Наука климатология изучает изменение многолетнего режима погоды и его влияние. Антропогенное (связанное с деятельностью человека) изменение климата в настоящее время является частью нашей реальности. Даже самые оптимистичные оценки воздействия современного использования ископаемого топлива предполагают, что глобальная температура может вырасти минимум на 2 ° C до конца этого столетия, и что выбросы CO2 будут оказывать воздействие на климат в течение десятков тысяч лет.
Основная цель современных исследований науки климатологии предсказать, как эти изменения повлияют на глобальные экосистемы и человеческое население, которое зависит от них.
Изменение полярной шапки за последние 30 лет
Ранняя климатология
Климатология была важна для человека с древних времен, она играла ключевую роль в понимании болезней, особенностей ведения сельского хозяйства, геологических процессов и многого другого.
В одни и те же периоды истории ее понимание отличалось в зависимости от дисциплин, местоположения и перспектив, с которых она изучалась.
То, что мы знаем сегодня, — это то, что климатология сформировалась, по сути, из двух параллельных представлений: географического и физического. Географические исследования, классификации и изыскания были первыми подходами к климатологии, определяющими климат как локальную характеристику места, определяется несколькими географическими признаками, такими как широта, близость к океану или наличие горных массивов. С другой стороны, ученые-физики постепенно разработали набор инструментов и конкретных теорий, особенно в области термодинамики и гидродинамики, которые в конечном итоге обеспечили более полное понимание климата, характеризующегося главным образом его глобальным измерением и нестатичностью.
Климатология — это наука о климате, определяемая как статистические характеристики погоды за определенный период времени. Климат Земли определяется несколькими
механизмами воздействия различной сложности, и каждый из них играет важную роль. Однако наиболее важным фактором воздействия можно было бы назвать солнечную радиацию — основной источник, влияющий на климат.
Поэтому удобной отправной точкой для изучения истории климатологии могли бы стать ранние исследования распределения солнечного света вдоль поверхности Земли. Один из первых известных экспериментов, в которых использовалась эта особенность, был проведен Эратосфеном (III век до н.э.), который измерил тени двух вертикальных полюсов на разных широтах во время летнего солнцестояния и получил впечатляюще точные оценки сферической формы Земли.
Более того, греки отмечали, что на их юге и холодные регионы на их северt на самом деле был выражением различных углов падения солнечного света на разных широтах. Эта концептуальная модель стала настолько важной, что даже параллели, проведенные на картах Птолемея (II век н.э.), были обозначены с использованием продолжительности светового дня на определенных широтах, которые эквивалентны углам падения солнечного света, но в более понятной и интуитивно понятной версии.
Еще до появления этих первых представлений о причинах различий в климате греческие философы уже были знакомы с некоторыми идеями о влиянии Солнца.
Гиппократ сделал замечательные наблюдения за здоровьем человека в зависимости от климата, сезонности и погодных явлений еще в 4 веке до нашей эры. Климат постепенно стал занимать центральное место в их исследованиях. Результатом этого стало концептуальное разделение мира на горизонтальные климатические зоны, предложенное Парминедом из Элеи в пятом веке до нашей эры, который предложил следующие климатические пояса: сильный холод в верхней и нижней частях Земли, проливные ветры и осадки в экваториальной области и две пригодные для жизни зоны в средних широтах — вот где, очевидно, находилась Греция.
Древнегреческое понимание климата оказало длительное влияние на последующее развитие идей в мире, и по этой причине оно является одной из наиболее документированных сюжетных линий. Однако другие современные культуры также обладали обширными знаниями о климате , и хотя цель этого текста не в том, чтобы раскрыть скрытые истоки климатологии, он является необходимо привести хотя бы пару примеров.
Известно, что в тот же период:
- Форма Земли больше напоминает сплюснутый сфероид: она сплющена на полюсах и раздута на экваторе из-за различного баланса силы тяжести и центростремительного ускорения на любой данной широте.
- Как и греки, китайцы начали следить за погодными явлениями, такими как тайфуны, засухи и пожары, и изучать их влияние на культурные практики и на сбор урожая.
Согласно нескольким дискуссиям по истории климата климатология практически не развивалась до средневековья, когда Роджер Бэкон подхватил концепцию климатических зон греков и разработал более точные подразделения климата, подробно остановившись на ощущаемом движении Солнца и его влиянии на окружающую среду.
К 17 веку несколько сообществ заинтересовались изучением климата, и каждое из них по-разному подходило к этой проблеме. Климатом и погодой занимались не только естествоиспытатели и врачи, но и школьные учителя, духовенство и население были активны в сборе наблюдений. Несмотря на значительный интерес, подходы по-прежнему были весьма разнородными и в большинстве случаев носили лишь эпизодический характер.
В настоящее время мы понимаем, что изучение климата требует глобального сотрудничества, чтобы понять те процессы, которые выходят за рамки границ. Таким образом, никакой прогресс не будет действительно важным, пока не будут систематически собираться данные наблюдений за атмосферой.
С ростом популярности термометра и барометра, изобретенных в середине 17–го века, количество наблюдений за погодой также увеличилось, и общественное восприятие климата стало более “объективным”. Этот контекст позволил провести дальнейший анализ данных и распознавание закономерностей, которые в конечном итоге привели к созданию более совершенных моделей. Прекрасным примером этого стали первые изотермы на карте, которые были нарисованы фон Гумбольдтом (1817) для того, чтобы показать распределение тепла на земном шаре. Он описал климат как совокупность атмосферных изменений, которые воспринимаются органами чувств человека, и в этом смысле большинство усилий по изучению климата было сосредоточено на выявлении конкретного распределения этих параметров для различных мест и регионов.
Английский астроном Галлей (1753) предложил объяснение пассатов, создав концептуальную модель двух атмосферных ячеек, образованных теплыми воздушными массами у поверхности экватора, которые поднимаются вверх и переносят воду и тепло к полюсам. Позже Хэдли (1735) подробно остановился на значении воздушных масс циркулирующий внутри вращающейся Земли, и концептуализировал эффект Кориолиса. Эффект Кориолиса — это наблюдаемое отклонение в движении воздушных масс, вызванное зависящим от широты ускорением, создаваемым вращающейся Землей.
Примерно в этот период мы начинаем замечать раздвоение в изучении климата. С одной стороны, натуралисты, такие как Александр фон Гумбольдт, подходили к климатологии с географической точки зрения, с другой стороны, естественные науки начали разрабатывать научную базу, которая в конечном итоге станет необходимой для изучения климата.
История климатологических исследований
Изучая труды немецкого географа Александр фон Гумбольдта понимание климата как изменений в атмосфере, которые могут быть восприняты человеком, нетрудно представить себе расширенную связь с любым живым организмом. В этом смысле ботаника была важной дисциплиной, которая помогла развить климатологические идеи в 19 веке.
Первоначально была разработана схема затем были добавлены и даже впервые описаны более сложные климатические элементы в ботанических исследованиях, таких как работы датского ботаника Шоуу (1827), которые, хотя и были посвящены ботанике, впервые предложили взаимосвязь между уровнем моря и силой притяжения воды. Учёные описывают взаимосвязь температуры с годичными кольцами деревьев и о добавлении других важных переменных к исследованиям классификации организмов, таких как континентальные, морские и горные районы рассматривались как факторы, изменяющие климат в широтном диапазоне. Эти исследования также были продиктованы интересом к изучению влияния климата на сельское хозяйство.
В результате постоянных наблюдений в этой области несколько учёных начали замечать очевидные причинно-следственные связи между вырубкой лесов человеком и изменениями климата.
Современная наука о климате
В настоящее время основной вопрос исследований в области науки о климате заключается в том, как избежать опасных последствий. Для достижения этой цели необходим целый комплекс междисциплинарных исследовательских групп, каждая из которых сосредоточилась бы на определенном компоненте решения проблемы.
Компоненты различны, но можно выделить следующие:
- Моделирование климата. Исследования были сосредоточены на создании и использовании моделей земной системы и моделей общей циркуляции с использованием конкретных наборов сценариев, которые позволяют проводить их систематический анализ.
- Модели комплексной оценки. В этой области исследований создаются модели, которые связывают человека такие системы, как сельское хозяйство, энергетика и экономика, с упрощенными климатическими моделями для поиска оптимальных путей социально-экономического развития.
- Метаисследования. Еще одно направление исследований было проведено в рамках исследований, которые увязывают различные методологии, результаты и модели других крупных исследований с целью решения конкретных вопросов, связанных с изменением климата.
Целостный набор инструментов и комплексное понимание климатологии как дисциплины делают ее хорошим кандидатом для руководства разработкой критической и эффективной науки о климате.
Состояние знаний о науке
Специальный раздел науки климатология сейчас сосредоточен на текущем состоянии знаний о воздействии изменения климата на природные системы, с особым акцентом на то, как знание прошлого помогает нам понять потенциальные биологические воздействия. Прошлые и будущие последствия изменения климата и методы, которые исследователи используют, рассматривает роль изменчивости климата в эволюции для изучения последствий изменения климата. Ученые, занимающиеся климатологией, проводят исследования о текущих и будущих последствиях изменения климата, физические условия, которые могут формировать последствия изменения климата на экосистемы суши.
Исследователями наука климатология определено, что темпы изменения беспрецедентные за последние годы.
- Изменения могут повлиять на биотические взаимодействия и как это может повлиять на наше понимание будущего взаимодействия, перспективы выживания вида, взвешивание доказательств с направлением против катастрофического спада.
- От погоды зависит воздействие на инфекционные заболевания для нейтрализации болезней и их потенциальных будущих сдвигов.
- Оценка перспективы человеческой продовольственной безопасности, обращая особое внимание на потенциальные воздействия на поставку продуктов питания в более бедные страны в мире.
- Региональная направленность, рассматривающая экологические последствия нынешнего спада морского льда в полярных регионах, часть мира, где реальность является, пожалуй, наиболее резко выраженной.
