Климатът на Земята винаги се е променял поради многообразни фактори, но промените през последните два века се дължат основно на увеличението на нивата на парникови газове в атмосферата в резултат от човешката дейност. Последствията от промените в климата включват повишение на средната температура на Земята, промени в режимите на валежите, увеличение на честотата на екстремните метеорологични явления, стопяване на морските и континенталните ледове, покачване на морското равнище и много други.

*Настоящата статия цели да разгледа в синтезиран вид най-важните факти относно съвременните изменения на климата на Земята, без да има претенция за пълна изчерпателност по темата.

Традиционно наричаме климат многогодишния режим на метеорологичното време на дадено място. Съвременната наука разглежда климата не само по отношение на атмосферата, но включва и подложната повърхност на планетата – хидросфера, литосфера, криосфера (ледената покривка) и биосфера. Всичко това наричаме климатична система

Според Междуправителствения панел по климатичните промени – IPCC, промяна в климата означава изменение на състоянието на климата, което може да бъде идентифицирано чрез промяна в средната стойност или колебанията на свойствата му, които продължават за дълъг период от време, обикновено от поне няколко десетилетия. Въздействията върху климата, както и последиците от неговите изменения, са многообразни. Те биват преки и непреки и са все още в процес на изучаване от науката.

Какви са естествени причини, които влияят на климата?

Климатът на Земята се е изменял в исторически план поради естествени причини, като например промяна в интензивността на слънчевото греене, колебанията в земната орбита и вулканичната активност.

Нито един от тези фактори обаче не може да обясни изцяло наблюдаваните в съвременната епоха промени. На първо място, няма съществена промяна в енергията на слънчевите лъчи, която достига до Земята през последните 150 години (Фиг. 1).

Фигура 1. Средната температура на Земята (в червено) и количеството слънчева енергия, която планетата ни получава (в жълто) от 1880 г. насам. Тънките графики показват годишните стойности, докато удебелените представляват 11-годишни средни стойности (използват се с цел филтриране на междугодишните естествени колебания при визуализация). Източник.

Промените, които биха били причинени от цикли в земната орбита, се очакват да се случат в рамките на хиляди и десетки хиляди години. А изригванията от вулканите през последните столетия причиняват временни захлаждания на климата. Те са отговорни за по-малко от 1% от годишните емисии на въглероден диоксид.

Какви са антропогенните фактори, които влияят на климата?

Ключовата причина за затоплянето на климата на Земята е увеличението на концентрацията на парниковите газове в атмосферата. Когато слънчевата енергия достигне до Земята, част от нея се отразява в космоса, но по-голямата част се поглъща от земната повърхност, атмосферата или облаците. Тази погълната енергия се излъчва обратно, главно под формата на инфрачервено лъчение. Парниковите газове са онези съставни части на атмосферата, естествени и антропогенни, които улавят част от това лъчение и след това го преизлъчват във всички посоки – по този начин не цялата енергия успява да напусне планетата и атмосферата се оказва по-топла, отколкото би била без наличието на тези газове. Това явление наричаме парников ефект (Фиг. 2).

Фигура 2: Визуализация на парниковия ефект. Източник.

Основните парникови газове в земната атмосфера са водна пара (H2O), въглероден диоксид (CO2), диазотен оксид (N2O), метан (CH4) и озон (O3). В атмосферата има и значителен брой на изцяло синтетични парникови газове – флуоринирани газове.

Парниковият ефект не е непременно нещо негативно. Ако не бе неговото действие средната температура на повърхността на Земята щеше да е едва -15°C, с 30°C по-ниска от сегашната. 

Фигура 3. Сравнение между данните от ледени ядра за последните 800 000 години и по-скорошни, директни измервания на концентрацията на CO2 в атмосферата. Минимумите и максимумите съответстват на периоди с по-топъл климат (междуледникови) и студени (ледникови) периоди. Източник.

От началото на Индустриалната революция (~1750 г.) атмосферната  концентрацията на въглеродния диоксид се е увеличила с почти 50% – от около 280 ppm до 413 ppm през 2020 г. На Фиг. 3 са показани данни за концентрацията на въглероден диоксид за последните 800 000 години. Очевиден извод от графиката е, че съвременната атмосферна концентрация на CO2 е най-високата за последните близо 1 милион години, значително над диапазона, в рамките на който се е задържала в продължение на много хилядолетия. Според Шестия оценъчен доклад на IPCC съвременните концентрации на CO2 са по-високи откогато и да било през последните 2 милиона години.

Основната причина за увеличението на концентрациите на парниковите газове е изгарянето на изкопаеми горива като петрол и въглища – това се случва, защото при изгарянето съдържащият се в горивата въглерод се свързва с кислорода във въздуха и като резултат се образува CO2. Около ¾ от емисиите парникови газове са от CO2. Значително са се повишили и концентрациите на CH4 и N2O, които имат по-силно затоплящо въздействие от това на CO2, но техните концентрации поначало са в пъти по-малки от тези на CO2, поради което общото им влияние е по-малко.

В по-малка степен изсичането на гори и промените в използването на земната повърхност (земеделие, мини, строителство) също са допринесли за нарастването на концентрациите на парникови газове.

Един от най-съществените изводи от последния доклад на IPCC е, че почти цялото  затопляне на планетата, наблюдавано от началото на Индустриалната революция насам, може да се обясни чрез антропогенното влияние.

Какви са основните последствия от климатичните промени?

Измененията на климата оказват влияние върху почти всички сфери от неживата и живата природа, както и обществото и икономиката. Тук ще разгледаме част от тези природни промени, които директно характеризират климата.

Повишение на средната температура на Земята. 

От края на XIX в. насам средната температура на повърхността на Земята се е повишила с повече от 1°C. Затоплянето се ускорява – по-голямата част от повишението на температурата се наблюдава през последните 40 г. 2016 и 2020 г. са най-топлите години от началото на световните метеорологични наблюдения. Промяната на температурата през последните 150 години е в пъти по-бърза от промените, които са се случвали преди десетки хиляди и милиони години.

Свиване на ледниковите шапки и отдръпване на планинските ледници

Ледените шелфове на Гренландия и Антарктида са загубили маса. По данни от спътникови наблюдения от мисията на НАСА GRACE, Гренландия е загубила  около 279 милиарда тона лед всяка година в периода от 1993 до 2019 г., докато Антарктида е загубила годишно 148 милиарда тона. Глетчерите се отдръпват почти навсякъде по света – включително в Алпите, Хималаите, Андите, Скалистите Планини, Аляска и Африка. 

Намаляване на снежната покривка. Спътниковите наблюдения през последните 50 г. разкриват намаление на площта на снежната покривка през пролетта в Северното полукълбо и по-ранно топене на снега.

Затопляне на океанските води. Огромната част от допълнителната топлина в климатичната система е поета от океаните, поради което се наблюдава и повишение на температурите на морските води (макар и по-слабо от това на въздуха).

Покачване на морското равнище. Заради топенето на континенталните ледове и разширяването на водата (поради затоплянето ѝ), нивото на морското равнище се е увеличило с над 25 см от края на XIX в. насам. Скоростта на покачване се ускорява всяка година и в момента тя е 2 пъти по-голяма от тази през миналия век.

Намаляване на морския лед. Площта и дебелината на морския лед в Арктика значително намаляват през последните десетилетия. Това важи особено силно за нивото на леда през най-топлите месеци (Фиг. 4). Намаление на морския лед се наблюдава и в района на Антарктика. Топенето на морския лед не може да повиши морското равнище, но има отношение към така наречените обратни връзки. Колкото повече намалява белият лед, толкова повече слънчева енергия ще се поглъща от тъмните морски води и по този начин температурата на океанските води би нараснала значително, което би довело до още повече топене на лед и т.н.

Фигура 4. Площ на годишния минимум на морския лед в Арктика от 1979 г. насам по спътникови наблюдения. Източник.

Нарастване на честотата на екстремните метеорологични събитияУстановено е, че антропогенните емисии са довели до увеличена честота и интензитет на екстремните метеорологични явления. От 1950 г. насам се наблюдава повишение на горещите екстремуми и намаление на студените. Наблюдава се и увеличаване на броя на метеорологични събития с интензивни валежи в редица райони на света.

Окисляване на океанитеОт началото на Индустриалната революция, киселинността на повърхностните океански води се е увеличила с над 30%. Причината за това са допълнителните антропогенни емисии на CO2, които водят до по-голямо поглъщане. Океаните са абсорбирали между 20 и 30% от всичките антропогенни въглеродни емисии през последните десетилетия (между 7,2 и 10,8 милиарда тона годишно). 

Човечеството вече е оказало значително влияние върху климата на Земята. При най-песимистичните сценарии, средната температура на Земята ще се повиши с до 4-5 градуса (Фиг. 5), а нивото на морското равнище ще се покачи с повече от 1 метър. При всички случаи, последиците за хората и околната среда ще са преобладаващо негативни, но те ще са по-съществени при по-късно намаляване и ограничаване на антропогенните въздействия. 

Фигура 5: Очаквано повишение на средната температура на повърхността на Земята до края на XXI век при различни социално-икономически сценарии. Източник.

Съществуват два основни подхода в борбата срещу климатичните изменения, които би следвало да вървят паралелно. На първо място е смекчаването (англ: climate change mitigation). То включва предотвратяването на по-нататъшни въздействия  – намаляване и спирането на парниковите емисии, залесяването и предпазването на гори и екосистеми. Друг подход е този на адаптацията (англ. climate change adaptation) – при него се взимат мерки спрямо вече случилите се и очакваните в бъдеще негативни ефекти от климатичните промени. Примери за адаптация са изграждането на предупредителни системи за горещи вълни, пожари или наводнения в рискови райони. Други примери са боядисването на покриви в бяло и засаждане на повече дървета в градовете, с цел по-голямо охлаждане на градската среда.

България  е  разположена  в  един  от  регионите,  който е особено уязвим към изменение на климата. Наблюдава се затопляне през последните десетилетия, а количеството на валежите през XXI в. век е нараснало. Според Годишния хидрометеорологичен бюлетин на НИМХ, 2020 и 2019 г. са най-топлите в нашата страна от 1930 г. насам. 

В заключение, според съвременната наука ключовата причина за затоплянето на климата на нашата планета в днешно време е увеличението на концентрацията на парниковите газове в атмосферата през последните 2 века в следствие на човешката дейност, докато ролята на естествени фактори като слънчева активност, изменения в земната орбита и изригвания на вулкани е твърде несъществена. Климатичните промени имат широк кръг от последствия, както върху природата, така и върху хората. Сред най-съществените от тях са повишаването на температурата на атмосферата и океаните, топенето на ледовете, покачването на морското равнище, нарастването на честотата на екстремните метеорологични явления и окисляването на морските води – процеси, които наблюдаваме днес.

Автор: Николай Петков / източник: Климатека

Николай Петков е завършил магистратура по „Метеорология“ във Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски“. Магистърската му теза е на тема „Климатични индекси – анализ на климата над Югоизточна Европа в близкото минало и настоящето“. Участва в инициативи на екологично сдружение „За Земята“, като в момента е координатор по проекта за климатично образование „КлимАлт“.

В публикацията са използвани материали от:

  1. https://climate.nasa.gov/evidence/ 
  2. https://www.usgs.gov/natural-hazards/volcano-hazards/volcanoes-can-affect-climate 
  3. https://www.climate.gov/news-features/climate-qa/how-do-we-know-build-carbon-dioxide-atmosphere-caused-humans 
  4. Новият доклад на Междуправителствения панел по климатичните промени е червен код за човечеството 
  5. IPCC, 2021: Annex VII: Glossary  
  6. Годишен хидрометеорологичен бюлетин за 2020 година – НИМХ 
  7. Национална Стратегия за адаптация към изменението на климата и План за действие