Type | Tværfaglig videnskab |
---|---|
Del af | Atmosfæriske videnskaber , fysisk geografi , meteorologi , oceanografi , fysik |
Den klimatologi er studiet af klimaet og den gennemsnitlige atmosfærens tilstand, det vil sige rækken af vejrforholdene over lange perioder. Det er en kombineret gren af fysisk geografi og meteorologi , hvor undersøgelsen af kortvarigt vejr er området for operationel meteorologi. En klimatolog eller klimatolog er en specialist, der studerer lokale og tidsmæssige variationer i klimaer ved hjælp af statistiske data fra flere områder, der påvirker klimaet.
Hvis klimatologi hovedsagelig er interesseret i undersøgelse og klassificering af eksisterende klimaer på jorden, handler en del af disciplinen også om samspillet mellem klima og samfund ; om det er klimaets indflydelse på mennesket eller mennesket på klimaet.
Generelt varierer klimaet lidt på et givet sted på kloden over en periode af århundredets målestok . Men over geologiske tider kan klimaet ændre sig dramatisk. For eksempel har Skandinavien oplevet flere istider i de sidste millioner år. Undersøgelsen af tidligere klimaer er paleoklimatologi . Denne undersøgelse baseret på menneskets historie kaldes historisk klimatologi .
Klimatologi består af en lang række videnskabelige discipliner. Det inkluderer blandt andet de astrofysikere, der er interesserede i mængden af solenergi modtaget af jorden, dynamikerne i atmosfæren, der er interesserede i udvekslingen af energi mellem de forskellige lag i atmosfæren, kemikere i atmosfæren, der studerer sammensætningen af luften, oceanografer, glaciologer, vulkanologer, geofysikere, biokemikere, biologer osv. Det er tilføjelsen af viden fra hver af disse discipliner, der gør det muligt at opnå en global forståelse af vores klimas historie såvel som at lave fremskrivninger til statistisk forudsigelse af dens udvikling.
Kendskab til mange parametre, såsom temperatur i forskellige højder, indflydelse af drivhusgasser , relativ fugtighed, havfordampning, er nødvendig for at producere digitale klimamodeller og forudse ændringer i klima, som vi kan forudse mere eller mindre langsigtet (30 år).
Før den systematiske observation af vejret var der allerede en medfødt følelse af klima i betydningen et gennemsnit, som det var muligt at sammenligne klimatiske begivenheder med (f.eks. At beskrive en storm som stærk indebærer at vide, hvad en medium storm). Landbrug kræver også empirisk viden om klimaet, for eksempel monsunen .
I Europa går de første skriftlige optegnelser over klimatologi tilbage til det antikke Grækenland . For eksempel beskriver Xenophon præcist klimaet i Athen i Les Revenus og er interesseret i forbindelserne mellem planter og klima , Herodot undrer sig over mekanismen til oversvømmelserne i Nilen og Aristoteles gør forbindelsen mellem en sfærisk jord og et fald i temperaturen mod nord og syd (på grund af den vinkel, som solens stråler skaber med jorden). I 334 f.Kr. AD , den samme forfatter udgav også Meterologica, en afhandling om meteorologi, som ville være autoritativ om emnet indtil 1700'erne.
I Kina, den første kendte omtale dato klima i Xia dynastiet ( XXI th århundrede- XVI th århundrede f.Kr.) I form af en tekst på ca. 400 ord kaldte Xia Xiao Zheng. Denne tekst beskriver de gennemsnitlige vejrforhold for hver måned i året
Opfindelsen af termometeret i 1600'erne i Italien markerede begyndelsen på regelmæssige temperaturmålinger, der er vigtige for moderne klimatologi. Opfindelsen af barometeret og regnmåleren fulgte hurtigt i 1643 og 1639. Det første meteorologiske målenetværk blev oprettet i 1653 af Ferdinand II de Medici i Toscana. Derefter, i 1664, begyndte den længst kendte række meteorologiske observationer i Paris.
I 1683 udgav Edmond Halley et verdenskort over vinden baseret på hans marine ekspeditioner. Den beskriver i 1686 princippet om monsun og passatvind . Derefter forbandt George Hadley i 1735 passatvindene og jordens rotation med det, der i dag kaldes Hadley-cellerne . I Amerika offentliggjorde Benjamin Franklin i 1785 det første kort over Golfstrømmen og knyttede dette fænomen til vindens handling.
I 1838 tilskrev Claude Pouillet derefter Joseph Tyndall den naturlige drivhuseffekt til vanddamp og kuldioxid. Pouillet hævder, at en ændring af deres mængde i atmosfæren skal resultere i klimaændringer.
I 1843 opfandt Alexandre von Humboldt i et forsøg på at indsamle spredte data og identificere generelle love udtrykket klimatologi: ”I et halvt århundrede har vi akkumuleret temperaturobservationer i forskellige klimaer uden at anerkende de love, som de er trofaste i. udtryk, love, der kun kan manifesteres ved at gruppere fakta efter teoretiske overvejelser ".
I 1882 definerede Julius von Hann i en af de første bøger om emnet klimatologi som videnskaben om atmosfære . Han adskiller således klimatologi fra meteorologi, som han definerer som videnskaben om atmosfæren (på nuværende tidspunkt). I denne afhandling præsenteres klimatologi i to former: undersøgelsen af atmosfærens gennemsnitlige tilstand (klassificering af klimaer osv.) Og undersøgelsen af afvigelser fra dette gennemsnit.
I 1895 forbandt Svante Arrhenius stigningen i CO 2i atmosfæren og en betydelig opvarmning af jorden. Det er baseret på dette på observationer af månen foretaget i det infrarøde, der giver et skøn over absorptionskapaciteten for vanddamp og CO 2.. På trods af unøjagtige beregninger fortalte han en af de første love om drivhuseffekten: Hvis mængden af kulsyre stiger i geometrisk progression, vil temperaturstigningen følge næsten med en aritmetisk progression . Det giver en størrelsesorden 4 ° C mere for en fordobling af CO 2 i luften.
På trods af de fremskridt i den XIX th århundrede, klimatologi gjorde i begyndelsen af XX th århundrede begrænset effekt. Vi studerer primært klimatiske gennemsnit, for eksempel gennem en verdensklassificering af klimaer.
Under anden verdenskrig, hovedsageligt på grund af luftfartsudviklingen, blev det meteorologiske målenetværk forbedret. Interessen for meteorologi er stigende, hvilket også driver en fornyet interesse for klimatologi. Udviklingen af datalogi tillod også oprettelsen af de første klimatologiske modeller som Norman Phillps i 1956.
Den atmosfære , Udtrykket kommer fra de græske atmos - fugtige damp - og sfære, er den gasformige kuvert, der dækker den terrestriske overflade, og som er grundlæggende for eksistensen af levende væsener og af livet i terrestriske miljø. Dette spiller en vigtig rolle i vandcyklussen , hvor fordampning giver anledning til nedbør.
I det daglige sprog henviser atmosfæren ofte kun til troposfæren , det laveste lag, der indeholder alle levende ting, og hvor de vigtigste meteorologiske fænomener forekommer. Det har dog mange flere niveauer, der er defineret i form af temperatur, tryk, våd belastning og bevægelser.
Lag TroposfærenTroposfæren har en gennemsnitlig tykkelse, der varierer alt efter breddegrad, 15 til 18 km ved ækvator og mindre end 8 km i polarområderne og i henhold til årstiderne. Temperaturen der falder med højden op til topmødet (øvre troposfære), fordi den trækker sin energi ved sin base af solstråling absorberet af jorden og genudsendes i form af infrarøde termiske bølger .
Luften i dette lave lag udsættes for betydelig turbulens. Denne ustabilitet stammer fra relieffer såvel som de termiske kontraster genereret af de store kontinentale og oceaniske enheder. Den tropopausen udgør dens øvre grænse, medens temperaturen stabiliserer (i gennemsnit omkring -57 ° C, igen variabel med bredde og sæson). Den jetstrøm , en større horisontal strøm, findes lige under dette lag.
StratosfærenDette lag begynder lige over tropopausen og strækker sig op til ca. 50 km højde. Temperaturen begynder langsomt at stige igen, fordi energien der kommer fra absorption af ozon , som den indeholder nær toppen, af solens ultraviolette stråler . Den stratopause er den øvre grænse for dette lag.
MesosfærenStrækker sig fra 50 til 80 km højde, bliver den termiske gradient negativ igen og når en temperatur på omkring -80 ° C på toppen. Den mésopause er dens øvre grænse.
Ionosfæren eller termosfærenI området 80 til 100 km eller mere i højde ser ionosfæren en hurtig stigning i temperaturen med højden. Inden for dette atmosfæriske lag er vi vidne til fænomenet dissociation af hydrogen- og iltmolekyler . Den thermopause , dens øvre grænse, er fortsat uklart.
Mere regn i Vesteuropa , multiplikation af mini- tropiske tornadoer i tempererede zoner, risiko for tørke og ørkendannelse af den iberiske halvø , ændring af Golfstrømmen, der forårsager et mulig brud på termohalincirkulationen ... de mindre let forudsigelige effekter er de mest betydningsfulde , nemlig: fra hvilket brudpunkt udløses en feedback-loop, der, når den først er lanceret, vil undslippe ethvert menneskeligt forsøg på at bremse den?
Disse aspekter fremkalder refleksioner til at handle på klimaet, hvilket ville svare til at eksperimentere på denne grund, som er videnskabeligt begrænset til et laboratorieeksperiment: læs geoteknik .
Spørgsmålet om klimaændringernes indvirkning på det miljø, som vores samfund opererer i, er vigtigt. Et af svarene fra specialister er at studere Jordens klimatiske fortid ( istid og interglaciale perioder for eksempel) for at lære af det (se paleoklimat ) og bruge klimasimuleringsmodeller til at forsøge at ekstrapolere konsekvenserne af ændringer i visse parametre (typisk gennemsnitstemperatur). De identificerede risici hovedsageligt en følge af en hurtig stigning i temperaturen (0,5 ° under XX th århundrede, sammenlignet med en stigning på 1 ° i 1000 år i overgangsperioder interglaciaire). Konsekvenserne af denne temperaturstigning er stigningen i havenes niveau (med risiko for oversvømmelse af kystområder), stigningen i ørkendannelse, ændringen af monsunregimet , udryddelsen af arter og reduktionen af biodiversiteten i det væsentlige.