https://bodybydarwin.com
Slider Image

Hur vi vet att klimatförändringar sker - och att människor orsakar det

2020

"Folk kommer till Asheville för att gå i pension, " säger Deke Arndt, "och data kommer till Asheville också för att gå i pension."

Han borde veta. Arndt och hans kollegor sitter ovanpå en enorm mängd aktuella och historiska klimatdata - data som är så värdefulla, de är skyddade av flera misslyckade kaféer och till och med säkerhetskopierade på band på en icke avslöjad, säker plats, där de bärs för hand i en icke-beskrivande resväska flera gånger om vecka.

Uppgifterna i fråga är inte bankkontouppgifter eller personnummer eller kärnkraftskoder. Det är ännu viktigare än så: deras data omfattar allt vi vet om vårt förändrade klimat.

Arndt är chef för övervakningsavdelningen i National Oceanic and Atmospheric Administrations National Centers for Environmental Information, och han förvaltar data som samlas in på väderstationer, från satelliter, med bojar, och som täcker alla väder och klimatförhållanden du kan föreställa dig. Hur varmt är havet? Hur stor var den tsunamin? Hur är vädret i rymden? NCEI kan (och gör) besvara varenda en av dessa frågor.

Som sagt är de värd för en förbluffande 28, 6 petabyte - data som motsvarar 18 Eiffel Towers värde av staplade smarta telefoner. Arndt och hans kollegor tillbringar sina dagar med att titta på data och jämför de inkommande siffrorna med baslinjen som de kallar "normal". Med hjälp av dagliga, vecko-, månads- och årliga rytmer koordinerar de insamling och delning av data, och håller ett öga på kvaliteten på siffrorna och hur de staplar jämfört med i går, förra veckan och längre.

För Arndt handlar klimat om skala - och informationen som går igenom hans kontor berättar en historia som har blivit alltför bekant. "Den övre atmosfären kyler medan den nedre atmosfären värmer", säger han. ”Det får du inte utan att ändra atmosfärens sammansättning. Vi ser förändringar som du teoretiskt sett skulle se i en värmande värld. Mer stort regn - det är en förväntning. Mer stor värme - det är en förväntning. De frysta sakerna smälter eller försvinner i allmänhet, baserat på årstiden och platsen på planeten. ”

Han pausar ett ögonblick och fortsätter sedan. "Jag tror att grunderna är mer än avgjorda."

Men vad är grunderna? Hur kan vi veta om klimatet verkligen förändras? Och presenterar det verkligen de typer av hot som nu har blivit ett bekant, men skurrande, avstå?

Enkelt uttryckt är klimatförändringar en förändring i klimatet. Om detta är "no duh" territorium, hänga i en sekund - det är lite mer komplicerat än så. För att verkligen få klimatförändringar hjälper det att förstå ett par andra faktorer som ofta går vilse i blandningen.

Händelserna som sker dagligen i atmosfären - från regn till snö till vind och värme - kallas vädret. Genomsnittet av väder över tid är klimat. Så medan vädret inte är klimat, är klimatet vädret, bara tittat på under en längre tid.

Sedan finns det klimatvariabilitet: de sätt på vilka klimatet förändras under perioder som årstider. Om ett väderfenomen som temperatur eller luftfuktighet går över eller under det långsiktiga genomsnittet under en viss säsong eller år, är det klimatvariabilitet.

Till exempel upplever vissa år en högre havsytertemperatur än genomsnittet. När medelantalet går över en viss tröskel är det en El Niño-händelse. När de går under en viss tröskel är det en La Niña. Men båda fenomenen är ett exempel på klimatvariationer eftersom de är cykliska. De kommer och går naturligt. Men när jordens atmosfär och hav fortsätter att värma, kan El Niños bli allvarligare - eller till och med sluta vara helt cyklisk - på grund av klimatförändringar.

När det genomsnittliga klimatet förändras i en konsekvent uppåt- eller nedåtriktning på längre sikt, är det vad vi kallar klimatförändringar. Denna förändring förskjuter en genomsnittsväder på en plats (eller hela planeten) till en ny normal.

Vissa människor använder termen "global uppvärmning" när de menar "klimatförändring", men de är inte exakt samma sak. Global uppvärmning är bara en enda del av en större klimatförändring - uppvärmningen av medeltemperaturen nära jordens yta.

Sammantaget omfattar klimatförändringar mycket mer. Och förutsägelser om precis vart klimatförändringen är på väg låter verkligen svårt. Mer sura hav. Stigande havsnivåer. Mindre is, permafrost och snowpack. Potentiellt katastrofala väderhändelser. Utdöende. Sjukdom. Men hur kan vi veta om dessa förändringar verkligen äger rum?

Det är verkligen riktigt tydligt. Det är som du r lägger till droppar av en gift i ett glas vatten. Du kan se det hända. Vet du att det kommer att vara giftigt om jag inte vet varför I m kommer med så många sjukliga exempel.

Aradhna Tripati avbryter sig själv och börjar skratta. Hon sitter med sin Advisee, Ph.D. student Bryce Mitsunaga, på sitt kontor vid University of California, Los Angeles och försöker räkna ut ett sätt att uttrycka hur tydligt hon och hennes kollegor håller med om att klimatförändringarna är på god väg.

Tripati, docent vid UCLA: s avdelning för jord-, planet- och rymdvetenskap och Institutet för miljö och hållbarhet, har tillbringat sin karriär för att sätta klimatdata i sammanhang. Hennes laboratorium använder kemi för att rekonstruera klimatnormerna i det avlägsna förflutet - normer som får dagens atmosfär att se mycket mer oroande ut.

Det kan tyckas att det är omöjligt att rekonstruera hur atmosfären var för tiotals miljoner år sedan. Men information om den förflutna tiden är faktiskt låst inne i den kemiska strukturen för riktigt gamla saker som blötdjur. Tripati hjälpte till att utveckla en "paleothermometer" - en teknik som hjälper forskare att mäta tidigare temperaturer genom att analysera de kemiska förhållanden som den forntida atmosfären lämnade kvar i dessa exemplar. Hon kan också skicka ut liknande information från bubblor som fångats i gamla iskärnor.

Tripati har lärt sig mycket om den förflutna atmosfären med denna teknik. 2009 upptäckte hon att sista gången koldioxidnivåerna var lika höga som för närvarande var för hela 15 miljoner år sedan - en tid då havet var 120 fot högre och den globala medeltemperaturen upp till 10 ° F varmare än det är nu. I år samarbetade hon med arbete som antyder att under den tiden - när koldioxidnivåerna var ungefär samma nivå som de är nu - var den antarktiska isarken särskilt sårbar för temperatursvingningar. Och ett annat projekt som hon var medförfattare visade att ett dramatiskt isark kollaps för 14 000 år sedan fick hela jordens jetström att förändras inom bara ett sekel.

"Om du vill ta reda på vilken modell som är rätt och varför den är rätt, måste du använda observationer från det förflutna säger hon." Det är som Shakespeares 'The Tempest' : Past är prolog. "Dessa tidigare observationer erbjuder ett sammanhang där se dagens klimat - ett där jordens atmosfär är fylld med den största koncentrationen av koldioxid i människans historia.

Växthusgaser - gaserna som fångar värme i atmosfären - förändrar jordens klimat idag, precis som de gjorde då. Men det finns en skillnad mellan dagens uppvärmning och tidigare. Mycket av dagens uppvärmning beror på mänsklig verksamhet, och många mänskliga ingripanden tappar inte bara växthusgaser ut i atmosfären, utan hotar också de naturliga sänkorna, som skogar och plankton, som är avsedda att absorbera dessa gaser.

Det är som en bil på en parkeringsplats för livsmedelsbutiker, säger Tripati. Parkera den på en solig dag med fönstren och dörrarna stängda, och du har ett recept på värme. Ju mer växthusgaser du har i atmosfären - ju tjockare vindrutan är - desto mer strålning från solen fångas inuti.

Utan ett diskbänk (ett öppet fönster eller dörr) kan värmen inte fly. Med hjälp av reflekterande ytor som is (motsvarande en solskärm på din instrumentbräda) kan bilen svalna lite. Men när isen smälter blir det en fråga om liv eller död.

"Du skulle aldrig hålla ditt älskade husdjur eller dina vänner eller familj i den situationen, eller hur?" Frågar Tripati.

”Hur långt kan vi ta denna metafor?” Frågar Mitsunaga.

Tripati skrattar igen och försöker sedan en annan. "Det är som att lägga till varm sås, " säger hon. ”Ju mer varm sås du lägger till din burrito, desto kryddigare blir det. Det är vad som händer när du lägger till mer koldioxid i atmosfären. ”

Jordens atmosfär är inte det enda som värmer upp och avviker från länge etablerade normer. Dagens hav är ungefär 30 procent surare än det var innan industrialiseringen - tack vare den stigande mängden koldioxid måste den absorbera. Havsnivån ökar; Arktisk havsis är tjockare och mindre omfattande, isark på båda sidor av planeten smälter och glaciärer retirerar eller försvinner över hela världen.

Och dessa förändringar sker snabbt . Det brukade vara så att forskare mätte klimatförändringar i termer av hundratals eller miljoner år, men inte längre. 2013 genomförde klimatforskare vid Stanford University en översyn av dussintals vetenskapliga studier och klimatmodeller och fastställde att klimatförändringarna under det kommande århundradet troligen kommer att hända tio gånger snabbare än de globala förändringarna under de senaste 65 miljoner åren.

En mängd nyligen genomförd forskning, inklusive en svit av fyra artiklar som publicerades i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences förra året, antyder hur dramatiskt mänsklig aktivitet redan har påverkat en viktig indikator för klimatförändringar: Jordens havsnivå. Två av tidningarna kom till nästan samma slutsatser om mängden havsnivån har stigit under förra seklet. En annan föreslog att den smältande Antarktisisen kan försvinna mycket snabbare än forskare en gång trodde. Det kan leda till en kedjereaktion när havsnivån stiger, kustområden och våtmarker översvämmar, marken översvämmas och djurens livsmiljöer går förlorade.

Dessa typer av kedjereaktioner är bland de saker som forskarna mest fruktar. Livet på jorden är nära besläktat, och en avvikelse på ena sidan av världen kan orsaka en annan avvikelse någon annanstans. Och snart kommer många av dessa avvikelser att bli normen.

Så är jorden förbi punkten om ingen återkomst? Kanske. Förra året passerade koldioxidkoncentrationerna en kritisk tröskel på 400 delar per miljon. Forskare förutspår nu att vi aldrig kommer att gå under den tröskeln igen under vår livstid. Och även om vi slutade släppa ut kol idag kan det ta tusentals år innan koldioxiden neutraliseras.

Det är inte att säga att minska utsläppen inte hjälper. ju lättare belastningen är, desto närmare återhämtning blir det och minskade koldioxidnivåer gör det lättare att mildra andra, kortare livslånga växthusgaser som metan.

Arndt, som ligger ovanpå sin massa data och när fler kommer in varje dag, frågar sig inte om klimatförändringarna händer. Istället undrar han vad som kommer vidare för vetenskapen - och jorden. "Dessa storskaliga förändringar överensstämmer mycket med en värmande planet, " säger han. ”Nu, hur förstår och kvantifierar vi hur mycket mer eller mindre troligt de är i en värmande värld? Det är en tuff vetenskap. ”

Tripati håller med. Vissa ställen har vi verkligen inte ett bra grepp om hur mycket nederbörd som kommer att förändras och hur mycket avdunstning kommer att förändras. Vi vet att det kommer att bli varmare. Vi vet att indunstningsgraden kommer att gå upp. Men vi vet inte hur mycket saker som kommer att förändras. Det finns sovande drakar. Och nu inser jag hur många det finns. För Arndt, Tripati och de tusentals forskare som ägnar sig åt att spåra klimatet och räkna ut dess moderna bana, är det inte en fråga om eller ens när. Den enda frågan kvar är hur?

Du kan hitta punktvisa förklaringar av de typer av bevis som beskrivs ovan här.

Kanarieöarna i kolutsläppen: varför klimatförändringar får fåglar att ändra sin melodi

Kanarieöarna i kolutsläppen: varför klimatförändringar får fåglar att ändra sin melodi

Forskare upptäckte just en konstig ny DNA-form som lurar i mänskliga celler

Forskare upptäckte just en konstig ny DNA-form som lurar i mänskliga celler

Har jag förkylning eller influensa?

Har jag förkylning eller influensa?