Contenido

El estudio de los climas contemporáneos incorpora datos meteorológicos acumulados a lo largo de muchos años, como registros de precipitaciones, temperatura y composición atmosférica. El conocimiento de la atmósfera y su dinámica también se plasma en modelos&action=edit&redlink=1 "Modelo (abstracto) (aún no redactado)"), ya sea estadístico o matemático, que ayudan a integrar diferentes observaciones y a comprobar cómo encajan. La modelización se utiliza para comprender los climas pasados, presentes y futuros.

La investigación sobre el clima se ve dificultada por la gran escala, los largos periodos de tiempo y los complejos procesos que lo rigen. El clima se rige por leyes físicas que pueden expresarse como ecuaciones diferenciales. Estas ecuaciones están acopladas y no son lineales, por lo que las soluciones aproximadas se obtienen utilizando métodos numéricos para crear modelos climáticos globales"). El clima se modela a veces como un proceso estocástico, pero esto se acepta generalmente como una aproximación a procesos que, de otro modo, son demasiado complicados de analizar.

Dados climáticos

A coleta de longos registros de variáveis ​​climáticas é essencial para o estudo do clima. A climatologia lida com os dados agregados que a meteorologia coletou.[11]​ Os cientistas usam observações diretas e indiretas do clima, desde satélites de observação da Terra e instrumentação científica, como uma rede global de termômetros, até gelo pré-histórico extraído de geleiras.[12]​ À medida que a tecnologia de medição muda ao longo do tempo, os registros de dados não podem ser comparados diretamente. Como as cidades tendem a ser mais quentes do que as áreas circundantes, a urbanização tornou necessário corrigir constantemente os dados para este efeito de ilha de calor urbano.[13]​.

Modelos

Os modelos climáticos utilizam métodos quantitativos para simular as interações da atmosfera, dos oceanos, da superfície terrestre e do gelo. Eles são utilizados para diversos fins, desde o estudo da dinâmica do tempo e do sistema climático até projeções do clima futuro. Todos os modelos climáticos equilibram, ou quase isso, a energia que entra na forma de radiação eletromagnética de ondas curtas (incluindo radiação visível) para a Terra com a energia que sai na forma de radiação eletromagnética de ondas longas (infravermelha) da Terra. Qualquer desequilíbrio causa uma mudança na temperatura média da Terra. A maioria dos modelos climáticos inclui os efeitos radiativos dos gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono. Estes modelos prevêem uma tendência crescente nas temperaturas da superfície, bem como um aumento mais rápido da temperatura em latitudes mais elevadas.

Os modelos podem variar de relativamente simples a complexos:

Além disso, estão disponíveis em diferentes resoluções que variam de >100 a 1 km. As altas resoluções dos modelos climáticos globais são muito exigentes em termos computacionais e existem apenas alguns conjuntos de dados globais. Alguns exemplos são ICON[14]​ ou dados tecnicamente reduzidos, como CHELSA (High Resolution Climatologies for Earth's Surface Areas).[15]​[16]​.

Los temas que estudian los climatólogos se dividen a grandes rasgos en tres categorías: variabilidad del clima"), mecanismos de cambio climático y cambio climático moderno.[17]​.

Processos climatológicos

Vários fatores influenciam o estado médio da atmosfera em um determinado local. Por exemplo, as latitudes médias terão uma sazonalidade pronunciada na temperatura, enquanto as latitudes tropicais mostram pouca variação na temperatura ao longo do ano.[18] Outro controle importante sobre o clima é a continentalidade: a distância de grandes massas de água, como os oceanos. Os oceanos atuam como um fator moderador, de modo que as terras próximas a eles normalmente têm invernos amenos e verões moderados.[19] A atmosfera interage com outras esferas do sistema climático, com os ventos gerando correntes. estruturas oceânicas que transportam calor por todo o planeta.[20]​.

Classificação climática

A classificação é um aspecto importante de muitas ciências como ferramenta para simplificar processos complicados. Diferentes classificações climáticas foram desenvolvidas ao longo dos séculos, sendo a primeira na Grécia Antiga. A forma como os climas são classificados depende da sua aplicação. Um produtor de energia eólica exigirá informações (vento) diferentes na classificação de alguém interessado em agricultura, para quem a precipitação e a temperatura são mais importantes.[21] A classificação mais utilizada, a classificação climática de Köppen, foi desenvolvida no final do século e baseia-se na vegetação. Ele usa dados mensais de temperatura e precipitação.[22]​

Variabilidade climática

Existem diferentes modos de variabilidade: padrões recorrentes de temperatura ou outras variáveis ​​climáticas. Eles são quantificados com diferentes índices. Da mesma forma que o Dow Jones Industrial Average, baseado nos preços das ações de 30 empresas, é utilizado para representar as flutuações no mercado de ações como um todo, os índices climáticos são utilizados para representar os elementos essenciais do clima. Os índices climáticos são normalmente concebidos com o duplo objectivo de simplicidade e completude, e cada índice normalmente representa a situação e o momento do factor climático que representa. Pela sua própria natureza, os índices são simples e combinam muitos detalhes numa descrição generalizada da atmosfera ou do oceano que pode ser utilizada para caracterizar os factores que influenciam o sistema climático global.

O El Niño-Oscilação Sul (ENSO) é um fenômeno acoplado oceano-atmosfera no Oceano Pacífico responsável pela maior parte da variabilidade da temperatura global,[20]​ e tem um ciclo entre dois e sete anos.[23]​ A Oscilação do Atlântico Norte é um modo de variabilidade que é principalmente limitado à baixa atmosfera, a troposfera. A camada superior da atmosfera, a estratosfera, também é capaz de criar sua própria variabilidade, principalmente na Oscilação Madden-Juliana "(MJO), que tem um ciclo de aproximadamente 30-60 dias. A Oscilação Interdecadal do Pacífico" pode criar mudanças no Oceano Pacífico e na baixa atmosfera em escalas de tempo decadais.

Mudanças climáticas

As alterações climáticas ocorrem quando alterações no sistema climático da Terra dão origem a novos padrões climáticos que persistem durante um longo período de tempo. Este período de tempo pode ser tão curto quanto algumas décadas ou até milhões de anos. O sistema climático recebe quase toda a sua energia do sol. O sistema climático também emite energia para o espaço sideral. O equilíbrio entre a energia que entra e a que sai, e a passagem da energia através do sistema climático, determina o orçamento energético da Terra.

As “mudanças climáticas modernas” são impulsionadas pelas emissões humanas de gases com efeito de estufa provenientes da queima de combustíveis fósseis que aumentam a temperatura média global da superfície. No entanto, o aumento das temperaturas é apenas um aspecto das alterações climáticas modernas, uma vez que também foram observadas alterações na precipitação, nos rastos das tempestades e na cobertura de nuvens. As temperaturas mais altas estão provocando outras mudanças no sistema climático, como o derretimento generalizado das geleiras, a elevação do nível do mar e as mudanças na flora e na fauna.[25]​

Ao contrário da meteorologia, que se concentra em sistemas meteorológicos de curto prazo que duram até algumas semanas, a climatologia estuda a frequência e as tendências desses sistemas. Estuda a periodicidade dos fenómenos meteorológicos ao longo de anos até milénios, bem como as mudanças nos padrões climáticos médios de longo prazo, em relação às condições atmosféricas. Os climatologistas estudam tanto a natureza dos climas - local, regional ou global - quanto os fatores naturais ou induzidos pelo homem que causam as mudanças climáticas. A climatologia leva em conta o passado e pode ajudar a prever as mudanças climáticas futuras.

Os fenómenos de interesse climatológico incluem a camada limite atmosférica, padrões de circulação, transferência de calor (radiativo, convectivo e latente), interacções entre a atmosfera e os oceanos e a superfície terrestre (particularmente vegetação, uso do solo e topografia), e a composição química e física da atmosfera.

Os gregos iniciaram o estudo formal do clima; Na verdade, a palavra clima deriva da palavra grega klima, que significa “declive”, referindo-se à inclinação ou inclinação do eixo da Terra. Indiscutivelmente o texto clássico mais influente sobre o clima foi On Air, Water and Places[5]​ escrito por Hipócrates por volta de 400 AC. C. Este trabalho comentou sobre o efeito do clima na saúde humana e as diferenças culturais entre a Ásia e a Europa.[5]​ Esta ideia de que o clima controla quais países se destacam com base em seu clima, ou determinismo climático"), permaneceu influente ao longo da história.[5]​ O cientista chinês Shen Kuo (1031-1095) deduziu que os climas mudaram naturalmente ao longo de um enorme período de tempo, depois de observar bambu petrificado encontrado no subsolo nas proximidades. de Yanzhou (atual Yan'an, província de Shaanxi), uma área com clima seco inadequado para o cultivo de bambu.[6]​.

A invenção do termômetro e do barômetro durante a Revolução Científica permitiu o registro sistemático, que começou já em 1640-1642 na Inglaterra.[5] Os primeiros pesquisadores do clima incluíram Edmund Halley, que publicou um mapa dos ventos alísios em 1686, após uma viagem ao hemisfério sul. Benjamin Franklin (1706-1790) traçou pela primeira vez o curso da Corrente do Golfo para uso no envio de correspondência dos Estados Unidos para a Europa. Francis Galton (1822-1911) inventou o termo anticiclone.[7] Helmut Landsberg") (1906-1985) incentivou o uso da análise estatística na climatologia, o que levou à sua evolução para uma ciência física.

No início do século, a climatologia concentrava-se principalmente na descrição dos climas regionais. Esta climatologia descritiva era principalmente uma ciência aplicada, fornecendo aos agricultores e às pessoas mais interessadas estatísticas sobre como era o clima normal e como os eventos extremos eram prováveis ​​de ocorrer. Para fazer isso, os climatologistas tiveram que definir uma “normalidade climática”), ou uma média de condições meteorológicas e climáticas extremas durante um período geralmente de 30 anos.

Em meados do século, muitos pressupostos da meteorologia e da climatologia consideravam que o clima era mais ou menos constante. Embora os cientistas estivessem conscientes das alterações climáticas passadas, como a idade do gelo, o conceito de clima imutável foi útil no desenvolvimento de uma teoria geral sobre o que determina o clima. Isto começou a mudar nas décadas seguintes e, embora a história da ciência das alterações climáticas tenha começado mais cedo, as alterações climáticas não se tornaram um dos tópicos de estudo mais importantes para os climatologistas até a década de 1970.[10]​.

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El estudio de los climas contemporáneos incorpora datos meteorológicos acumulados a lo largo de muchos años, como registros de precipitaciones, temperatura y composición atmosférica. El conocimiento de la atmósfera y su dinámica también se plasma en modelos&action=edit&redlink=1 "Modelo (abstracto) (aún no redactado)"), ya sea estadístico o matemático, que ayudan a integrar diferentes observaciones y a comprobar cómo encajan. La modelización se utiliza para comprender los climas pasados, presentes y futuros.

La investigación sobre el clima se ve dificultada por la gran escala, los largos periodos de tiempo y los complejos procesos que lo rigen. El clima se rige por leyes físicas que pueden expresarse como ecuaciones diferenciales. Estas ecuaciones están acopladas y no son lineales, por lo que las soluciones aproximadas se obtienen utilizando métodos numéricos para crear modelos climáticos globales"). El clima se modela a veces como un proceso estocástico, pero esto se acepta generalmente como una aproximación a procesos que, de otro modo, son demasiado complicados de analizar.

Dados climáticos

A coleta de longos registros de variáveis ​​climáticas é essencial para o estudo do clima. A climatologia lida com os dados agregados que a meteorologia coletou.[11]​ Os cientistas usam observações diretas e indiretas do clima, desde satélites de observação da Terra e instrumentação científica, como uma rede global de termômetros, até gelo pré-histórico extraído de geleiras.[12]​ À medida que a tecnologia de medição muda ao longo do tempo, os registros de dados não podem ser comparados diretamente. Como as cidades tendem a ser mais quentes do que as áreas circundantes, a urbanização tornou necessário corrigir constantemente os dados para este efeito de ilha de calor urbano.[13]​.

Modelos

Os modelos climáticos utilizam métodos quantitativos para simular as interações da atmosfera, dos oceanos, da superfície terrestre e do gelo. Eles são utilizados para diversos fins, desde o estudo da dinâmica do tempo e do sistema climático até projeções do clima futuro. Todos os modelos climáticos equilibram, ou quase isso, a energia que entra na forma de radiação eletromagnética de ondas curtas (incluindo radiação visível) para a Terra com a energia que sai na forma de radiação eletromagnética de ondas longas (infravermelha) da Terra. Qualquer desequilíbrio causa uma mudança na temperatura média da Terra. A maioria dos modelos climáticos inclui os efeitos radiativos dos gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono. Estes modelos prevêem uma tendência crescente nas temperaturas da superfície, bem como um aumento mais rápido da temperatura em latitudes mais elevadas.

Os modelos podem variar de relativamente simples a complexos:

Além disso, estão disponíveis em diferentes resoluções que variam de >100 a 1 km. As altas resoluções dos modelos climáticos globais são muito exigentes em termos computacionais e existem apenas alguns conjuntos de dados globais. Alguns exemplos são ICON[14]​ ou dados tecnicamente reduzidos, como CHELSA (High Resolution Climatologies for Earth's Surface Areas).[15]​[16]​.

Los temas que estudian los climatólogos se dividen a grandes rasgos en tres categorías: variabilidad del clima"), mecanismos de cambio climático y cambio climático moderno.[17]​.

Processos climatológicos

Vários fatores influenciam o estado médio da atmosfera em um determinado local. Por exemplo, as latitudes médias terão uma sazonalidade pronunciada na temperatura, enquanto as latitudes tropicais mostram pouca variação na temperatura ao longo do ano.[18] Outro controle importante sobre o clima é a continentalidade: a distância de grandes massas de água, como os oceanos. Os oceanos atuam como um fator moderador, de modo que as terras próximas a eles normalmente têm invernos amenos e verões moderados.[19] A atmosfera interage com outras esferas do sistema climático, com os ventos gerando correntes. estruturas oceânicas que transportam calor por todo o planeta.[20]​.

Classificação climática

A classificação é um aspecto importante de muitas ciências como ferramenta para simplificar processos complicados. Diferentes classificações climáticas foram desenvolvidas ao longo dos séculos, sendo a primeira na Grécia Antiga. A forma como os climas são classificados depende da sua aplicação. Um produtor de energia eólica exigirá informações (vento) diferentes na classificação de alguém interessado em agricultura, para quem a precipitação e a temperatura são mais importantes.[21] A classificação mais utilizada, a classificação climática de Köppen, foi desenvolvida no final do século e baseia-se na vegetação. Ele usa dados mensais de temperatura e precipitação.[22]​

Variabilidade climática

Existem diferentes modos de variabilidade: padrões recorrentes de temperatura ou outras variáveis ​​climáticas. Eles são quantificados com diferentes índices. Da mesma forma que o Dow Jones Industrial Average, baseado nos preços das ações de 30 empresas, é utilizado para representar as flutuações no mercado de ações como um todo, os índices climáticos são utilizados para representar os elementos essenciais do clima. Os índices climáticos são normalmente concebidos com o duplo objectivo de simplicidade e completude, e cada índice normalmente representa a situação e o momento do factor climático que representa. Pela sua própria natureza, os índices são simples e combinam muitos detalhes numa descrição generalizada da atmosfera ou do oceano que pode ser utilizada para caracterizar os factores que influenciam o sistema climático global.

O El Niño-Oscilação Sul (ENSO) é um fenômeno acoplado oceano-atmosfera no Oceano Pacífico responsável pela maior parte da variabilidade da temperatura global,[20]​ e tem um ciclo entre dois e sete anos.[23]​ A Oscilação do Atlântico Norte é um modo de variabilidade que é principalmente limitado à baixa atmosfera, a troposfera. A camada superior da atmosfera, a estratosfera, também é capaz de criar sua própria variabilidade, principalmente na Oscilação Madden-Juliana "(MJO), que tem um ciclo de aproximadamente 30-60 dias. A Oscilação Interdecadal do Pacífico" pode criar mudanças no Oceano Pacífico e na baixa atmosfera em escalas de tempo decadais.

Mudanças climáticas

As alterações climáticas ocorrem quando alterações no sistema climático da Terra dão origem a novos padrões climáticos que persistem durante um longo período de tempo. Este período de tempo pode ser tão curto quanto algumas décadas ou até milhões de anos. O sistema climático recebe quase toda a sua energia do sol. O sistema climático também emite energia para o espaço sideral. O equilíbrio entre a energia que entra e a que sai, e a passagem da energia através do sistema climático, determina o orçamento energético da Terra.

As “mudanças climáticas modernas” são impulsionadas pelas emissões humanas de gases com efeito de estufa provenientes da queima de combustíveis fósseis que aumentam a temperatura média global da superfície. No entanto, o aumento das temperaturas é apenas um aspecto das alterações climáticas modernas, uma vez que também foram observadas alterações na precipitação, nos rastos das tempestades e na cobertura de nuvens. As temperaturas mais altas estão provocando outras mudanças no sistema climático, como o derretimento generalizado das geleiras, a elevação do nível do mar e as mudanças na flora e na fauna.[25]​

Ao contrário da meteorologia, que se concentra em sistemas meteorológicos de curto prazo que duram até algumas semanas, a climatologia estuda a frequência e as tendências desses sistemas. Estuda a periodicidade dos fenómenos meteorológicos ao longo de anos até milénios, bem como as mudanças nos padrões climáticos médios de longo prazo, em relação às condições atmosféricas. Os climatologistas estudam tanto a natureza dos climas - local, regional ou global - quanto os fatores naturais ou induzidos pelo homem que causam as mudanças climáticas. A climatologia leva em conta o passado e pode ajudar a prever as mudanças climáticas futuras.

Os fenómenos de interesse climatológico incluem a camada limite atmosférica, padrões de circulação, transferência de calor (radiativo, convectivo e latente), interacções entre a atmosfera e os oceanos e a superfície terrestre (particularmente vegetação, uso do solo e topografia), e a composição química e física da atmosfera.