Klimawandel

Das Erdsystem

Die Atmosphäre wird von anderen Merkmalen der Erde beeinflusst und mit ihnen verbunden, einschließlich Ozeanen, Eismassen (Gletscher und Meereis), Landflächen und Vegetation. Zusammen bilden sie ein integriertes Erdsystem, in dem alle Komponenten auf oft komplexe Weise miteinander interagieren und sich gegenseitig beeinflussen. Zum Beispiel beeinflusst das Klima die Verteilung der Vegetation auf der Erdoberfläche (z.,, Wüsten existieren in trockenen Regionen, Wälder in feuchten Regionen), aber Vegetation wiederum beeinflusst das Klima, indem sie Strahlungsenergie zurück in die Atmosphäre reflektiert, Wasser (und latente Wärme) vom Boden in die Atmosphäre überträgt und die horizontale Bewegung der Luft über die Landoberfläche beeinflusst.

Erdwissenschaftler und Atmosphärenwissenschaftler suchen immer noch nach einem vollständigen Verständnis der komplexen Rückmeldungen und Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Komponenten des Erdsystems. Diese Bemühungen werden durch die Entwicklung einer interdisziplinären Wissenschaft namens Earth System Science erleichtert., Die Wissenschaft des Erdsystems setzt sich aus einer Vielzahl von Disziplinen zusammen, darunter Klimatologie (Untersuchung der Atmosphäre), Geologie (Untersuchung der Erdoberfläche und der unterirdischen Prozesse), Ökologie (Untersuchung der Beziehung der Organismen der Erde zueinander und ihrer Umwelt), Ozeanographie (Untersuchung der Ozeane der Erde), Glaziologie (Untersuchung der Eismassen der Erde) und sogar die Sozialwissenschaften (Untersuchung des menschlichen Verhaltens in seinen sozialen und kulturellen Aspekten).

Ein vollständiges Verständnis des Erdsystems erfordert Kenntnisse darüber, wie sich das System und seine Komponenten im Laufe der Zeit verändert haben., Das Streben nach diesem Verständnis hat zur Entwicklung der Erdsystemgeschichte geführt, einer interdisziplinären Wissenschaft, die nicht nur die Beiträge von Wissenschaftlern des Erdsystems umfasst, sondern auch Paläontologen (die das Leben vergangener geologischer Perioden untersuchen), Paläoklimatologen (die vergangene Klimazonen studieren), Paläoökologen (die vergangene Umgebungen und Ökosysteme untersuchen), Paläozeanographen (die die Geschichte der Ozeane studieren) und andere Wissenschaftler, die sich mit der Erdgeschichte befassen., Da sich verschiedene Komponenten des Erdsystems unterschiedlich schnell ändern und zu unterschiedlichen Zeitskalen relevant sind, ist die Geschichte des Erdsystems eine vielfältige und komplexe Wissenschaft. Studenten der Erdsystemgeschichte beschäftigen sich nicht nur mit der Dokumentation des Geschehens; Sie betrachten die Vergangenheit auch als eine Reihe von Experimenten, bei denen Sonnenstrahlung, Meeresströmungen, kontinentale Konfigurationen, atmosphärische Chemie und andere wichtige Merkmale variiert haben. Diese Experimente bieten die Möglichkeit, die relativen Einflüsse und Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Komponenten des Erdsystems zu lernen., Studien zur Erdsystemgeschichte geben auch die gesamte Bandbreite der Zustände an, die das System in der Vergangenheit erlebt hat und die das System in der Zukunft erleben kann.

Zweifellos waren sich die Menschen der klimatischen Schwankungen in den relativ kurzen Zeiträumen von Jahreszeiten, Jahren und Jahrzehnten immer bewusst. Biblische Schrift und andere frühe Dokumente beziehen sich auf Dürren, Überschwemmungen, Perioden schwerer Kälte und andere klimatische Ereignisse., Nichtsdestotrotz kam es erst im späten 18.und frühen 19. Jahrhundert zu einer vollständigen Wertschätzung der Natur und des Ausmaßes des Klimawandels, einer Zeit, in der die tiefe Antike der Erde weithin anerkannt wurde., Naturforscher dieser Zeit, darunter der schottische Geologe Charles Lyell, der in der Schweiz geborene Naturforscher und Geologe Louis Agassiz, der englische Naturforscher Charles Darwin, die amerikanische Botanikerin Asa Gray und der walisische Naturforscher Alfred Russel Wallace, erkannten geologische und biogeographische Beweise, die nur angesichts früherer Klimazonen sinnvoll waren, die sich radikal von denen unterscheiden, die heute vorherrschen.,

Geologen und Paläontologen im 19. und frühen 20. Zum Beispiel deuteten rote Beete auf Trockenheit in Regionen hin, die jetzt feucht sind (z. B. England und Neuengland), während Fossilien von Kohlensumpf-Pflanzen und Riffkorallen darauf hindeuteten, dass tropisches Klima einst in heutigen hohen Breiten sowohl in Europa als auch in Nordamerika auftrat., Jahrhunderts hat die Entwicklung fortschrittlicher Technologien zur Datierung von Gesteinen zusammen mit geochemischen Techniken und anderen Analysewerkzeugen das Verständnis der frühen Erdsystemgeschichte revolutioniert.

Das Auftreten mehrerer Epochen in der jüngeren Erdgeschichte, in denen kontinentale Gletscher, die sich in hohen Breiten entwickelten, in Nordeuropa und Ost-Nordamerika eindrangen, wurde von Wissenschaftlern Ende des 19., Der schottische Geologe James Croll schlug vor, dass wiederkehrende Variationen der Orbitalexzentrizität (die Abweichung der Erdumlaufbahn von einer perfekt kreisförmigen Bahn) für abwechselnde Gletscher-und Interglazialperioden verantwortlich sind. Crells umstrittene Idee wurde vom serbischen Mathematiker und Astronomen Milutin Milankovitch im frühen 20., Milankovitch schlug vor, dass der Mechanismus, der Perioden der Vereisung hervorrief, durch zyklische Änderungen der Exzentrizität sowie zwei andere Orbitalparameter bestimmt wurde: Präzession (eine Änderung des Richtungsfokus der Erdrotationsachse) und axiale Neigung (eine Änderung der Neigung der Erdachse in Bezug auf die Ebene ihrer Umlaufbahn um die Sonne). Die Orbitalvariation wird heute als wichtiger Treiber für klimatische Variationen in der Erdgeschichte anerkannt (siehe unten Orbitalvariationen).,