קלימטולוגיה
קלימטולוגיה (באנגלית: Climatology) או חקר האקלים הוא המחקר המדעי של האקלים, המוגדר כתנאי מזג אוויר בממוצע על פני תקופות של זמן. שדה מדעי מודרני זה של מחקר, נחשב לענף של מדעי האטמוספירה ותת-תחום של גאוגרפיה פיזית, שהוא אחד ממדעי כדור הארץ. האקלים כולל היבטים של אוקיאנוגרפיה וביולוגיה גאו-כימית. ידע בסיסי באקלים יכול לשמש לחיזוי מזג אוויר בטווח זמן קצרים יותר תוך שימוש בטכניקות דומות המתחשבות בתנודות ומחזורים שונים כגון אל ניניו - התנודה הדרומית (ENSO), התנודה הארקטית, ועוד. המודלים האקלימיים משמשים למגוון רחב של מטרות, ממחקר הדינמיקה של מערכת מזג האוויר והאקלים ועד לתחזיות של אקלים בעתיד. בשונה ממטאורולוגיה, חקר האקלים עוסק בתקופות ארוכות בהרבה ובוחן תהליכים ארוכי טווח - תהליכים שהתרחשו ומתרחשים במהלך אלפי ואף מיליוני שנים. מקור השם "קלימטולוגיה" הוא במילה היוונית κλίμα, klima שפירושה מקום או אזור, כלומר חקר מזג האוויר באזור מסויים.
מדי שנה מציינים ב-23 במרץ - את יום המטאורולוגיה העולמי, שמוכר על ידי האו"ם להכרה בחשיבות חקר האקלים, חקר מזג האוויר ונושאים חברתיים קשורים לנושא כמו התחממות עולמית, שינוי אקלים, פגיעה בשכבת האוזון וכדומה.
שיטות שונות בהן משתמשים בחקר האקלים
- ניתוח סימני קרחונים: ניתוח סימני קרחונים עוסק בסימנים שהשאירו אחרים קרחונים שנסוגו, עמקי U ומורנות[1].
- ניתוח מאובנים: בעלי חיים או צמחים הזקוקים לסביבה חמה או קרה, למשל: שוניות אלמוגים; ניתן לקבוע גם את מפלסי הימים בשיטה זו.
- ניתוח טבעות עצים: עובי טבעות העצים מצביעות על האקלים בשנים השונות. טבעות רחבות כאשר האקלים חם ולח וטבעות צרות כאשר קר, או יבש.
- ניתוח גלעיני קרח: קידוח והוצאת גלעיני קרח שהוצאו מקרחונים עתיקים ובחינתם יכול להצביע על שינויי מזג אויר בתקופות של מאות אלפי שנים, על ידי בחינת ההרכב הכימי של מרכיבי הקרח כגון תכולת החמצן, איזוטופ חמצן 18, ריכוזי פחמן דו חמצני, אפר-וולקני חלקיקי אבק ותרכובות נוספות.
- סמנים ביולוגיים: ניתוח התנהגות של בעלי-חיים וצמחים המגיבים לאקלים - לדוגמה שינוי במסלולי נדידה של עופות, חרקים, בעלי חיים בים ושינויים בצמחייה.
- עדויות היסטוריות: תיאורים של מזג אוויר בעיקר במאות השנים האחרונות וכן מחקרים משחר ההיסטוריה ופרה-היסטוריים.
מדדי אקלים
מדענים משתמשים במדדי האקלים, המבוססים על מספר דפוסי אקלים (המכונים מצבים של שינויים). הם עושים זאת כדי לנסות לאפיין ולהבין את מנגנוני האקלים השונים, שכולם יחד משפיעים על מזג האוויר היומי שלנו. בדומה למדד המניות של הדאו ג'ונס, מבוסס על מחירי המניות של 30 חברות, ומשמש כדי לייצג את התנודות בשוק המניות בכללותו, מדדי האקלים משמשים כדי לייצג את המרכיבים החיוניים של האקלים כולו. בדרך כלל הומצאו מדדי אקלים כדי לספק מטרות של פשטות ושלמות, וכל מדד מייצג את הסטטוס והעיתוי של גורם האקלים שהוא מייצג. מעצם טבעם, מדדים הם פשוטים, ומשלבים יחד את הפרטים הרבים לכדי תיאור פשטני וכולל של האטמוספירה או הים, שבו ניתן להשתמש כדי לאפיין את הגורמים שמשפיעים על מערכת האקלים העולמית.
מחזורי אקלים
מחזור אקלים או תנודת אקלים הוא תנודה מחזורית בתוך האקלים הגלובלי או האזורי. תנודות אלה בטמפרטורת האטמוספירה, טמפרטורת פני-ים, משקעים או פרמטרים אחרים יכולות להיות מעין-תקופתית, כאשר אורך התקופה יכול להיות בין מספר חודשים לבין מאות או אלפי שנים. קשה לחזות בדיוק את מועד הזמנים של תנודות אלה היות ומדובר במודל דומה יותר ל"הילוך מקרי" ולא בדיוק תנודה. הדוגמה המפורסמת ביותר למחזור כזה היא מחזור אל-ניניו.
מחזור התנודה הדרומית - אל ניניו El Niño Southern Oscillation (ENSO) הוא מחזור אקלים תקופתי לא-סדיר שנגרם על ידי שינויים בטמפרטורות פני-ים מעל האוקיינוס-השקט המזרחי הטרופי (בקרבת צפון יבשת דרום אמריקה), ואשר משפיע על חלק גדול מהאזורים הטרופיים והסאב-טרופיים ועל האקלים בכל העולם. השלב החם נקרא 'אל-ניניו' ("הילד הקטן", כינוי לישו הנוצרי, משום שהוא מתרחש בתקופת חג-המולד) ובו חום מהאוקיינוס זורם אל פני-הים, ומהם אל האטמוספירה וגורם לה להתחמם. השלב הקר של המחזור נקרא 'לה-נינה' ("הילדה הקטנה"). שתי התקופות נמשכות מספר שנים - בדרך כלל 3-4 שנים, כאשר העוצמה של האירועים משתנה מפעם לפעם.[1] שתי הפאזות של תנודת אל-ניניו קשורות ל-"מחזור וואקר" (Walker circulation) שנתגלה על ידי גילברת ווקר (Gilbert Walker) בתחילת המאה ה-20. מחזור ווקר נגרם על ידי שיפוע בכוח הלחץ בין מערכת לחץ נמוכה מעל אינדונזיה ובין ממערכת לחץ גבוה מעל האוקיינוס השקט המזרחי. כאשר מחזור ווקר נחלש או מתהפך, נגרם אל-ניניו שגורם לכך שפני השטח של האוקיינוס יהיה חם מממוצע, בגלל שנחלשת העלאה של שכבת מים קרים מקרקע האוקיינוס. מחזור ווקר חזק במיוחד גורם לשלב הלה-ניניה, וכתוצאה מכך טמפרטורות אוקיינוס קרירים בשל התגברות העלאת שכבת מים קרים שמקררת את האוויר.
מחזורי מילנקוביץ' הוא מחזור אקלים שמתרחש בגלל השינוי בזווית הנטייה של כדור הארץ בשל נקיפה. נקיפה מומחשת באמצעות סביבון. כל סביבון משנה בשעת סיבובו סביב צירו גם את הכיוון שאליו נוטה ראשו, ובעשותו זאת הוא מצייר מעין חרוט דמיוני. תנועה זו נקראת פרצסיה (Precession), או בעברית נקיפה. מנגנון דומה גורם לנקיפת ציר כדור הארץ. הנקיפה נגרמת כתוצאה מכוחות המשיכה של השמש והירח, מכך שכדור הארץ אליפטי מעט, ומכך שהוא נוטה על צידו (ככל הנראה בגלל פגיעת גוף שיצר את הירח לפני 4 מיליארד שנים). כדור הארץ מבצע תנועת נקיפה בשיעור של 0.01396 מעלות בשנה, והוא משלים מחזור שלם כל 25,788 שנים בקירוב. בגלל הנקיפה, זווית הנטייה של ציר סיבוב כדור הארץ משתנה מעט, במחזוריות של 41,000 שנים בין 22 מעלות לבין 24.5 מעלות (היחס בין ציר הסיבוב של הכדור לבין המישור הדמיוני שבו הוא סובב את השמש), יש טענה כי שינוי הזווית הזה אחד הגורמים לתהליך התפשטות ונסיגת המדבר באזור הסהרה. [2] מחזורי מילנקוביץ, הם תאוריה מקובלת (אם כי יש לה מספר בעיות) להסבר מחזורים בני מאות אלפי שנים של תקופות קרח מאז 1978.[3] [2]
רשימת מחזורי אקלים
להלן דוגמאות למספר מחזורי אקלים ידועים ומוצעים. רבים מהמחזורים הם דבר היפותטי - תנודות היסטוריות בטמפרטורה או במשקעים מקבלים הסבר על ידי מחזורים אלה.
- מחזור תנודות של תקופות קרח - תקופה של כ-100 אלף שנה.
- מחזור נטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ - כל 40 אלף שנה.
- מחזור האקלים של צפון אפריקה - עשרות אלפי שנים.
- התנודה האטלנטית הרב-עשורית - מתרחשת כל 50-70 שנה אבל באופן לא צפוי.
- מחזור אל ניניו - 2-7 שנים.
- מחזור האוקיינוס השקט הרב-עשורי - 8-12 שנה.
- מחזור כתמי השמש - כל 11 שנים.
- התנודה הארקטית - אין תקופה מוגדרת.
- התנודה הצפון אטלנטית - אין תקופה מוגדרת.
- תנודת Quasi-biennial - כ-30 חודש.
- עונות השנה - חורף אביב סתיו וקיץ - מתרחשות בעקבות מחזוריות סיבוב כדור הארץ סביב השמש בכל שנה ועקב קיום של זווית נטייה של כדור הארץ ביחס לציר הסובב את השמש.
חקר האקלים והתחממות עולמית
ערך מורחב – ההיסטוריה של חקר שינוי האקלים
חקר האקלים הוא תחום מתפתח. באמצע המאה ה-20 שרר ויכוח בין המדענים בתחום. חלק מהמדענים חשבו שהעולם הוא בסכנת התקררות עולמית בשל פליטה של עשן ממפעלים שממסך את אור השמש. מדענים אחרים חשבו שאין שום שינוי מהותי בטמפרטורה העולמית הממוצעת של האטמוספירה, ואילו אחרים סברו כי האקלים עלול להתחמם. ויכוח זה גרר השקעת מימון רב בחקר-האקלים ופיתוח אמצעי מדידה מתוחכמים ומהימנים יותר, כגון מדידת טמפרטורות על סמך לוויינים, כמו גם איסוף נרחב של נתונים בבסיסי נתונים שונים, והשוואות בין שיטות שונות של מדידות טמפרטורה ובין מחקרים של מדענים וסוכנויות מרחבי העולם.
עם השנים, מדעני האקלים הלכו והשתכנעו כי האקלים הולך ומתחמם, ותאוריות אחרות נדחו. במאה ועשרים השנים האחרונות (מהתקדמות והתפשטות המהפכה התעשייתית לקנה מידה גדול) נראית התחממות ברורה של כדור הארץ, עם נטייה להתחזקות בשנים האחרונות. בתקופה זו עלתה הטמפרטורה הממוצעת של כדור הארץ ב-0.7 מעלות. באלף השנים האחרונות, היו הטמפרטורות נמוכות באופן יחסי להיום, ברמה של חצי מעלה פחות מהרמה בתחילת תקופת המדידה. לפני 18 אלף שנים הייתה הטמפרטורה הממוצעת, נמוכה ב-4-5 מעלות מהיום ומאז היא עולה בהדרגה, אם כי לפני 5000 שנה הייתה הטמפרטורה הממוצעת, גבוהה במעלה אחת מהטמפרטורה של תחילת תקופת המדידות, 0.3 מעלות מהיום.
שינוי אקלים - התחממות או התקררות שלו אינו דבר חדש. ישנן סיבות רבות לשינוי האקלים לאורך חיי כדור הארץ - כגון מחזורים בפעילות השמש, התפרצות הרי געש, שינויים טבעיים בהרכב האטמוספירה וגזי החממה בה וסיבות נוספות. בעבר היו שינויים רבים באקלים עוד לפני הופעת ההאדם וחלקם גרם גם לשינויים גדולים בחיידקים וכן בחי ובצומח בכדור הארץ ולמספר הכחדות המונית. באופן כללי, בעבר הרחוק (בטווחים של מאות מיליוני שנה) האקלים של כדור הארץ היה חם בהרבה מאשר היום, הן בגלל פעילות רבה יותר של השמש והן בגלל סיבות נוספות, וכמובן שהיו בעבר גם תקופות קרות יותר כגון עידן הקרח האחרון. עם זאת ההתיישבות והחקלאות האנושית הקיימת כיום מתאימה לאקלים שיש היום, והתאמה לאקלים אחר עלולה להיות קשה יקרה ומסוכנת - לדוגמה עליה של מפלס מי הים עלולה להציף ערי חוף רבות, ושינוי דפוסי האקלים עלול לגרום קשיים ניכרים בחקלאות.
במהלך 400 אלף השנים האחרונות הייתה הטמפרטורה הממוצעת, נמוכה בדרך כלל ברמות של עד 9 מעלות פחות, אבל עם חמישה שיאים (פיקים) שהגיעו עד 3 מעלות יותר מתחילת התקופה. בחינה של הממצאים לאורך 550 מיליון שנה מראה שינויים מחזוריים של עליה וירידה בטווחים של עד 3 מעלות יותר ועד 10 מעלות פחות.
השפעת האדם על האקלים
יחד עם הוויכוח על השאלה האם העולם מתחמם, התקיים דיון מדעי נוסף, בשאלה מה הסיבות להתחממות אפשרית כזו. עם הזמן מדעני האקלים הלכו והשתכנו כי סיבות טבעיות הפועלות על האקלים כגון התפרצות הרי-געש, או שינוי בקרינת השמש אינן הסיבה העיקרית להתחממות העולמית הנוכחית, וכי הסיבה העיקרית לכך היא פליטה של גזי חממה לאטמוספירה על ידי בני האדם.
מחקרים נוספים בדקו את ההשפעות האפשריות של שינוי אקלים על מערכות שונות - הן את ההשלכות של שינויי אקלים פרה-היסטוריים על הביוספרה, את ההשלכות של שינוי אקלים על בני אדם לאורך ההיסטוריה, את ההשלכות של שינוי אקלים הנוכחיים על חברות אנושיות ועל העולם הטבעי כיום ואת ההשלכות האפשריות של התחממות נוספת על בני האדם ועל העולם הטבעי. הבדל חשוב נוסף מהעבר הוא נוכחות גדולה של בני האדם בכדור הארץ וקיומו של משק מזון עולמי. כך ששינוי אקלים יכול לגרום לנזקים בלתי הפיכים לאנושות, שלא הייתה קיימת בתקופות החמות בעבר ובוודאי לא בתפוצה רחבה כזאת.
עליה של 1.5 עד 3.0 מעלות בטמפרטורה הממוצעת, תגרום קרוב לוודאי לתופעות הבאות: המסת שטחי קרח נרחבים בקטבים ועליית מפלס הימים, וכתוצאה מכך – הצפת שטחי יבשה נרחבים אובדן שטחי מגורים, מחייה וחקלאות, המלחת מי תהום, פגיעה בתשתיות, ירידה במגוון המינים, מדבור והקצנה בתופעות מזג האוויר.
ראו גם
- ההיסטוריה של חקר שינוי האקלים
- התחממות עולמית, שינויי אקלים, השפעות של התחממות עולמית
- מודל אקלימי
- IPCC
- המחלוקת על התחממות עולמית
- קונצנזוס מדעי
- רשימה של מדעני אקלים
הערות שוליים
- ^ מוֹרֶנָה או סחופת קרחונים היא גלים של חלקיקים ושברי סלעים שנותרו בעמק קרחוני שעוצב על ידי תנועת קרחון מסחיפה של תוצרי שחיקה ובליה.
- ^ Kevin White and David J. Mattingly (2006). "Ancient Lakes of the Sahara" 94 (1). American Scientist. pp. 58–65.
- ^ Hays, J. D.; Imbrie, J.; Shackleton, N. J. (1976). "Variations in the Earth's Orbit: Pacemaker of the Ice Ages". Science 194 (4270): 1121–1132.
קישורים חיצוניים
- קלימטולוגיה - בוויקיפדיה האנגלית
- אלון אונגרט, ההתחממות הגלובלית – העובדות המדעיות במבט היסטורי, אקולוגיה וסביבה, אוגוסט 2011, גיליון 3, (עמ' 174-182)
- מחזור מילנקוביץ' - בוויקיפדיה האנגלית
- אל ניניו - בוויקיפדיה האנגלית
- שינויי האקלים וההתחממות הגלובלית - ד"ר אריאל פרוינדליך
- Extreme Temperature Diary-March 12, 2018/ Simple Climate Change GraphicJohn Cook, הסבר גרפי איך יודעים שבני האדם גורמים להתחממות עולמית.
