Klímaváltozások: Adatok, nagyságrendek, modellek Horváth Zalán és Rácz Zoltán Institute for Theoretical Physics Eötvös University

Az előadások a következő témára: "Klímaváltozások: Adatok, nagyságrendek, modellek Horváth Zalán és Rácz Zoltán Institute for Theoretical Physics Eötvös University"— Előadás másolata:

1 Klímaváltozások: Adatok, nagyságrendek, modellek Horváth Zalán és Rácz Zoltán Institute for Theoretical Physics Eötvös University E-mail: racz@general.elte.hu Homepage: general.elte.hu/~racz Epilógus: Epilógus: A véleményváltás valószín ű sége, avagy léteznek-e boszorkányok? T 2 T 1 T 2 > folyadék Problémakör: Problémakör: Jégkorszakok 100 ezer éves periódusának eredete -- a Milankovich elmélet és problémái. Modellek: Modellek: Skálák és effektusok keveredése: A hosszútávú memória problematikája Kérdések: Kérdések: Mit ismerünk a múltból (adatsorok)? Releváns id ő - és távolságskálák Mi hajtja a klímát meghatározó folyamatokat? Energia- és energiaáramskálák T 2 T 1 T 2 > légkör T 0 T 1 < óceán

2 Boszorkányok és a kis jégkorszak ~ elégetett boszorkányok száma ~ hőmérsélet eltérése az átlagtól s -s-s átlag 1520 1600 1700 1770 év E. Oster, J. Econ. Perspectives (2004). W. Behringer: Witches and Witch-Hunt, A Global History (Cambridge, 2004). L. Reynmann (1514) Von warer erkantnus des Wetters (Igaz ismeretek az időjárásról) Pápai bulla (1484): Boszorkányok képesek időjárásváltozást okozni. Következtetések: Boszorkányokról Klímakontrollról Központi beavatkozásról Racionalitásról Statisztika problémáiról

3 Az utolsó 430 ezer év jég víz d T<0 dD <0 Lassú lehülés Gyors melegedés (lentről indulva!) d T>6 C ¤ 50év

4 Az utolsó 725 ezer év Adatok pontossága: nyomás nyírás felület Honnan ered a 100000 éves periodicitás?

5 Energiák és energiáramok: Karakterisztikus id ő k energiaperturbáció energiaáram a rendszeren keresztül a perturbáció relaxácós ideje Légköri perturbációkÓceáni perturbációk Tropo- szféra Keverdési zóna Örvények a Golf áram mentén Jéghegyek olvadása Jéghegy magasság albedo

6 Jégkorszakok és a pályaexcentricitás Problémák: (1) két nagyságrend hiányzik (2) 400000 éves periódus M. Milankovich (1930)

7 Energiaáramok 173000*10 12 w Direkt visszaver ő dés 0.30 1 Direkt h ő véalakulás 0.47 Párolgás, csapadék, stb. 0.23 Szél, hullámok, áramok, konvekció 2*10 Energiatárolás vízben, jégben Fotoszintézis 2*10 Föld Energiatárolás él ől ényekben szén, olaj, gáz bomlás emberek 3*10 1*10 ipar nukleáris és termális energia H ő áram a Földb ő l 2*10 Vulkán, melegforrás 2*10 árapály 2*10 -5 -3 -4 -6 -4

8 Pályaexcentricitás spektrum Teljesítményspektrum: Problémák: 400000 éves periódus hiányzik 100000 éves nincs a helyén extra frekvenciák

9 A Föld periódusai: (Milankovich 1920) Excentricitás (100000 év) kis effektus – 0.1% Forgástengely hajlásszöge (41000 év) Forgástengely precessziója: (23000 év) Napsugárzás eloszlását változtatja. Északi sarok besugárzása: max min 90 0 Az évszakok intenzitását befolyásolja. Bacsák György http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/

10 Napsugárzás intenzitása a jéghatáron Hogyan lesz ebből 100 ezer éves periódus?

11 W. H. Berger, Int. Journ. Earth Sci. 88, 305 (1999) Jégkorszakok modelljei: Ia - jégtérfogat Jég állandóan keletkezik: Jég instabillá válik, ha (1)A jégmező túl vastag (gravitáció) (2)a besugárzás nagy és növekszik ~30000 év Fittelés:

12 W. H. Berger, Int. Journ. Earth Sci. 88, 305 (1999) Jégkorszakok modelljei: Ib Teljesítményspektrum: Problémák: 400000 éves periódus hiányzik extra frekvenciák

13 Jégkorszakok modelljei: II W. H. Berger, Int. Journ. Earth Sci. 88, 305 (1999) Memórieffektusok (Jégmezők memóriája?) Átlagos jégtérfogat az utolsó T évben: Fittelés: T

14 Por és hőmérséklet korrelációja Kérdés: Kérdés: Honnan ered? (1)Szél? (2) Bolygóközi por?

15 Föld pályája Por pályája Jupiter Inclination Bolygóközi por és a Föld pályasíkjának billegése R.A. Muller and G.J. MacDonald, Nature 377, 107 (1995) Problémák: 33000 éves memória, Mechanizmus?

16 Stochasztikus rezonancia és a 100 ezer éves periódus R. Benzi, G. Parisi, A. Sutera, and A. Vulpiani, Tellus 34, 16 (1982) T U(T) időskála determinisztikus dinamika zaj excentricitás T time + Temperature (T) 7C 0.07C

17 Léteznek-e boszorkányok, ha két extrém hurrikán van egy évszázadban? : boszorkányok okozzák a hurrikánt (gondolat) : egynél több extrém hurrikán van egy évszázadban (jelenség) Kiindulás: nem tudjuk Ha, akkor valószínűsége nagy: Ha, akkor h valószínűsége kicsi: és együttes valószínűsége bekövetkezése esetén valószínűsége h

18 Appendix Faq

19 Last 120 000 years: Fluctuations of temperature

20 Napfoltok, napszél, kozmikus sugárzás Maunder minimum Excentricitás nagyságrendje Napszél, kozmikus sugárzás is 11 éves periódust mutat felh ő képz ő dés Dinamo modell: Hosszabb periódusok? H. Svensmark, PRL81, 5027 (1998) Napfolttevékenység n ő (~ 400 éve)

21 Üvegházhatás: Por, vulkán, aeroszolok, CO 2, … T F =255K JEJE T F =303K JEJE

22 Globális felmelegedés: modellek

23 Lower Troposphere Temperature Globális felmelegedés Óceánok felületi h ő mérséklete

24 Globális felmelegedés Lower Troposphere Temperature IPCCNASA (Goddard)

25 DO (Dansgaard-Oeschger) oszcillációk Az utolsó 123 ezer év: a jégkorszak finomszerkezete Fiatal driász

26 Az utolsó 15 ezer év: észak és dél közötti eltérések