Les humains Une force de la nature – nous changeons le climat de la Terre – Au-delà de Météo – Le cycle de l’eau

Les humains Une force de la nature - nous changeons le climat de la Terre - Au-delà de Météo - Le bilan du cycle de l'eau avec l'autre et

Humains: Une force de la nature

Alphabétisation Climat: Les principes essentiels des sciences climatiques résume les principes et les concepts de la science du climat les plus importants. Il présente des renseignements que les individus et les communautés ont besoin de comprendre le climat de la Terre, les impacts du changement climatique, et des approches pour l’adaptation et l’atténuation du changement. Cet article fournit des connaissances de base de la science-contenu pour comprendre le principe Essential 6: Les activités humaines ont un impact sur le système climatique, qui décrit les causes et les effets du changement climatique induit par l’homme.

Principe 6 décrit également comment, en raison de la physique de base de gaz qui retiennent la chaleur et augmentation exponentielle de la population et la consommation d’énergie, les humains sont devenus une force de la nature. Ceci est un sujet complexe avec d’énormes dimensions politiques, socio-économiques et émotionnels, mais les résultats scientifiques montrent clairement que:

  • Les activités humaines, notamment la combustion de combustibles fossiles, modifient le système climatique.
  • les changements induits par l’homme-dans l’utilisation des terres et la couverture terrestre, comme la déforestation, l’urbanisation, et les changements dans les types de végétation, modifient aussi le climat, ce qui entraîne des changements dans la réflectivité de la surface de la Terre (albédo), les émissions des forêts qui brûlent, îlot de chaleur urbain effets et des changements dans le cycle naturel de l’eau.
  • Parce que la principale cause de récents changements du climat mondial est humain, les solutions sont également dans le domaine humain.
  • La transparence sur les causes du changement climatique permet des solutions efficaces pour être développées et déployées (Climate Literacy & Réseau de sensibilisation à l’énergie, 2010).


Les concepts suivants sont essentiels à la compréhension Principe 6. Vous pouvez cliquer sur un concept pour trouver les connaissances de base pour vous aider à comprendre le concept.

Concept A. Le consensus écrasant d’études scientifiques sur le climat indique que la plupart de l’augmentation observée des températures moyennes mondiales depuis la fin du 20e siècle est très probablement due aux activités humaines, principalement de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre résultant de la combustion des combustibles fossiles.

Concept B. Les émissions provenant de la combustion généralisée des combustibles fossiles depuis le début de la révolution industrielle ont augmenté la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Parce que ces gaz peuvent demeurer dans l’atmosphère pendant des centaines d’années avant d’être enlevé par des processus naturels, leur influence de réchauffement devrait se poursuivre, dans le siècle prochain.

Concept D. L’évidence croissante montre que les changements dans de nombreux systèmes physiques et biologiques sont liés au réchauffement climatique causé par l’homme. Certains changements résultant des activités humaines ont diminué la capacité de l’environnement à l’appui de diverses espèces et ont considérablement réduit la biodiversité des écosystèmes et de la résilience écologique.

Concept E. Les scientifiques et les économistes prédisent qu’il y aura des effets positifs et négatifs du changement climatique mondial. Si le réchauffement dépasse 2 à 3 ° C (5,4 ° à 3.6 F) au cours du prochain siècle, les conséquences des impacts négatifs sont susceptibles d’être beaucoup plus grande que les conséquences des impacts positifs.

Vous pouvez également voir où ces concepts se trouvent dans les documents nationaux de normalisation, ainsi que trouver des idées fausses dans l’article Normes et Programmes d’études.

Concept A . Le consensus écrasant d’études scientifiques sur le climat indique que la plupart de l’augmentation observée des températures moyennes mondiales depuis la fin du 20e siècle est très probablement due aux activités humaines, principalement de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre résultant de la combustion des combustibles fossiles.

Il existe des preuves substantielles que les activités humaines, en particulier la combustion de combustibles fossiles, conduisent à une augmentation des niveaux de dioxyde de carbone et autres gaz à effet dans l’atmosphère, ce qui amplifie l’effet de serre naturel, provoquant la température de l’atmosphère, l’océan et la terre de la surface de la Terre augmenter. Que font l’effet de serre "piège" la chaleur infrarouge est bien établi grâce à des expériences de laboratoire qui remontent au milieu des années 1850, quand Sir John Tyndall d’abord mesuré l’effet. Pour en savoir plus sur la façon dont les scientifiques étudient le changement climatique, lire l’article scientifique du contenu des connaissances Changer le climat de la Terre: Comment savons-nous ce que nous savons? .

Alors, quels sont exactement les gaz à effet de serre et comment fonctionnent-ils? Certains de ces gaz dans l’atmosphère, tels que le dioxyde de carbone, du méthane, et même la vapeur d’eau, ont la capacité de piéger ou bloquer la transmission de la lumière infrarouge. Une fois l’énergie du Soleil atteint la Terre, il est intercepté d’abord par l’atmosphère. Une petite partie de l’énergie du Soleil est directement absorbé, en particulier par certains gaz tels que la vapeur d’eau. Une partie de l’énergie du soleil est réfléchie vers l’espace par les nuages ​​et la surface de la Terre.

La majeure partie du rayonnement, cependant, est absorbée par la surface de la Terre. Lorsque le rayonnement est absorbé par une substance, les atomes dans la substance se déplacent plus rapidement et la substance devient chaude au toucher. L’énergie absorbée est transformée en énergie thermique. Cette énergie thermique joue un rôle important dans la régulation de la température de la croûte terrestre, les eaux de surface, et la basse atmosphère.

Le gaz à effet de serre. Image courtoisie de l’Université Tufts.

Sans l’effet de serre, la lumière infrarouge en laissant la surface de la Terre serait échapper dans l’espace, laissant la Terre beaucoup plus frais que ce soit, en particulier la nuit. Les gaz dans notre atmosphère empêchent que cela se produise et de piéger la chaleur. Un exemple de ce qui se passe lorsque ces concentrations sont trop élevées peut être vu en regardant notre voisin planétaire, Vénus. L’atmosphère de Vénus est supérieure à 96 pour cent de dioxyde de carbone (par rapport à 0,038 pour cent sur la Terre), et la température peut atteindre 460 degrés Celsius (890 degrés Fahrenheit). D’autre part, la planète Mars a une atmosphère très mince et est assez froid au moins 63 degrés Celsius (moins 81 degrés Fahrenheit).

Alors, quelle est la relation entre l’effet de serre et les combustibles fossiles? Les combustibles fossiles sont des ressources énergétiques qui proviennent des restes de plantes et d’animaux qui vivaient des centaines de millions d’années. Lorsque ces organismes sont morts, ils étaient couverts par des couches de boue, roche, sable, et, dans certains cas, l’eau. Au cours des prochaines plusieurs millions d’années, les plantes et les animaux décomposés en combustibles fossiles. Le type de combustible les organismes est devenu – le pétrole, le gaz naturel ou le charbon – dépendait de plusieurs facteurs: qui ils ont été enterrés avec, combien de temps ils ont été enterrés, et ce que la température et la pression existait alors qu’ils étaient en décomposition.

Toutes les plantes transforment le dioxyde de carbone de l’air dans les hydrates de carbone (biomasse) et d’oxygène (libéré dans l’air) à travers le processus de la photosynthèse. Lorsque nous brûlons du bois de chauffage, de l’éthanol ou du charbon, du pétrole et d’autres combustibles fossiles, de l’oxygène dans l’air est consommé, et le dioxyde de carbone est libéré dans l’atmosphère. Ainsi, le dioxyde de carbone qui a été retiré de l’atmosphère des millions d’années est ajouté dans l’atmosphère par la consommation de ces combustibles. La combustion des combustibles fossiles libère non seulement de dioxyde de carbone, mais aussi les hydrocarbures, les oxydes d’azote, et d’autres matériaux de traces qui polluent l’atmosphère et peuvent contribuer à des problèmes de santé et environnementaux à long terme. Comme le taux de combustion des combustibles fossiles augmente, plus la quantité de dioxyde de carbone rejeté dans l’atmosphère, et à son tour la quantité de chaleur piégée. Ce graphique indique visuellement l’augmentation rapide du dioxyde de carbone atmosphérique.

les niveaux de dioxyde de carbone de l’atmosphère à Mauna Loa Observatory, Hawaii. courtoisie graphique de la NOAA Terre System Research Laboratory, Division de la surveillance mondiale.

Ressources connexes
Enhanced Greenhouse Effect: A Hot Topic international
Sans l’effet de serre, nous vivrions dans un endroit très froid – la température moyenne mondiale serait moins 19 ° C, au lieu des 14 ° C, nous sommes habitués. Alors, quel est l’effet de serre et comment est-il de la Terre autour de 33 ° C plus chaud?

Climat Kids: Quel est l’effet de serre?
En forme de questions-réponses avec de nombreuses illustrations, ce site répond aux questions d’un étudiant pourrait avoir sur l’effet de serre. Le site comprend également des questions scientifiques tentent de trouver des réponses à tous, écrit dans un style facile à lire.

Greenhouse Effect Film
Dans ce film, le professeur Scott Denning du Département des sciences atmosphériques à l’Université d’État du Colorado explique comment les gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre réchauffent notre planète. Denning explique d’abord comment la lumière visible (une forme de rayonnement électromagnétique) du Soleil fournit de l’énergie à la Terre. Ensuite, il décrit comment une partie de cette énergie est piégée dans l’atmosphère de la Terre par l’effet de serre, qui réchauffe notre planète. Molécules de gaz à effet de serre, en particulier de la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone, «recycler» une partie de l’énergie de chaleur qui serait autrement échapper à la Terre sous forme de rayonnement infrarouge.

Concept B . Les émissions provenant de la combustion généralisée des combustibles fossiles depuis le début de la révolution industrielle ont augmenté la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Parce que ces gaz peuvent demeurer dans l’atmosphère pendant des centaines d’années avant d’être enlevé par des processus naturels, leur influence de réchauffement devrait se poursuivre, dans le siècle prochain.

Les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère sont naturellement régulées par de nombreux procédés connus collectivement comme le cycle du carbone. Cycle du carbone implique de nombreux composés contenant du carbone et des processus biologiques tels que la photosynthèse. Sur une plus longue période de temps, le dioxyde de carbone est déplacé de l’atmosphère et l’océan et dans le sol grâce à des processus biologiques et géologiques. Une partie du carbone est transformé en carbonate de calcium (calcaire), le plus grand réservoir de carbone sur Terre comme le montre l’image suivante. Le carbone est réduit par l’accumulation de sédiments du fond marin et l’absorption du carbone par les plantes comme ils font des hydrates de carbone.

Le cycle du carbone. Image courtesty de PhysicalGeography.net.

Deux processus qui augmentent l’abondance de carbone dans l’atmosphère sont la déforestation et la combustion de combustibles fossiles – essentiellement à l’inverse des deux processus qui diminuent la quantité de carbone dans l’atmosphère. Les arbres sont des consommateurs naturels de dioxyde de carbone – l’un des gaz à effet de serre dont l’accumulation dans l’atmosphère contribue au réchauffement climatique. Destruction des arbres non seulement supprime ces «puits de carbone», mais la combustion des arbres et de la décomposition de la pompe dans l’atmosphère encore plus de dioxyde de carbone, ainsi que du méthane, un autre gaz à effet de serre majeur. La combustion de carburant fossile produit du dioxyde de carbone, ce qui contribue à l ‘ «effet de serre», le réchauffement de la Terre.

La combustion des combustibles fossiles produit environ 21,3 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an, mais il est estimé que les processus naturels ne peuvent absorber environ la moitié de ce montant, ce qui conduit à une augmentation nette de 10,65 milliards de tonnes de dioxyde de carbone atmosphérique par an ( US Energy information administration, 2004). déséquilibre positif de la Terre entre les émissions et les résultats d’absorption dans la croissance continue dans l’effet de serre dans l’atmosphère.

Image courtoisie du PNUE / GRID-Arendal. Sources de données: TP Whorf Scripps, Mauna Loa Observatory, Hawaii, Institution of Oceanography (SIO), Université de Californie La Jolla, Californie, États-Unis, 1999.

Ressources connexes
Réchauffement de la planète: Il est tout au sujet du carbone
Une série de courts métrages d’animation humoristiques qui illustrent le rôle central que joue le carbone dans le changement climatique en cinq parties. De climat série Connexions de NPR.

Photosynthèse
Ce segment de la vidéo à partir d’Interactive NOVA: Earth explore l’histoire de la biologie végétale. Il prend le spectateur à partir des hypothèses scientifiques premières que les plantes ont mangé la saleté, à notre compréhension actuelle de la photosynthèse, le processus par lequel les plantes utilisent l’énergie du soleil pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en hydrates de carbone, une forme stockable d’énergie chimique.

Dioxyde de carbone et l’effet de serre
Les activités humaines sont à l’origine des quantités croissantes de dioxyde de carbone à pomper dans l’atmosphère. Mais cette augmentation résultant du réchauffement climatique? Ce segment vidéo adapté de NOVA / FRONTLINE démontre le rôle du dioxyde de carbone dans l’effet de serre et explique comment l’augmentation des concentrations de ce gaz dans l’atmosphère peut être de contribuer au réchauffement climatique.

les concentrations de gaz à effet de serre continuent d’augmenter, ce qui continue d’influer sur le climat. Ces augmentations de la concentration de dioxyde de carbone auront des effets de grande envergure sur l’environnement et les secteurs socio-économiques et connexes, tels que la santé, l’agriculture, les forêts, les ressources en eau, les zones côtières et de la biodiversité.

Les impacts potentiels du changement climatique. courtoisie graphique de Philippe Rekacewicz, UNEP / GRID-Arendal. Source: Agence américaine pour la protection de l’environnement (EPA).

Ressources connexes
La déforestation en Amazonie
Ce site décrit l’impact de l’abattage des forêts tropicales amazoniennes.

Concept D . L’évidence croissante montre que les changements dans de nombreux systèmes physiques et biologiques sont liés au réchauffement climatique causé humain. Certains changements résultant des activités humaines ont diminué la capacité de l’environnement à l’appui de diverses espèces et ont considérablement réduit la biodiversité des écosystèmes et de la résilience écologique.

Le climat dans le monde entier donne lieu à une variété d’écosystèmes. Les changements au climat affectent les organismes trouvés dans ces écosystèmes; organismes réagissent aux changements climatiques par l’adaptation ou la migration. Les espèces peuvent aussi mourir parce qu’ils ont la capacité d’adaptation limitée seulement aux changements environnementaux. Les humains ont la responsabilité de stabiliser les conditions climatiques naturelles afin de préserver l’environnement dans lequel les humains et les écosystèmes environnants se développent.

La plupart des plantes et des animaux vivent dans des zones avec des conditions climatiques très spécifiques, tels que les températures et les précipitations. Tout changement dans le climat d’une région peut affecter les plantes et les animaux qui y vivent, ainsi que la composition de l’ensemble de l’écosystème. Les plantes et les animaux se sont adaptés aux changements dans l’environnement pendant des millions d’années. Cependant, les changements d’aujourd’hui se produisent plus rapidement et à plus grande échelle que dans le passé, ce qui rend difficile pour les plantes et les animaux d’adapter. Certaines espèces répondent déjà à un climat plus chaud en se déplaçant vers des endroits plus frais. Par exemple, certains animaux nord-américains et les plantes se déplacent plus au nord ou à des altitudes plus élevées pour trouver des endroits appropriés à vivre.

Le changement climatique modifie également les cycles de vie des plantes et des animaux. Par exemple, alors que les températures se réchauffent, de nombreuses plantes commencent à croître et fleurir plus tôt au printemps et survivre plus longtemps à l’automne. Certains animaux se réveillent d’hibernation plus tôt ou de migrer à des moments différents, aussi. Certains envahisseurs indésirables (espèces envahissantes) pourraient bénéficier de changements climatiques en élargissant leur gamme ou d’être en mesure de survivre à l’hiver dans de nouveaux endroits.

Aux États-Unis, la Clean Air Act et la Loi sur l’assainissement de l’eau ont été utilisés pour surveiller et réglementer les formes spécifiques de la pollution, en aidant à minimiser les impacts des pluies acides et de la pollution de l’eau sévère provenant de sources industrielles et municipales. La Loi sur les espèces menacées d’extinction est utilisé pour protéger les populations et les habitats menacés pour empêcher l’extinction. Les liens entre les systèmes terrestres différents signifient que de nombreuses activités humaines peuvent avoir une incidence sur le climat et, indirectement, des espèces.

Ressources connexes
Les changements climatiques de la faune & Wildlands Toolkit et vidéo
Cette ressource divise les Etats-Unis en 11 «écorégions» distincts basés sur un certain nombre de facteurs, y compris la géographie et le type d’habitude. Chaque écorégion comprend une étude de cas et des activités qui font vivre les impacts et les solutions aux changements climatiques. Une vidéo de 12 minutes sur la science des changements climatiques et les impacts sur la faune et leur habitat est également disponible.

Concept E . Les scientifiques et les économistes prédisent qu’il y aura des effets positifs et négatifs du changement climatique mondial. Si le réchauffement dépasse 2 à 3 ° C (5,4 ° à 3.6 F) au cours du prochain siècle, les conséquences des impacts négatifs sont susceptibles d’être beaucoup plus grande que les conséquences des impacts positifs.

L’agriculture est très sensible à la variabilité et les conditions météorologiques extrêmes climatiques, comme les sécheresses, les inondations et les tempêtes violentes. Les forces qui façonnent notre climat sont également essentielles à la productivité agricole. L’activité humaine a déjà changé les caractéristiques atmosphériques telles que la température, les précipitations, les niveaux de dioxyde de carbone (CO2) et de l’ozone au niveau du sol. La communauté scientifique attend ces tendances se poursuivent. Alors que la production alimentaire peut bénéficier d’un climat plus chaud, le potentiel accru pour les sécheresses, les inondations et les vagues de chaleur va poser des défis pour les agriculteurs. En outre, les changements durables dans le climat, l’approvisionnement en eau et l’humidité du sol pourrait le rendre moins possible de continuer la production agricole dans certaines régions.

Biodiversité et écosystèmes

Le climat est une partie intégrante des écosystèmes et organismes se sont adaptés à leur climat régional au fil du temps. Un écosystème est un système fonctionnant interdépendant de plantes, d’animaux et de micro-organismes. Un écosystème peut être aussi grand que le désert de Mojave ou petit comme un étang local. Sans le soutien des autres organismes au sein de leur propre écosystème, les formes de vie ne survivraient pas, et encore moins prospérer. Un tel soutien exige que les prédateurs et les proies, le feu et l’eau, la nourriture et un abri, l’air pur et l’espace ouvert rester en équilibre les uns avec les autres et avec l’environnement autour d’eux.

Observations des impacts sur les écosystèmes sont difficiles à utiliser dans les projections futures en raison des complexités impliquées dans les interactions / nature humaine (par exemple l’utilisation du changement des terres). Néanmoins, les changements observés sont des exemples convaincants de la façon dont la hausse des températures peut affecter le monde naturel et de soulever des questions sur la façon dont les populations vulnérables s’adapter aux effets directs et indirects associés aux changements climatiques.

Kimberly Lightle a écrit cet article. Elle a obtenu son doctorat en enseignement des sciences à l’Ohio State University et est le chercheur principal ofBeyond Météo et le cycle de l’eau, Au-delà des Penguins et les ours polaires, et themiddle école Portal 2projects. Envoyer Kim à beyondweather@msteacher.org

One Response to Humans: Une force de la nature

beyondweather.ehe.osu.edu

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