Schimbările climatice: dovezile din spațiu

Din punctul lor de observație unic, sateliții oferă linii cheie de dovezi științifice pentru înțelegerea climei.

Sateliții au observat continuu Pământul în ultimele cinci decenii până în prezent. Aceste informații îi ajută pe oamenii de știință să cartografieze evoluția pentru componentele cheie ale climei, să înțeleagă mai bine procesele sistemului Pământului, să prevadă schimbările viitoare și să determine acțiuni internaționale.

Din spațiu, dovezile privind schimbările climatice sunt convingătoare.

Niveluri fără precedent de gaze cu efect de seră

Nivelurile de dioxid de carbon și metan din atmosferă – principalii factori determinanți ai schimbărilor climatice provocate de om – se află la niveluri record și continuă să crească.

Sateliții sunt utilizați pentru a detecta cea mai mică modificare a concentrației atmosferice. Aceștia arată că dioxidul de carbon a crescut la 407 ppm în 2018, în timp ce concentrațiile de metan sunt acum cu aproximativ 150% peste nivelurile preindustriale (Buchwitz, M. et al. 2018) – și continuă să crească.

Prin detectarea cu precizie a acestor schimbări mici – cu o precizie de 1 parte pe milion pentru dioxidul de carbon – observațiile prin satelit ajută comunitatea științifică să îmbunătățească modelele climatice globale și să prevadă mai bine efectul probabil de încălzire și impactul rezultat din creșterea nivelurilor de gaze cu efect de seră în atmosferă.

Proiectul Climate Change Initiative Greenhouse Gas al ESA cartografiază distribuția globală a dioxidului de carbon și a metanului din apropierea suprafeței. Echipa care întreprinde cercetări pentru a îmbunătăți produsele operaționale actuale, dezvoltate inițial de Inițiativa privind schimbările climatice, dar care acum sunt transferate și extinse anual de către Serviciul Copernicus privind schimbările climatice al UE.

Echipa de proiect utilizează date de la cea mai recentă generație de sateliți, inclusiv misiunea Copernicus Sentinel-5P, Orbiting Carbon Observatory (OCO-2) al NASA și misiunea TanSat a Administrației Naționale Spațiale Chineze, pentru a observa aceste gaze cu efect de seră în cele mai mari detalii de până acum. Acești sateliți oferă date cu o rezoluție și mai mare și sunt dotați cu capacitatea de a face distincția între sursele naturale și umane de dioxid de carbon și metan și, la rândul lor, sprijină politicile de reducere a emisiilor, cum ar fi Acordul de la Paris, care abordează încălzirea globală.

Retragerea criosferei este larg răspândită

Criosfera – zonele de pe Pământ în care apa este înghețată – joacă un rol important în moderarea climei globale.

În ultimele decenii, încălzirea globală a dus la o restrângere generalizată a criosferei, la nivelul calotelor de gheață și al ghețarilor polari, al stratului de zăpadă terestră, al întinderii și grosimii gheții marine arctice, iar temperaturile permafrostului au crescut și ele, potrivit unui raport recent al IPCC (IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019).

În aceste zone adesea vaste și îndepărtate, sateliții au oferit informații cruciale despre schimbările rapide în curs de desfășurare.

Placa de gheață în schimbare

Placa de gheață polară stochează mai mult de 99 % din gheața de apă dulce de pe Pământ pe uscat. Chiar și schimbările modeste pot influența nivelul global al mării, pot crește inundațiile de coastă și pot perturba curenții oceanici.

Atât calota glaciară din Antarctica, cât și cea din Groenlanda se schimbă rapid. O evaluare internațională recentă finanțată de ESA / NASA arată că acestea pierd masă de gheață de șase ori mai repede decât în anii 1990 – o rată care urmează în prezent scenariul de încălzire a climei de vârf al IPCC (IMBIE Shepherd, A. et al., 2020).

Pierderea totală combinată a masei de gheață din Groenlanda și Antarctica este estimată la 6.4 trilioane de tone între 1992 și 2017 – împingând nivelul global al mării în sus cu 17,8 milimetri.

Din creșterea totală a nivelului mării provenind din topirea calotelor de gheață polare, aproximativ 60% (10.6 milimetri) s-a datorat pierderilor de gheață din Groenlanda, iar 40% s-a datorat Antarcticii (7,2 milimetri).

Utilizând date din satelit, oamenii de știință estimează că calotele de gheață polare sunt responsabile pentru o treime din creșterea totală a nivelului mării.

Refacerea ghețarilor

Pierderea de masă a ghețarilor este legată de creșterea temperaturii aerului, ceea ce îi face un indicator fiabil al schimbărilor climatice. Într-o lume care se încălzește, apa de topire a acestora contribuie la creșterea nivelului mării, iar aceste schimbări afectează disponibilitatea apei în întreaga lume.

Scanările prin satelit ajută la cartografierea schimbărilor pe termen lung ale ghețarilor la scară locală, regională și globală. Capacitatea lor de a monitoriza de la distanță modificările suprafeței, înălțimii, masei și vitezei cu care curg ghețarii ajută la estimarea modului în care acești factori contribuie la creșterea nivelului mării și la eliberarea unei cantități mai mari de apă dulce.

Glațarii din întreaga lume au pierdut mult peste 9.000 de gigatonneli (nouă trilioane de tone) de gheață din 1961 (Zemp, M., et al., 2019). Pe măsură ce ghețarii s-au retras, oamenii de știință estimează că pierderea ghețarilor de gheață a reprezentat 21 % din creșterea globală a nivelului mării între 1993 și 2017 (WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018).

Principala pentru evaluarea acestor schimbări sau pentru modelarea evoluției lor viitoare este existența unui inventar detaliat – o colecție de caracteristici fizice cheie ale ghețarilor. Proiectul privind ghețarii din cadrul Inițiativei ESA privind schimbările climatice a furnizat o treime din cele 198.000 de contururi de ghețari care alcătuiesc Inventarul ghețarilor Randolph, primul inventar complet la nivel mondial. Această resursă oferă dovezile observate cu autoritate în ceea ce privește tendințele și a constituit o contribuție majoră la evaluările privind schimbările la nivelul mării făcute în cel de-al cincilea raport de evaluare al IPCC.

Diminuarea gheții marine

Diminuarea pe termen lung a gheții marine polare oferă unul dintre cele mai clare indicii de schimbare a mediului terestru.

Din spațiu se poate observa un declin pe termen lung al întinderii gheții marine arctice, în toate lunile din 1979 până în prezent.

Cea mai puternică reducere este observată anual la sfârșitul verii, iar estimările sugerează că suprafața de gheață de mare a scăzut de la 8 milioane de km² în septembrie, la sfârșitul anilor 1970, la aproximativ 4 milioane de km², cea mai mică extindere, în 2012.

Dezvoltată în comun de proiectul Climate Change Initiative Sea Ice al ESA și de EUMETSAT OSI SAF, înregistrarea prin satelit a gheții marine se întinde pe o perioadă de peste patruzeci de ani până în prezent. Este un instrument esențial, care permite comunității științifice să evalueze și să îmbunătățească acuratețea previziunilor modelelor climatice, precum și să monitorizeze schimbările și să evalueze tendințele cu o mai mare încredere.

Utilizând aceste date, modelatorii climatici au stabilit o legătură clară între scăderea acoperirii de gheață marină arctică de vară și emisiile cumulative de dioxid de carbon provenite din activitatea umană.

Un studiu recent estimează că trei metri pătrați de gheață marină arctică se pierd pentru fiecare tonă de emisii de dioxid de carbon (Notz și Stoeve, 2016).

Cele mai recente generații de modele climatice, care sunt validate cu ajutorul înregistrărilor prin satelit ale ESA CCI privind gheața de mare, indică faptul că Oceanul Arctic ar putea fi lipsit de gheață în timpul lunilor de vară încă din 2050.

Creșterea nivelului mării

Nivelul mării a crescut la nivel global cu aproximativ 15 cm în timpul secolului al XX-lea, iar în prezent crește de peste două ori mai repede, cu o rată de 3,5 %.6 mm pe an (între 2006-2015).

Potrivit Raportului special al IPCC privind oceanul și criosfera într-o climă în schimbare, creșterea nivelului mării ar putea ajunge la 60-110 cm până în 2100 în proiecțiile modelelor care presupun că țările nu iau prea multe măsuri pentru a reduce emisiile de gaze cu efect de seră. Acest lucru ar face ca inundațiile să devină un eveniment anual, crescând riscurile cu care se confruntă 1,9 miliarde de oameni care trăiesc în regiunile de coastă joase.

Contribuțiile importante la creșterea nivelului mării includ: expansiunea termică ca răspuns la creșterea temperaturii apei mării și adăugarea de apă dulce pe măsură ce calotele de gheață și ghețarii pierd masă. Știm acest lucru deoarece senzorii specializați de pe sateliții de observare a Pământului măsoară temperatura de la suprafața mării și schimbările din gheață și ghețari.

Prin îmbinarea observațiilor din 11 misiuni de satelit diferite, proiectul ESA Climate Change Initiative Sea Level a generat o înregistrare extrem de precisă și continuă pe 25 de ani a înălțimii suprafeței mării (Ablain, M. et al.(2017); Legeais, J-F. et al. (2018)).

O înțelegere exactă a modificărilor nivelului global al mării, inclusiv a diferențelor regionale importante, este vitală pentru ca comunitatea internațională să elaboreze un răspuns eficient.

Nivelul mării nu crește uniform peste tot – măsurătorile posibile doar prin satelit arată modul în care nivelul mării pe glob variază în funcție de vânturi, presiunea atmosferică, fundul oceanului, rotația Pământului, precum și de temperatura și salinitatea apei.

Diminuarea stratului de zăpadă și a masei de zăpadă

Copacul de zăpadă este foarte sensibil la o creștere a temperaturii. Datele din satelit arată că, pe măsură ce temperaturile globale cresc, întinderea zăpezii a scăzut cu o rată de (-0,55 ± 0,21) × 106 km² pe deceniu primăvara în întreaga emisferă nordică în anii 1980 și în secolul XXI (Thackeray, C. et al. (2016)).

Proiectul privind zăpada din cadrul Inițiativei privind schimbările climatice a ESA oferă prima estimare fiabilă a modificării masei de zăpadă, folosind o serie cronologică globală de 39 de ani bazată pe observații pasive prin satelit cu microunde. Au fost observate tendințe continentale. De exemplu, masa de zăpadă a scăzut cu 46 gigatone pe deceniu în America de Nord. Deși acest lucru nu s-a reflectat în Eurasia, a fost observată o mare variabilitate regională.

Pe baza tendințelor actuale și a pragului de creștere cu 1,5 °C a temperaturii la suprafață, modelele climatice au prezis că masa zăpezii va scădea cu până la 40% în America de Nord centrală, Europa de Vest și nord-vestul Rusiei, în raport cu perioada 1986-2005.

Monitorizarea climei din spațiu

Măsurătorile din cadrul misiunilor ESA oferă o contribuție substanțială la monitorizarea climei. Observațiile din arhiva de 40 de ani a sateliților ESA, precum și din misiunile actuale ale ESA, din misiunile Copernicus Sentinels și din misiunile unor terți sunt valorificate de Inițiativa ESA privind schimbările climatice pentru a genera înregistrări de date coerente, pe termen lung și globale pentru 21 de variabile climatice esențiale cheie.

Aceste înregistrări de încredere sprijină procesul UNFCCC care conduce acțiunile internaționale privind clima. Acestea sunt utilizate în asociere cu modelele sistemului terestru pentru a studia factorii determinanți, interacțiunile și reacțiile datorate schimbărilor climatice, precum și rezervoarele, teleconexiunile, punctele de basculare și fluxurile de energie, apă, carbon și multe altele.

Explorați datele climatice

Vizitați secțiunea Explorați pentru a examina mai îndeaproape datele climatice produse prin intermediul programului Climate Change Initiative al Agenției Spațiale Europene.