Več

10.1: Kako se zemlja ogreva - geoznanost


Diferencialno segrevanje zemeljske površine

Če bi bila Zemlja ravna površina, obrnjena proti soncu, bi vsak del te površine prejel enako količino sončnega sevanja. Ker pa je Zemlja krogla, sončna svetloba ni enakomerno porazdeljena po Zemljini površini, zato se bodo različna območja Zemlje segrevala v različnih stopnjah. To diferencialno segrevanje zemeljske površine nastane iz več razlogov. Prvič, zaradi ukrivljenosti Zemlje sončna svetloba pada le pravokotno na površino v središču krogle (ekvatorialna območja). Na kateri koli drugi točki na Zemlji je kot med površino in prihajajočim sončnim sevanjem manjši od 90o. Zaradi tega bo enaka količina prihajajočega sončnega sevanja skoncentrirana na manjšem območju na ekvatorju, vendar se bo razširila na precej večje območje na polih (slika ( PageIndex {3} )). Tako tropi prejemajo intenzivnejšo sončno svetlobo in večjo količino ogrevanja na enoto površine kot polarna območja.

Kot, pod katerim sončna svetloba zadene Zemljo, dodatno prispeva k različnemu segrevanju površine. Na polih bo zaradi kota, pod katerim sončna energija zadene površino, več svetlobe odmaknilo pogled s površine in ozračja ter se odbilo nazaj v vesolje. Na ekvatorju neposreden kot, s katerim svetloba doseže površino, povzroči, da se energija absorbira in ne odbije. Nazadnje, polovi odražajo več sončne energije kot drugi deli Zemlje, ker imajo polovi višjo vrednost albedo. Albedo se nanaša na odbojnost površine. Svetlejše površine so bolj odsevne od temnejših površin (ki absorbirajo več energije) in imajo zato višji albedo. Na polih led, sneg in oblačnost ustvarjajo veliko višji albedo, polovi pa bolj odsevajo in absorbirajo manj sončne energije kot nižje zemljepisne širine. Skozi vse te mehanizme pola absorbirajo veliko manj sončnega sevanja kot ekvatorialna območja, zato so polovi hladni, tropi pa zelo topli.

Ta globalna porazdelitev toplote pa ima zanimiv obrat. Tropske regije dejansko prejemajo več sevalne toplote, kot jo oddajajo, pola pa oddajata več toplote, kot jo prejemajo (slika ( PageIndex {4} )). Zato bi morali pričakovati, da bodo tropi vedno toplejši, medtem ko bodo polovi vse bolj hladni. Vendar temu ni tako; kaj se torej dogaja? Namesto toplote, ki ostane izolirana v bližini ekvatorja, se približno 20% toplote iz tropov prenaša do polov, preden se odda. Ta obsežen transport energije ublaži podnebje na obeh skrajnostih. Mehanizmi za ta prenos toplote so oceansko in atmosfersko kroženje, tema naslednjega poglavja.

Ideja o diferencialnem segrevanju zemeljske površine je temeljna za razumevanje širokega spektra oceanografskih in atmosferskih procesov. To diferencialno ogrevanje vodi v atmosfersko konvekcijo, ki ustvarja vetrove, ki pihajo nad vodo in ustvarjajo valove in površinske tokove, ti tokovi pa vplivajo na porazdelitev hranil, kar spodbuja primarno proizvodnjo, ki nato podpira preostali del oceanskega ekosistema. Tako se veliko skriva na preprostem dejstvu, da v trope doseže več svetlobe kot na polih!


10.1: Kako se zemlja ogreva - geoznanost

Vsi članki, ki jih objavlja MDPI, so takoj na voljo po vsem svetu pod licenco za odprt dostop. Za ponovno uporabo celotnega ali dela članka, ki ga je objavil MDPI, vključno s slikami in tabelami, ni potrebno posebno dovoljenje. Za članke, objavljene pod licenco Creative Common CC BY z odprtim dostopom, se lahko kateri koli del članka brez dovoljenja ponovno uporabi pod pogojem, da je izvirni članek jasno citiran.

Znanstveni prispevki predstavljajo najnaprednejše raziskave s pomembnim potencialom za velik vpliv na tem področju. Prispevki so predloženi na individualno povabilo ali priporočilo znanstvenih urednikov in so pred objavo podvrženi strokovnemu pregledu.

Prispevek je lahko izvirni raziskovalni članek, obsežna nova raziskovalna študija, ki pogosto vključuje več tehnik ali pristopov, ali obsežen pregledni članek z jedrnatimi in natančnimi posodobitvami najnovejšega napredka na tem področju, ki sistematično pregleduje najbolj vznemirljive napredke v znanosti književnost. Ta vrsta papirja ponuja pogled na prihodnje smeri raziskav ali možne aplikacije.

Članki po izboru urednika temeljijo na priporočilih znanstvenih urednikov revij MDPI z vsega sveta. Uredniki izberejo majhno število člankov, nedavno objavljenih v reviji, za katere menijo, da bodo avtorjem še posebej zanimivi ali pomembni na tem področju. Namen je posneti nekaj najbolj vznemirljivih del, objavljenih na različnih raziskovalnih področjih revije.


10.1: Kako se zemlja ogreva - geoznanost

Vsi članki, ki jih objavlja MDPI, so takoj na voljo po vsem svetu pod licenco za odprt dostop. Za ponovno uporabo celotnega ali dela članka, ki ga je objavil MDPI, vključno s slikami in tabelami, ni potrebno posebno dovoljenje. Za članke, objavljene pod licenco Creative Common CC BY z odprtim dostopom, se lahko kateri koli del članka brez dovoljenja ponovno uporabi pod pogojem, da je izvirni članek jasno citiran.

Znanstveni prispevki predstavljajo najnaprednejše raziskave s pomembnim potencialom za velik vpliv na tem področju. Prispevki so predloženi na individualno povabilo ali priporočilo znanstvenih urednikov in so pred objavo podvrženi strokovnemu pregledu.

Prispevek je lahko izvirni raziskovalni članek, obsežna nova raziskovalna študija, ki pogosto vključuje več tehnik ali pristopov, ali obsežen pregledni članek z jedrnatimi in natančnimi posodobitvami najnovejšega napredka na tem področju, ki sistematično pregleduje najbolj vznemirljive napredke v znanosti književnost. Ta vrsta papirja ponuja pogled na prihodnje smeri raziskav ali možne aplikacije.

Članki po izboru urednika temeljijo na priporočilih znanstvenih urednikov revij MDPI z vsega sveta. Uredniki izberejo majhno število člankov, nedavno objavljenih v reviji, za katere menijo, da bodo avtorjem še posebej zanimivi ali pomembni na tem področju. Namen je posneti nekaj najbolj vznemirljivih del, objavljenih na različnih raziskovalnih področjih revije.


Dobra ocena energije lunine plimovanja, ki se razprši v oceane, je 2,5 teravata (Munk, 1997 Le Provost & amp Lyard, 1997). Ocenjena vrednost izhaja predvsem iz dveh različnih virov: iz harmoničnih izračunov in iz ocen višine z uporabo satelitskih opazovanj (npr. Topex/Poseidon).

Vnos energije v obalni ocean ni enakomeren in ima vrh v južnem Atlantskem oceanu, medtem ko se energija razprši s trenjem dna v obalnem oceanu in predvsem v severnem Atlantskem oceanu (Le Provost & amp Lyard, 1997).

Vir: Narava: Egbert & amp Ray, 2000. Ocene odvajanja energije plimovanja.

Egbert & amp Ray (2000) je pokazal, da del disipacije (1 TW) poteka v globokem oceanu na območjih, običajno blizu območij grobe topografije. Za vzdrževanje stratifikacije oceanov in obsežne termohalinske cirkulacije (splošno znani "transportni trak") je potrebno približno 2 TW, da se zagotovi dovolj mešanja (Munk & amp Wunsch, 1998). Zato plimovanja zagotavljajo približno polovico te energije, druga polovica pa zaradi vetra.

Tu je povzetek iz Munk & amp Wunsch, 1998.

Odmev tega dejstva daje Wunsch (2000):

. šele pred kratkim je bilo ugotovljeno, da ima potreba po viru energije za vzdrževanje navpičnega mešanja (dviganje goste vode skozi vžigalnik) pomembne posledice. Težave pri poganjanju gibanja tekočine s površinskim segrevanjem in izhlapevanjem pomenijo, da mora mehanski vir energije nadzorovati ne samo tokove, ki jih poganja neposredno veter, temveč tudi globokomorske komponente meridionalnega prevračanja.

. Spremembe porazdelitve plimovanja in posledično mešanje bi bilo treba razumeti v geološkem času. V času zadnjega ledeniškega maksimuma je bila gladina morja približno 130 metrov nižja kot danes. Ta konfiguracija je odstranila večino sedanjih regij odvajanja energije plitvih voda in spremenila globokomorske plime, kar je verjetno vplivalo na prenos toplote oceanov. V daljših obdobjih v preteklosti je bila celotna celinska konfiguracija drugačna, z radikalno različnimi porazdelitvami in mešanjem plimovanja. Zdi se, da so plimovanja presenetljivo zapleten del zgodbe o podnebnih spremembah, tako kot zgodovina lunine orbite.


10.1 Tveganje na trgih z električno energijo: časovno, lokacijsko in razpršeno

Oglejte si enega ali več naslednjih animiranih zemljevidov mejnih lokacijskih cen v ameriških RTO -jih:

Ne boste potrebovali veliko časa, da se zavedate, da so LMP zelo nestanovitni. Izračunavajo se na tisoče različnih lokacij in se skoraj nenehno spreminjajo. Morda boste opazili tudi, da je razlika med LMP na različnih lokacijah tudi nestanovitna. Včasih je cena na enem vozlišču višja kot na drugem, včasih pa je nižja.

Na splošno na trgih električne energije opredeljujemo dve dimenziji tveganja:

  • Časovno tveganje se nanaša na nestanovitnost v LMP na določeni lokaciji skozi čas.
  • Lokacijsko ali "osnovno" tveganje se nanaša na nestanovitnost v LMP v vesolju (med dvema ali več lokacijami).

Te dve vrsti tveganj bo morda treba obvladovati z različnimi instrumenti varovanja pred tveganji (do katerih bomo prišli zelo kmalu), lahko pa predstavljajo tudi možnosti arbitraže. Dva najpogostejša načina izvajanja arbitraže na trgih z električno energijo sta "virtualno zbiranje ponudb" (arbitraža razlike med obračunsko ceno na trgu za dan vnaprej in v realnem času na trgu električne energije) in "širjenje isker" (razlika med gorivom in cene električne energije).

Navidezne ponudbe ponujajo mehanizem udeležencem na trgu električne energije, da izkoristijo razlike med cenami za dan vnaprej in cenami v realnem času na določeni lokaciji. Vključuje nakup ali prodajo določene količine električne energije na trgu za dan vnaprej in nato prevzem izravnalnega položaja na trgu v realnem času. Velike finančne institucije, kot so investicijske banke in skladi za varovanje pred tveganjem, sodelujejo pri številnih navideznih ponudbah, druge vrste udeležencev na trgu, kot so podjetja za proizvodnjo in električna podjetja, pa sodelujejo tudi pri virtualnih ponudbah.

Mehanika virtualnih ponudb je zelo preprosta. Udeleženec na trgu najprej zavzame kratko ali dolgo pozicijo na trgu dan vnaprej. Kratka pozicija je znana kot "dec", dolga pa kot "inc". Če vstop ali znižanje tega udeleženca na trgu očisti trg za dan vnaprej (z drugimi besedami, če bi bil udeleženec odposlan, če bi predstavljal dejansko fizično potrebo po nakupu ali prodaji električne energije), mora udeleženec na trgu zavzeti pozicijo za izravnavo -časovni trg. Tako bi bil upad za dan vnaprej združen s priklopom v realnem času, incion za dan vnaprej pa bi bil povezan z znižanjem v realnem času. Količine se medsebojno izravnavajo in na koncu udeležencu na trgu ni treba kupovati ali prodati dejanske električne energije. Toda udeležencu na trgu se plača LMP za inc in plača LMP za dec.

Na primer, udeleženec na trgu predloži 1 MW inc na trgu za dan vnaprej, pri čemer meni, da bo cena za dan vnaprej višja od cene v realnem času. Rekli bomo, da inc čisti trg in LMP za prihodnji dan je 25 USD/MWh. Ta isti udeleženec na trgu bi predložil znižanje na trgu v realnem času, in rekli bomo, da znižanje počisti trg v realnem času, cena v realnem času pa je 20 USD/MWh. V bistvu se je zgodilo, da je ta udeleženec na trgu prodal 1 MWh energije po 25 USD/MWh in ta isti MWh kupil za 20 USD, pri čemer je ustvaril 5 USD dobička.

Drugi mehanizem za izvajanje arbitraže je "širjenje isker", ki je razlika med ceno električne energije in stroški goriva za proizvodnjo električne energije. Arbitražna priložnost, ki jo predstavlja širjenje isker, je običajno priložnost za nakup goriva in prodajo električne energije. Razponi isker na finančnih trgih so običajno opredeljeni kot razlika med LMP in generatorjem zemeljskega plina z določenimi lastnostmi (na primer stopnja toplote 10.000 in spremenljivi stroški O & ampM 2,50 USD na MWh).

Recimo, da je cena električne energije 100 USD/MWh, cena goriva pa 5 USD na milijon BTU. Mejni stroški generatorja na plin po tej ceni goriva s toplotno močjo 10 milijonov BTU/MWh in variabilnimi stroški O & ampM 2,50 USD/MWh bi bili 10*5 + 2,50 = 52,50 USD/MWh. Razpon isker bi tako znašal 100 USD/MWh - 52,50 USD/MWh = 47,50 USD/MWh.

Spodnja slika prikazuje nekaj zgodovinskih LMP v PJM v primerjavi z našimi hipotetičnimi mejnimi stroški proizvodnje plina v višini 52,50 USD/MWh. V nekaj urah je širjenje isker negativno, kar kaže, da ne bi bilo donosno kupovati goriva in prodajati električne energije. V drugih urah je širjenje isker pozitivno, kar kaže, da bi bilo donosno kupovati gorivo in prodajati električno energijo.


10 stvari, ki jih morate vedeti o našem domačem planetu

Merjenje navzgor

Če bi bilo Sonce tako visoko kot tipična vhodna vrata, bi bila Zemlja velikosti niklja.

Tretja skala

Zemlja kroži okoli našega Sonca, zvezde. Zemlja je tretji planet od Sonca na razdalji približno 93 milijonov kilometrov (150 milijonov km).

Ko se svet obrne

Dan na Zemlji je 24 ur. Zemlja naredi popolno kroženje okoli sonca (leto po zemeljskem času) v približno 365 dneh.

Mi smo na tem

Zemlja je skalnat planet s trdno in dinamično površino gora, kanjonov, ravnic in še več. Večina našega planeta je pokrita z vodo.

Dihajte enostavno

Zemljino ozračje je 78 odstotkov dušika, 21 odstotkov kisika in 1 odstotek drugih sestavin in popolno ravnovesje za dihanje in življenje.

Naš kozmični spremljevalec

Brez zvonjenja

Orbitalna znanost

Številna vesoljska plovila, ki krožijo okoli Zemlje, od zgoraj preučujejo celoten sistem in opazujejo atmosfero, ocean, ledenike in trdno zemljo.

Ljubo doma, kdor ga ima

Zemlja je popoln kraj za življenje, kakršnega poznamo.

Zaščitni ščit

Naše ozračje nas varuje pred prihajajočimi meteoroidi, ki se večinoma razbijejo v našem ozračju, preden lahko pridejo na površje.


Vulkani

Vulkani označite mesta, kjer se lava dvigne na površje. En primer so srednjeoceanski grebeni, ki so dolgi podvodni gorski verigi, ki jih tvori lava, ki se dviga iz zemeljskega plašča na mejah plošč. Druga velika vrsta vulkanske dejavnosti je povezana s subdukcijskimi območji, vulkani pa se včasih pojavljajo tudi v regijah, kjer trčijo celinske plošče. V vsakem primeru nam vulkanska aktivnost omogoča vzorčenje nekaterih materialov iz globljega našega planeta.

Druge vulkanske aktivnosti se pojavljajo nad plašči in vročimi točkami ” - območji daleč od meja plošč, kjer toplota kljub temu narašča iz notranjosti Zemlje. Eno najbolj znanih vročih točk je pod otokom Havaji, kjer trenutno dobavlja toploto za vzdrževanje treh aktivnih vulkanov, dveh na kopnem in enega pod oceanom. Vroča točka na Havajih je aktivna že vsaj 100 milijonov let. Ker so se Zemljine plošče v tem času premaknile, je vroča točka ustvarila 3500 kilometrov dolgo verigo vulkanskih otokov. Najvišji havajski vulkani so med največjimi posameznimi gorami na Zemlji, s premerom več kot 100 kilometrov in se dvigajo 9 kilometrov nad oceanskim dnom. Ena izmed havajskih vulkanskih gora, zdaj mirovanje Mauna Kea, je postala eno največjih svetovnih mest za astronomijo.

Vsi vulkanski izbruhi ne povzročajo gora. Če lava hitro teče iz dolgih razpok, se lahko razširi in tvori ravnine lave. Največji znani kopenski izbruhi, na primer tisti, ki so ustvarili bazalte reke Snake na severozahodu ZDA ali ravnice Deccan v Indiji, so te vrste. Podobne lavanske ravnice najdemo na Luni in drugih kopenskih planetih.

Ključni koncepti in povzetek

Kopenske kamnine lahko razvrstimo kot magmatske, sedimentne ali metamorfne. Četrte vrste, primitivne kamnine, ni na Zemlji. V geologiji našega planeta prevladuje tektonika plošč, v kateri se skorje počasi premikajo kot odziv na konvekcijo plašča. Površinski izraz tektonike plošč vključuje celinski premik, recikliranje oceanskega dna, gorsko stavbo, območja razpok, območja subdukcije, prelome, potrese in vulkanske izbruhe lave iz notranjosti.


Je trenutno segrevanje naravno?

V zgodovini Zemlje pred industrijsko revolucijo se je podnebje Zemlje spremenilo zaradi naravnih vzrokov, ki niso povezani s človeško dejavnostjo. Najpogosteje se je globalno podnebje spremenilo zaradi nihanja sončne svetlobe. Majhna nihanja v orbiti Zemlje in rsquosa se spremenijo, kadar in kjer sončna svetloba pade na površino Zemlje. Spremembe v samem Soncu so se izmenično povečevale in zmanjševale količino sončne energije, ki je dosegla Zemljo. Vulkanski izbruhi so ustvarili delce, ki odbijajo sončno svetlobo, posvetlijo planet in ohladijo podnebje. Vulkanska dejavnost je v globoki preteklosti v milijonih let povečala tudi toplogredne pline, kar je prispevalo k epizodam globalnega segrevanja.

Biografska skica Milutina Milankoviča opisuje, kako spremembe v Zemljini orbiti vplivajo na njeno podnebje.

Ti naravni vzroki so prisotni še danes, vendar je njihov vpliv premajhen ali pa se pojavlja prepočasi, da bi pojasnili hitro segrevanje videno v zadnjih desetletjih. To vemo, ker znanstveniki pozorno spremljajo naravne in človeške dejavnosti, ki vplivajo na podnebje s floto satelitov in površinskih instrumentov.

Oddaljene meteorološke postaje (levo) in sateliti v orbiti (desno) pomagajo znanstvenikom spremljati vzroke in posledice globalnega segrevanja. [Slike z dovoljenjem NOAA Network za odkrivanje spremembe sestave atmosfere (levo) in Laboratorija za vizualizacijo okolja (desno).]

NASA -jevi sateliti beležijo številne vitalne znake, vključno z atmosferskimi aerosoli (delci iz naravnih virov in človeških dejavnosti, kot so tovarne, požari, puščave in izbruhi vulkanov), atmosferskimi plini (vključno s toplogrednimi plini), energijo, ki seva s površine Zemlje in sonca ter Sonca , spremembe temperature oceanske površine, globalna gladina morja, obseg ledenih plošč, ledenikov in morskega ledu, rast rastlin, padavine, struktura oblakov in drugo.

Na terenu številne agencije in države podpirajo mreže postaj za spremljanje vremena in podnebja, ki vzdržujejo zapise o temperaturi, padavinah in globini snega ter boje, ki merijo površinsko vodo in globoke oceanske temperature. Skupaj te meritve zagotavljajo vedno boljši zapis naravnih dogodkov in človeške dejavnosti v zadnjih 150 letih.

Znanstveniki te meritve vključijo v podnebne modele, da bi poustvarili temperature, zabeležene v zadnjih 150 letih. Simulacije podnebnih modelov, ki upoštevajo le naravno variabilnost sonca in vulkanske aerosole od leta 1750 dalje, so opazile povečanje toplogrednih plinov in delež, ki je bil primeren za opazovanje globalnih temperatur šele do leta 1950. Po tem obdobju desetletnega trenda globalnega segrevanja površin ni mogoče razložiti brez upoštevanja prispevek toplogrednih plinov, ki jih je dodal človek.

Čeprav so imeli ljudje največ vpliva na naše podnebje od leta 1950, so se v zadnjem času zgodile tudi naravne spremembe podnebja na Zemlji. Tako sta na primer dva velika vulkanska izbruha, El Chichon leta 1982 in Pinatubo leta 1991, črpala plin žveplovega dioksida visoko v ozračje. Plin se je pretvoril v drobne delce, ki so trajali več kot eno leto, odbijali sonce in senčili površino Zemlje. Temperature po vsem svetu so se znižale za dve do tri leta.

Čeprav temperatura na Zemlji naravno niha, je vpliv človeka na podnebje v zadnjih 120 letih presegel obseg naravnih temperaturnih sprememb. Naravni vplivi na temperaturo in mdashEl Ni & ntildeo, variabilnost sonca in vulkanski aerosoli & mdashhave so se gibali približno plus in minus 0,2 ° C (0,4 ° F), (v povprečju okoli nič), medtem ko so človeški vplivi od leta 1889 prispevali približno 0,8 ° C (1 ° F) . (Grafi po Leanu et al., 2008.)

Čeprav so vulkani aktivni po vsem svetu in še naprej oddajajo ogljikov dioksid, kot so to storili v preteklosti, je količina ogljikovega dioksida, ki ga sproščajo, v primerjavi z emisijami ljudi izredno majhna. V povprečju vulkani na leto oddajo med 130 in 230 milijonov ton ogljikovega dioksida. Z izgorevanjem fosilnih goriv ljudje vsako leto v ozračje sprostijo več kot 100 -krat več, približno 26 milijard ton ogljikovega dioksida (od leta 2005). Posledično človeška dejavnost zasenči morebiten prispevek vulkanov k nedavnemu globalnemu segrevanju.

Spremembe svetlosti Sonca lahko vplivajo na podnebje iz desetletja v desetletje, vendar povečanje sončne proizvodnje ni dovolj kot razlaga za nedavno segrevanje. NASA-jevi sateliti merijo sončno svetlobo že od leta 1978. Skupna energija, ki jo oddaja Sonce, se spreminja v 11-letnem ciklu. Med sončnimi maksimumi je sončna energija v povprečju približno 0,1 odstotka višja kot med sončnimi minimumi.

Prozoren halo, znan kot sončna korona, se spreminja med sončnim maksimumom (levo) in sončnim minimumom (desno). (Posnetki NASA -jevega ekstremnega ultravijoličnega teleskopa iz arhiva podatkov SOHO.)

Vsak cikel kaže subtilne razlike v intenzivnosti in trajanju. Od začetka leta 2010 je bila svetlost sonca od leta 2005 nekoliko nižja, ne višja, kot je bila v prejšnjem 11-letnem minimumu sončne aktivnosti, ki se je zgodil v poznih devetdesetih letih. To pomeni, da bi bil učinek Sun & rsquos med letoma 2005 in 2010 lahko nekoliko zmanjšal segrevanje, ki bi ga povzročile samo emisije toplogrednih plinov.

Satelitske meritve dnevne (svetlobne črte) in mesečne povprečne (temne črte) skupne sončne obsevanosti od leta 1979 niso zaznale jasnega dolgoročnega trenda. (Nasin graf Roberta Simmona, ki temelji na podatkih znanstvene ekipe ACRIM.)

Znanstveniki teoretizirajo, da lahko obstaja večkanalni trend pri sončni proizvodnji, čeprav če obstaja, ga še niso opazili. Tudi če bi Sonce postajalo svetlejše, pa vzorec segrevanja, opažen na Zemlji od leta 1950, ne ustreza vrsti ogrevanja, ki bi ga povzročilo samo Sonce. Ko je energija Sonca & rsquos na vrhuncu (sončni maksimumi), se temperature v spodnji atmosferi (troposfera) in zgornja atmosfera (stratosfera) postane toplejša. Namesto tega opazovanja kažejo vzorec, ki ga pričakujemo od učinkov toplogrednih plinov: površina Zemlje in troposfera se je segrela, stratosfera pa se je ohladila.

Satelitske meritve kažejo segrevanje v troposferi (spodnja atmosfera, zelena črta), ohlajanje pa v stratosferi (zgornja atmosfera, rdeča črta). Ta navpični vzorec je skladen z globalnim segrevanjem zaradi naraščajočih toplogrednih plinov, vendar v neskladju s segrevanjem zaradi naravnih vzrokov. (Graf Roberta Simmona na podlagi podatkov iz sistemov daljinskega zaznavanja, ki ga sponzorira program NOAA za podnebje in globalne spremembe.)

Stratosfera se med sončnimi maksimumi segreva, ker ozonska plast absorbira ultravijolično svetlobo. Več ultravijolične svetlobe med sončnimi maksimumi pomeni toplejše temperature. Izčrpavanje ozonskega plašča pojasnjuje največji del ohlajanja stratosfere v zadnjih desetletjih, vendar lahko vse to pojasni. Povečane koncentracije ogljikovega dioksida v troposferi in stratosferi skupaj prispevajo k hlajenju v stratosferi.


Dostop do dokumenta

  • APA
  • Avtor
  • BIBTEX
  • Harvard
  • Standardno
  • RIS
  • Vancouver

Biomasa in biotska raznovrstnost celinskega podzemlja. / Magnabosco, C. Lin, L. H. Dong, H. Bomberg, M. Ghiorse, W. Stan-Lotter, H. Pedersen, K. Kieft, T. L. van Heerden, E. Onstott, T. C.

V: Narava geoznanosti, letn. 11, 01.10.2018, str. 707-717.

Rezultat raziskave: Prispevek k reviji ›Pregledni članek› Znanstveni ›recenzija

T1 - Biomasa in biotska raznovrstnost celinskega podzemlja

N1 - Podatki o financiranju: Priznavamo BGR/UNESCO za uporabo njihovih naborov podatkov o globalni stopnji polnjenja podzemne vode. Zahvaljujemo se J. T. Lennonu in S. McMahonu za pomoč pri izboljšanju kakovosti in jasnosti rokopisa. Prav tako priznavamo podporo T.C.O. s strani NSF odobri DEB-1442059 iz programa Razsežnosti biotske raznovrstnosti in DEB-1441646 iz programa GoLife, podporo L.-H.L. s strani tajvanskega MOST in MOE (NTU-107L901002) ter podpora H.D. z donacijo Deep Carbon Observatory Sloan Grant G-2014-3-01. Hvaležni smo T. W. Shawi iz Centra za zemljevide in geoprostorske informacije pri knjižnici Princeton University za pomoč pri analizah GIS. Avtorska pravica založnika: © 2018, avtorji, pod izključno licenco podjetja Springer Nature Limited. Avtorske pravice: Avtorske pravice 2018 Elsevier B.V., Vse pravice pridržane.

N2 - Kljub temu, da predstavljajo pomemben del prokariontske biomase Zemlje, je nadzor nad številčnostjo in biotsko raznovrstnostjo mikroorganizmov, ki prebivajo v celinskem podzemlju, slabo razumljen. Da bi to odpravili, smo zbrali podatke o koncentraciji celic in mikrobni raznolikosti s celinskih podzemnih lokacij po vsem svetu. Na podlagi premislekov o globalnem toplotnem toku, površinski temperaturi, globini in litologiji smo ocenili, da celinsko podzemlje gosti od 2 do 6 × 1029 celic in ugotovili, da druge spremenljivke, kot sta skupni organski ogljik in celična številčnost podzemne vode, ne predvidevajo celice koncentracije v celinskem podzemlju. Čeprav nismo mogli ugotoviti zanesljivega napovedovalca bogastva vrst v celinskem podzemlju, smo ugotovili, da je bakterij več kot arhej in da je njihova sestava skupnosti povezana z litologijo vzorcev. Z uporabo naše posodobljene ocene celinskih podzemnih celic in obstoječe literature ocenjujemo, da je celotna globalna prokariontska biomasa približno 23 do 31 Pg ogljika C (PgC), kar je približno 4 do 10 -krat manj od prejšnjih ocen.

AB - Kljub temu, da predstavljajo pomemben del zemeljske prokariontske biomase, je nadzor nad številčnostjo in biotsko raznovrstnostjo mikroorganizmov, ki prebivajo v celinskem podzemlju, slabo razumljen. Da bi to odpravili, smo zbrali podatke o koncentraciji celic in mikrobni raznolikosti s celinskih podzemnih lokacij po vsem svetu. Na podlagi premislekov o globalnem toplotnem toku, površinski temperaturi, globini in litologiji smo ocenili, da celinsko podzemlje gosti od 2 do 6 × 1029 celic in ugotovili, da druge spremenljivke, kot sta skupni organski ogljik in celična številčnost podzemne vode, ne predvidevajo celice koncentracije v celinskem podzemlju. Čeprav nismo mogli ugotoviti zanesljivega napovedovalca bogastva vrst v celinskem podzemlju, smo ugotovili, da je bakterij več kot arhej in da je njihova sestava skupnosti povezana z litologijo vzorcev. Z uporabo naše posodobljene ocene celinskih podzemnih celic in obstoječe literature ocenjujemo, da je celotna globalna prokariontska biomasa približno 23 do 31 Pg ogljika C (PgC), kar je približno 4 do 10 -krat manj od prejšnjih ocen.


Izjemen učinek tople grede je ogrel mlado Zemljo

Zasluge: Pixabay/CC0 Public Domain

Zelo visok atmosferski CO2 Ravni lahko pojasnijo visoke temperature na še vedno mladi Zemlji pred tremi do štirimi milijardami let. Takrat je naše Sonce sijalo le s 70 do 80 odstotki sedanje intenzivnosti. Kljub temu je bilo podnebje na mladi Zemlji očitno precej toplo, ker ledeniškega ledu skoraj ni bilo. Ta pojav je znan kot "paradoks mladega šibkega Sonca." Brez učinkovitih toplogrednih plinov bi mlada Zemlja zmrznila v grudo ledu. Ali CO2, metan ali popolnoma drugačen toplogredni plin, ki segreje planet Zemljo, je predmet razprave med znanstveniki.

Nove raziskave dr. Daniel Herwartza z univerze v Kölnu, profesorja dr. Andreasa Packa z univerze v Göttingenu in profesorja dr. Thorstena Nagela z univerze v Aarhusu (Danska) zdaj kažejo, da visoka2 ravni so verjetna razlaga. S tem bi rešili še en geoznanstveni problem: očitno previsoke temperature oceana. Članek "A CO2 rastlinjak učinkovito ogrel zgodnjo Zemljo in zmanjšal morsko vodo za 18 O/ 16 O, preden se pojavi tektonika plošč " Zbornik Nacionalne akademije znanosti.

Vprašanje v zemeljski znanosti se nanaša na temperature prvih oceanov. Obstajajo dokazi, da so bili zelo vroči. Meritve izotopov kisika na zelo starih apnenčastih ali kremenčastih kamninah, ki služijo kot geotermometri, kažejo na temperaturo morske vode nad 70 ° C. Nižje temperature bi bile možne le, če bi morska voda spremenila sestavo izotopov kisika. Vendar je to dolgo veljalo za malo verjetno.

Modeli iz nove študije kažejo, da visok CO2 ravni v ozračju lahko pojasnijo, saj bi povzročile tudi spremembo sestave oceana. "Visok CO2 ravni bi tako pojasnile dva pojava hkrati: prvič, toplo podnebje na Zemlji in drugič, zakaj se zdi, da geotermometri kažejo vročo morsko vodo. Če upoštevamo različno razmerje izotopov kisika v morski vodi, bi prišli do temperatur bližje 40 ° C, "je dejal Daniel Herwartz z univerze v Kölnu. Možno je, da je bilo v ozračju tudi veliko metana. Toda to bi niso vplivale na sestavo oceana. Tako ne bi pojasnilo, zakaj kisikov geotermometer kaže na previsoke temperature. "Oba pojava je mogoče razložiti le z visoko vsebnostjo CO2, "Je dodal Herwartz. Avtorji ocenjujejo skupno količino CO2 da imajo skupaj približno eno vrstico. To bi bilo tako, kot bi celotno današnje vzdušje sestavljali CO2.

"Danes, CO2 je le plin v sledovih v ozračju. V primerjavi s tem ena vrstica zveni kot absurdno velika količina. Če pa pogledamo naš sestrski planet Venero s približno 90 barov CO2 postavlja stvari v perspektivo, "je pojasnil Andreas Pack z univerze v Göttingenu. On Earth, CO2 je bil nazadnje odstranjen iz ozračja in oceana ter shranjen v obliki premoga, nafte, plina in črnih skrilavcev ter v apnencu. Ti rezervoarji ogljika se večinoma nahajajo na celinah. Mlado Zemljo pa so v veliki meri pokrivali oceani in celin skoraj ni bilo, zato je bila zmogljivost shranjevanja ogljika omejena. "To tudi pojasnjuje ogromen CO2 ravni mlade Zemlje iz današnje perspektive. Konec koncev je pred približno tremi milijardami let tektonika plošč in razvoj kopenskih mas, v katerih bi lahko ogljik dolgo časa shranjeval, le naraščala, "je pojasnil Thorsten Nagel z univerze v Aarhusu.

Za ogljikov cikel je začetek tektonike plošč spremenil vse. Velike kopenske mase z gorami so omogočile hitrejše silikatno preperevanje, ki je pretvorilo CO2 v apnenec. Poleg tega se je ogljik učinkovito ujel v zemeljski plašč, ko so podrejali oceanske plošče. Tektonika plošč je tako povzročila CO2 vsebnost ozračja močno padla. Večkratne ledene dobe kažejo, da je na Zemlji postalo bistveno hladneje. "Prejšnje študije so že pokazale, da vsebnost apnenca v starih bazaltih kaže na močan padec CO v atmosferi2 ravni. To se dobro ujema s povečanjem izotopov kisika hkrati. Vse kaže, da je atmosferski CO2 vsebina se je po začetku tektonike plošč hitro zmanjšala, "je zaključil Daniel Herwartz. Vendar se v tem kontekstu" hitro "nanaša na nekaj sto milijonov let.


Poglej si posnetek: BOJE JUTRA - Prodaja drva (Oktober 2021).