Какви са механизмите, които създават климата на Земята и как контролират изменението му?

Ролята на човека в климатичната система на планетата

Мирна Матов е редовен докторант по метеорология към катедра „Метеорология и геофизика“ във Физически факултет, Софийски университет. Научната ѝ работа е свързана с климата и климатичните промени в района на Черно море, както и Балканския полуостров и Европа. Като физик и метеоролог се интересува от промените в атмосферната циркулация, вследствие на глобалното затопляне и човешката дейност и как тези промени влияят върху нашата планета и до какво могат да доведат. Автор е на научно съдържание и статии, като част от образователния екип на Детски научен център „Музейко“.

Климатът на Земята се променя откакто съществува планета и ще продължи да се променя непрекъснато. Но какъв ще е този климат, зависи от 5 основни неща, които са част от нашата планета – атмосферата, хидросферата, литосферата, криосферата и биосферата. Тези части формират една обща система, наречена климатична система. Всяка компонента на климатичната система има различни физични свойства и всички тези компоненти взаимодействат помежду си, предизвиквайки промяна в другите. Още от средата на миналия век хората си дават сметка, че и ние също оказваме влияние върху изменението на климата, взаимодействайки пряко или косвено с частите на климатичната система. Всичко това води до оформянето на климата на Земята такъв, какъвто е. 

Осъзнаването на факта, че човек сам оказва влияние върху климата, в резултат на своята дейност, доведе до това интересът към климатичните промени силно да се повиши през последните 40 години. Това налага колкото е възможно по-бързо да се решат някои принципни въпроси, свързани с естествените и антропогенните изменения на климата.

За целта обаче трябва да се разберат механизмите, които създават климата на Земята и които контролират неговите изменения. При опита да се разберат тези механизми се установява, че поведението на атмосферата за дълъг период от време, зависи не само от процесите, които протичат в нея, но и от тези, които протичат в подложната повърхност – океан, суша, ледена и снежна покривка, растителност. Това е така, защото не само всички части на атмосферата успяват да си взаимодействат, но и атмосферата успява да взаимодейства с подложната повърхност. Това взаимодействие се осъществява чрез различни физични, химични и биологични процеси и обхваща широк диапазон от пространствени и времеви мащаби. Ето защо, когато се интересуваме от формирането на климата, атмосферата не трябва да се разглежда като затворена система, а като част от една обща система атмосфера – подложна повърхност, наречена 

климатична система

Компонентите на климатичната система си взаимодействат или компонентите на климатичната система и взаимодействието между тях.

За да разберем как работи климатичната система, трябва първо да разберем що е то  обратна връзка. А обратните връзки са абсолютно навсякъде – в биологията на нашето тяло, в химията, физиката, астрономията, програмирането, даже в човешкото поведение и човешките взаимоотношения. Основната идея на обратните връзки е следната: когато дадено събитие или действие се случи, то предизвиква ответен отговор. За да се получи обратна връзка, отговорът трябва да повлияе обратно на първоначалното събитие. 

Между компонентите на климатичната система съществуват сложни взаимодействия, т.е. точно такива механизми на обратни връзки, което ще рече, че промени в едно от звената на системата водят до промени в някое (или някои) от другите. Те, на свой ред предизвикват промени в първото и т.н. Обратните връзки са два вида: 

  1. положителни – които усилват първоначалното отклонение; 
  2. отрицателни – които го намаляват или ликвидират.

Положителна обратна връзка можем да видим при взаимодействието между атмосферата и криосферата. Много важна за климата е връзката между криосферата, температурата на подложната повърхност и на въздуха. Тя се изразява в следното: при понижение на температурата под определена граница, се образуват сняг и лед. Те предизвикват по-нататъшно понижение на температурата поради голямата си отражателна способност, а това води до увеличаване на площта на снежната и ледената покривка. Този цикъл продължава докато не се намесят други фактори, които да променят посоката на процесите.

Пример за отрицателна обратна връзка е взаимодействието между притока на слънчева енергия, температурата на океанската повърхност и облачността: при повишаване на температурата на океанската повърхност, вследствие на притока на слънчева енергия, се усилва изпарението и се развиват възходящи движения, които изнасят водната пара нагоре. Това води до образуването на облаци. След като се образуват, облаците намаляват достъпа на слънчева енергия до океанската повърхност, температурата ѝ се понижава, а изпарението се забавя и възникват низходящи движения, което води до разрушаване на облачността и възстановяване на първоначалните условия. 

Отрицателните обратни връзки, които връщат системата към първоначалното ѝ състояние, я поддържат в равновесие. Що се отнася до положителните, те се прекъсват на друго ниво и от други процеси, в противен случай климатът би се променял необратимо.

Дадените примери представляват значително опростяване на действителните процеси, тъй като се изисква запазване на всички други условия. В такава сложна система като климатичната, това е неосъществимо и всяко изменение в една нейна част може да предизвика верига от следствия, които засягат останалите части. Съществено е това, че отделните звена в системата реагират с различна скорост на внесените изменения, включително на такива, породени от собственото им функциониране. Ето защо климатичната система никога не може да достигне стабилно равновесно състояние, а непрекъснато се колебае, стремейки се да се адаптира към новите условия, т.е. да достигне баланс между различните процеси. 

Влиянието на човека върху климата 

се осъществява като се променят някои свойства на компонентите на климатичната система. В някои случаи въздействията върху метеорологичните условия са насочени към постигането на определена цел – т.нар. преднамерени въздействия, но много често те са непреднамерени и оказват страничен и нежелателен резултат от стопанската дейност. С течение на времето нежелателните резултати стават все повече – замърсяване на атмосферата, с изгарянето на изкопаеми горива, увеличение на концентрацията на парниковите газове, с което бавно, но тенденциозно се повишава средната глобална температура. Всичко това действа върху свойствата на атмосферата, което от своя страна влияе и на останалите части на климатичната система и ги изменя. 

Ако през 50–60-те години на ХХ век са били популярни проектите за „подобряване“ на климата, днес, при осъзнаването на неговата нестабилност и на възможността малки промени в климатичната система да предизвикат необратими климатични изменения, учените, и политиците с много по-голяма сериозност обсъждат проектите за нейното „спасяване“.

Какво можем да направим ние?

Истината е, че ние не можем да променим всичко от днес за утре, но можем да предприемем малки стъпки, които да се отразят положително на изменението на климата. Много хора мислят, че ние индивидуално не можем да направим нищо съществено, но както компонентите на климатичната система си взаимодействат, така и ние си взаимодействаме. Ние влияем на другите и другите ни влияят, а ако решите да предприемете положителна стъпка в тази посока, поне един човек ще последва примера ви. 

Ако искаме да задействаме промяна за по-добър климат, най-малкото, което можем да направим, е да обръщаме внимание на малките детайли – да изключваме уредите, които не ползваме, да сменим електрическите крушки с по-ефективни, по-често да се разхождаме пеша, да използваме колело или градски транспорт, да пестим вода, да не купуваме излишни неща и да не изхвърляме храна. Това са само няколко от малките, но съществени неща, които можем да направим, за да намалим въглеродния ни отпечатък.


В статията са използвани материали от:

  1. „Атмосфера и климат“, М. Сиркова, 2000.
  2. https://www.nrdc.org/stories/how-you-can-stop-global-warming
  3. https://www.bbc.com/future/article/20181102-what-can-i-do-about-climate-change