10 sposobów, w jakie Ziemia jest ze sobą połączona
W tym Dniu Ziemi zastanawiamy się nad znaczeniem ochrony naszej planety dla przyszłych pokoleń. Zrozumienie systemu ziemskiego i złożonych interakcji, które kształtują naszą planetę, ma zasadnicze znaczenie dla sprostania wyzwaniom środowiskowym, łagodzenia zmian klimatu, przygotowania się na klęski żywiołowe, zrównoważonego zarządzania zasobami i ochrony różnorodności biologicznej.
Każdy element systemu ziemskiego - od atmosfery i oceanów po powierzchnie lądów i pokrywy lodowe - wpływa na siebie i oddziałuje na siebie w złożony sposób. ESA pracuje przez cały rok, dostarczając dane satelitarne w celu monitorowania stanu naszej planety. Oto 10 przykładów na to, jak ziemskie systemy wzajemnie się przenikają i jak pomiary satelitarne są kluczem do zrozumienia tych złożonych procesów.
Arktyka, często postrzegana jako odległy i odizolowany region, odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu globalnych wzorców klimatycznych. Wzmocnienie Arktyki odnosi się do zjawiska, w którym Arktyka doświadcza szybszego tempa ocieplenia niż reszta planety. Ocieplenie to, które jest co najmniej dwukrotnie szybsze niż średnia globalna, ma głębokie implikacje dla stabilności ziemskiego systemu klimatycznego, szczególnie w odniesieniu do wzrostu poziomu morza.
Ponieważ temperatury w Arktyce nadal rosną, rozległe obszary lodu morskiego w regionie szybko topnieją. Arktyczne pokrywy lodowe i lodowce również doświadczają przyspieszonego topnienia, co bezpośrednio przyczynia się do wzrostu poziomu mórz na całym świecie.
Utrata odblaskowej pokrywy lodowej oznacza, że więcej energii słonecznej jest pochłaniane przez ciemniejszą powierzchnię oceanu, zamiast być odbijane z powrotem w przestrzeń kosmiczną.
Ta absorpcja energii słonecznej nasila globalne ocieplenie, tworząc pętlę sprzężenia zwrotnego znaną jako sprzężenie zwrotne lód-albedo. Gdy topnieje więcej lodu, pochłaniane jest więcej energii słonecznej, co prowadzi do jeszcze większego ocieplenia i utraty lodu - samonapędzający się cykl, który wzmacnia skutki zmian klimatycznych.
Satelity opracowane przez ESA stały się niezbędnymi narzędziami do zrozumienia i radzenia sobie ze złożoną dynamiką gry oraz daleko idącymi konsekwencjami dla środowiska i społeczeństw ludzkich.
Pod zamarzniętą powierzchnią Arktyki znajdują się ogromne połacie wiecznej zmarzliny, która działa jak gigantyczna zamrażarka przechowująca materię organiczną, w tym prawie 1700 miliardów ton węgla - prawie dwukrotnie więcej niż obecnie znajduje się w ziemskiej atmosferze. To sprawia, że wieczna zmarzlina odgrywa kluczową rolę w globalnym obiegu węgla.
Jednak wraz z gwałtownym wzrostem temperatur w Arktyce, zamarznięta ziemia rozmarza, uwalniając do atmosfery gazy takie jak metan i dwutlenek węgla. Emisje związane z rozmarzaniem wiecznej zmarzliny są zwykle buforowane przez bardziej wydajne pochłanianie metanu przez glebę i rośliny, jednak istnieją przesłanki wskazujące na to, że emisje wyprzedzają te procesy pochłaniania.
Uwolnienie tych gazów tworzy pętlę sprzężenia zwrotnego, która zaostrza zmiany klimatu: gdy uwalnia się więcej metanu, globalne temperatury rosną dalej, co prowadzi do dalszego rozmarzania wiecznej zmarzliny i dodatkowego uwalniania metanu - samonapędzający się cykl, który wzmacnia skutki zmian klimatu.
Chociaż wiecznej zmarzliny nie można jeszcze bezpośrednio zmierzyć z kosmosu, wiele różnych rodzajów danych satelitarnych, wraz z pomiarami naziemnymi i modelowaniem, pozwala naukowcom nakreślić obraz wiecznej zmarzliny.
Czynniki takie jak temperatura powierzchni, pokrycie terenu i parametry śniegu mogą być rejestrowane przez satelity. Połączenie tych danych pozwala nam stworzyć obraz tego, jak warunki gruntowe wiecznej zmarzliny zmieniają się w czasie.
Lodowce występują na wszystkich kontynentach z wyjątkiem Australii i stanowią podstawowe źródło słodkiej wody. Na przykład lodowce w samej tylko wysokogórskiej Azji zapewniają bardzo potrzebną wodę dla ponad 1,3 miliarda ludzi.
Lodowce topnieją z powodu cieplejszych temperatur powietrza i oceanów, tracąc masę poprzez topnienie i cielenie się w jeziorach lub oceanach. W ostatnim dziesięcioleciu prawie 90% globalnej utraty lodowców było spowodowane cieplejszą temperaturą powietrza.
Utrata lodowców na całym świecie wpływa na dostawy wody dla ludzi, którzy polegają na rzekach zasilanych lodowcami w zakresie wody pitnej, rolnictwa, a nawet energii wodnej. Wiele regionów polega na rzekach zasilanych przez lodowce w porze suchej, kiedy niedobór wody jest już problemem.
Ponadto, lód tracony z lodowców przyczynia się do wzrostu poziomu morza w większym stopniu niż lód tracony z gigantycznych pokryw lodowych na Grenlandii i Antarktydzie.
Ponieważ lodowce leżą na złożonym, nierównym terenie, istnieje wiele praktycznych wyzwań związanych z mapowaniem i monitorowaniem lodowców. Dzięki satelicie ESA CryoSat i przełomowemu sposobowi wykorzystania jego danych, naukowcy odkryli niedawno, że lodowce na całym świecie skurczyły się łącznie o 2% w ciągu zaledwie 10 lat z powodu wyższych temperatur powietrza.
Nasze oceany nie są odporne na konsekwencje zmian klimatycznych wywołanych przez człowieka. Wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla w atmosferze, ziemskie oceany również pochłaniają więcej dwutlenku węgla, zmieniając skład chemiczny wody oceanicznej. Procesy te prowadzą do spadku pH wody morskiej, w procesie znanym jako zakwaszenie oceanów.
Więcej kwaśnej wody stanowi poważne zagrożenie dla raf koralowych i delikatnej równowagi ekosystemów morskich, utrudniając muszlom morskim i innym organizmom kalcyfikującym budowanie i utrzymywanie ich struktur, co ostatecznie doprowadzi do kaskadowych efektów, które mogą być odczuwalne na całym świecie.
Najnowsze badanie podkreśla, w jaki sposób satelity stają się coraz ważniejsze w dostarczaniu unikalnych informacji na temat zdrowia oceanów, aby kierować wysiłkami na rzecz łagodzenia zmiany klimatu i adaptacji.
El Ni?o, zjawisko klimatyczne charakteryzujące się cieplejszymi niż przeciętne temperaturami powierzchni morza na Oceanie Spokojnym, ma daleko idący wpływ na wzorce pogodowe na całym świecie.
Podczas El Ni?o normalne wzorce cyrkulacji atmosferycznej na Pacyfiku są zakłócane, co prowadzi do zmian w opadach deszczu, temperaturze i wzorcach cyrkulacji atmosferycznej na całym świecie.
Wpływ ten może obejmować susze w niektórych regionach oraz obfite opady deszczu i powodzie w innych. Wydarzenia El Ni?o mogą również wpływać na intensywność i rozmieszczenie cyklonów tropikalnych, wpływając na społeczności i gospodarki przybrzeżne.
Według Światowej Organizacji Meteorologicznej, El Ni?o z lat 2023-24 osiągnął szczyt jako jeden z pięciu najsilniejszych w historii. Chociaż obecnie stopniowo słabnie, będzie nadal wpływać na globalny klimat w nadchodzących miesiącach.
Podczas gdy modele klimatyczne historycznie wykorzystywały temperaturę powierzchni morza do symulacji rozwoju El Ni?o, włączenie danych dotyczących zasolenia powierzchni morza może jeszcze bardziej poprawić przewidywanie czasu, czasu trwania i intensywności zdarzeń El Ni?o.
Inicjatywa zmian klimatu ESA opublikowała niedawno nowy zestaw danych dotyczących zasolenia, który integruje pomiary z misji ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) w jeden globalnie spójny zapis. Zapis ten pozwala społeczności naukowej ocenić stan oceanu, monitorować zmiany związane ze zmiennością klimatu i badać powiązania z różnymi elementami obiegu wody.
Chmury i aerozole odgrywają kluczową rolę w regulacji klimatu Ziemi, wpływając na bilans energetyczny planety.
Chmury, które składają się głównie z kropelek wody, odbijają światło słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną i zatrzymują ciepło promieniujące z powierzchni Ziemi. Efekt netto tych procesów określa, czy chmury mają ocieplający czy ochładzający wpływ na klimat.
Aerozole to drobne cząstki stałe lub ciekłe zawieszone w atmosferze, pochodzące ze źródeł naturalnych, takich jak erupcje wulkanów i pożary, a także działalność człowieka, taka jak procesy przemysłowe i emisje pojazdów. Aerozole zarówno odbijają, jak i pochłaniają przychodzące promieniowanie słoneczne oraz zatrzymują wychodzące promieniowanie cieplne. Chociaż naukowcy wiedzą, że chmury i aerozole odgrywają niezwykle ważną rolę zarówno w chłodzeniu, jak i ocieplaniu naszej atmosfery, nadal istnieje niepewność co do dokładnego wpływu, jaki mają one na bilans energetyczny Ziemi w przyszłości, biorąc pod uwagę trwający kryzys klimatyczny.
Zrozumienie pętli sprzężenia zwrotnego obejmujących chmury i aerozole ma kluczowe znaczenie dla oceny bilansu energetycznego Ziemi i dokładnych prognoz klimatycznych. Ich rola w regulowaniu bilansu energetycznego, wpływaniu na regionalne wzorce klimatyczne i napędzaniu mechanizmów sprzężenia zwrotnego podkreśla ich znaczenie w nauce o klimacie.
Satelita EarthCARE firmy ESA, który ma zostać wystrzelony w maju, ma na celu dostarczenie bogactwa danych, które pogłębią nasze zrozumienie tego ważnego obszaru nauki.
Każdego roku wiatry zmiatają ogromne ilości pyłu z pustyni Sahara przez Ocean Atlantycki. Zjawisko to, choć pozornie odległe, ma znaczący wpływ na ekosystemy oceaniczne oddalone o tysiące kilometrów.
Pył saharyjski osiada nad Atlantykiem, przynosząc niezbędne składniki odżywcze, takie jak żelazo i fosfor, działając jako nawóz dla organizmów morskich. Te składniki odżywcze wywołują zakwity fitoplanktonu - mikroskopijnych glonów, które stanowią podstawę morskich sieci pokarmowych - które mogą magazynować ogromne ilości węgla.
Jednak pył saharyjski może mieć również niekorzystne skutki, zwłaszcza gdy duże ilości są transportowane na duże odległości. Te chmury pyłu mogą obniżyć jakość powietrza, powodując problemy z oddychaniem i zaostrzając kwestie zdrowotne.
Pył saharyjski, osadzając się we wrażliwych ekosystemach, takich jak rafy koralowe, może wprowadzać zanieczyszczenia i patogeny, potencjalnie szkodząc życiu morskiemu.
Lasy tropikalne odgrywają kluczową rolę w globalnej regulacji klimatu. Poprzez fotosyntezę lasy pochłaniają znaczne ilości dwutlenku węgla, łagodząc skutki zmian klimatycznych.
Jednak degradacja lasów i wylesianie powodują, że znaczna część tego zmagazynowanego węgla jest uwalniana z powrotem do atmosfery. Zmiana pokrycia terenu zmniejsza regionalną ewapotranspirację i zmienia formowanie się opadów, zakłócając wzorce cyrkulacji atmosferycznej.
Zmiany klimatu zaostrzają te wyzwania, prowadząc do częstszych i poważniejszych susz, fal upałów, a nawet pożarów w tropikalnych lasach deszczowych.
Zrozumienie, ile węgla lasy tropikalne pochłaniają z atmosfery, przechowują i uwalniają, jest trudne do obliczenia. Satelity mogą zapewnić krajom niezależne informacje pokazujące, jak ich lasy zmieniają się w czasie, co pozwala oszacować tempo przepływu węgla. Pomiary te można następnie porównać z wynikami zgłoszonymi w krajowych wykazach gazów cieplarnianych.
Pożary lasów są kluczową częścią cyklu węglowego i ważnym składnikiem wielu ekosystemów leśnych. Jednak wraz ze wzrostem temperatur i coraz bardziej ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, lasy są coraz bardziej podatne na zapłon i szybkie rozprzestrzenianie się większych i bardziej intensywnych pożarów, a lasy strefy umiarkowanej i borealnej odnotowują gwałtowny wzrost spalonego obszaru od 2001 r.
Pożary te uwalniają ogromne ilości dwutlenku węgla do atmosfery - zaostrzając globalne ocieplenie, dopóki ich odrastanie nie przywróci węgla z powrotem do lasu.
Oprócz roli w obiegu węgla, pożary lasów mają natychmiastowy i bezpośredni wpływ na zdrowie ludzi. Dym generowany przez pożary zawiera złożoną mieszaninę zanieczyszczeń, w tym cząstek stałych i tlenku węgla, które mogą pogorszyć jakość powietrza i stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia.
Związek między pożarami lasów a zmianami klimatu ma pętle sprzężenia zwrotnego, które działają w różnych skalach czasowych. W miarę ocieplania się klimatu, wiele lasów staje się bardziej suchych i podatnych na zapłon, co prowadzi do częstszych i poważniejszych pożarów.
Pożary te z kolei uwalniają więcej dwutlenku węgla do atmosfery, intensyfikując globalne ocieplenie i tworząc warunki sprzyjające jeszcze większej liczbie pożarów. Większość lasów reaguje również na zmiany klimatu, rosnąc szybciej w cieplejszym klimacie, a ich wzrost jest również stymulowany przez wyższy poziom dwutlenku węgla w atmosferze. Podczas gdy ten szybszy wzrost usuwa więcej dwutlenku węgla z atmosfery, wytwarza również większe zapasy paliwa do spalania przez pożary.
ESA's World Fire Atlas mapuje rozmieszczenie poszczególnych pożarów mających miejsce zarówno w skali krajowej, jak i globalnej. Dzięki interaktywnemu pulpitowi nawigacyjnemu użytkownicy mogą porównywać częstotliwość pożarów między krajami, a także analizować ewolucję pożarów zachodzących w czasie, dzięki danym z satelity Copernicus Sentinel-3A.
Atlantycka cyrkulacja południkowa (AMOC) jest krytycznym oceanicznym systemem przenośników taśmowych, który transportuje ciepło z tropików do północnego Atlantyku. Proces ten pomaga regulować globalne wzorce klimatyczne, wpływając na pogodę, cyrkulację oceaniczną i ekosystemy morskie na całym świecie.
Niektóre badania sugerują jednak, że zmiany klimatyczne osłabiają AMOC, głównie z powodu zwiększonego dopływu słodkiej wody z topniejącego lodu polarnego.
Potencjalne konsekwencje zależą od tego, jak bardzo AMOC słabnie. Niektóre regiony Atlantyku mogą doświadczyć wzrostu poziomu mórz, Europa może doświadczyć chłodniejszych zim i zmienionych wzorców opadów. Konsekwencje zakłócenia AMOC mogą wykraczać daleko poza region Atlantyku, wpływając na wzorce pogodowe w Ameryce Północnej, Afryce i poza nią.
Większość badań AMOC wykorzystuje modele komputerowe i dane historyczne do przewidywania załamania AMOC. Instrumenty satelitarne, takie jak satelita Copernicus Sentinel-6, mierzą zmiany wysokości powierzchni morza, podczas gdy Sentinel-3 przyczynia się do monitorowania temperatury powierzchni oceanu, cyrkulacji geostroficznej i rozmieszczenia lodu morskiego, a misja SMOS ESA przygląda się bliżej zasoleniu.
W połączeniu instrumenty te zapewniają kluczowe parametry dla zrozumienia gęstości i ruchu wód oceanicznych.
ESA aktywnie kształtuje swój program, aby lepiej zrozumieć naukę o systemie Ziemi. Oprócz lepszego zrozumienia naszej Ziemi, satelity ESA pomogą również stawić czoła pilnym wyzwaniom związanym ze zmianami klimatu i pomogą opracować i dostarczyć innowacyjne rozwiązania oraz przyczynią się do świadomego podejmowania decyzji na rzecz zrównoważonej przyszłości.
Ta strona już Ci się spodobała, możesz ją polubić tylko raz!
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
