Judith Curry 박사의 Climate Etc.

로버트 엘리슨

나는 경보를 전혀 울리지 않지만 지구 시스템에는 티핑 포인트가 있습니다. 거대 홍수와 거대 가뭄. 몇 년 또는 수십 년 동안 많은 섭씨의 급격한 온난화 또는 냉각. 빙하기와 간빙기. 행성의 난기류와 얼음, 구름 및 생물학 반응의 태양 에너지 구동 패턴. 이것들은 항상 우리와 함께했습니다. 우리의 제한된 지구물리학적 도구 시리즈는 인위적인 온난화 효과와 구별할 수 없는 변동성을 드러냅니다(Koutsoyiannis 2020 ). 그래서 일어나고 있지만 아마도 아직 세상의 끝은 아닐 것입니다.

티핑 포인트는 ‘중요하고 종종 막을 수 없는 영향이나 변화가 발생하는 상황, 프로세스 또는 시스템의 임계점’입니다. (Merriam-Webster) 지구 시스템 상태 공간은 다차원적입니다. 많은 세계 또는 끈 이론 차원이 아니라 상태 공간에서 부분적으로 차원이 지정된 기묘한 끌개만큼. 임계값을 초과하면 섭동이 줄어들면서 새로운 기후 상태에 정착할 때까지 물리적 시스템이 양수 및 음수 피드백으로 반응합니다. 해양과 대기 유체역학에서 규칙은 큰 소용돌이는 작은 소용돌이를 갖고 작은 소용돌이는 더 작은 소용돌이를 갖는 식으로 점성도에 관한 것입니다. 마찰은 운동 에너지를 열로 바꿉니다. 그러나 난류 유체역학은 크든 작든 다음 전환점이 멀지 않았다고 말합니다. 얼음, 구름, 수문학 및 생물학은 때때로 극적으로 반응합니다. 영구적인 섭동은 행성파의 규모에서 더 작은 소용돌이까지 볼 수 있습니다.

미국 국립 아카데미의 중요한 보고서(2013) 기후 변화의 갑작스러운 영향: 놀라움을 예상하다

‘1980년대까지만 해도 주요 기후 변화에 대한 전형적인 견해는 수천 년에서 수만 년에 걸쳐 태양 주위를 도는 지구 궤도의 예측 가능한 변화를 수반하는 태양 에너지의 변화에 ​​의해 진행되는 느린 변화 중 하나였습니다(Hays et al. , 1976). 특히 마지막 빙하기와 빙하기에서 간빙기기후로의 전환 동안의 기후 변화 속도에 대한 일부 초기 연구에서는 명백히 짧은 기간에 큰 변화를 발견했지만(예: Coope et al., 1971), 대부분의 고기후 기록은 수만 년 전으로 거슬러 올라가는 것은 매년 10년의 변화를 해결하기 위한 시간적 해결이 부족했습니다. 이 상황은 과학자들이 약 12,000년 전 Younger Dryas 말기에 발생한 기후 변화(예: Dansgaard et al., 1989)와 같은 사건을 조사하기 시작하면서 1980년대 후반에 변화하기 시작했습니다. “Dansgaard-Oescher 이벤트”(“DO 이벤트,” 얼음 코어를 사용하여 이러한 현상을 처음 연구한 두 명의 얼음 코어 과학자의 이름을 따서 명명됨)라고 불리는 빙하 기간. 처음에 이러한 변화는 기후 변화라고 하기에는 너무 크고 빠른 것처럼 보였고 여러 얼음 코어에서 발견된 후에야(예: Anklin et al., 1993; Grootes et al., 1993) 온실 가스(예: Severinghaus and Brook, 1999)를 포함한 많은 속성(예: Alley et al., 1993)이 실제로 널리 받아들여졌습니다.’

보다 최근에는 Tim Lenton et al. (2020)은 논문을 작성했습니다: ‘급변하고 돌이킬 수 없는 기후 변화의 위협이 커지는 것은 배출에 대한 정치적, 경제적 조치를 강구해야 합니다..’

바다와 수문 순환

1990년 지리 교과 과정 읽기 목록에는 ‘호주의 하천 지형학’이 포함되었습니다. 특히, 홍수와 가뭄이 지배하는 체제(FDR 및 DDR)에 관한 Wayne Erskine과 Robin Warner의 논문은 저를 궁금하게 만들었습니다. 왜 다십년 체제와 동부 오스트레일리아 강우량의 급격한 변화가 있습니까? ENSO는 분명히 관련되어 있었지만 PDO는 거의 10년 동안 설명되지 않았습니다.

원천: 호주 뉴사우스웨일즈 주 펜리스의 수로 형태에 대한 홍수 및 가뭄 지배 체제의 교대 영향

수십 년의 강우-유출 변동성은 태평양의 주기성의 결과이다. IPO(Interdecadal Pacific Oscillation)의 긍정적인 단계는 호주의 가뭄 기간입니다. 부정적인 단계는 사이클론, 폭풍 및 홍수 비를 가져옵니다. 그리고 흐름이 사행에서 꼰 형태로 변하는 흐름 임계값이 있습니다. 스트림은 IPO 포지티브 체제에서 천천히 구불구불한 형태로 되돌아갑니다. DDR과 FDR 비교??? IPO(그림 5)와 함께 헨리 외 2015. 전환 연도를 참고하십시오. 패턴은 북쪽의 태평양 10년 진동(PDO)과 남쪽의 엘니뇨-남방 진동(ENSO)을 모두 포함합니다. 따뜻하거나 차가운 바다 표면은 잠시 동안 지속되다가 이동합니다. ENSO는 1900년대로 접어들면서 6-7년에서 2-5년으로 비트가 바뀌었습니다. 더 강렬하고 빈번한 엘니뇨(밴스 외 2012) – PDO와 일관된 엘니뇨 또는 라니냐 상태가 지속되는 20~30년 단계가 있습니다(예: 프랭크와 베르동 2006). 회전하는 행성의 코리올리 힘에 의해 적도에서 몰아치는 바람과 해류가 쪼개집니다. 페루와 캘리포니아 해류의 더 많은 흐름은 수온약층(thermocline)과 차가운 심해 표면을 밀어냅니다. 무역풍은 호주와 인도네시아에 대해 태양열로 데워진 물을 밀어내는 것을 강화합니다. 더 차갑고 영양이 풍부한 동쪽의 수면. 바람과 조류 피드백이 한 단계 업그레이드됩니다. 어떤 단계에서 무역풍이 흔들리고 서쪽에 쌓인 물이 동쪽으로 밀려옵니다. 1998/2001년의 가장 최근의 태평양 기후 변화는 북쪽의 흐름 증가와 관련이 있습니다.디 로렌조 외, 2008) 및 남쪽(Roemmich et al, 2007, Qiu, Bo et al 2006) 태평양 소용돌이. Roemmich et al(2007)은 모든 해양의 중위도 환류가 남반구 및 북반구 환형 모드(각각 SAM 및 NAM)의 10년 변동성에 의해 영향을 받는다고 제안합니다. 이는 대기압 해양에서 바람에 의해 구동되는 해류입니다(Sverdrup, 1947).

태양 기원의 비트가 극 소용돌이에 영향을 줍니까? 20~30년 태평양 상태 이동은 ~22년 헤일 주기의 메아리입니까? 추운 겨울이 덜 활동적인 태양과 함께 돌아올까요? 자이어 속도는 극지방 환형 모드 풋프린트에 의해 구동됩니다. 이론적으로 태양 자기 또는 자외선은 유체역학적 상태 공간의 이동을 유발할 수 있습니다. 상태 공간은 행성이 물리 법칙 내에서 점유할 수 있는 물리적 상태의 합입니다. 그것은 동기식 북태평양과 남태평양 흐름을 설명할 것입니다. 고생물학 데이터에서 발견되는 기후 한계가 있습니다. 시스템의 작은 변화가 마침내 임계값을 넘어서 시스템을 밀어내는 불안정성을 구축하는 동안 상태는 지속됩니다. 그 및/또는 블랙 스완 이벤트. 얼음, 구름 및 생물학의 섭동은 다음 티핑 포인트까지 약화됩니다. 한계가 물리적이기 때문에 상태가 반복됩니다. 따라서 상태 공간은 에르고딕합니다. 지난 260만 년의 한계가 가장 적절해 보입니다.

출처: NASA

출처: 불명

낮은 수준의 해양 경계층 성층적운이 페루에서 보입니다. ‘규모가 1,000km에 달하는 낮은 구름의 데크는 직접적인 태양 복사의 상당 부분을 우주로 반사하고 따라서 아래의 어두운 바다로 특징지어지는 지역의 국부적 알베도를 극적으로 증가시킵니다.2,3 이 구름 시스템은 다음을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 두 가지 안정 상태: 열린 세포와 닫힌 세포.’ (코렌 외 2017) 직경 약 20km의 구름 세포가 대류권 하부에 형성되는 레일리-베나르 대류의 한 예이다. 세포 내 수증기가 응결하고 물방울이 응결핵과 충돌하여 중앙에서 비가 내립니다. 따뜻한 바다에서 더 빨라져 도메인 알베도가 감소하고 양의 해양 열 되먹임이 수십 년(아마도 더 긴) 동태평양 SST 변화로 이어집니다. 열은 동태평양의 따뜻한 SST와 차가운 SST 사이에서 하위 시스템이 이동함에 따라 해양에서 얻거나 잃습니다. 태평양은 1900년대 초반부터 천년기 따뜻한 상태에 있었습니다(Vance 외 2013) 지구 온난화.

이 기간 동안 관찰 결과는 0.41 ± 0.22 Wm−2decade−1의 순 하향 복사 경향을 보여주며, 이는 흡수된 태양 복사(ASR ) 및 OLR의 증가로 인한 하향 복사의 −0.24 ± 0.13 W m−2 10년 −1 경향… 대부분의 ASR 경향은 구름 및 지표 알베도 변화와 관련이 있습니다(그림 2d), 각각 ASR 추세의 62%와 27%를 차지합니다.’ (Loeb 외 2021) 낮은 수준의 구름은 70% 홀수 전체 행성 구름 덮개의 약 10%입니다. 새로운 과학자 리더. 그것은 열대 및 아열대 동태평양에서 극적으로 변화합니다. 내가 가장 좋아하는 미래의 전환점은 금세기 말까지 가능한 대기 중 CO2 수준의 이 구름 유형입니다(슈나이더 외 2018). 모든 화석 연료를 태우면. 마지막으로 CO2가 그러한 수준에 있었을 때 북극권에는 악어가 있었습니다.

원천: NASA 지구 천문대

Moy et al 2002 ENSO 프록시는 호수 코어에 다소간 붉은 퇴적물의 존재를 기반으로 합니다. 더 많은 침전은 엘니뇨 조건에서 더 높은 강우량과 관련이 있습니다. 11,500년 동안 지속적으로 고해상도를 제공합니다. 그것은 약 2,000년의 기간으로 교대로 높은 엘니냐 강도와 낮은 강도의 기간을 보여줍니다. 라니냐 우세에서 엘니뇨 우세로 5,000여 년 전에 전환점이 있었는데, 이는 전환점이었습니다. 이는 사헬의 건조와 관련이 있습니다. 그 기간에 밀레니얼 밴드의 분기점에 주목하십시오. 약 3,500년 전 미노아 문명의 종말과 관련된 높은 엘니뇨 강도의 기간이 있습니다(초니스 2010).

홀로세(a) 동안 ENSO 변동성의 변화를 문서화하는 시계열 및 웨이블릿 전력 스펙트럼. 이벤트 모델(방법 참조)을 사용하여 생성된 이벤트 시계열은 100년 중첩 기간의 이벤트 수를 보여줍니다. 실선은 ENSO 및 분산을 생성하는 데 필요한 100년 기간의 최소 이벤트 수를 나타냅니다. (b) 적색 강도의 시계열 중 가장 최근 11,500년. 절대 붉은 색 강도와 개별 층의 너비는 ENSO 이벤트의 강도와 일치하지 않습니다. (c) 붉은 색 강도의 시계열에서 Morlet 웨이블릿을 사용하여 계산된 웨이블릿 전력 스펙트럼(b). 웨이블릿 전력 스펙트럼(색상 척도)의 변화는 시간과 기간의 함수로 표시됩니다. 노란색과 빨간색 영역은 더 높은 분산도를 나타내며 검은색 선은 빨간색 노이즈 프로세스에 대한 99.98% 신뢰 수준을 초과하는 분산 영역을 둘러쌉니다(4~8년 기간에 유의한 분산 영역은 윤곽선이 아닌 검은색으로 표시됩니다. ). 파선 아래의 편차는 유한 시계열의 끝에 접근하는 웨이블릿으로 인해 감소되었습니다. 수평선은 ENSO 및 밀레니얼 밴드의 평균 시간 척도를 나타냅니다.” Christopher Moy et al, 2002, Holocene epoch 동안 천년기 시간 척도에서 El Niño/Southern Oscillation 활동의 변동성

1993년 이전에 최대 20,000년 전에 평형이 존재하고 마지막 빙하막을 지나갈수록 더 빈번해지고 더 커지는 Dansgaard-Oeschger 사건에 의해 단절된 더 시원한 상태로의 전환이 있습니까? 그 뒤를 Younger Dryas가 따릅니다. 느린 일사량 변화가 아니라 얼음 댐이 터져 북극을 상쾌하게 만듭니다. 느린 변경은 임계값에 도달한 다음 전역적으로 결합된 시스템의 피드백이 나타납니다. 어떻게 든 큰 열 스파이크로 변환되는 태양 활동의 펄스가 있습니다. 해빙은 가장자리에서 떨어져 나와 남쪽으로 이동합니다. 따라서 퇴적물 코어의 고해상도 데이터와 티핑 포인트 발견이 있습니다.

‘온도 기록 [3] 파란색으로 표시된 DO 이벤트 2에서 8까지 [4]. 낮음 10Be 이벤트 1~20은 빨간색으로 표시됩니다. 10Be 스케일은 반전되어 있습니다. 이러한 낮은 10Be 이벤트는 활성 태양 자기장과 동일하여 은하계 우주선으로부터 지구를 보호합니다. 다른 3개의 약한 DO 이벤트가 10Be 이벤트 7, 10 및 15에 존재할 가능성이 있습니다.’ 원천: Euan Mearns

강력한 대서양 자오선 순환(AMOC)은 따뜻하고 짠 바닷물을 북극으로 가져와 냉각되고 가라앉습니다. 지표수의 신선도는 물이 가라앉는 임계값을 변경합니다. 더 적은 북대서양 물은 북쪽으로 흘러들어가 소금을 운반하고 북극의 담수화로 다시 유입됩니다. Milankovitch 일사량의 낮은 지점에서 빙상은 여름을 견디고 괴물에 대한 자기 피드백을 견뎌냅니다. 북극은 가능한 한 따뜻하고 신선합니다. Milankovitch 일사량이 낮은 지점에 있습니다. 유체 역학 수학을 수행하십시오. ‘북대서양으로 따뜻한 표층수를 수송하는 주요 해류 시스템인 AMOC(Atlantic Meridional Overturning Circulation)는 두 가지 별개의 작동 모드를 나타내는 것으로 제안되었습니다. 현재의 강한 모드에서 약한 모드로의 붕괴는 지구 기후 시스템과 더 많은 다중 안정 지구 시스템 구성 요소에 심각한 영향을 미칠 것입니다. (시저 외, 2021)

‘북대서양 아한대 환류의 주요 따뜻한(빨간색에서 노란색) 및 차가운(파란색에서 보라색) 물 경로의 개략도. 본문에 없는 두문자어: 덴마크 해협(DS); 페로 은행 채널(FBC); 동부 및 서부 그린란드 해류(EGC, WGC); 북대서양 해류(NAC); DSO(덴마크 해협 오버플로); ISO(아이슬란드-스코틀랜드 오버플로). H. Furey(WHOI)의 그림 제공.

생물권

나는 티핑 포인트에 빠졌습니다 – 말장난. 나는 얕은 해안 강어귀를 재건하고 있었습니다. 썩은 계란 냄새가 나는 호수를 만들 만큼 염도가 충분했습니다. 죄수들이 처음으로 석탄을 땅에서 끌어올린 이후 집수장은 심하게 도시화되고 산업화되었습니다. 나는 신발을 신고 자신있게 일라와라 호수로 들어가 진흙과 점액의 늪에 빠진 겨드랑이에 가라앉았습니다. 나와 함께 있던 공대생은 주체할 수 없이 웃고 있었다. 지금은 모두 공원과 수상 스포츠입니다. 내가 내 호수를 사랑한 만큼 – 나는 걱정할 다른 호수가 있었습니다. 전 세계의 얕은 담수나 기수 호수가 색을 바꾸고 있었습니다.

범인은 인입니다. 미세한 입자와 유기물과 함께 천천히 침강합니다. 강우로 인해 유기 및 무기 영양소의 펄스가 수로로 전달됩니다. 정상적인 과정에서 산소는 호수 퇴적물을 약 20mm 침투합니다. 산소 구역에서 – 대부분의 인은 산화되어 불용성입니다. 약 5-15%는 환원되고 용해되며 생체이용 가능한 형태입니다. 약간의 포스펜 가스가 대기로 유입됩니다. 무산소 영역 아래에서는 무산소 상태입니다. 유기체는 결정 격자에 결합된 산소를 사용하여 가용성 인을 남깁니다. 질소는 또한 산소가 제거되고 N2 또는 NOx 가스로 소산됩니다. 영양분의 펄스가 호수에 도착하면 조류가 피어납니다. 그것이 죽을 때 그것은 그것을 먹은 죽은 초식 동물과 그들의 대변과 함께 바닥에 정착합니다. 바닥의 ​​분해는 퇴적물의 산소를 고갈시켜 축적되어 현재 생물학적으로 이용 가능한 인을 수주로 보냅니다. 이것은 남조류와 같은 질소 고정제를 선호합니다. 저서 식생이 그늘져 저서 퇴적물이 제거됩니다. 되돌리기 어려운 상태 변화가 있습니다. 내 호수에서 수로를 파서 조수 교환을 증가시켰습니다. 그것은 하구 수로의 성격을 띠게 될 것입니다. 그리고 퇴적물 트랩, 식생 수로 및 인공 습지를 통해 집수 배수를 실행합니다.

생물권은 가장 분명하게 곤경에 처해 있습니다. 산림, 어업, 대수층, 방목지 및 수로를 관리하기 위해서는 수십억 명의 사람들의 엄청난 노력이 필요합니다. 그리고 그것은 평화, 번영, 유머 감각을 필요로 합니다. 전 세계적으로 동물군이 급감하고 있습니다. 나침반의 생존 전략은 순전히 숫자였습니다. 사람들이 그들을 총살시키면서 그들은 모집과 사망 사이의 문턱을 넘어 멸종 위기에 처했습니다. 광산, 농장, 산업 및 도시 지역으로부터의 영양소 수출은 일어나기를 기다리고 있는 토지 및 물 관리 수정 사항입니다. 토지와 물 관리는 우리의 미래입니다. 우리는 10,000년 동안 농업 토양과 전통적인 연소에서 탄소를 잃고 있습니다. 이제 50억 헥타르의 개인 경작지와 방목지에 양의 탄소, 영양소 및 물 예산을 관리하여 균형을 되돌릴 때입니다. 영속 양식 삼림에서 산업 농업에 이르기까지 모든 분야에서 더 많은 생산량과 더 적은 투입량을 확보할 수 있습니다. 앞으로 10,000년 동안 세계를 먹여 살리려면 지구에서 빼앗은 것을 돌려주어야 합니다. 간단한 회계입니다. 기후 변화는 모듈식 핵 엔진을 생산하는 대규모 공장을 건설하는 것을 의미합니다. 나는 보라색을 원한다. 토지 및 수질 관리에는 모래 댐, 테라스 및 저습지의 물 억제, 다시 심기, 방목 관리 변경, 다년생 초목 덮개 권장, 화학 물질 및 영양소의 정확한 적용, 덮개작물 등이 포함됩니다.

원천: 스톡홀름 회복 센터

지금까지 가장 좋은 것은 물과 땅을 더 잘 관리하는 것입니다. 50억 헥타르의 사유 경작지와 방목지, 그리고 우리의 삶이 의존하는 글로벌 공유지에 있습니다. 저는 중소기업 및 산업 농민들의 발전에 많은 격려를 받았습니다. 식물을 사용하여 하늘에서 탄소를 캐고 깊고 풍부한 살아있는 토양에서 유기물로 흡수합니다. 투입 비용을 줄이고 생산성을 높이며 사회적으로 좋은 느낌을 줍니다. 트리플 바텀 라인 윈 윈 윈 – oi oi oi. Rattan Lal – 토양 과학의 doyen이자 2021년 세계 식량상 수상자 – 지난 200년 동안 농업 토양과 전통적인 연소로 인해 약 500GtC(현대 인위적 배출의 350GtC 참조)가 손실되었다고 말합니다. 우리는 적어도 금세기에 생물다양성과 식량 안보를 위해 얼마나 회복될 수 있는지 확인하려고 노력해야 합니다. 오늘날의 농도 근처에는 식물 탄소 기아가 없습니다.

위대한 글로벌 커먼즈는 글로벌 정보 서비스를 통해 지역 이해 관계자가 가장 잘 관리합니다. 빅 데이터는 대부분의 것을 모니터링할 수 있습니다. 복잡한 생태계의 행동을 예측하는 데 사용됩니다. 예 외 2014. 협력적 다심 경영에는 투명한 데이터가 필요합니다. 에너지는 수요의 급속한 성장을 충족시키기 위해 강력한 저비용 저탄소 공급원이 필요합니다. 이번 세기에 350% 증가하는 에너지 수요를 충족시키기 위해 조립 라인에서 트럭으로 굴러가는 모듈식 원자력 엔진(또는 연결 준비가 된 조선소에서 떠돌아다니는)이 쉽게 선두를 달리고 있습니다. 에너지 전환이 있을 것입니다. 물론 시장에는 항상 창의적/파괴적인 전환점이 있기 때문에 지저분하고 부피가 큰 석탄 및 가스로부터의 전환은 신속할 것입니다. 현재 건설 중인 석탄 및 가스 발전소의 수명을 짐작할 수 있습니다. 미래에도 여전히 부품을 찾을 수 있다면 말입니다.

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