارة ، أكثر احتمالًا. كما أصبحت أحداث هطول الأمطار الغزيرة وتساقط الثلوج (التي تزيد من مخاطر الفيضانات) أكثر تواتراً بشكل عام.
مع ارتفاع درجة حرارة مناخ الأرض ، لوحظت أحداث مناخية أكثر تواترًا وشدة في جميع أنحاء العالم. يحدد العلماء عادةً هذه الأحداث الجوية على أنها "شديدة" إذا كانت تختلف عن 90٪ أو 95٪ من أحداث الطقس المماثلة التي حدثت من قبل في نفس المنطقة. تساهم العديد من العوامل في أي حدث فردي للطقس المتطرف - بما في ذلك أنماط تقلب المناخ الطبيعي ، مثل النينيو والنينيا - مما يجعل من الصعب عزو أي حدث شديد التطرف إلى تغير المناخ الذي يسببه الإنسان. ومع ذلك ، يمكن أن تظهر الدراسات ما إذا كان ارتفاع درجات الحرارة يجعل حدثًا أكثر شدة أو احتمال حدوثه.
يمكن أن يساهم ارتفاع درجة حرارة المناخ في شدة موجات الحرارة عن طريق زيادة فرص الأيام والليالي شديدة الحرارة. يؤدي ارتفاع درجة حرارة المناخ أيضًا إلى زيادة التبخر على الأرض ، مما قد يؤدي إلى تفاقم الجفاف وخلق ظروف أكثر عرضة للحرائق الهائلة وموسم حرائق الغابات الأطول. يرتبط الاحتباس الجوي أيضًا بظواهر هطول الأمطار الغزيرة (الأمطار والعواصف الثلجية) من خلال الزيادات في قدرة الهواء على الاحتفاظ بالرطوبة. تفضل أحداث النينيو الجفاف في العديد من مناطق الأراضي الاستوائية وشبه الاستوائية ، بينما تعزز أحداث النينيا الظروف الأكثر رطوبة في العديد من الأماكن. من المتوقع أن تصبح هذه الاختلافات قصيرة المدى والإقليمية أكثر تطرفًا في مناخ الاحتباس.
إن الغلاف الجوي الأكثر دفئًا ورطوبة للأرض والمحيطات الأكثر دفئًا يجعل من المحتمل أن تكون أقوى الأعاصير أكثر شدة ، وتنتج المزيد من الأمطار ، وتؤثر على مناطق جديدة ، وربما تكون أكبر وأطول عمراً. وهذا مدعوم بأدلة المراقبة المتوفرة في شمال الأطلسي. بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر (انظر السؤال 14) إلى زيادة كمية مياه البحر التي يتم دفعها إلى الشاطئ أثناء العواصف الساحلية ، والتي يمكن أن تؤدي ، جنبًا إلى جنب مع المزيد من الأمطار التي تنتجها العواصف ، إلى المزيد من عواصف العواصف والفيضانات المدمرة. في حين أن الاحتباس العالمي من المحتمل أن يجعل الأعاصير أكثر حدة ، فإن التغيير في عدد الأعاصير كل عام غير مؤكد تمامًا. هذا لا يزال موضوع بحث مستمر.
من المتوقع أن تزداد بعض الظروف المواتية للعواصف الرعدية القوية التي تفرخ الأعاصير مع ارتفاع درجة الحرارة ، ولكن يوجد عدم اليقين في العوامل الأخرى التي تؤثر على تكوين الإعصار ، مثل التغيرات في الاختلافات الرأسية والأفقية للرياح.
14- ما مدى سرعة ارتفاع مستوى سطح البحر؟
تُظهر القياسات طويلة الأجل لمقاييس المد والجزر وبيانات الأقمار الصناعية الحديثة أن مستوى سطح البحر العالمي آخذ في الارتفاع ، حيث كان أفضل تقدير لمعدل الارتفاع العالمي على مدى العقد الماضي هو 3.6 ملم سنويًا (0.14 بوصة في السنة). زاد معدل ارتفاع مستوى سطح البحر منذ بدء القياسات باستخدام قياس الارتفاع من الفضاء في عام 1992 ؛ العامل المهيمن في المتوسط العالمي لارتفاع مستوى سطح البحر منذ عام 1970 هو الاحتباس الذي يسببه الإنسان. يبلغ الارتفاع الإجمالي الملحوظ منذ عام 1902 حوالي 16 سم (6 بوصات) [الشكل هـ 6].
كان هذا الارتفاع في مستوى سطح البحر مدفوعًا بتوسع حجم المياه مع ارتفاع درجة حرارة المحيط ، وذوبان الأنهار الجليدية الجبلية في جميع مناطق العالم ، وخسائر كبيرة من الصفائح الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا. كل هذا ناتج عن ارتفاع درجة حرارة المناخ. تحدث التقلبات في مستوى سطح البحر أيضًا بسبب التغيرات في كميات المياه المخزنة على اليابسة. يعتمد مقدار التغير في مستوى سطح البحر الذي يحدث في أي موقع معين أيضًا على مجموعة متنوعة من العوامل الأخرى ، بما في ذلك ما إذا كانت العمليات الجيولوجية الإقليمية وانتعاش الأرض المرجحة بالصفائح الجليدية السابقة تتسبب في ارتفاع أو غرق الأرض نفسها ، وما إذا كانت التغييرات في الرياح والتيارات تتراكم مياه المحيط على بعض السواحل أو تحرك المياه بعيدًا.
تظهر آثار ارتفاع مستوى سطح البحر بشكل أكثر حدة في زيادة تواتر وشدة عواصف العواصف العرضية. إذا استمر ثاني أكسيد الكربون وغيره من غازات الدفيئة في الزيادة في مساراتها الحالية ، فمن المتوقع أن يرتفع مستوى سطح البحر ، على الأقل ، بمقدار 0.4 إلى 0.8 متر (1.3 إلى 2.6 قدم) بحلول عام 2100 ، على الرغم من أن ذوبان الصفيحة الجليدية في المستقبل قد يؤدي إلى حدوث ذلك. القيم أعلى بكثير. علاوة على ذلك ، لن يتوقف ارتفاع مستوى سطح البحر في عام 2100 ؛ ستكون مستويات سطح البحر أعلى بكثير في القرون التالية حيث يستمر البحر في امتصاص الحرارة واستمرار الأنهار الجليدية في التراجع. لا يزال من الصعب التنبؤ بتفاصيل كيفية استجابة الصفائح الجليدية في جرينلاند وأنتاركتيكا للاحتباس المستمر ، ولكن يُعتقد أن غرينلاند وربما غرب القارة القطبية الجنوبية ستستمر في فقدان الكتلة ، في حين أن الأجزاء الباردة من القارة القطبية الجنوبية يمكن أن تكتسب كتلة مع تلقيها المزيد تساقط الثلوج من هواء دافئ يحتوي على المزيد من الرطوبة. بلغ مستوى سطح البحر في الفترة الجليدية الأخيرة (الدافئة) حوالي 125000 سنة ذروته عند 5 إلى 10 أمتار فوق المستوى الحالي. خلال هذه الفترة ، كانت المناطق القطبية أكثر دفئًا مما هي عليه اليوم. يشير هذا إلى أنه على مدى آلاف السنين ، ستؤدي الفترات الطويلة من الدفء المتزايد إلى خسارة كبيرة جدًا لأجزاء من طبقات الجليد في جرينلاند وأنتاركتيكا وما يترتب على ذلك من ارتفاع في مستوى سطح البحر.
15- ما هي عملية تحمض المحيطات وما أهميتها؟
أظهرت الملاحظات المباشرة لكيمياء المحيطات أن التوازن الكيميائي لمياه البحر قد تحوّل إلى حالة حمضية أكثر (درجة حموضة أقل) [الشكل هـ 7]. تحتوي بعض الكائنات البحرية (مثل الشعاب المرجانية وبعض المحار) على أصداف مكونة من كربونات الكالسيوم ، والتي تذوب بسهولة في الحمض. مع زيادة حموضة مياه البحر ، يصبح من الصعب على هذه الكائنات تكوين أصدافها أو الحفاظ عليها.
يذوب ثاني أكسيد الكربون في الماء ليشكل حمضًا ضعيفًا ، وقد امتصت المحيطات حوالي ثلث ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية ، مما أدى إلى انخفاض مطرد في مستويات الأس الهيدروجيني للمحيطات. مع زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، سيتغير هذا التوازن الكيميائي أكثر خلال القرن المقبل. تظهر التجارب المعملية وغيرها أنه في ظل ارتفاع ثاني أكسيد الكربون وفي المياه الأكثر حمضية ، فإن بعض الأنواع البحرية لها أصداف مشوهة ومعدلات نمو أقل ، على الرغم من أن التأثير يختلف بين الأنواع. يغير التحمض أيضًا دورة المغذيات والعديد من العناصر والمركبات الأخرى في المحيط ، ومن المرجح أن يحول الميزة التنافسية بين الأنواع ، مع تأثيرات لم يتم تحديدها بعد على النظم البيئية البحرية وشبكة الغذاء.
16- ما مدى ثقة العلماء في أن الأرض ستستمر في الدفء أكثر خلال القرن القادم؟
واثق للغاية. إذا استمرت الانبعاثات في مسارها الحالي ، بدون تخفيف تكنولوجي أو تنظيمي ، فإن الاحتباس من 2.6 إلى 4.8 درجة مئوية (4.7 إلى 8.6 درجة فهرنهايت) بالإضافة إلى ما حدث بالفعل من المتوقع خلال القرن الحادي والعشرين [الشكل هـ 8].
يمكن فهم الاحتباس الناجم عن إضافة كميات كبيرة من غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي من منظور الخصائص الأساسية للغاية لغازات الاحتباس الحراري. سيؤدي بدوره إلى العديد من التغييرات في عمليات المناخ الطبيعي ، مع تأثير صافٍ لتضخيم الاحتباس. يعتمد حجم الاحتباس الذي سيحدث إلى حد كبير على كمية غازات الدفيئة المتراكمة في الغلاف الجوي ، وبالتالي على مسار الانبعاثات. إذا ظل إجمالي الانبعاثات التراكمية منذ عام 1875 أقل من 900 جيجا طن (900 مليار طن) من الكربون ، فهناك فرصة بمقدار الثلثين للحفاظ على الارتفاع في متوسط درجة الحرارة العالمية منذ فترة ما قبل الصناعة أقل من 2 درجة مئوية (3.6 درجة مئوية) F).). ومع ذلك ، فقد تم بالفعل انبعاث ثلثي هذه الكمية. إن الهدف المتمثل في الحفاظ على ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية أقل من 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) سيسمح بإجمالي انبعاثات تراكمية أقل منذ عام 1875.
استنادًا إلى الفيزياء الراسخة لكمية الحرارة التي يمتصها ثاني أكسيد الكربون وينبعث منها ، فإن مضاعفة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي عن مستويات ما قبل الصناعة (حتى حوالي 560 جزءًا في المليون) من شأنه في حد ذاته ، دون التضخيم بأي تأثيرات أخرى ، أن يتسبب في زيادة متوسط درجة الحرارة العالمية بمقدار حوالي 1 درجة مئوية (1.8 درجة فهرنهايت). ومع ذلك ، فإن المقدار الإجمالي للاحتباس من كمية معينة من الانبعاثات يعتمد على سلاسل من التأثيرات (ردود الفعل) التي يمكن أن تضخم بشكل فردي أو تقلل من الاحتباس الأولي.
إن أهم ردود الفعل التضخمية ناتجة عن بخار الماء ، وهو أحد غازات الدفيئة القوية. مع زيادة ثاني أكسيد الكربون وتسخين الغلاف الجوي ، يمكن للهواء الأكثر دفئًا الاحتفاظ بمزيد من الرطوبة وحبس المزيد من الحرارة في الغلاف الجوي السفلي. أيضًا ، مع ذوبان الجليد البحري والأنهار الجليدية في القطب الشمالي ، يتم امتصاص المزيد من ضوء الشمس في أسطح الأرض والمحيطات الأكثر قتامة ، مما يتسبب في مزيد من الاحتباس وذوبان الجليد والثلج. يتعلق أكبر قدر من عدم اليقين في فهمنا للتغذية المرتدة بالسحب (التي يمكن أن يكون لها ردود فعل إيجابية وسلبية على حد سواء) ، وكيف ستتغير خصائص السحب استجابة لتغير المناخ.
تتضمن ردود الفعل الهامة الأخرى دورة الكربون. تمتص الأرض والمحيطات معًا حاليًا حوالي نصف ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الأنشطة البشرية ، ولكن من المتوقع أن تتناقص قدرات اليابسة والمحيطات على تخزين الكربون الإضافي مع زيادة الاحتباس ، مما يؤدي إلى زيادة أسرع في ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وزيادة تسارع الاحتباس. تختلف النماذج في توقعاتها لمقدار الاحتباس الإضافي الذي يمكن توقعه ، لكن كل هذه النماذج تتفق على أن التأثير الصافي الإجمالي للتغذية المرتدة هو تضخيم الاحتباس.
17- هل التغيرات المناخية لدرجات قليلة تدعو إلى القلق؟
نعم. على الرغم من أن ارتفاع متوسط درجة الحرارة العالمية ببضع درجات لا يبدو كثيرًا ، إلا أن متوسط درجة الحرارة العالمية خلال العصر الجليدي الأخير كان فقط حوالي 4 إلى 5 درجات مئوية (7 إلى 9 درجات فهرنهايت) أكثر برودة من الآن. سوف يرتبط الاحتباس العالمي بدرجات قليلة فقط بتغيرات واسعة النطاق في درجات الحرارة الإقليمية والمحلية وهطول الأمطار ، فضلاً عن الزيادات في بعض أنواع الظواهر الجوية المتطرفة. هذه التغييرات وغيرها (مثل ارتفاع مستوى سطح البحر وعرام العواصف) سيكون لها آثار خطيرة على المجتمعات البشرية والعالم الطبيعي.
أكدت كل من النظرية والملاحظات المباشرة أن الاحتباس العالمي يرتبط بارتفاع درجة حرارة الأرض أكثر من المحيطات ، وترطيب الغلاف الجوي ، والتحولات في أنماط هطول الأمطار الإقليمية ، والزيادات في الظواهر المناخية المتطرفة ، وتحمض المحيطات ، وذوبان الأنهار الجليدية ، وارتفاع مستويات سطح البحر (مما يزيد مخاطر الفيضانات الساحلية وعرام العواصف). بالفعل ، تجاوزت درجات الحرارة المرتفعة القياسية في المتوسط درجات الحرارة المنخفضة القياسية بشكل كبير ، وأصبحت المناطق الرطبة أكثر رطوبة حيث أصبحت المناطق الجافة أكثر جفافاً ، وأصبحت العواصف المطيرة الغزيرة أثقل ، وتناقصت كتل الجليد (مصدر مهم للمياه العذبة للعديد من المناطق).
من المتوقع أن تزداد هذه التأثيرات مع زيادة الاحتباس وستهدد إنتاج الغذاء وإمدادات المياه العذبة والبنية التحتية الساحلية ، وخاصة رفاهية السكان الهائلين الذين يعيشون حاليًا في المناطق المنخفضة. على الرغم من أن بعض المناطق قد تدرك بعض الفوائد المحلية من ارتفاع درجات الحرارة ، فإن العواقب طويلة المدى بشكل عام ستكون مدمرة.
ليس فقط زيادة بضع درجات في متوسط درجة الحرارة العالمية هو ما يدعو للقلق - فالوتيرة التي يحدث بها هذا الاحتباس مهمة أيضًا (انظر السؤال 6). تعني التغيرات المناخية السريعة التي يتسبب فيها الإنسان أن الوقت المتاح أقل للسماح بتنفيذ تدابير التكيف أو تكيف النظم البيئية ، مما يشكل مخاطر أكبر في المناطق المعرضة لظواهر الطقس القاسية الشديدة وارتفاع مستويات سطح البحر.
18- ما الذي يفعله العلماء لمعالجة أوجه عدم اليقين الرئيسية في فهمنا لنظام المناخ؟
العلم هو عملية مستمرة للمراقبة ، والفهم ، والنماذج ، والاختبار ، والتنبؤ. إن التنبؤ بوجود اتجاه طويل الأجل في ظاهرة الاحتباس الحراري من جراء زيادة غازات الدفيئة أمر قوي وقد تم تأكيده من خلال مجموعة متزايدة من الأدلة. ومع ذلك ، لا يزال فهم بعض جوانب تغير المناخ غير مكتمل. ومن الأمثلة على ذلك التغيرات المناخية الطبيعية على النطاقات الزمنية من العقد إلى المئوية والمقاييس المكانية الإقليمية إلى المحلية والاستجابات السحابية لتغير المناخ ، وهي جميع مجالات البحث النشط.
تحدد مقارنات التنبؤات النموذجية مع الملاحظات ما هو مفهوم جيدًا ، وفي نفس الوقت ، تكشف عن عدم اليقين أو الفجوات في فهمنا. هذا يساعد على تحديد الأولويات للبحث الجديد. لذا فإن المراقبة اليقظة للنظام المناخي بأكمله - الغلاف الجوي والمحيطات والأرض والجليد - أمر بالغ الأهمية ، حيث قد يكون النظام المناخي مليئًا بالمفاجآت.
تُستخدم البيانات الميدانية والمختبرية والفهم النظري معًا لتطوير نماذج نظام مناخ الأرض وتحسين تمثيل العمليات الرئيسية فيها ، لا سيما تلك المرتبطة بالسحب والهباء الجوي ونقل الحرارة إلى المحيطات. هذا أمر بالغ الأهمية لمحاكاة تغير المناخ بدقة وما يرتبط به من تغيرات في الطقس القاسي ، خاصة على المستويات الإقليمية والمحلية المهمة لقرارات السياسة.
لا تزال محاكاة كيفية تغير السحب مع الاحتباس ، والتي بدورها قد تؤثر على الاحتباس ، أحد التحديات الرئيسية لنماذج المناخ العالمي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن أنواع السحب المختلفة لها تأثيرات مختلفة على المناخ ، وتحدث العديد من العمليات السحابية على نطاقات أصغر من معظم النماذج الحالية. حل. تسمح قوة الكمبيوتر الأكبر بالفعل بحل بعض هذه العمليات في الجيل الجديد من النماذج.
تعمل العشرات من المجموعات والمؤسسات البحثية على نماذج المناخ ، وأصبح العلماء قادرون الآن على تحليل النتائج من جميع نماذج نظام الأرض الرئيسية في العالم ومقارنتها مع بعضها البعض ومع الملاحظات. هذه الفرص ذات فائدة هائلة في إبراز نقاط القوة والضعف في النماذج المختلفة وتشخيص أسباب الاختلافات بين النماذج ، بحيث يمكن أن يركز البحث على العمليات ذات الصلة. تسمح الاختلافات بين النماذج بوضع تقديرات لأوجه عدم اليقين في توقعات تغير المناخ في المستقبل. بالإضافة إلى ذلك ، تساعد المحفوظات الكبيرة للنتائج من العديد من النماذج المختلفة العلماء على تحديد جوانب توقعات تغير المناخ القوية والتي يمكن تفسيرها من حيث الآليات الفيزيائية المعروفة.
تعد دراسة كيفية استجابة المناخ للتغيرات الرئيسية في الماضي طريقة أخرى للتحقق من فهمنا لكيفية عمل العمليات المختلفة وأن النماذج قادرة على الأداء بشكل موثوق في ظل مجموعة واسعة من الظروف.
لماذا تستخدم نماذج الكمبيوتر لدراسة تغير المناخ؟
إن التطور المستقبلي لمناخ الأرض حيث يستجيب للمعدل السريع الحالي لزيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ليس له نظائر دقيقة في الماضي ، ولا يمكن فهمه بشكل صحيح من خلال التجارب المعملية. نظرًا لأننا غير قادرين أيضًا على إجراء تجارب محكومة بشكل متعمد على الأرض نفسها ، تعد نماذج الكمبيوتر من بين أهم الأدوات المستخدمة لدراسة نظام مناخ الأرض.
تعتمد النماذج المناخية على المعادلات الرياضية التي تمثل أفضل فهم للقوانين الأساسية للفيزياء والكيمياء والبيولوجيا التي تحكم سلوك الغلاف الجوي والمحيطات وسطح الأرض والجليد وأجزاء أخرى من النظام المناخي ، بالإضافة إلى التفاعلات بينهم. تم تصميم أكثر النماذج المناخية شمولاً ، وهي نماذج نظام الأرض ، لمحاكاة نظام مناخ الأرض بأكبر قدر من التفاصيل كما هو مسموح به من خلال فهمنا وأجهزة الكمبيوتر العملاقة المتاحة.
لقد تحسنت قدرة النماذج المناخية بشكل مطرد منذ الستينيات. باستخدام المعادلات القائمة على الفيزياء ، يمكن اختبار النماذج وتنجح في محاكاة مجموعة واسعة من تقلبات الطقس والمناخ ، على سبيل المثال من العواصف الفردية ، وتعرجات التيارات النفاثة ، وظواهر النينيو ، ومناخ القرن الماضي.
ظلت توقعاتهم لأبرز السمات لإشارة تغير المناخ التي يسببها الإنسان على المدى الطويل قوية ، حيث قدمت أجيال من النماذج المعقدة بشكل متزايد تفاصيل أكثر ثراءً عن التغيير. كما أنها تستخدم لإجراء تجارب على
عزل الأسباب المحددة لتغير المناخ واستكشاف عواقب السيناريوهات المختلفة لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في المستقبل والتأثيرات الأخرى على المناخ.
19- هل سيناريوهات الكوارث المتعلقة بنقاط الانقلاب مثل "إيقاف تيار الخليج" وإطلاق الميثان من القطب الشمالي سببًا للقلق؟
لا تتنبأ النتائج المأخوذة من أفضل النماذج المناخية المتاحة بحدوث تغير مفاجئ في (أو انهيار) دوران انقلاب خط الطول الأطلسي ، والذي يتضمن تيار الخليج ، في المستقبل القريب. ومع ذلك ، فإن هذا وغيره من التغييرات المفاجئة المحتملة عالية الخطورة ، مثل إطلاق غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون من ذوبان الجليد الدائم ، تظل مجالات نشطة للبحث العلمي. بعض التغييرات المفاجئة جارية بالفعل ، مثل انخفاض مساحة الجليد البحري في القطب الشمالي (انظر السؤال 12) ، ومع زيادة الاحتباس ، لا يمكن استبعاد احتمال حدوث تغييرات كبيرة مفاجئة.
يتغير تكوين الغلاف الجوي نحو ظروف لم نشهدها منذ ملايين السنين ، لذلك نحن متجهون إلى منطقة مجهولة ، وعدم اليقين كبير. يتضمن النظام المناخي العديد من العمليات المتنافسة التي يمكن أن تحول المناخ إلى حالة مختلفة بمجرد تجاوز العتبة.
ومن الأمثلة المعروفة جيداً دوران المحيط الجنوبي الشمالي المتقلب ، والذي يتم الحفاظ عليه من خلال غرق المياه المالحة الباردة في شمال المحيط الأطلسي وينطوي على نقل الحرارة الزائدة إلى شمال المحيط الأطلسي عبر تيار الخليج. خلال العصر الجليدي الأخير ، أدت نبضات المياه العذبة من ذوبان الغطاء الجليدي فوق أمريكا الشمالية إلى إبطاء هذا الدوران المتقلب. وقد تسبب هذا بدوره في حدوث تغيرات واسعة النطاق في المناخ حول نصف الكرة الشمالي. ومع ذلك ، فإن تجدد شمال المحيط الأطلسي من ذوبان الغطاء الجليدي في جرينلاند أمر تدريجي ، وبالتالي لا يُتوقع أن يتسبب في حدوث تغييرات مفاجئة.
ويتعلق مصدر قلق آخر بالمنطقة القطبية الشمالية ، حيث يمكن أن يؤدي الاحتباس الكبير إلى زعزعة استقرار غاز الميثان (أحد غازات الدفيئة) المحاصر في رواسب المحيطات والتربة الصقيعية ، مما قد يؤدي إلى إطلاق سريع لكمية كبيرة من الميثان. إذا حدث مثل هذا الإطلاق السريع ، فستحدث تغيرات مناخية كبيرة وسريعة. تعتبر مثل هذه التغييرات عالية الخطورة غير مرجحة في هذا القرن ، ولكن من الصعب توقعها بحكم التعريف. لذلك يواصل العلماء دراسة إمكانية تجاوز نقاط التحول هذه ، والتي بعد ذلك نخاطر بحدوث تغييرات كبيرة ومفاجئة.
بالإضافة إلى التغييرات المفاجئة في النظام المناخي نفسه ، يمكن أن يتجاوز التغير المناخي المطرد العتبات التي تؤدي إلى تغييرات مفاجئة في الأنظمة الأخرى. في الأنظمة البشرية ، على سبيل المثال ، تم بناء البنية التحتية عادةً لاستيعاب تقلبات المناخ في وقت الإنشاء. يمكن أن تتسبب التغيرات المناخية التدريجية في حدوث تغيرات مفاجئة في فائدة البنية التحتية - مثلما يحدث عندما يتجاوز ارتفاع مستوى سطح البحر فجأة جدران البحر ، أو عندما يتسبب ذوبان الجليد الدائم في انهيار مفاجئ لخطوط الأنابيب أو المباني أو الطرق. في النظم الطبيعية ، مع ارتفاع درجات حرارة الهواء والماء ، لن تتمكن بعض الأنواع - مثل جبال بيكا والعديد من الشعاب المرجانية في المحيط - من البقاء على قيد الحياة في موائلها الحالية وستضطر إلى الانتقال (إن أمكن) أو التكيف بسرعة. قد يكون أداء الأنواع الأخرى أفضل في الظروف الجديدة ، مما يتسبب في حدوث تحولات مفاجئة في توازن النظم البيئية ؛ على سبيل المثال ، سمحت درجات الحرارة الأكثر دفئًا لمزيد من خنافس اللحاء بالبقاء على قيد الحياة خلال فصل الشتاء في بعض المناطق ، حيث أدى تفشي الخنافس إلى تدمير الغابات.
20- إذا تم إيقاف انبعاثات الغازات الدفيئة ، فهل سيعود المناخ إلى الظروف التي كانت موجودة قبل 200 عام؟
لا ، حتى لو توقفت انبعاثات غازات الاحتباس الحراري فجأة ، فإن درجة حرارة سطح الأرض ستتطلب آلاف السنين لتبرد وتعود إلى المستوى الذي كان عليه في عصر ما قبل الصناعة.
إذا توقفت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تمامًا ، فسوف يستغرق الأمر عدة آلاف من السنين حتى يعود ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى مستويات "ما قبل الصناعية" نظرًا لانتقاله البطيء جدًا إلى أعماق المحيطات ودفنه في نهاية المطاف في رواسب المحيطات. ستبقى درجات حرارة السطح مرتفعة لمدة ألف عام على الأقل ، مما يعني التزامًا طويل الأمد بكوكب أكثر دفئًا بسبب الانبعاثات الماضية والحالية. من المحتمل أن يستمر مستوى سطح البحر في الارتفاع لعدة قرون حتى بعد توقف ارتفاع درجة الحرارة [الشكل هـ 9]. ستكون هناك حاجة إلى تبريد كبير لعكس ذوبان الأنهار الجليدية والصفائح الجليدية في جرينلاند ، والتي تشكلت خلال المناخات الباردة الماضية. وبالتالي ، فإن الاحتباس الحالي للأرض الناجم عن ثاني أكسيد الكربون لا يمكن عكسه في النطاقات الزمنية البشرية. ستعتمد كمية ومعدل المزيد من الاحتباس كليًا تقريبًا على مقدار المزيد من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية.
تفترض سيناريوهات تغير المناخ المستقبلي بشكل متزايد استخدام التقنيات التي يمكنها إزالة غازات الدفيئة من الغلاف الجوي. في مثل هذه السيناريوهات "للانبعاثات السلبية" ، افترض أنه في مرحلة ما في المستقبل ، سيتم بذل جهود واسعة النطاق تستخدم مثل هذه التقنيات لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وخفض تركيزه في الغلاف الجوي ، وبالتالي البدء في عكس الاحتباس الناتج عن ثاني أكسيد الكربون في أطول الجداول الزمنية. إن نشر مثل هذه التقنيات على نطاق واسع يتطلب تخفيضات كبيرة في تكاليفها. حتى لو كانت هذه الإصلاحات التكنولوجية عملية ، فإن التخفيضات الكبيرة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ستظل ضرورية.
استنتاج:
توضح هذه الوثيقة أن هناك آليات فيزيائية مفهومة جيدًا تؤدي من خلالها التغيرات في كميات غازات الاحتباس الحراري إلى تغيرات مناخية. ويناقش الدليل على أن تركيزات هذه الغازات في الغلاف الجوي قد زادت ولا تزال تتزايد بسرعة ، وأن تغير المناخ يحدث ، وأن معظم التغيير الأخير يرجع بالتأكيد إلى انبعاثات غازات الدفيئة التي تسببها الأنشطة البشرية. المزيد من تغير المناخ أمر لا مفر منه ؛ إذا استمرت انبعاثات غازات الدفيئة بلا هوادة ، فستتجاوز التغييرات المستقبلية بشكل كبير تلك التي حدثت حتى الآن. لا تزال هناك مجموعة من التقديرات للحجم والتعبير الإقليمي للتغير المستقبلي ، ولكن من المتوقع حدوث زيادات في الظواهر المناخية المتطرفة التي يمكن أن تؤثر سلبًا على النظم البيئية الطبيعية والأنشطة البشرية والبنية التحتية.
يمكن للمواطنين والحكومات الاختيار من بين عدة خيارات (أو مزيج من هذه الخيارات) استجابة لهذه المعلومات: يمكنهم تغيير نمط إنتاج الطاقة واستخدامها من أجل الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وبالتالي حجم التغيرات المناخية ؛ يمكنهم انتظار حدوث التغييرات وقبول الخسائر والأضرار والمعاناة التي تنشأ ؛ يمكنهم التكيف مع التغييرات الفعلية والمتوقعة قدر الإمكان ؛ أو يمكنهم البحث عن حلول "هندسة جيولوجية" غير مثبتة حتى الآن لمواجهة بعض التغيرات المناخية التي قد تحدث لولا ذلك. يحتوي كل خيار من هذه الخيارات على مخاطر وعوامل جذب وتكاليف ، وما يتم فعله بالفعل قد يكون مزيجًا من هذه الخيارات المختلفة. تختلف الدول والمجتمعات من حيث ضعفها وقدرتها على التكيف. هناك نقاش مهم يجب أن يدور حول الخيارات من بين هذه الخيارات ، لتحديد ما هو الأفضل لكل مجموعة أو أمة ، والأهم من ذلك لسكان العالم ككل. يجب مناقشة الخيارات على نطاق عالمي لأنه في كثير من الحالات ، تتحكم المجتمعات الأكثر ضعفًا في عدد قليل من الانبعاثات ، سواء في الماضي أو المستقبل. يتم تقديم وصفنا لعلم تغير المناخ ، بكل من حقائقه وشكوكه ، كأساس لإثراء هذا النقاش حول السياسة.