İklim
İklim nedir?
İklim, genellikle 30 yıllık süredeki hava istatistikleridir. Sıcaklık, nem, atmosferik basınç, rüzgar, yağış, atmosferik parçacık sayımı ve belirli bir bölgedeki diğer meteorolojik değişkenlerin uzun sürelerdeki değişim modelleri değerlendirilerek ölçülür. İklim, hava koşullarından farklıdır, çünkü hava yalnızca belirli bir bölgedeki, yukarıda sayılan değişkenlerin kısa süreli koşullarını tanımlar.
Bir bölgenin iklimi, atmosfer, hidrosfer, kriyosfer, litosfer ve biyosfer olmak üzere beş bileşenin oluşumu olan iklim sistemi tarafından üretilir.
Bir bölgenin iklimi enlem, arazi ve yüksekliğin yanı sıra yakınlardaki su havzaları ve bunların akıntılarından etkilenir. İklimler, farklı değişkenlerin ortalama ve tipik aralıklarına göre, en yaygın şekilde sıcaklık ve yağış olarak sınıflandırılabilir. En sık kullanılan sınıflandırma şeması Köppen iklim sınıflandırmasıdır. 1948 yılından beri kullanılmakta olan Thornthwaite sistemi, buharlaşma, sıcaklık ve yağış bilgilerinin birleşimini kapsar. Bu bilgiler biyolojik çeşitliliğin incelenmesinde ve iklim değişikliğinin etkisini değerlendirmek için kullanılır. Bergeron ve Mekansal Sinoptik Sınıflandırma sistemleri bir bölgenin iklimini tanımlayan hava kütlelerinin kökenine odaklanır.
Paleoclimatology (Paleo iklim bilim) antik dönemlerin iklimlerini araştıran bilimdir. İklimin doğrudan gözlemleri 19. yüzyıldan önce mevcut olmadığından, paleoiklimler, göl yataklarında ve buz kütlelerinde bulunan cansız tortullar ile ağaç halkaları, mercan gibi canlı organizma içeren etkiye maruz kalan kanıtlar değerlendirilerek ortaya çıkarılır. İklim modelleri, geçmiş, şimdiki ve gelecek iklimlerin matematiksel modelleridir. İklim değişikliği, çeşitli faktörlerden dolayı uzun ve kısa zaman çizgileri şeklinde ortaya çıkabilir. Son zamanlardaki ısınma, küresel ısınma olarak tartışılmaktadır. Küresel ısınma yeniden dağıtılmalara neden olur. Örneğin, yıllık ortalama sıcaklığın 3 ° C'lik bir değişimi, eş sıcaklık eğrilerinde (İzoterm) yaklaşık olarak 300-400 km'lik enlemsel (ılıman bölgede) veya 500 m yüksekliğinde bir kaymaya karşılık gelir, bu da türlerin yükselerek yukarı doğru veya enlemsel olarak kutuplara doğru hareket etmesine sebep olur ve sonuç olarak iklim değişikliği ortaya çıkar.
İklimin (climate) tanımı
İklim (Antik Yunanca'da klima, eğim anlamındadır) yaygın olarak uzun bir süre boyunca olan ortalama hava olarak tanımlanmaktadır. Standart ortalama süresi 30 yıldır, ancak amaçlara bağlı olarak başka dönemler de kullanılabilir. İklim, günlük veya yıllık değişkenliklerin büyüklüğü gibi, ortalamanın dışındaki istatistikleri de içerir. İklim Değişikliği Hükümetler Arası Paneli (IPCC) 2001 sözlüğündeki tanımı aşağıdaki gibidir:
Dar anlamda iklim genellikle Ortalama hava durumu veya daha net bir biçimde, aylardan tutun binlerce hatta milyonlarca yılı kapsayan dönemler içerisinde, değişen ilgili miktarların (yağışlar, sıcak, soğuk) ortalaması ve değişkenliği bakımından, istatistiksel tanımıdır. Klasik süre, Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO) tarafından tanımlandığı şekliyle 30 yıldır. Bu miktarlar çoğunlukla sıcaklık, yağış ve rüzgar gibi yüzey değişkenleridir. Daha geniş bir anlamda iklim, iklim sisteminin istatistiksel olarak izah edilmesini kapsar.
Dünya Meteoroloji Örgütü (WMO), iklimi "normaller" diye tarif eder. Bu tarif, günümüzün iklimsel durumlarını geçmiştekiyle karşılaştırmak için iklim bilimciler tarafından kullanılan referans noktaları veya normal olarak kabul edilen noktalar olarak tanımlar. Normal kavramı, 30 yıllık bir süreçte, bir iklim unsurunun aritmetik ortalaması olarak tanımlanır (Örneğin sıcaklık). Bu gözlemlenen 30 yıllık bir süreç, ara dönem varyasyonları veya anormallikleri anlayabilmek için yeterince uzundur, ancak daha uzun iklimsel eğilimleri göstermek için kısadır. WMO, 1929'da iklim bilimi için teknik bir komisyon kuran Uluslararası Meteoroloji Örgütü'nden ortaya çıkmıştır. 1934 Wiesbaden toplantısında teknik komisyon, 1901-1930 yılları arasındaki otuz yıllık süreyi iklimsel standart normaller için referans zaman çerçevesi olarak belirledi. 1982'de WMO, iklim normallerinin güncellenmesini kabul etti ve 1 Ocak 1961'den 31 Aralık 1990'a kadar iklim verileri temel alınarak yenilendi.
İklim ile hava durumu arasındaki fark, "İklim umulan, hava durumu alınan" gibi popüler bir deyişle özetlenebilir. Tarihsel zaman sürecinde, enlem, yükseklik, arazinin suya oranı, okyanuslar ve dağlara yakınlık gibi iklimi belirleyen neredeyse sabit değişkenler vardır. Bunlar, plak tektoniği (Yeryüzü tabakaları) gibi süreçler nedeniyle ancak milyonlarca yıl içinde değişirler. Diğer iklim belirleyicileri daha hareketlidir: Okyanusun buharlaşma sirkülasyonu, diğer okyanus havzalarına kıyasla Kuzey Atlas Okyanusunun 5 ° C (9 ° F) ısınmasına neden olur. Diğer okyanus akıntıları, ısıyı kara ve su arasında daha bölgesel bir ölçekte yeniden dağıtımını sağlar. Bitki örtüsünün yoğunluğu ve türü güneş ısısı emilimini, su tutma oranını ve bölgesel düzeyde yağış miktarını etkiler. Atmosferik sera gazlarının miktarındaki değişiklikler, gezegenin tuttuğu güneş enerjisi miktarını belirler ve küresel ısınmaya veya küresel soğumaya neden olur. İklimi belirleyen değişkenler sayısızdır ve etkileşimler karmaşıktır, ancak en azından tarihi iklim değişikliği belirleyicileri açısından geniş ana hatların anlaşıldığı konusunda genel bir mutabakat vardır.
İklim sınıflaması
İklimi benzer sistemlere ayırmanın birkaç yolu vardır. Aslında, Antik Yunanistan'da, bir yerin enlemine bağlı olarak hava durumunu tarif etmek için iklim tanımı yapılmıştır. Modern iklim sınıflandırma yöntemleri kapsamlı bir biçimde, iklimin nedenlerine odaklanan genetik yöntemlere ve iklimin etkilerine odaklanan ampirik (Gözleme dayalı) yöntemlere ayrılabilir. Genetik sınıflandırma örnekleri, farklı hava kütlesi tiplerinin veya sinoptik hava koşullarındaki yerlerin, göreceli sıklığına dayanan yöntemleri içerir. Ampirik (Gözleme dayalı) sınıflandırmalara örnekler ise, soğuğa dayanıklı bitkiler ve buharlaşma miktarı ile ifade edilen iklim bölgelerini kapsar. Yine bu anlamda daha genel olarak bazı canlı organizmalar ile ilişkili iklimlerin tanımlanması için özellikle Köppen iklim sınıflandırması tasarlanmıştır. Bu sınıflandırma planlarının ortak bir eksikliği, doğada daha yaygın olan iklim özelliklerinin kademeli olarak geçişinden ziyade tanımladıkları bölgeler arasında belirgin sınırlar üretmesidir.
Bergeron ve Mekansal Sinoptik
En basit sınıflandırma hava kütlelerini içeren sınıflandırmadır. Bergeron sınıflaması hava kütlesi sınıflandırmasının en yaygın kabul gören biçimidir. Hava kütlesi sınıflandırması üç harf grubu içermektedir. Birinci harf grubu taşıdıkları nem miktarını izah eder, C karasal hava kütleleri (kuru) ve M deniz hava kütleleri için (nemli) kullanılır. İkinci harf grubu, kaynak bölgenin termal karakteristiğini tanımlar: T tropikal, P kutupsal, A Arktik veya Antarktic, M muson, E ekvatoryal ve S yüksek hava için (atmosferde belirgin aşağı doğru hareketle oluşan kuru hava) kullanılır. Üçüncü harf grubu, atmosferin istikrarını belirlemek için kullanılır. Eğer hava kütlesi, altındaki zeminden soğuksa, k olarak etiketlenir. Hava kütlesi, altındaki zeminden daha sıcaksa, w olarak etiketlenir. Hava kütlesi tanımlaması ilk olarak 1950'li yıllarda hava tahmini sırasında kullanılırken, iklim bilimciler 1973 yılında bu fikri temel alan sinoptik iklim bilimlerini kurmaya başlamışlardır.
Bölgesel Sinoptik Sınıflandırma sistemi (SSC), Bergeron sınıflandırmasına dayanan bir şemadır. SSC şemasının içerisinde 6 kategori bulunur. Kuru Kutup (Kıta kutupları gibi), Kuru Orta (deniz üstü), Kuru Tropikal (kıta tropikaline gibi), Nemli Kutup (deniz kutupuna gibi), Nemli Orta (denizsel kutup ile denizsel tropik arasında karma gibi), son olarak Nemli Tropik (denizsel tropik, denizsel muson veya denizsel ekvatoryal gibidir).
Köppen sınıflandırması
Köppen sınıflaması, aylık ortalama sıcaklık ve yağış değerlerine bağlıdır. Köppen sınıflamasının en çok kullanılan biçimi A'dan E'ye kadar olan beş ana türdür. Bu ana türler A) tropikal, B) kuru, C) hafif orta enlem, D) soğuk orta enlem ve E) kutuptur. Bu Beş ana sınıflandırma, yağmur ormanı, muson, tropikal savanna, nemli yarı tropikal, nemli kıta, okyanus iklimi, Akdeniz iklimi, çöl, step, yarı kutupsal iklim, tundra ve buzul kaplı yükseltiler gibi ikincil sınıflandırmalara da bölünebilir.
Yağmur ormanları, 1,750 milimetre (69 inç) ile 2,000 milimetre (79 inç) arasındaki minimum normal yıllık yağış miktarları ile belirlenen tanımlarla, yüksek yağış almalarıyla tanımlanırlar. Aylık ortalama sıcaklık, yılın tüm aylarında 18 ° C'nin (64 ° F) üzerindedir.
Muson mevsimi hakim rüzgarları birkaç ay sürer ve bölgenin yağmurlu mevsimine eşlik eder. Kuzey Amerika, Güney Amerika, Sahra altı Afrika, Avustralya ve Doğu Asya'daki bölgeler muson sistemleridir.
Tropikal savanna, tropik ve yarı tropik bölgelerin yarı çorak, yarı nemli iklim alanlarındaki canlı çayırlarıdır. Bu çayırların yıllık ortalama sıcaklıkları 18 ° C (64 ° F) ya da üzerindedir. Ayrıca ortalama her yıl 750 milimetre (30 inç) ile 1,270 milimetre (50 inç) arasında yağış alırlar. Afrika, Hindistan, Güney Amerika'nın kuzey kesimlerinde, Malezya ve Avustralya'da yaygın olarak görülürler.
Nemli yarı tropik iklim, kış yağışlarına (ve bazen kar yağışları), batıdan doğuya doğru yönelen büyük fırtınaların eşlik ettiği bölgelerdir. Çoğu yaz yağışları, tropikal hortumlar ve gök gürültülü fırtınalar esnasında meydana gelir. Nemli yarı tropikal iklimler kıtaların doğu tarafında, yaklaşık olarak ekvatordan 20 ° ve 40 ° derece uzaklıkta olan enlemlerde oluşur.
Nemli bir karasal iklim, değişken hava örüntüleri ve geniş mevsimsel sıcaklık farkı ile belirginleşir. Üç aydan fazla süren, günlük ortalama sıcaklıkların 10 ° C'nin (50 ° F) üstünde ve en soğuk ayın sıcaklığı -3 ° C'nin (27 ° F) altında olan ve kurak veya yarı kurak bir iklim için kriterleri karşılamayan yerler, karasal iklim olarak sınıflandırılırlar.
Okyanus iklimi, genellikle tüm batı kıyılarında, dünyanın tüm kıtalarındaki orta enlemlerde ve Avustralya'nın güney doğusunda bulunur ve yıl boyunca bol miktarda yağış eşlik eder.
Akdeniz iklim sistemi, Akdeniz Havzasında, Kuzey Amerika'nın batı bölgelerinde, Batı ve Güney Avustralya'nın bir kısmında, Güney Afrika'nın güneybatı kesiminde ve Orta Şili'nin bir kısmındaki arazilerin iklimini andırır. İklim, sıcak ve kurak yazlar ile soğuk, ıslak kışlar ile karakterize edilir.
Bir bozkır yaz aylarında 40 ° C'ye (104 ° F) kadar ve kışın -40 ° C'ye (-40 ° F) kadar sıcaklıklara sahip olan kuru bir çayırdır.
Bir yarı kutup iklimi, az yağışa ve aylık sıcaklığın yıl içinde bir ila üç ay için 10 ° C'nin (50 ° F) üstüne çıktığı, soğuk kışlardan dolayı bölgenin büyük bölümlerinin permafrost (Sürekli don halinde) olduğu sistemlerdir. Yarı kutup iklimdeki kışlar, genellikle 0 ° C'nin (32 ° F) altındadır ve altı ay devam ederler.
Tundra, kuzey Rusya ve Kanada'nın geniş alanları dahil olmak üzere, taiga kemerinin kuzeyindeki uzak Kuzey Yarımküre'de görülür.
Bir kutup buzulu veya kutup buz tabakası, buzla kaplı bir gezegenin veya ayın yüksek enlemli bölgesidir. Buzulların oluşum sebebi, yüksek enlemli bölgelerin, ekvatoryal bölgelere göre daha az güneş radyasyonuna maruz kalmaları ve daha düşük yüzeysel ısıya sahip olmalarındandır.
Bir çöl, çok az yağış alan bir tabiat biçimidir. Çöller genellikle büyük günlük ve mevsimsel sıcaklık farklılıklarına sahiptir. Aşırı düşük nem oranından kaynaklanan bu yükseklik ve düşüklük farklılıkları, bulunulan yere bağlı olarak, gündüzleri yaz aylarında 45 ° C =113 ° F'ye kadar ve düşük gece sıcaklıkları kışın 0 ° C veya 32 ° C'ye kadar sıcaklık aralığına sahiptirler. Birçok çöl yağmur gölgeleri altında oluşur; çünkü dağlar çölün nem ve yağış yolunu engeller.
Thornthwaite
Amerikan iklim bilimci ve coğrafyacı CW Thornthwaite tarafından tasarlanan bu iklim sınıflandırma yöntemi, buharlaşma ısısı kullanarak toprak suyunun oranını izlemektedir. Belirli bir alanda bitki örtüsünü beslemek için kullanılan toplam yağış miktarını izler. Ortalama sıcaklık, ortalama yağış ve ortalama bitki örtüsüne dayalı olarak bir alanın nem rejimini belirlemek için nem indeksi ve kuraklık indeksi gibi ipuçlarını kullanır. Herhangi bir alanda indeksin değeri düştükçe alan kuraklaşmış olur.
Nem sınıflaması, hiper nemli, nemli, yarı nemli, yarı kurak (-20 ila -40'lık değerler) ve kurak (-40'ın altındaki değerler) gibi bölümleri olan iklim sınıflarını içerir. Kurak bölgeler, aldığı yıllık yağış miktarından daha fazlasını buharlaştırırken, nemli bölgeler buharlaşmadan daha fazla yağış alır. Dünya'nın toplam kara kütlesinin %33'ü, Kuzey Amerika'nın Güneybatısı, Güney Amerika'nın güneybatısı, Güney Afrika'nın küçük bir kısmı ve kuzeyinin çoğu, Doğu Asya'nın bazı kısımları ve güneybatısı, Avustralya'nın çoğu dahil olmak üzere kurak veya yarı kurak olarak kabul edilmektedir. Araştırmalar, Thornthwaite nem endeksi içindeki yağış etkinliğinin (PE) yaz aylarında olduğundan fazla ve kışın daha az tahmin ettiğini göstermektedir. Bu indeks belirli bir alanda otobur ve memeli tür sayısının belirlenmesinde etkili bir şekilde kullanılabilir. Endeks, iklim değişikliği çalışmalarında da kullanılmaktadır.
Thornthwaite şemasındaki termal sınıflamalar, mikrotermal, mezotermal ve megatermal sistemleri içerir. Mikrotermal iklim, yıllık düşük sıcaklık ortalamasına sahip olanlardan biridir. Genellikle kısa yazlarda görülen, 0 ° C (32 ° F) ile 14 ° C (57 ° F) sıcaklıklara ve 14 santimetre (5.5 inç) ile 43 santimetre (17 inç) arasında potansiyel bir buharlaşma oranına sahiptir. Mezotermal bir iklim, 57 santimetre (22 inç) ile 114 santimetre (45 inç) arasında potansiyel buharlaşma ile kalıcı ısı ya da kalıcı soğuktan yoksundur. Megatermal bir iklim, sürekli yüksek sıcaklıklara ve bol yağışa sahip olup, yıllık buharlaşma 114 santimetreden (45 inç) fazla olan bir iklimdir.
İklim kayıtları
Modern kayıtlar
Modern iklim kaydının detayları, son birkaç yüzyılda termometreler, barometreler ve anemometreler gibi hava araçlarından alınan ölçümlerle bilinir hale geldi. Modern zaman ölçeği üzerinden hava durumunu araştırmak için kullanılan araçlar, farkedilen hataları, yakın çevrelerinden etkilenmeleri ve etkilere maruz kalmaları dolayısıyla yıllar içinde değişmiştir. Bu değişimler geçmiş yüzyılların iklim araştırmaları esnasında dikkate alınmak zorundadır
Paleoklimatoloji
Paleoklimatoloji, Dünya tarihinin büyük bir dönemindeki geçmiş iklim araştırmasıdır. İklimin geçmişteki halini belirlemek için buz tabakalarından, ağaç halkalarından, canlı organizmalardan, mercanlardan ve kayalardan gelen kanıtları kullanır. İstikrar ve değişim periyotlarını gösterir ve değişikliklerin düzenli döngüler gibi kalıpları takip edip etmediğini ortaya çıkarabilir.
İklim değişikliği
İklim değişikliği, zaman içinde küresel veya bölgesel iklim değişiklikleridir. On yıllardan milyonlarca yıla kadar değişen zaman ölçeğinde, atmosferin değişkenliklerini veya ortalama durumunu yansıtır. Bu değişiklikler, Dünya'nın içindeki süreçler, dış kuvvetler (örneğin güneş ışın yoğunluğundaki değişiklikler) veya daha yakın zamanlarda insan faaliyetleri nedeniyle olabilir.
Son kullanımlarda, özellikle çevre politikası bağlamında, "iklim değişikliği" terimi, yalnızca, küresel ısınma olarak bilinen ortalama yüzey sıcaklığının yükselmesi de dahil olmak üzere modern iklim değişikliklerine atıfta bulunmaktadır. Bazı durumlarda, bu terim, Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesinde (UNFCCC) olduğu gibi, insan nedenselliğine ilişkin bir varsayımla da kullanılır. UNFCCC, insan kaynaklı olmayan varyasyonlar için "iklim değişkenliği" terimini kullanmaktadır.
Geçmişte, dört büyük buzul çağı da dahil olmak üzere Dünya, periyodik iklim değişiklikleri geçirdi. Bunlar, koşulların normalden soğuk olduğu, buzul çağları arası dönemlerle ayrılmış buzul dönemlerini kapsar. Buzul döneminde kar ve buz birikimi yüzeyin beyazlığını arttırmış, güneşin enerjisini uzaya yansıtarak daha düşük bir atmosfer sıcaklığı sağlamıştır. Sera gazı artışları, örneğin volkanik aktivite, küresel sıcaklığı artırabilir ve buzullar arası bir dönem oluşturabilir. Buzul çağının nedenleri arasında kıtaların konumu, Dünya'nın yörüngesindeki değişiklikler, güneş enerjisindeki değişimler ve volkanizma sayılabilir.
İklim modelleri
İklim modelleri, atmosferin, okyanusların, kara yüzeyinin ve buzun etkileşimlerini simüle etmek için niceliksel yöntemler kullanır. Bunlar; hava ve iklim sisteminin hareketlerinin araştırılmasından tutun, geleceğin iklimlerini öngörmeye kadar kadar, çeşitli amaçlarla kullanılır. Tüm iklim modelleri, kısa dalga enerji (görünür olanlar dahil) olarak dünyaya gelen elektromanyetik radyasyon ile uzun dalga enerji (Kızıl ötesi) olarak dünyadan giden elektromanyetik radyasyonu birbiriyle neredeyse ya da tamamen dengeler. Herhangi bir dengesizlik, dünyanın ortalama sıcaklığında bir değişikliğe neden olur.
Bu modellerin son yıllarda hakkında en çok konuşulan uygulamaları, başta karbondioksit (sera gazı) olmak üzere atmosferdeki sera gazı artışının sonuçlarını ortaya koymak için kullanıldı. Bu modellerde, ortalama küresel yüzey sıcaklığında yükselme meyli ve en hızlı sıcaklık artışının Kuzey Yarım Küre'nin daha yüksek enlemlerinde olacağı öngörülmektedir.
Modeller göreceli olarak basitten oldukça karmaşığa değişkenlik gösterebilir:
Dünyayı tek bir nokta olarak değerlendiren ve giden enerjiyi ortalama alan basit radyant ısı transferi modeli
Bu model dikey veya yatay olarak genişletilebilir (radyatif-konvektif modeller).
Son olarak, (eşleştirilmiş model) atmosfer-okyanus-deniz buzu küresel iklim modelleri, kütle ve enerji transferi ve radyant değişimi için bütüncül denklemleri ayırır ve çözer.
İklim tahminleri, bazı bilim insanlarının iklim değişikliğini öngörmek için kullandıkları bir yöntemdir. 1997'de Columbia Üniversitesi'nde İklim ve Toplum için Uluslararası Araştırma Enstitüsünün tahmin bölümü gerçek zamanlı olarak mevsimlik iklim tahminleri üretmeye başladı. Bu tahminleri üretmek için, yıllık bazda iklim değişkenliği simülasyonunda, her modelin doğruluk düzeyinin kapsamlı bir şekilde doğrulanmasını gerektiren, çok modlu bir genel tesir yaklaşımı da dahil olmak üzere kapsamlı tahmin araçları paketi geliştirildi.