Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

התחממות גלובלית פלדור

702 views

Published on

פרופ' נתן פלדור, החוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית "שינויי אקלים גלובליים – עובדות ומיתוסים", אתר משרד ראש הממשלה, המועצה לכלכלה, 6 בנובמבר 2007.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

התחממות גלובלית פלדור

  1. 1. ‫שינויי אקלים גלובליים:‬ ‫עובדות ומיתוסים‬‫(או: מכונת האקלים המורכבת של כדוה"א)‬ ‫פרופ נתן פלדור‬ ‫המכון למדעי כדור הארץ‬ ‫האוניברסיטה העברית בירושלים‬ ‫מועצה לכלכלה – 6/נובמבר/7002‬
  2. 2. ‫על מה נדבר:‬ ‫שינויי טמפרטורה גלובליים (או מבט מקרוב על עליית‬ ‫1.‬ ‫הטמפרטורה בטווחי זמן שונים)‬ ‫אפקט החממה (מה זה בדיוק? האם זה טוב או רע‬ ‫2.‬ ‫לאדם? שינויים בעבר הקרוב) והקשר שלו לשינויי‬ ‫טמפרטורה‬‫מהי יכולת החיזוי העתידית שלנו? (מוגבלת למדי. קצת‬ ‫3.‬ ‫צניעות בבקשה)‬ ‫הסביבה המקומית. כאן טמונות הבעיות המהותיות‬ ‫4.‬ ‫אשר נדחקות לשוליים בגלל בעיות "גלובליות" משניות‬
  3. 3. The issue: Since the Industrial revolution aGlobal T-increase of about 0.6 – 0.8CBut:Over half of theobservedincrease tookplace between1910-1940Between 1940 –1975 thetemperature hasdecreased!A possible culprit blamed for this T-increase is CO2 (a GH gas)
  4. 4. ‫העלייה בכמות ה- 2‪ CO‬הנפלטת ע"י האדם‬ ‫לאטמוספרה והשינויים בריכוזו‬
  5. 5. CO2 concentration in the atmosphere measured in the observatory onMona Loa (Hawaii) starting from 1957 using identical calibrated means
  6. 6. ‫את עליית הטמפרטורה הגלובלית ניתן לקשור‬ ‫לעלייה בריכוז ה- 2‪( CO‬כתוצאה משריפת‬ ‫דלקים מאובנים) באמצעות אפקט החממה‬ ‫נתבונן תחילה באופן מדוקדק בהשתנות הטמפ‬ ‫הגלובלית (‪ )T‬בטווחי זמן שונים‬ ‫לאחר מכן נסביר את מהותו של אפקט החממה‬ ‫ואת התפקיד שממלא בו גז ה- 2‪CO‬‬
  7. 7. ‫שום שיא טמפרטורה, עולמי או יבשתי, לא‬ ‫נרשם בעשורים האחרונים‬• World (Africa, Sahara): 1922 (58)• N. America (Death Valley, CA): 1913 (57)• Asia (Tirat Tzvi, Israel): 1942 (54)• Australia (Clncry, Queensland): 1889 (53)• Europe (Seville, Spain): 1881 (50)• S. America (Rivadavia, Argentina): 1905 (49)• Canada (Saskatchewan, Canada): 1937 (45)• Antarctica (S. Pole): 1978 (-14)
  8. 8. ‫תחנות מטאורולוגיות בארה"ב בהם נרשמו‬ 1990 ‫שיאי חום/קור אחרי‬ Low T-record High T-record1994 19/Jan., New Whiteland, Indiana (-36F) 29/June, Lake Havasu, Ariz. (128F) 19/Jan., Shelbyville, Kentucky (-37F) 29/June, Laughlin, Nev. (125F) 27/June, Lakewood, N.M. (122F) 27/June, Tipton, Okla. (120F)1995 15/July, Danbury, Conn. (106F)1996 3/Feb., Elkader, Iowa (-47F) 2/Feb., Tower, Minnesota (-60F) 5/Feb., Greene, Rhode Island (-25F) 4/Feb., Couderay, Wisconsin (-55F)1999 5/Jan., Congerville, Illinois (-36F)2006 15/July, Kelly Ranch/Usta, S.D. (120F)Total T-records1990-2006 7 6
  9. 9. ‫במהלך ההיסטוריה הגיאולוגית של כדוה"א (עשרות מיליוני‬ ‫שנים) האקלים אופיין על ידי טמפרטורה גלובלית גבוהה‬ ‫(בהרבה) מזו של היום! אנו חיים בעידן קריר‬
  10. 10. ?‫אך מה קורה בזמנים קרובים יותר‬Since the last “Glacial” 18,000 ya, global T increased by 4-5C.Increase is not monotonic and ~5000 ya T was 1C higher than at present
  11. 11. ‫מה ניתן להסיק מהשתנות ‪ T‬מאז תקופת הקרח‬ ‫האחרונה?‬‫א. לאחר המקסימום ה"הולוקני" לפני 0005 שנה בו היתה ‪T‬‬‫גבוהה ב- ‪ 1C‬מזו של היום התפתח העולם לציוויליזציה כפי‬ ‫שאנחנו מכירים אותה כיום. לא קטסטרופה נוראית כ"כ.‬ ‫ב. בערך לפני 000,01 שנים (‪ T )Younger Dryas‬עלתה‬ ‫באופן מונוטוני בשיעור של ‪ 2.5C‬תוך "הרבה עשורים".‬‫להשוואה, ב 051 השנים האחרונות עלתה הטמפרטורה עליה‬ ‫לא מונוטונית בשיעור של ‪.0.7C‬‬
  12. 12. ‫באלף האחרון: שינויי ‪ T‬טבעיים בשיעור העולה על ‪0.5C‬‬
  13. 13. ‫סיכום התצפיות של עליית ‪ T‬באלף האחרון‬ ‫:‬ ‫1. שינויי ‪ T‬בשיעור של ‪ 1C‬קרו באופן טבעי‬ ‫2. ב "תקופת הקרח הקטנה" (המאות 91-41) היו‬ ‫שינויים ב ‪ T‬בשיעור של ‪ 0.5C‬תוך כ- 001‬ ‫שנה‬ ‫3. שינויים אלו התרחשו לפני המהפכה התעשייתית‬ ‫וללא שום שינוי מוחשי בריכוז ה- 2‪CO‬‬‫מסקנה: הן הגודל והן הקצב של עליית ‪ T‬במאה ה-02 אינם‬ ‫נדירים בהיסטוריה האקלימית של כדור הארץ‬
  14. 14. ‫2. אפקט החממה והשפעתו על האקלים‬The “engine” of Earth’s climate is the Sun that radiates its warming energy
  15. 15. Figure 12a: Sunlight warms the earths surface only during the day, whereas the surface constantly emits infrared radiation upward. Without water vapor, CO2, and other greenhouse gases, the earths surface would‫ללא אטמוספרה: קרינת השמש המחממת את כדוה"א מאוזנת בדיוק על‬ constantly emit infrared radiation (IR); incoming energy from the sun would be equal to outgoing IR energy from the earths surface. Without the greenhouse effect, the earths T= -18C  ‫ידי הקרינה הנפלטת כדוה"א לחלל‬ average surface temperature would be -18°C (0°F).
  16. 16. ‫עם אטמוספרה: המולקולות של גזים מסוימים בולעות חלק מהקרינה‬‫הנפלטת מפני כדוה"א ומקרינות אותה חזרה אל כדוה"א ‪T= +15C ‬‬
  17. 17. ‫המולקולות של הגזים המרכיבים את האטמוספרה‬ ‫"שקופות" לקרינה המגיעה מהשמש אבל בולעות חלק‬ ‫ניכר מהקרינה היוצאת מפני כדוה"א לחלל‬‫‪-18C‬‬ ‫• הטמפרטורה שהיתה לכדוה"א ללא אטמוספרה:‬‫‪+15C‬‬ ‫• הטמפרטורה עם האטמוספרה:‬ ‫• ההפרש בין שתי הטמפרטורות, ‪ ,15-(-18)=33C‬נובע‬‫מנוכחותם של גזים מסוימים (גזי חממה) במעטפת הגזית של‬ ‫כדור הארץ - האטמוספרה‬ ‫זהו אפקט החממה‬ ‫אוהב/אויב: נסו לדמיין את החיים בישראל ללא אטמוספרה‬ ‫כאשר השלג נמס רק בימי שרב!‬
  18. 18. GH1: Due to the drastic difference between the temperatures ofthe Sun (5800C) and Earth (15C) the incoming solar energy isradiated as short waves (SW; ~0.5 m) while the outgoingenergy from Earth is radiated as long waves (LW; ~10 m)
  19. 19. GH2:1. Each gas moleculein the air “captures”radiation in differentwavelength ranges2. The total absorptionnear 0.5 m is low3. The total absorptionnear 10 m is high4.  Energy radiatedfrom Earth (10 m) isabsorbed efficientlywhile that radiatedfrom the Sun (0.5 m)just passes throughNote: H2O is moreeffective than CO2 inabsorbing radiation
  20. 20. ‫סכמה פשוטה של אפקט החממה האטמוספרי‬Some gasses in the atmosphere (GHG) partially absorb outgoing LW radiation
  21. 21. ‫סיכום: גזי חממה‬‫• גזי החממה שבאטמוספרה (בעיקר ‪ H2O‬ו- 2‪ CO‬אבל גם 4‪)CH‬‬‫בולעים ביעילות את הקרינה ארוכת הגל (‪ )10m‬הנפלטת מפני‬ ‫כדוה"א אבל מאפשרים לקרינה קצרת הגל (‪ )0.5m‬מהשמש‬ ‫לחדור את האטמוספרה ולהגיע לפני השטח‬ ‫• כמחצית מהקרינה הנבלעת על ידי גזי החממה מוקרנת חזרה‬ ‫לעבר פני השטח וגורמת לחימומו לטמפרטורות הגבוהות מאלו‬ ‫שהיו לו אילו לא היו גזי חממה באטמוספרה‬ ‫מסקנה לוגית אפשרית (הגברת אפקט החממה):‬ ‫עם העלאת הריכוז של 2‪ CO‬באטמוספירה יתחזק‬ ‫אפקט החממה (יותר קרינה ארוכת גל תיבלע‬ ‫באטמוספירה) ‪ ‬העלאת ‪T‬‬
  22. 22. ‫רצף האירועים נראה כך:‬ ‫‪CO2  (EGHE)  T‬‬‫‪‬החנו את כל המכונית וכבו את האורות!!‬ ‫אולם: אנליזות כימיות ואיזוטופיות של בועיות‬‫אוויר זעירות שנלכדו בתוך הקרח שנקבר בעומק‬ ‫גדול מתחת לפני השטח באנטרקטיקה (גלעיני‬ ‫קרח מ- ‪ ,VOSTOK‬תחנת המחקר הרוסית)‬ ‫הראו כי:‬
  23. 23. ‫1. לשינויים ב- ‪ CH4 ,CO2 ,T‬ב- 000,024 השנים‬ ‫האחרונות יש מתאם גבוה.‬ ‫2. ארבעה מחזורי חימום-קירור‬
  24. 24. ‫אבל: ללא שריפה של דלקים רצף האירועים לא יכול‬ ‫להתחיל עם עלייה בריכוז ה- 2‪ CO‬באטמוספרה‬ ‫(אנחנו לא אשמים)‬ ‫‪ ‬האם ייתכן שרצף האירועים היה הפוך?‬ ‫2‪TCO‬‬ ‫אם אכן כך מה יכול היה לגרום לעליית ‪?T‬‬ ‫שאלה נוספת: מדוע עולה ריכוז ה- 2‪ CO‬עם עליית ‪?T‬‬ ‫רמז: א. באוקיאנוס (שחקן מרכזי במשחק האקלים) יש פי 05‬ ‫יותר 2‪ CO‬מאשר באטמוספרה. ב. מסיסותם של גזים במים‬ ‫יורדת עם העלייה ב- ‪( T‬חשבו על תתסססס של בקבוק קולה)‬
  25. 25. ‫יתירה מכך: כמחצית מכמות ה-2‪ CO‬הנשרפת מדי שנה‬‫נקברת בתהליך מורכב למדי באוקיאנוס. קצב ההתאמה‬ ‫של האוקיאנוס לעליית 2‪ CO‬אינו ידוע‬
  26. 26. ‫על מנת למצוא את ה"אשם" ב ‪ T‬בסדרת הזמן‬‫של ‪ Vostok‬נזכור את 4 המחזורים ב- 000024‬ ‫שנה‬ ‫התיאוריה שפיתח האסטרופיסיקאי‬ ‫הסרבי ‪Milutin Milankovitch‬‬ ‫בשנות ה- 03 של המאה ה-02 (כל‬ ‫החישובים נעשו ללא מחשב!)‬ ‫הצביעו על קיומם של 3 מחזורים‬ ‫באקלים כדוה"א הנובעים משינויים‬ ‫במסלול של תנועתו סביב השמש.‬ ‫זמני המחזור הם: ‪ 40K ,20K‬ו-‬ ‫‪ 100K‬שנים.‬
  27. 27. ‫המחזור של 000,001 שנים קשור לאקסצנטריות של המסלול‬ ‫האליפטי המתקרב ומתרחק חליפות ממסלול מעגלי‬‫אם כך – לשינויי ‪ T‬שנמדדו בקידוחי הקרח של ווסטוק יש הסבר פשוט (אולי)‬
  28. 28. ‫האקלים של כדוה"א עובר באופן מתמיד הרבה שינויים.‬ ‫חלקם מחזוריים עם זמני מחזור שנעים בין 11 שנים‬ ‫(כתמי שמש) לעשרות אלפי שנים (אקסצנטריות,‬ ‫פרצסיה, ועוד) ואף יותר וחלקם לא מחזוריים‬ ‫(התפרצויות געשיות, פגיעה של גופים מהחלל, אל-‬ ‫ניניו ועוד).‬ ‫לא את כל גורמי השינויים אנו מכירים כראוי‬‫נתבונן לדוגמא בהשפעה של התפרצויות געשיות על ‪T‬‬
  29. 29. ‫לשינויי ‪ T‬ב-004 השנים האחרונות יש מתאם‬ ‫גבוה עם השינויים בקרינת השמש רק כאשר‬ ‫הפעילות הוולקנית נמוכה.‬
  30. 30. ‫ההתפרצות של הר הגעש פינאטובו (‪ )Pinatubo‬ב-‬ ‫1991 גרמה לירידה של כ- ‪ 0.7C‬ב- ‪T‬‬
  31. 31. ‫3. איך חוזים התפתחויות עתידיות?‬ ‫אחד ה"כלים" המשמשים לחיזוי שינויים עתידיים אפשריים‬ ‫באקלים כדוה"א בעקבות המשך העלייה בריכוז ה-2‪ CO‬הוא‬ ‫מודל נומרי‬ ‫מודלים אלו מהווים תכניות ענקיות (~000,01 שורות) בהם‬ ‫מתורגם לשפת מחשב כל מה שידוע לנו (וגם את מה שאיננו‬ ‫יודעים) בנוגע לתהליכים הפיסיקלים/כימיים המתרחשים‬ ‫באטמוספרה ומסביב לה (ים ויבשה)‬ ‫המודלים האקלימיים הם מודלים מטאורולוגיים כאלה המשמשים‬‫באופן שגרתי לחיזוי מזג אוויר לטווחי זמן של 3-1 ימים שעברו‬ ‫פישוט (‪ )simplification‬מסיבי ע"מ שניתן יהיה להריץ אותם‬ ‫עד שנת 0012 ולקבל את תוצאות החישובים תוך שבוע/חודש‬ ‫הבה נסקור את איכותם/דיוקם של מודלים אלו‬
  32. 32. ‫ביצועי המודלים המשמשים לחיזוי‬ ‫1. תחזית לטמפרטורת המקסימום באותו יום (~6‬ ‫שעות) ממקורות שונים (רדיו, טלביזיה, עיתונות‬ ‫כתובה, אינטרנט): הבדלים של ‪1-3C‬‬ ‫2. השגיאות בתחזית לטווח של 3-1 ימים מגיעות ל-‬ ‫‪4C‬‬ ‫3. אמינותם של תחזיות המשקעים נמוכה בהרבה‬‫4. לשם השוואה: ב-‪( WWII‬לפני 56 שנים) התחזית‬‫האופרטיבית ל 42 שעות שניתנה לטייסי ההפצצה‬ ‫(קרב) אפשרה ביצוע יעיל של כ- 000,08 גיחות‬ ‫ביממה (ללא מחשבים או נתונים מחלליות!)‬
  33. 33. ‫האם לאחר שמפשטים את המודלים (אנו‬ ‫מעוניינים לקבל את תוצאות החישוב לפני‬ ‫הישיבה הבאה של הוועדה) ניתן לסמוך על‬ ‫תוצאות ה"תחזית" לשנת 0502 או 0012?‬‫החיזוי העתידי נעשה גם על סמך ניתוח מגמות עיתיות‬ ‫של שינויים עכשוויים (אקסטרפולציה)‬‫היום אנו יכולים לבחון רק את טיבם של תחזיות העבר‬
  34. 34. ‫מסקנהצוותים המנטרים את הוא מסדר גודל של תקופת הקרח‬ ‫לבריה"מ יש : הקירור הצפוי ... סיביר והקוטב והם כבר‬ ‫האחרונה ... תוצאההשינויים הצפויים (מלחמה קרה!) ימיים‬ ‫בוחנים את משמעותם של מפתיעה שנצפתה במשקעים‬ ‫2791: אתראה חמורה‬ ‫מצד מדענים מודאגים:‬ ‫העולם נמצא בפתחו של‬ ‫עידן קרח‬
  35. 35. ‫עד סוף שנות ה- 07: התקררות (ע"י חלקיקים‬ )CO2 ‫למרות חימום קל ע"י מולקולות‬ There seems to be e general consensus that the Earth is at the start of a cooling period… .. a major, long-term change. ( An ice age) ‫1 לא התממשה‬C ‫התחזית לירידת טמפרטורה של‬
  36. 36. ‫שנות ה-08: פניקת ההתחממות תופסת תאוצה‬‫המודלים הראשונים (למעשה מאמצע שנות ה-07): הכפלת ריכוז ה- 2‪CO‬‬ ‫תביא להעלאת ‪ T‬ב: ‪.1C‬‬ ‫מודלים מאוחרים יותר: העלייה ב- ‪ T‬גדולה יותר (‪ 2C-6C‬אבל אינה‬ ‫אחידה בכל מעלות הרוחב).‬ ‫בהנחה שצריכת הדלק לא תשתנה ‪ T‬צפוי לעלות עד שנת 0002 (‪)Y2K‬‬ ‫בשיעור של ‪1C-2C‬‬ ‫גם תחזית זו לא התממשה!‬ ‫עד שנת 0002 ‪ T‬עלה רק ב- ‪0.2-0.3C‬‬‫בזמן ש-‪ T‬עלה במעט חלו שינויים דרסטיים בסביבה המקומית‬
  37. 37. ‫הסביבה המקומית (לוקלית)‬ ‫• שינויי טמפרטורה של ‪ 10C – 30C‬מתרחשים‬ ‫באופן טבעי במהלך השנה. בשינוי של ‪ 0.5C‬האדם‬ ‫אינו מסוגל להבחין‬‫• הבעיות המקומיות משפיעות על איכות חייו של האדם‬ ‫הממוצע הרבה יותר מאשר הבעיות הגלובליות‬ ‫• יתירה מכך: בבעיות מקומיות ניתן לטפל (אם לא‬ ‫לפתור באופן מלא) על ידי עיריה/מדינה ואין צורך‬ ‫בהסכמה בין כ- 002 מדינות‬
  38. 38. ‫מדגם של בעיות מקומיות בהם יכולה ממשלה‬ ‫מקומית (עיר/מדינה) לטפל ביעילות (אך אינה)‬ ‫• איכות אוויר:‬ ‫עישון במקומות ציבוריים (הסרטן גורם המוות מספר 3!)‬ ‫–‬ ‫התקנת ממירים קטליטיים במכוניות (כנוביץ מתהפך בקברו מאז שנות ה-06)‬ ‫–‬ ‫מעבר לדלק דל-גופרית‬ ‫–‬ ‫"אוויר הרים צלול כיין" רק בשיר. בעונות המעבר זיהום האוויר בי-ם גבוה מזה‬ ‫–‬ ‫שבת"א‬ ‫ב ‪ Los Angeles‬נפתרה בעיית הערפיח כבר לפני 03 שנה. בת"א עדיין מתים‬ ‫–‬ ‫0001 איש מדי שנה בגלל פגעי זיהום האוויר!‬ ‫• איכות מי שתיה: בארות מים מתוקים באקוויפר החוף‬ ‫נסגרות בגלל זיהום או המלחה (תהליך בלתי הפיך). ליטר‬ ‫מי נביעות עולה כמו ליטר בנזין (ונמכרים הרבה ליטרים)‬ ‫• הראות הירוקת נעלמות (גן העצמאות ננגס בקביעות)‬‫• מטרדי רעש אינם מטופלים (מסלול המראה מנתב"ג הועבר‬ ‫לאחרונה אל מעל בני עטרות; קטנועים קצוצי משתק)‬
  39. 39. ‫לסיכום:‬‫קיטורים על הקורה בזירה העולמית‬ ‫אינם תחליף ראוי לפעולה בזירה‬ ‫המקומית‬
  40. 40. ‫סיכום: אפקט החממה‬ ‫• חלק מהגזים הנמצאים באטמוספירה (גזי חממה)‬‫מאפשרים לקרינת השמש (קצרת גל) לחדור אל פני‬ ‫כדוה"א אבל בולעים חלק ניכר מהקרינה הנפלטת‬ ‫מפני כדוה"א (ארוכת גל).‬ ‫שאלה 1: מה יכול להגדיל את ריכוזם של גזי‬ ‫החממה?‬‫שאלה 2: מה תהיה התוצאה של הגדלת ריכוזם של‬ ‫גזי החממה באטמוספירה?‬
  41. 41. ‫להשוואה:‬ ‫בנוגה (=וונוס;‬ ‫מרחק מהשמש‬ ‫כ – 011 מליון‬ ‫ק"מ; לחץ‬ ‫אטמוספרי: פי‬ ‫09 מזה שעל‬ ‫כדור הארץ!)‬‫פני השטח חמים‬ ‫ב- ‪!450C‬‬ ‫מהטמפרטורה‬ ‫האקווילנטית‬
  42. 42. ‫הטמפרטורה האקוויולנטית של כדוה"א‬ ‫• הטמפרטורה האקוויולנטית:‬‫הטמפרטורה של "סלע" הנמצא במרחק של 051 מליון‬ ‫ק"מ מהשמש (כגון, כדור הארץ ללא אטמוספירה).‬ ‫• הטמפרטורה נקבעת על ידי איזון (שיווי משקל) בין‬ ‫הקרינה המגיעה אל כל מ"ר מפני ה-"סלע" והקרינה‬ ‫הנפלטת ממנו.‬ ‫קרינה נבלעת = קרינה נפלטת‬ ‫בהתאם לטמפרטורת ה-"סלע"‬ ‫בהתאם למרחק מהשמש,‬ ‫(קרינת גוף שחור; תנור חימום)‬ ‫תכונות פני השטח (קרח)‬
  43. 43. Degrees Degrees [Region] Place Date Fahrenheit Centigrade World (Africa) El Azizia, Libya Sept. 13, 1922 136 58North America (US) Death Valley, Calif. July 10, 1913 134 Table 1 57 Asia Tirat Tsvi, Israel June 21, 1942 129 54 Australia Cloncurry, Queensland Jan. 16, 1889 128 53 Europe Seville, Spain Aug. 4, 1881 122 50 South America Rivadavia, Argentina Dec. 11, 1905 120 49 Midale and Yellow Grass, Canada Saskatchewan, Canada July 5, 1937 113 45Persian Gulf (sea-surface) Aug. 5, 1924 96 36 Vanda Station Jan. 5, 1974 59 15 Antarctica South Pole Dec. 27, 1978 7.5 -14

×