Informacija

8.5.1.1: Pasauliniai orai ir klimatas - Biologija

8.5.1.1: Pasauliniai orai ir klimatas - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

The klimatas regionas apibūdina vidutines atmosferos sąlygas (temperatūrą ir kritulius), kurias patiria regionas, ir kiek tos sąlygos skiriasi skirtingais sezonais ir metais. Klimatas skiriasi nuo oras tuo oru yra atmosferos sąlygos bet kuriuo momentu, o klimatas yra ilgalaikiai vidurkiai, modeliai ar tendencijos. Šis skirtumas išsamiau aptariamas skyriuje apie klimato kaitą.

Klimatui didelę įtaką daro Žemės forma, Žemės ašies posvyris ir Žemės judėjimo aplink saulę modelis. Pirma, Žemė yra sfera, o tai reiškia, kad saulės energijos intensyvumas kinta įvairiose platumose (2.3.2 pav.). Netoli geografinio pusiaujo (0 ° platumos) saulės spinduliai tiesiogiai patenka į Žemę ir tenka daug šilumos ir šviesos vienam ploto vienetui. Didelėse platumose (arčiau polių) saulės spinduliai atsitrenkia į Žemę pasvirusiu kampu, o šiluma ir šviesa pasklinda didesniame Žemės paviršiaus plote. Taigi, sferinė Žemės forma lemia bendrą šiltesnės vidutinės temperatūros prie pusiaujo ir vėsesnės vidutinės temperatūros link ašigalių modelį (2.3.3 pav.).

Paveikslas ( PageIndex {1} ): Žemės formos ir saulės energijos posvyrio ryšys. Figūrą sukūrė L Gerhart-Barley su biorender.com

Paveikslas (PageIndex{2}): Pasauliniai vidutinės metinės temperatūros sausumoje modeliai. Vaizdas iš „Wikimedia Commons“1.

Saulės energija taip pat lemia kritulių ir atmosferos cirkuliacijos modelius (2.3.4 pav.). Prie geografinio pusiaujo, kur intensyvi saulės energija, šiltas oras plečiasi ir kyla aukštyn. Pasiekęs viršutinius atmosferos sluoksnius, jis atvėsta. Kadangi vėsesnis oras negali išlaikyti tiek vandens garų, kiek šiltas, šios vėstančios, kondensuojančios oro masės netenka daug drėgmės kaip krituliai. Šios oro masės nutolsta nuo pusiaujo, į šiaurę ar pietus. Maždaug 30 ° šiaurės platumos ir pietų platumos šios vėsios, sausos oro masės krinta atgal link Žemės paviršiaus. Artėjant prie paviršiaus, jie sušyla ir sugeria drėgmę iš apatinės atmosferos, sukeldami sausus regionus, esančius maždaug 30 ° šiaurės platumos ir 30 ° pietų platumos. Tada šios oro masės juda atgal link pusiaujo, kur sušils, sugers daugiau drėgmės ir vėl pakils, užbaigdamos oro judėjimo ciklą tarp 0° (geografinis pusiaujas) ir 30° šiaurės platumos ir 30° pietų platumos (2.3.4 pav.). . Šis oro judėjimo ciklas vadinamas a Hadley Cell. Panašios ląstelės egzistuoja nuo 30 ° iki 60 ° platumos (vadinamos Ferrelio ląstelėmis) ir nuo 60 ° iki 90 ° platumos (vadinamos poliarinėmis ląstelėmis), nors Hadley ląstelė yra stipriausia, nes ji yra sutelkta ten, kur saulės energija yra intensyviausia. Todėl sferinė Žemės forma ir jos įtaka šioms atmosferos ląstelėms lemia bendrą pasaulinių kritulių modelį, ypač gausų kritulių kiekį netoli geografinio pusiaujo ir itin mažą kritulių kiekį 30 ° šiaurės platumos ir 30 ° pietų platumos (2.3 pav.). .5)


Paveikslas ( PageIndex {3} ): Saulės energijos, oro masių judėjimo ir pasaulinių kritulių modelių ryšys. Raudonos rodyklės rodo šiltą oro masę, mėlynos – vėsų oro masę. Figūrą sukūrė L Gerhart-Barley su biorender.com

Paveikslas (PageIndex{4}): Pasaulinis vidutinis metinis kritulių kiekis sausumos ekosistemose. Vaizdas iš „Wikimedia Commons“2.

Kaip pažymėta 2.3.2 paveiksle, Žemės ašis nuo vertikalios yra pasvirusi maždaug 23,5 °. Ašies orientacija išlieka pastovi, nes Žemė sukasi aplink saulę, o tai reiškia, kad tam tikro regiono gaunamos saulės spinduliuotės intensyvumas kinta ištisus metus, sukuriant sezonus (2.3.6 pav.). Gruodžio mėn. Šiaurės pusrutulis yra pasviręs nuo saulės, todėl gauna mažiau intensyvios saulės energijos, o pietinis pusrutulis yra pakreiptas į saulę ir todėl gauna intensyvesnę saulės energiją. Vadinasi, gruodis yra žiema Šiaurės pusrutulyje, o vasara - pietiniame pusrutulyje. Birželio mėnesį yra atvirkščiai; pietinis pusrutulis pasviręs nuo saulės, o šiaurinis pusrutulis – link saulės. Vadinasi, birželis yra vasara Šiaurės pusrutulyje, o žiema - Pietų pusrutulyje. Tarp šių kraštutinumų, rugsėjo ir kovo mėnesiais, yra rudens ir pavasario sezonai.


Žemės ašies pakreipimas taip pat sukelia dienos ilgio pokyčius, kurie yra susieti su metų laikais; vasara turi ilgesnes dienas nei ziema. Gruodžio 21 ir birželio 21 d. yra dienos ilgio kraštutinumai, vadinami saulėgrįžos. Gruodžio 21 d. Šiaurės pusrutulyje yra trumpiausia diena (nes jis yra nukreiptas nuo saulės), o pietų pusrutulyje - ilgiausia diena (nes jis nukreiptas į saulę). Panašiai birželio 21 d. Pietiniame pusrutulyje yra trumpiausia diena, o šiauriniame - ilgiausia. Kuo arčiau ašigalio yra regionas, tuo didesnis dienos trukmės pokytis bus toks, kad regionai į šiaurę nuo poliarinio rato (~66,5° Š) arba į pietus nuo Antarkties rato (~66,5° S) svyruoja tarp 24 val. valandos dienos šviesos vasaros saulėgrįžos metu ir 24 valandų nakties žiemos saulėgrįžos metu. Pusiaukelėje tarp saulėgrįžų rugsėjo 21 d. Ir kovo 21 d. Diena ir naktis yra vienodo ilgio, vadinami lygiadienis. Rugsėjo lygiadienis yra Šiaurės pusrutulio ruduo, o Pietų pusrutulis - pavasaris. Kovo lygiadienis yra pavasaris Šiaurės pusrutulyje ir ruduo pietiniame pusrutulyje.

Paveikslas (PageIndex{5}): Ryšys tarp Žemės ašies pakreipimo ir jos orbitos aplink saulę. Paveikslą sukūrė L Gerhart-Barley su biorender.com

Pastaba

Įprasta klaidinga nuomonė, kad metų laikus lemia Žemės atstumas nuo saulės: šiltesni metų laikai būna tada, kai Žemė yra arti saulės, o vėsesni sezonai būna tada, kai Žemė yra toli nuo saulės. Žemės atstumas nuo saulės nenustato metų laikų. Sezonų modelį ištisus metus lemia Žemės ašies pakreipimas, kuris keičia saulės spinduliuotės intensyvumą ištisus metus. Šiltesni metų laikai būna tada, kai saulės energija yra intensyvesnė, o vėsesni – kai saulės energija yra mažiau intensyvi.

Paveikslas (PageIndex{6}): Žemės atstumas nuo saulės neturi įtakos metų laikams. Metų laikus visiškai lemia Žemės ašies pakreipimas, skriejant aplink saulę. Paveikslą sukūrė L Gerhart-Barley su biorender.com

Vidutiniškai Žemė yra maždaug 93 milijonų mylių atstumu nuo Saulės. Šis atstumas šiek tiek skiriasi dėl to, kad Žemės orbita aplink saulę yra elipsė, o ne tobulas apskritimas, o saulė nėra elipsės centre. Vadinasi, kai kuriose savo orbitos dalyse Žemė yra arčiau saulės nei kituose orbitos taškuose. Gruodžio saulėgrįža, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje (2.4.6), yra žiema Šiaurės pusrutulyje, nes saulės intensyvumas yra mažesnis, nors Žemė yra arčiau saulės šioje orbitos dalyje. Panašiai birželio saulėgrįža yra vasara šiauriniame pusrutulyje dėl didesnio saulės intensyvumo, nors Žemė šioje orbitos dalyje yra toliau nuo saulės.

Hadlio ląstelės procesas, pavaizduotas 2.3.4 paveiksle, yra sutelktas ten, kur saulės energija yra intensyviausia, vadinama šiluminis pusiaujas. Geografinis pusiaujas (0 ° platumos) nejuda; tačiau Žemės ašies pakreipimas ir Žemės orbita aplink saulę reiškia, kad šiluminis pusiaujas kartais yra geografiniame pusiaujo, o kartais - į šiaurę ar pietus nuo jo. Šiluminio pusiaujo judėjimas vyksta pagal nuspėjamą modelį, susijusį su pirmiau aprašytais sezonais, saulėgrįžomis ir lygiadieniais. Kiekvieną gruodžio saulėgrįžą šiluminis pusiaujas yra pietuose. Po gruodžio saulėgrįžos šiluminis pusiaujas pradeda judėti į šiaurę. Jis kerta pusiaują apie rugsėjo lygiadienį ir toliau juda į šiaurę, pasiekdamas šiaurinį kraštutinumą birželio saulėgrįžoje. Po birželio saulėgrįžos jis pradeda judėti į pietus, per kovo lygiadienį kirsdamas pusiaują ir vėl pasiekdamas savo pietinį kraštutinumą gruodžio saulėgrįžos metu. Atkreipkite dėmesį, kad 2.3.6 paveiksle nėra mastelio ir kad šiluminio pusiaujo judėjimas nėra toks kraštutinis, kaip rodo paveikslas.


Hadley Cell oro masėms kylant, plečiantis ir vėsstant išskiriami krituliai sukuria lietaus debesų juostą, vadinamą Atogrąžų konvergencijos zona (ITCZ). ITCZ seka šiluminį pusiaują, nes jis visus metus juda į šiaurę ir pietus (2.3.8 pav.); tačiau kadangi ITCZ ​​yra viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, jį taip pat veikia oro srovės, todėl jis ne visada sudaro tiesią arba vientisą juostą, o kai kuriais sezonais ar kai kuriose srityse gali net padalyti į dvi juostas.

Paveikslas ( PageIndex {7} ): Tropinių suartėjimo zonos (ITCZ) vieta liepos ir sausio mėn. Vaizdas iš „Wikimedia Commons“3.

Visos šiame skyriuje aptariamos sąvokos yra susijusios. Sferinė Žemės forma lemia saulės intensyvumo skirtumus, o didžiausias saulės intensyvumas atsiranda ties šiluminiu pusiauju. Hadley ląstelės centras yra susietas su terminiu pusiauju, o kylančios oro masės Hadley ląstelės centre sudaro ITCZ ​​debesų juostas, kurios taip pat yra maždaug virš šiluminio ekvatoriaus (su kai kuriais pokyčiais dėl atmosferos srovių). . „Hadley Cell“ veikimas nukreipia intensyvaus lietaus regionus ląstelės centre, virš šiluminio pusiaujo ir intensyvaus sausumo regionus 30 ° šiaurės platumos ir 30 ° pietų platumos. Dėl Žemės ašies pakreipimo ir Žemės orbitos aplink saulę šiluminis pusiaujas (taigi ir Hadley ląstelės centras bei ITCZ) ištisus metus juda į šiaurę ir pietus, o birželio saulėgrįžos metu pasiekia šiaurinį kraštutinumą. pietų kraštutinumas gruodžio saulėgrįžoje, o rugsėjo ir kovo lygiadieniuose - netoli geografinio pusiaujo (0 ° platumos).

Pasauliniai temperatūros (2.3.3 pav.) ir kritulių (2.3.5 pav.) modeliai koreliuoja su globaliais biologinės įvairovės modeliais (2.3.9 pav.). Regionuose, esančiuose netoli pusiaujo (kuriuose yra aukšta temperatūra ir daug kritulių), įvairovė yra didesnė, o aukštesnėse platumose (arčiau polių) esančių regionų įvairovė yra mažesnė. Šis modelis vadinamas platumos įvairovės gradientasir buvo dokumentuota daugelyje organizmų grupių, tiek sausumos, tiek vandens. Šis gradientas išsamiau aptariamas skyriuje apie biomas.

Paveikslas (PageIndex{8}): Pasauliniai sausumos stuburinių įvairovės modeliai. Vaizdas iš „Wikimedia Commons“4.


Veiksniai, turintys įtakos klimatui

Aukščio ar aukščio poveikio klimatas
Paprastai klimato sąlygos tampa šaltesnės, kai didėja aukštis. „Gyvenimo zonos“ ant aukšto kalno atspindi pokyčius, augalai prie pagrindo yra tokie patys kaip ir aplinkiniame kaime, tačiau medžiai negali viršyti medienos linijos. Sniegas vainikuoja aukščiausius aukštumus.

Vyraujantys pasauliniai vėjo modeliai
Yra trys pagrindiniai vėjo modeliai šiauriniame pusrutulyje, taip pat 3 pietiniame pusrutulyje. Tai yra vidutinės sąlygos ir iš esmės neatskleidžia konkrečios dienos sąlygų. Keičiantis sezonams, vėjo modeliai pasislenka į šiaurę arba pietus. Taip pat ir intertropinė konvergencijos zona, kuri juda pirmyn ir atgal per pusiaują. Jūreiviai šią zoną vadino nuosmukiu, nes jos vėjai paprastai būna silpni.

Saulės spindulių platuma ir kampai. Žemei skriejant aplink saulę, jos ašies posvyris keičia saulės spindulių sąlyčio su žeme kampą ir taip keičia dienos šviesos valandas skirtingose ​​platumose. Poliariniai regionai patiria didžiausią skirtumą: žiemą saulė būna ribota arba visai nėra, o vasarą - iki 24 valandų dienos šviesos.

Topografija
Teritorijos topografija gali labai paveikti mūsų klimatą. Kalnų grandinės yra natūralios oro judėjimo kliūtys. Kalifornijoje vėjai prie Ramiojo vandenyno neša drėgmės pripildytą orą pakrantės link. Pakrantės diapazonas leidžia šiek tiek kondensuotis ir lengvai iškristi. Viduje aukštesnis Siera Nevados diapazonas ore skleidžia žymesnius kritulius. Vakariniuose Siera Nevados šlaituose nuo suspaudimo įšyla skęstantis oras, išgaruoja debesys ir vyrauja sausos sąlygos.

Geografijos poveikis
Miesto, miesto ar vietos padėtis ir atstumas nuo kalnų ir didelių vandens plotų padeda nustatyti vyraujančius vėjo modelius ir tai, kokios oro masės jį veikia. Vasarą pakrantės zonos gali mėgautis gaiviu vėjeliu, kai vėsesnis vandenyno oras juda į krantą. Vietos į pietus ir rytus nuo Didžiųjų ežerų gali tikėtis „ežero efekto“ sniego žiemą, kai šaltas oras keliauja per palyginti šiltesnius vandenis.

Pavasarį ir vasarą žmonės Tornado alėjoje, JAV centrinėje dalyje, stebi perkūniją. Šios audros kyla ten, kur dažnai susilieja trijų tipų oro masės: šalta ir sausa iš šiaurės, šilta ir sausa iš pietvakarių, o šilta ir drėgna Meksikos įlanka – šios susidūrusios oro masės dažnai sukelia tornadų audras.

Žemės paviršius
Tiesiog pažiūrėkite į bet kurį Žemės rutulį ar pasaulio žemėlapį, rodantį žemės dangą, ir pamatysite kitą svarbų veiksnį, turintį įtakos klimatui: Žemės paviršių. Saulės šviesos kiekis, kurį sugeria arba atspindi paviršius, lemia, kiek atmosferos įkaista. Tamsesnės sritys, pvz., stipriai augmenija apaugusios sritys, paprastai gerai sugeria šviesesnes vietas, pavyzdžiui, sniegu ir ledu padengtos sritys, dažniausiai gerai atspindi. Vandenynas sugeria ir praranda šilumą lėčiau nei sausuma. Jo vandenys palaipsniui išskiria šilumą į atmosferą, kuri vėliau paskirsto šilumą visame pasaulyje.

Klimato kaita laikui bėgant
Šaltasis ir šiltasis laikotarpiai apibūdina ilgą Žemės istoriją. Kai kurie buvo gana trumpi, kiti - šimtus tūkstančių metų. Kai kuriais šaltais laikotarpiais ledynai augo ir išplito dideliuose regionuose. Vėlesniais šiltais laikotarpiais ledas atsitraukė. Kiekvienas laikotarpis labai paveikė augalų ir gyvūnų gyvenimą. Paskutinis vėsus laikotarpis, dažnai vadinamas „mažuoju ledynmečiu“, Vakarų Europoje baigėsi apie 1850 m.

Nuo XX amžiaus pradžios visame pasaulyje temperatūra nuolat kildavo. Tačiau dar neaišku, kiek šio visuotinio atšilimo lemia natūralios priežastys ir kiek - žmogaus veikla, pvz., Iškastinio kuro deginimas ir miškų valymas.


Klimato kaitos poveikis jūrų organizmams ir ekosistemoms

Žmogaus veikla kasmet į Žemės atmosferą išskiria gigatonas anglies. Tiesioginės kaupiamųjų poindustrinių išmetamųjų teršalų pasekmės yra auganti pasaulinė temperatūra, sutrikę regioniniai orų modeliai, kylantys jūros lygiai, rūgštinantys vandenynai, pasikeitusios maistinių medžiagų apkrovos ir pakitusi vandenynų cirkuliacija. Šios ir kitos fizinės pasekmės daro įtaką jūrų biologiniams procesams nuo genų iki ekosistemų, nuo uolienų baseinų iki vandenynų baseinų, daro įtaką ekosistemų funkcijoms ir kelia grėsmę žmonių aprūpinimo maistu saugumui. Fizinių pokyčių tempai kai kuriais atvejais yra precedento neturintys. Tikėtina, kad biologiniai pokyčiai bus pakankamai greiti, nors organizmų ir ekosistemų atsparumas ir atsparumas labai skiriasi. Biologiniai pokyčiai, pagrįsti fiziologiniu atsaku, pasireiškia kaip rūšių diapazono pokyčiai, invazijos ir išnykimai bei ekosistemos režimo pokyčiai. Atsižvelgiant į esminį vaidmenį, kurį vandenynai atlieka planetos funkcijoje ir žmonių aprūpinime, pagrindinis iššūkis yra įsikišti, kol nepraeina daugiau lūžio taškų ir jūrų ekosistemos seka mažiau buferizuotas antžemines sistemas, esančias toliau mažėjimo spiralėje. Nors vandenynų bioinžinerija gali palengvinti pokyčius, tai nėra be rizikos. Pagrindinis klimato kaitos stabdis tebėra sumažėjęs CO(2) išmetimas, dėl kurio jūrų mokslininkai ir jūrų aplinkos saugotojai gali daryti lobizmą ir prie jo prisidėti. Šioje apžvalgoje aprašoma dabartinė klimato kaita, ją nustatant atsižvelgiant į istorinius pokyčius, atsižvelgiama į klimato kaitos pasekmes jūrų biologiniams procesams dabar ir ateityje, taip pat aptariamas indėlis, kurį jūrų sistemos galėtų atlikti sušvelnindamos pasaulinio klimato kaitos poveikį.


Ekstremalių orų, klimato ir pesticidų naudojimo įtaka bestuburiams javų laukuose per 42 metus

Grūdų laukai yra labai svarbūs siekiant subalansuoti maisto gamybą ir aplinkos sveikatą klimato kaitos akivaizdoje. Jose bestuburiai teikia pagrindines ekosistemų paslaugas. Naudodami 42 metų stebėjimo duomenis, surinktus pietų Anglijoje, ištyrėme javų laukų bestuburių jautrumą ir atsparumą ekstremalioms oro sąlygoms ir ištyrėme ilgalaikių temperatūros, kritulių ir pesticidų naudojimo pokyčių poveikį bestuburių gausumui. Iš 26 tirtų bestuburių grupių vienuolika pasirodė jautrūs ekstremalioms oro sąlygoms. Araneae, Cicadellidae, suaugusių Heteroptera, Thysanoptera, Braconidae vidutinis gausumas padidėjo karštais/sausais metais ir sumažėjo šaltais/šlapiais metais Enicmus ir Lathridiidae. Vidutinis Delphacidae, Cryptophagidae ir Mycetophilidae gausumas padidėjo tiek karštais / sausais, tiek šaltais / drėgnais metais, palyginti su kitais metais. Visų 10 grupių gausa paprastai grįžo prie savo ilgalaikės tendencijos per metus po ekstremalių įvykių. Penkių iš jų jautrumas šaltiems / drėgniems reiškiniams buvo mažiausias (išreikšdamas didesnį gausumą) vietose, turinčiose vakarų aspektą. Kai kurios ilgalaikės bestuburių gausos tendencijos koreliavo su temperatūra ir krituliais, o tai rodo, kad klimato kaita gali jas paveikti. Tačiau pesticidų naudojimas buvo svarbesnis aiškinant tendencijas, o tai rodo, kad sumažėjęs pesticidų naudojimas sušvelnins klimato kaitos padarinius.

Failo pavadinimas apibūdinimas
gcb13026-sup-0001-FigS1.pdfPDF dokumentas, 482,9 KB S1 paveikslas. a) Temperatūros ir bestuburių gausos spektrinio tankio kreivės (logaritmai) ir dažnis (metai −1 ). b) Kritulių ir bestuburių gausos spektrinės tankio kreivės (logaritmai) ir dažnis (-1 metai).
gcb13026-sup-0002-FigS2.pdfPDF dokumentas, 793,4 KB S2 paveikslas. (a–c) Temperatūros, suporuotos su bestuburių gausa, darnos ir fazių spektrai.
gcb13026-sup-0003-FigS3.pdfPDF dokumentas, 805,3 KB S3 pav. (a – c) Kritulių, suporuotų su bestuburių gausa, darnos ir fazių spektrai.

Atkreipkite dėmesį: leidėjas nėra atsakingas už bet kokios autorių pateiktos pagalbinės informacijos turinį ar funkcionalumą. Visos užklausos (išskyrus trūkstamą turinį) turėtų būti nukreiptos į atitinkamą straipsnio autorių.


Susirūpinimo laipsnis: kodėl svarbi pasaulinė temperatūra

Jei paklaustumėte jūrinio vėžlio, kodėl nedidelis pasaulinės vidutinės temperatūros padidėjimas yra svarbus, greičiausiai gausite kąsnį. Iš jūros žolės, tai yra.

Žinoma, jūrų vėžliai gali kalbėti, išskyrus tam tikrus animacinius filmus. Ir nors ekrane jie buvo vaizduojami kaip laimingi padarai, iš tikrųjų yra gana sunku būti jūros vėžliu, vaikinu (atsižvelkite į faktus), o šiltėjančiame pasaulyje jis tampa vis sunkesnis.

Remiantis keliais tyrimais, paplūdimio smėlio, kuriame jūrinių vėžlių patelės peri lizdus, ​​temperatūra turi įtakos jų palikuonių lyčiai inkubacijos metu, todėl šiltėjantis klimatas gali paskatinti jūros vėžlius išnykti, nes atsiranda patinų trūkumas. 1

Keli laipsniai daro didžiulį skirtumą. Esant 31,1 laipsnio Celsijaus (88 laipsnių pagal Celsijų) smėlio temperatūrai, išsirita tik žaliųjų jūrų vėžlių patelės, o esant 27,8 laipsniams Celsijaus (82 laipsniai pagal Celsijų) ir žemiau, išsirita tik patinai.

Nors jūros vėžlių padėtis yra iliustratyvi, tai rodo faktą, kad visos natūralios ir žmogaus sistemos yra jautrios įvairaus laipsnio klimato atšilimui. Siekdamas įvertinti galimą visuotinio atšilimo poveikį mūsų planetai esant įvairioms temperatūros riboms, viršijančioms ikipramoninio lygio lygį (laikytinas laikotarpiu nuo 1850 iki 1900 m.), Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija (IPCC) spalio mėn. Atšilimas 1,5 laipsnio Celsijaus (2,7 laipsnio Farenheito). IPCC yra Jungtinių Tautų organizacija, kurios užduotis yra įvertinti su klimato kaita susijusį mokslą.

Ataskaitoje buvo nagrinėjamas poveikis, kai pasaulinės vidutinės temperatūros padidėjimo apribojimas yra gerokai žemesnis nei 2 laipsniai Celsijaus (3,6 laipsnio Farenheito), palyginti su ikipramoninio laikotarpio lygiu, ir numatomas poveikis, kurį Žemė matys esant 1,5 laipsnio ir 2 laipsnių Celsijaus temperatūrai viršijant lygius. 1,5 laipsnio Celsijaus slenkstis atspindi tikslą, nustatytą Paryžiaus susitarime, kurį 2015 m. Gruodžio mėn. Priėmė 195 šalys, siekdamos kovoti su klimato kaitos grėsme.

Šiame interaktyviame puslapyje pateikiami svarbiausi ataskaitos akcentai:

Ataskaitoje, kurią parengė 91 autorius ir apžvalgų redaktorius iš 40 šalių, taip pat 133 autoriai, cituojami daugiau nei 6000 mokslinių nuorodų ir įtraukta tūkstančių ekspertų apžvalgininkų visame pasaulyje, įskaitant NASA, indėlis. NASA duomenys buvo labai svarbūs siekiant suprasti, kaip kiekvienas atšilimo laipsnis paveiks mūsų planetą. NASA modeliai prisidėjo prie ataskaitos ir rsquos projekcijų, o NASA palydovų ir oro stebėjimai suteikė kritinių duomenų.

Deja, atšilimas taip pažengė į priekį, kad dabar turime stebėjimų, kas nutinka, kai turite papildomą pusę laipsnio, - sakė Drew Shindell, Duke universiteto, Durhamo, Šiaurės Karolinos, Nikolajaus aplinkos mokyklos klimato mokslų profesorius. „Shindell“ yra koordinuojantis vieno specialiosios ataskaitos skyriaus autorius ir jos santraukos politikos formuotojams autorius. Praėjus papildomiems 5–10 metų nuo paskutinio IPCC vertinimo, kartu su šiuolaikinėmis stebėjimo sistemomis, kurių daugelis yra iš NASA, tikrai galime daug aiškiau nei praeityje pamatyti, kas nutinka planetai, kai papildomas pusės laipsnio atšilimas .&rdquo

Ataskaitoje teigiama, kad nuo ikipramoninio laikotarpio žmonių veikla padidino vidutinę Žemės ir Žemės temperatūrą maždaug 1 laipsniu Celsijaus (1,8 laipsnio Farenheito), o šis skaičius šiuo metu kas dešimtmetį didėja 0,2 laipsnio Celsijaus (0,36 laipsnio Farenheito). . Tokiu greičiu visuotinis atšilimas greičiausiai pasieks 1,5 laipsnio Celsijaus laipsnį virš ikipramoninio lygio 2030–2052 m., O geriausias įvertinimas-apie 2040 m.

Šildymas, kurį nuo ikipramoninio laikotarpio pradžios į Žemės sistemą jau įvedė žmogaus išmetami teršalai, neturėtų išnykti šimtus ar tūkstančius metų. Dėl jau kilusio atšilimo ir toliau kils tolesnių ilgalaikių mūsų klimato pokyčių, tokių kaip jūros lygio kilimas ir su juo susijęs poveikis. Tačiau ataskaitoje teigiama, kad vien dėl šių praeityje išmetamų teršalų nelaikoma tikimybe, kad Žemė įšils 1,5 laipsnio Celsijaus. Kitaip tariant, svarbu, ką mes, kaip visuomenė, darome dabar. Tai, kaip pasaulis dabar sprendžia šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo mažinimo klausimus, iš esmės padės nustatyti būsimo atšilimo laipsnį, nesvarbu, ar mus užklups klimato kaitos siautėjimas, ar žaibo kamuoliukas.

Galbūt jūs galvojate: & ldquoKodėl man turėtų rūpėti, ar temperatūra pakils dar pusę laipsnio ar vienu laipsniu? Temperatūra nuolat kyla ir krinta. Koks skirtumas? & Rdquo

Atsakymas yra, daug. Aukštesnės temperatūros ribos neigiamai paveiks vis didesnius gyvybės procentus Žemėje, o tai labai skirsis pagal regioną, ekosistemą ir rūšis. Kai kurioms rūšims tai tiesiog reiškia gyvybę ar mirtį.

Tai, ką matome, nėra geras klimato kaitos poveikis, daugeliu atvejų yra didesnis, atsižvelgiant į pusę laipsnio (atšilimo), nei tikėjomės, - sakė Shindell, anksčiau buvęs NASA ir rsquos Goddard kosmoso tyrimų instituto Niujorke mokslininkas. Miestas. Matome spartesnį ledo tirpimą, didesnį tropinių audrų padarytą žalą, stipresnį poveikį sausroms ir potvyniams ir tt Kai kalibruojame savo modelius, kad fiksuotume pastebėtus atsakymus ar net tiesiog ekstrapoliuotume dar pusę laipsnio, matome, kad tai yra svarbiau nei anksčiau manėme, kad išvengsime papildomo atšilimo tarp 1,5–2 laipsnių Celsijaus.

Shindellas sakė, kad ataskaitoje buvo galima panaudoti mokslininkų ir rsquo supratimą iš stebėjimų, kad būtų galima įvertinti, kiek dar žmonių rizikuotų dėl klimato kaitos poveikio, papildomai atšilus pusei laipsnio. & ldquoTai & rsquos šimtai milijonų, & rdquo jis sakė, & ldquowkuri aiškiai parodo, kaip svarbu išlaikyti kuo žemesnį atšilimą. & rdquo

NASA ir „rsquos“ pasaulinė klimato kaitos svetainė ir jos gyvybinių požymių skyrius dokumentuoja, ką 1 laipsnio Celsijaus temperatūros padidėjimas jau padarė mūsų planetai. Visuotinio atšilimo padariniai jaučiami visur - nuo pakilusio jūros lygio iki ekstremalių orų, dažnesnių miškų gaisrų, karščio bangų ir padidėjusios sausros. Kadangi mūsų visuomenė buvo kuriama aplink klimatą, kurį Žemė turėjo per pastaruosius maždaug 10 000 metų, kai jis pastebimai keičiasi, kaip ir pastaraisiais dešimtmečiais, žmonės pradeda pastebėti. Šiandien dauguma žmonių supranta, kad Žemės ir rsquos klimatas keičiasi. Jeilio ir Džordžo Masono universitetų 2018 m. Gruodžio mėn. Ataskaitoje nustatyta, kad septyni iš dešimties amerikiečių mano, kad vyksta visuotinis atšilimas, o maždaug šeši iš dešimties teigia, kad tai daugiausia sukelia žmonės.

Mes gyvename pasaulyje, susietame fizikos dėsnių. Pavyzdžiui, esant aukštesnei nei 0 laipsnių Celsijaus (32 laipsnių pagal Celsijų) temperatūrai, ledas, įskaitant Žemės ir rsquo poliarinius ledo sluoksnius ir kitą sausumos ledą, pradeda tirpti ir virsta iš kietos medžiagos į skystį. Kai tas vanduo teka žemyn į vandenyną, jis pakelia pasaulinį jūros lygį.

Panašiai temperatūra vaidina svarbų vaidmenį biologijoje. Visi žinome, kad vidutinė sveiko suaugusio žmogaus temperatūra yra apie 37 laipsniai Celsijaus (98,6 laipsnio Farenheito). Jūs neturite klausti bet kurio žmogaus, kuris karščiuoja 38,3 laipsnio Celsijaus (101 laipsnio Farenheito), ar keli laipsniai yra svarbūs. Mūsų kūnai yra optimizuoti veikti tam tikroje temperatūroje. Daugelio tyrimų duomenimis, žmonės jaučiasi patogiausiai, yra produktyviausi ir geriausiai veikia tada, kai mus supanti aplinkos temperatūra yra maždaug 22 laipsniai Celsijaus (71,6 laipsnio Farenheito). Pakeiskite tą temperatūrą daugiau nei keliais laipsniais bet kuria kryptimi ir mes, jei galime, stengiamės sušilti ar atvėsti. Mūsų kūnai taip pat koreguoja, pavyzdžiui, prakaituoja.

Kai aplinkos temperatūra tampa per aukšta, poveikis žmonių sveikatai gali būti gilus, net mirtinas.

Augalams ir kitiems gyvūnams tai sunkiau. Nors jie taip pat prisitaiko prie išorinės temperatūros aplinkos naudodamiesi įvairiais mechanizmais, jie gali tiesiog įjungti oro kondicionierių ar krosnį, kaip mes galime, ir gali nepavykti migruoti. Jie išgyvena tam tikrose, apibrėžtose buveinėse.

Visiems gyviems organizmams kuo sparčiau keičiasi klimatas, tuo sunkiau prie jo prisitaikyti. Kai klimato kaita yra per greita, tai gali sukelti rūšių išnykimą. Kadangi šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracija ir toliau didėja, bendras poveikis paspartins temperatūros pokyčius. Apribojus atšilimą iki 1,5 laipsnio Celsijaus, sumažėja ilgalaikių ar negrįžtamų pokyčių, pvz., Tam tikrų ekosistemų praradimo, rizika ir žmonės bei ekosistemos gali geriau prisitaikyti.

Taigi, kaip dar vienas pusės ar viso laipsnio Celsijaus atšilimas gali paveikti mūsų planetą? Antroje mūsų funkcijos dalyje apžvelgiame kai kurias IPCC specialiąsias ataskaitas ir konkrečias rsquos prognozes.


Visuotinio atšilimo poveikis klimatui ir gyviems organizmams

Kai kurie pagrindiniai visuotinio atšilimo padariniai klimatui ir gyviems organizmams yra šie:

(A) Klimato kaita (B) Klimato kaita ir augalų bendrijos (C) Poveikis jūros lygiams (D) Biologinės įvairovės mažinimas (E) Poveikis žemės ūkiui (F) Poveikis Arkties ekosistemoms (G) Bendras poveikis.

(A) Klimato kaita:

Manoma, kad padidėjęs šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis, sukeliantis visuotinį atšilimą, jau turėjo įtakos pasauliniam klimatui ir ateityje šis poveikis didės. Remiantis IPCC (1996), pasaulio klimatas per pastarąjį šimtmetį atšilo nuo 0,3 iki 0,6 ° C. Sudėtingi pasaulinio klimato kompiuteriniai modeliai numato, kad per ateinantį šimtmetį temperatūra padidės dar 1–3,5 ° C dėl padidėjusios anglies dioksido ir kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų koncentracijos.

Didžiausias temperatūros kilimas bus didelėse platumose ir dideliuose žemynuose (Myneni ir kt., 1997). Tačiau kai kurie mokslininkai taip pat prognozuoja, kad padaugės ekstremalių oro sąlygų, tokių kaip potvyniai, regioninė sausra ir uraganai, susiję su šiuo atšilimu (Karl ir kt., 1997). Panašu, kad daugelis rūšių nesugebės greitai prisitaikyti prie visuotinio atšilimo ir su tuo susijusių klimato pokyčių.

Dėl to biologinės bendruomenės gali labai nukentėti. Daugiau nei 10% augalų rūšių daugelyje vidutinio klimato dalių sienos negali išgyventi naujomis klimato sąlygomis, jie turi migruoti į šiaurę arba žūti. Šis pokytis jau pastebėtas, kai Alpių augalai auga aukščiau kalnuose, o migruojantys paukščiai vasarą veisiasi ilgiau.

Tačiau tikimasi, kad pasaulinės klimato kaitos poveikis kritulių kiekiui ir temperatūrai tropikuose bus ne toks drastiškas nei vidutinio klimato juostose. Tačiau net nedideli kritulių kiekio ir laiko pokyčiai paveiks rūšių sudėtį ir augalų dauginimosi ciklus. Galima tikėtis, kad temperatūros ir pasaulinio klimato pokyčiai turės įtakos biogeocheminiams ciklams, kuriuos jau sutrikdė antropogeniniai sutrikimai.

(B) Klimato kaita ir augalų bendrijos:

Klimato pokyčiai dėl visuotinio atšilimo natūraliai paveiks šios žemės biotines bendruomenes. Kai kurios augalų rūšys gali panaudoti padidėjusį CO2 koncentracijos ir aukšta temperatūra, kad padidėtų jų augimo tempai, tačiau mažiau prisitaikančių rūšių gausa sumažės. Tokie nenuspėjami augalų bendrijų ir susijusių žolėdžių vabzdžių rūšių svyravimai gali lemti daugelio retų rūšių išnykimą ir kai kurių kitų rūšių populiacijos padidėjimą.

Dėl to pasaulinė klimato kaita gali pertvarkyti biologines bendruomenes ir pakeisti daugelio gyvūnų ir augalų rūšių paplitimo diapazonus. Kai kurioms rūšims gali išnykti laukinė gamta, todėl teks priimti naujas apsaugos strategijas, įskaitant veisimą nelaisvėje.

C) Poveikis jūros lygiui:

Dėl kylančios temperatūros ledynai ištirps, o poliarinės ledo dangos sumažės. Dėl to jūros lygis gali pakilti 0,2–1,5 m ir užtvindyti žemai esančias pakrantės zonas ir jų biotines bendruomenes. Yra įrodymų, kad šis procesas jau prasidėjo. Per pastaruosius 100 metų jūros lygis jau pakilo 10–25 cm, galbūt dėl ​​kylančios pasaulinės temperatūros (IPCC, 1996). Jei tendencija tęsis, artimiausioje ateityje daugelis žemų plotų gali būti apsemti.

Gali būti, kad pakilęs jūros lygis gali žymiai pakeisti arba sunaikinti 20–80% pakrančių pelkių. Atogrąžų vietovėse mangrovės bus neigiamai paveiktos, nes esančių mangrovių vietose jūros vanduo bus per gilus, kad daigai galėtų vystytis. Kylantis jūros lygis kenkia koralinių rifų rūšims, kurios auga tiksliai gylyje esant optimaliai temperatūrai ir vandens judėjimui.

Gali būti, kad lėtai augantys koralų rifai nesugebės žengti koja kojon su jūros lygio kilimu ir bus palaipsniui apsemti ir mirs, o tik greitai augančios koralų rifų rūšys galės išgyventi. Šią grėsmę koralų rifams gali dar labiau padidinti didėjanti jūros vandens temperatūra. Neįprastai aukšta vandens temperatūra Ramiajame vandenyne 1982 ir 1983 metais sukėlė simbiotinių dumblių, gyvenančių koralų viduje, mirtį. Vėliau „balintas“ koralas smarkiai sumažėjo 70–95 % koralų dangos dygsnio ploto iki 18 m gylio (Brown ir Ogden, 1993).

D) Biologinės įvairovės mažinimas:

As mentioned above increased temperatures, inundation of some coastal biological communities and changes in the pattern of distribution of many species over a long period of time are likely to cause reduction in biodiversity in aquatic and terrestrial ecosystems.

(E) Effect on Agriculture:

The global climate change may have important effects on agriculture (Rosenweig and Parry, 1994). However, the effects of this change will vary for C3 (e.g., wheat, rice, beans) and C2 (e.g., maize, millet, sugarcane) plants. As temperatures increase with rising levels of CO2, some crop plants may no longer be grown in certain regions. According to Ricklefs and Miller (2000), under the most common models of global climate change, global temperature increases will have negative effects on both C2 ir C.4 plants unless the higher levels of CO2 in the atmosphere increase plant growth.

(F) Effect on Arctic Ecosystems:

Global climate change will have profound effects on arctic ecosystems. Studies on the response of arctic Tundra to elevated CO2 indicated that the Tundra is more sensitive to global climate change than most other ecosystems on earth. According to Shaver et. al (1992), warmer temperatures may increase primary production, thereby increasing carbon input and soil respiration, thereby increasing carbon output. The extent to which production may be increased is constrained by the availability of nitrogen.

(G) Overall Effect:

The overall effect of global warming on world climate has many dimensions, some of which are discussed above. The natural greenhouse maintains the earth’s temperatures within the limits for physiological functions. But studies suggest that even a moderate increase in the average global temperature could result in significant changes in biotic communities including reduction in biodiversity both in terrestrial and aquatic ecosystems.


Tropical Storms

Overall, occurrences of Atlantic hurricanes do not show a significant long-term trend over the 20th century, although the number of intense hurricanes, those that cause the most damage, has declined from 1944 to the mid-1990s (33, 34). Furthermore, large variations of hurricane activity on interdecadal time scales have been observed during the 20th century (35). Because most coastal settlement occurred in a period of relatively low hurricane landfall frequency, the potential societal impacts of hurricane landfall in more active decades have yet to be fully realized (36).

Recent work documenting the contribution of hurricanes to extreme rainfall events shows that each individual event doubles the monthly rainfall being measured in that month in the mid-Atlantic and New England regions of the United States (37). For the 67-year period studied, eastern Massachusetts and much of the Appalachians experience such extreme rainfall events on average every 5 to 6 years, and the return period drops to 2 to 4 years when hurricane rainfall contributions result in monthly rainfall anomalies of 150% above average.

In the North Pacific basin a positive trend has been observed both in tropical storm activity and typhoons since the mid-1970s (38). Before the mid-1970s, tropical storm activity in the western North Pacific region had been dropping, demonstrating a nonlinear longer term variation in tropical storm frequency in this most active region of the globe. Since 1969 a strong downward trend in tropical storm frequency has been observed in the Australian region, south of the equator (105°E to 160°E), which has been attributed largely to variations in the El Niño–Southern Oscillation (39).


CLIMATE CHANGE AND INFECTIOUS DISEASE: IMPACT ON HUMAN POPULATIONS IN THE ARCTIC 12

Ligų kontrolės ir prevencijos centrai

Introduction: The Arctic Environment

The circumpolar region is defined as the region that extends above 60°N latitude, borders the Arctic Ocean, and includes all of or the northern parts of eight nations: the United States (Alaska), Canada, Greenland, Iceland, Norway, Finland, Sweden, and the Russian Federation (see Figure 2-20). The climate in the Arctic varies geographically from severe cold in arid uninhabited regions to temperate forests bordering coastal agrarian regions. Approximately 4 million people live in the Arctic and almost half reside in northern regions of the Russian Federation. Peoples of the Arctic and sub-Arctic regions live in social and physical environments that differ substantially from those of their more southern dwelling counterparts. These populations are comprised of varying proportions of indigenous and nonindigenous peoples (Stephansson Arctic Institute, 2004 see Figure 2-21).

FIGURE 2-20

The circumpolar region showing administrative jurisdictions. SOURCE: Map by W. K. Dallmann. Reprinted from Young (2008) with permission from W. K. Dallmann and the International Journal of Circumpolar (daugiau.)

FIGURE 2-21

The circumpolar region showing indigenous and nonindigenous population distributions. SOURCE: Reprinted from Stefansson Arctic Institute (2004) with permission from W. K. Dallmann, (more. )

The indigenous populations of northern Canada (Northwest Territories, Yukon, Nunavut, northern Quebec, and Labrador), Alaska, and Greenland generally reside in small communities in remote regions. They have little economic infrastructure and depend on subsistence hunting, fishing, and gathering of food for a significant proportion of their diet. In these remote areas, access to public health and acute care systems is often marginal and poorly supported. Life expectancy of the indigenous peoples of Alaska, northern Canada, and Greenland is lower than that of the general populations of the United States, Canada, and Nordic countries (Young, 2008). Similarly the infant morality rate for the indigenous segments of these populations is higher than that of the comparable national populations. Mortality rates for heart disease and cancer, once much lower among the indigenous populations of the United States, Canada, and northern European countries, are now similar to their respective national rates. The indigenous populations of Alaska, Canada, and Greenland have higher mortality rates for unintentional injury and suicide. Other health concerns of the indigenous peoples of the Arctic include the high prevalence of certain infectious diseases, such as hepatitis B, Helicobacter pylori, respiratory syncytial virus (RSV) infections in infants, and sexually transmitted diseases, as well as heath impacts associated with exposures to environmental pollutants, rapid economic change and modernization, and climate change (Bjerregaard et al., 2004).

Climate Change and the Arctic Environment

The Arctic, like most other parts of the world, warmed substantially over the twentieth century, principally in recent decades. Arctic climate models project continued warming with a 3𠄵ଌ mean increase by 2100. The winters will warm more than summers, the mean annual precipitation is projected to increase, and continued melting of land and sea ice is expected to increase river discharge and contribute to rising sea levels. These changes will be accompanied by greater overall climate variability and an increase in extreme weather events (Arctic Council, 2005).

The rapid warming in the Arctic is already bringing about substantial ecological and socioeconomic impacts, many of which result from the thawing of permafrost, flooding, and shoreline erosion resulting from storm surges and loss of protective sea ice. In many communities, the built infrastructure is supported by permafrost. Loss of this permafrost foundation will result in damage to water intake systems and pipes, and may result in contamination of the community water supply. In addition, loss of foundation support for access roads, boardwalks, water storage tanks, and wastewater treatment facilities will render water distribution and wastewater treatment systems inoperable. Several villages already face relocation because village housing, water system, and infrastructure are being undermined (Warren et al., 2005).

Rapid warming has resulted in the loss of annual Arctic sea ice. On September 11, 2007, the Arctic sea ice cover reached the lowest extent recorded since observations began in the 1970s, exceeding the most pessimistic model predictions of an ice-free Arctic by 2050 (Richter-Menge et al., 2008 Figure 2-22). This dramatic reduction in sea ice will have widespread effects on marine ecosystems, coastal climate, human settlements, and subsistence activities. For the first time the reduction in annual sea ice has created ice-free shipping lanes to the northwest, from northern Labrador through the Arctic archipelago in northern Canada, to the Bering Strait, and has almost completely cleared a passage to the northeast, from the Bering Strait along the northern coast of the Russian Federation to Norway (see Figure 2-23). Both routes represent time- and fuel-saving shortcuts between the Pacific and Atlantic Oceans and will bring an increase in marine transport and access to vast oil, gas, and mineral reserves once inaccessible to exploration and exploitation.

FIGURE 2-22

The Arctic ice cap, September 2001 (Top) and September 2007 (Bottom). SOURCE: NASA, as printed in Borgerson (2008).

FIGURE 2-23

Proposed northwest and northeast shipping lanes through the Arctic Ocean joining the Atlantic and Pacific Oceans. SOURCE: Map by C. Grabhorn Reprinted from ACIA (2004) with permission from Cambridge (more. )

Such access will bring many benefits as well as risks to once isolated Arctic communities. Construction of new coast guard or military bases and other industrial ventures will bring employment opportunities to local populations, but will also affect population distribution, dynamics, culture, and local environments. Tourism will most likely increase. Public sector and government services will then increase to support the new emerging economies. These events will greatly challenge the traditional subsistence way of life for many communities and lead to rapid and long-term cultural change, which will create additional stress on an already vulnerable population (Curtis et al., 2005).

Climate Change and Human Health

The direct health effects of climate change will result from changes in ambient temperature, altered patterns of risk from outdoor activities, and changes in the incidence of infectious diseases. As ambient temperature increases, the incidence of hypothermia and associated morbidity and mortality may decrease. Conversely hyperthermia may increase, particularly among the very young and the elderly (Nayha, 2005). However, because of the low mean temperature in many Arctic regions, the likelihood of such events having large impacts on public health for the general population is low. More significantly, unintentional injury, mostly related to subsistence hunting and fishing𠅊lready a significant cause of mortality among Arctic residents—may increase (Arctic Council, 2005). The reduction in river and sea ice thickness, curtailed ice season, reduced snow cover, and permafrost thawing will make hunting and gathering more difficult, dangerous, and less successful, thereby increasing the risk of injuries and death by drowning.

Permafrost thawing erosion or flooding can force relocation. Communities and families undergoing relocation will have to adapt to new ways of living, may face unemployment, and will have to integrate and create new social bonds. Relocation may also lead to rapid and long-term cultural change and loss of traditional culture, which will increase individual and community stress, leading to mental and behavioral health challenges (Hess et al., in press).

Climate change already poses a serious threat to the food security of many Arctic communities because of their reliance on traditional subsistence hunting and fishing for survival. Populations of marine and land mammals, fish, and waterfowl may be reduced or displaced by changing habitats and migration patterns, further reducing the traditional food supply. Release of environmental contaminants from the atmosphere and melting glaciers and sea ice may increase the levels of these pollutants entering the food chain, making traditional foods less desirable (AMAP, 2003). Reduction in traditional food supply will force indigenous communities to depend increasingly on nontraditional and often less healthy Western foods. This will most likely result in increasing rates of modern diseases associated with processed foods, such as obesity, diabetes, cardiovascular diseases, and outbreaks of food-borne infectious diseases associated with imported fresh and processed foods (Bjerregaard et al., 2004 Orr et al., 1994).

Many host-parasite systems are particularly sensitive to climate change. Specific stages of the life cycles of many helminths may be greatly affected by temperature. For example, small increases in temperature can substantially increase the transmission of lung worms and muscle worms pathogenic to wildlife that are important as a food source for many northern communities (Hoberg et al., 2008).

Climate Change and Infectious Diseases in the Arctic

It is well known that climate and weather affect the distribution and risk of many vector-borne diseases, such as malaria, RVF, plague, and dengue fever in tropical regions of the globe. Weather also affects the distribution of food- and water-borne diseases and emerging infectious diseases, such as West Nile virus, hantavirus, and Ebola hemorrhagic fever (Haines et al., 2006). Less is known about the impact of climate change and the risk and distribution of infectious diseases in Arctic regions. It is known that Arctic populations have a long history of both endemic and epidemic infectious diseases (Parkinson et al., 2008). However, with the introduction of antimicrobial drugs, vaccines, and public health systems, morbidity and mortality due to infectious diseases have been greatly reduced. Despite these advances, high rates of invasive diseases caused by Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, ir Mycobacterium tuberculosis persist (Bruce et al., 2008a,b Christensen et al., 2004 Dawar et al., 2002 Degani et al., 2008 Gessner et al., 1998 Meyer et al., 2008 Netesov and Conrad, 2001 Nguyen et al., 2003 Singleton et al., 2006 Sྋorg et al., 2001). Sharp seasonal epidemics of viral respiratory infections also commonly occur (Bulkow et al., 2002 Karron et al., 1999 Van Caeseele et al., 2001). The overuse of antimicrobial drugs in some regions has led to the emergence of multidrug-resistant S. pneumoniae, Helicobacter pylori, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (Baggett et al., 2003, 2004 McMahon et al., 2007 Rudolph et al., 1999, 2000).

The impact of climate on the incidence of these existing infectious disease challenges is unknown. In many Arctic regions, however, inadequate housing and sanitation are already important determinants of infectious disease transmission. The cold northern climate keeps people indoors amplifying the effects of household crowding, smoking, and inadequate ventilation. Crowded living conditions increase person-to-person spread of infectious diseases and favor the transmission of respiratory and gastrointestinal diseases and skin infections. Many homes in communities across the Arctic lack basic sanitation services (e.g., flush toilet, shower or bath, kitchen sink). Providing these services is difficult in remote villages where small isolated populations live in a harsh cold climate. A recent study in western Alaska demonstrated two to four times higher hospitalization rates among children less than 3 years of age for pneumonia, influenza, and childhood RSV infections in villages where the majority of homes had no in-house piped water, compared with villages where the majority of homes had in-house piped water service. Likewise, outpatient Staphylococcus aureus infections and hospitalization for skin infections among persons of all ages were higher in villages with no in-house piped water service compared to villages without water service (Hennessy et al., 2008). Damage to the sanitation infrastructure by melting permafrost or flooding may therefore result in increased rates of hospitalization among children for respiratory infections, as well as an increased rate of skin infections and diarrheal diseases caused by bacterial, viral, and parasitic pathogens.

Some infectious diseases are unique to the Arctic and lifestyles of the indigenous populations and may increase in a warming Arctic. For example, many Arctic residents depend on subsistence hunting, fishing, and gathering for food, and on a predictable climate for food storage. Food storage methods often include above ground air-drying of fish and meat at ambient temperature, below ground cold storage on or near the permafrost, and fermentation. Changes in climate may prevent the drying of fish or meat, resulting in spoilage. Similarly, loss of the permafrost may result in spoilage of food stored below ground. Outbreaks of food-borne botulism occur sporadically in communities in the United States, Canadian Arctic, and Greenland and are caused by ingestion of improperly prepared fermented traditional foods (CDC, 2001 Proulx et al., 1997 Sobel et al., 2004 Sørensen et al., 1993 Wainwright et al., 1988). Because germination of Clostridium botulinum spores and toxin production will occur at temperatures greater than 4ଌ, it is possible that warmer ambient temperatures associated with climate change may result in an increased rate of food-borne botulism in these regions. Preliminary studies have shown that fermentation of aged seal meat challenged with C. botulinum at temperatures above 4ଌ results in toxin production (Leclair et al., 2004).

Outbreaks of gastroenteritis caused by Vibrio parahaemolyticus have been related to the consumption of raw or inadequately cooked shellfish collected from seawater at temperatures of higher than 15ଌ. Prior to 2004, the most northerly outbreak occurred in northern British Columbia in 1997. However, in July 2004, an outbreak of gastroenteritis caused by V. parahaemolyticus was documented among cruise ship passengers consuming raw oysters while visiting an oyster farm in Prince William Sound, Alaska (McLaughlin et al., 2005). The outbreak investigation documented an increase of 0.21ଌ per year in the July𠄺ugust water temperature since 1997, and reported that 2004 was the first year that the oyster farm water temperature exceeded 15ଌ in July. This event provides direct evidence of an association between rising seawater temperature and the onset of illness.

Warmer temperatures may allow infected host animal species to survive winters in larger numbers, increase in population, and expand their range of habitation, thus increasing the opportunity to pass infections to humans. For example, milder weather and less snow cover may have contributed to a large outbreak of Puumala virus infection in northern Sweden in 2007. Puumala virus is endemic in bank voles, and in humans causes hemorrhagic fever with renal syndrome (Pettersson et al., 2008). Similar outbreaks have been noted in the Russian Federation (Revich, 2008). The climate-related northern expansion of the boreal forest in Alaska and northern Canada has favored the steady northward advance of the beaver, extending the range of Giardia lamblia, a parasitic infection of beaver that can infect other mammals, including humans who use untreated surface water (Arctic Council, 2005). Similarly, warmer temperatures in the Arctic and sub-Arctic regions could support the expansion of the geographical range and populations of foxes and voles, common carriers of Echinococcus multilocularis, the cause of alveolar echinococcus in humans (Holts et al., 2005). The prevalence of alveolar echinococcus has risen in Switzerland as fox populations have increased in size and expanded their geographic ranges into urban areas (Schweiger et al., 2007). Alveolar echinococcus was common in two regions of northwestern Alaska prior to 1997. Disease in humans was associated with contact with dogs however, improvements in housing and dog lot management have largely eliminated dog-to-human transmission in Alaska. This may not be the case, however, in other parts of the Arctic where human infections with Echinococcus granulosis, ir E. multilocularis are still reported, particularly in association with communities dependent on reindeer herding and dog use (Castrodale et al., 2002 Rausch, 2003).

Climate change may also influence the density and distribution of animal hosts and mosquito vectors, which could result in an increase in human illness or a shift in the geographical range of disease caused by these agents. The impact of these changes on human disease incidence has not been fully evaluated, but there is clearly potential for climate change to shift the geographical distribution of certain vector-borne and other zoonotic diseases. For example, West Nile virus entered the United States in 1999 and in subsequent years infected human, horse, mosquito, and bird populations across the United States and as far north as northern Manitoba, Canada (Parkinson and Butler, 2005). In the Russian Federation infected birds and humans have been detected as far north as the region of Novosibirsk (Revich, 2008). Although there is, at present, insufficient information about the relationship between climate and the spread of West Nile virus, a number of factors may contribute to its further northward migration. Milder winters could favor winter survival of infected Culex spp. mosquitoes, the predominant vector of West Nile virus, which since the 1970s have migrated as far north as Prince Albert, Saskatchewan in Canada. Longer, hotter summers increase the transmission season leading to higher numbers of infected mosquitoes and greater opportunities for human exposure. Climate change may alter the disease ecology and migration patterns of other reservoirs such as birds. These factors may affect disease incidence and result in expansion of the range of other arthropod vector-borne diseases.

A number of mosquito-borne viruses that cause illness in humans circulate in the U.S. Arctic and northern regions of the Russian Federation (Walters et al., 1999). Jamestown Canyon and Snowshoe Hare viruses are considered emerging threats to the public health in the United States, Canada, and the Russian Federation, causing flu-like symptoms and central nervous system diseases, such as aseptic meningitis and encephalitis (Walters et al., 1999). Sindbis virus also circulates in northern Europe. The virus is carried northward and amplified by migratory birds. In the late summer, ornithophilic mosquitoes pass the virus onto humans causing epidemics of Pogosta disease in northern Finland, an illness characterized by a rash and arthritis (Kurkela et al., 2008). In Sweden, the incidence of tick-borne encephalitis (TBE) has substantially increased since the mid-1980s (Lindgren and Gustafson, 2001). This increase corresponds to a trend of milder winters and an earlier onset of spring, resulting in an increase in the tick population (Ixodes ricinus) that carries the virus responsible for TBE and other potential pathogens (Skarphຝinsson et al., 2005). Similarly in northeastern Canada, climate change is projected to result in a northward shift in the range of Ixodes scapularis, a tick that carries Borrelia burgdorferi, the etiologic agent of Lyme disease. The current northern limit of Ix. scapularis is southern Ontario including the shoreline of Lake Erie and southern coast of Nova Scotia. Some temperature-based models show the potential for a northward expansion of Ix. scapularis above 60°N latitude and into the Northwest Territories by 2080 (Ogden et al., 2005). However, it should be noted that tick distribution is influenced by additional factors such as habitat suitability and dispersal patterns which can affect the accuracy of these predictions. Whether or not disease in humans is a result of these climate change-induced alterations in vector range depends on many other factors, such as land-use practices, human behavior (suburban development in wooded areas, outdoor recreational activities, use of insect repellents, etc.), human population density, and adequacy of the public health infrastructure.

Response to Climate Change in the Arctic

In 1992, the IOM published a report titled Emerging Infections: Microbial Threats to Health in the United States. This report uncovered major challenges for public health in the medical community primarily related to detecting and managing infectious disease outbreaks and monitoring the prevalence of endemic infectious diseases. It stimulated a national movement to reinvigorate the U.S. public health system to address the HIV/AIDS epidemic, the emergence of new diseases, the resurgence of old diseases, and the persistent evolution of antimicrobial resistance. In a subsequent report, the IOM provided an assessment of the capacity of the public health system to respond to emerging threats and made recommendations for addressing infectious disease threats to human health (IOM, 2003).

Because climate change is expected to exacerbate many of the factors contributing to infectious disease emergence and reemergence, the recommendations of the 2003 IOM report can be applied to the prevention and control of emerging infectious disease threats resulting from climate change. A framework for public health response to climate change in the United States has recently been proposed (Frumkin et al., 2008 Hess et al., in press). The framework emphasizes the need to capitalize on and enhance existing essential public health services and to improve coordination efforts between government agencies (federal, state, and local), academia, the private sector, and nongovernmental organizations.

Applying this framework to Arctic regions requires enhancing the public health capacity to monitor diseases with potentially large public health impacts, including respiratory diseases in children, skin infections, and diarrheal diseases, particularly in communities with failing sanitation systems. Monitoring certain vector-borne diseases, such as West Nile virus, Lyme disease, and TBE, should be priorities in areas at the margins of focal regions known to support both animal and insect vectors, and where climate change may promote the geographic expansion of vectors. Because Arctic populations are relatively small and widely dispersed over a large area, region-specific detection of significant trends in emerging climate-related infectious diseases may be delayed. This difficulty may be overcome by linking regional monitoring systems together for the purposes of sharing standardized information on climate-sensitive infectious diseases of mutual concern. Efforts should be made to harmonize notifiable disease registries, laboratory methods, and clinical surveillance definitions across administrative jurisdictions to allow comparable disease reporting and analysis. An example of such a network is the International Circumpolar Surveillance system for emerging infectious diseases. This network links hospital and public health laboratories together for the purposes of monitoring invasive bacterial diseases and tuberculosis in Arctic populations (Parkinson et al., 2008).

Public health capacity should be enhanced to respond to infectious disease food-borne outbreaks (e.g., botulism, gastroenteritis caused by Giardia lamblia arba Vibro parahaemolyticus). Public health research is needed to determine the baseline prevalence of potential climate-sensitive infectious diseases (e.g., West Nile virus, Borrelia burgdorferi, Brucella spp., Echinococcus spp., Toxoplasma spp.) in both human and animal hosts in regions where emergence may be expected. Such studies can be used to accumulate additional evidence of the effect of climate change or weather on infectious disease emergence, to guide early detection and public health intervention strategies, and to provide science-based support for public health actions on climate change. The circumpolar coordination of research efforts will be important not only to harmonize research protocols, laboratory methods, data collection instruments, and data analysis, but also to maximize the impact of scarce resources and to minimize the impact of research on affected communities. Coordination can be facilitated through existing international cooperatives, such as the Arctic Council, 14 the International Union for Circumpolar Health, 15 and the newly formed International Network of Circumpolar Health Researchers. 16

The challenge in the Arctic, however, will be to ensure sufficient public health capacity to allow the detection of disease outbreaks and monitor infectious disease trends most likely to be influenced by climate. The remoteness of many communities from clinical or public health facilities, and the harsh weather conditions of Arctic regions, often preclude appropriate specimen and epidemiologic data collection during an outbreak investigation, research, or ongoing surveillance activities. Staffing shortages are frequent in many in local clinics and regional hospitals that are already overwhelmed by routine and urgent care priorities, leaving little capacity for existing staff to assist public health personnel in outbreak investigations, research, or maintenance of routine surveillance activities. Additional resources and training may be needed to ensure adequate staffing at these facilities, to address existing gaps between regional clinics and hospitals and public health departments, and to ensure a sufficiently trained staff to address the emerging public health impacts posed by climate change.

A key aspect of the public health response to climate change in Arctic regions will be the formation of community-based partnerships with tribal governments to identify potential threats to the community and develop strategies to address those threats. Communities at greatest risk should be targeted for education, outreach, and assessment of existing or potential health risks, vulnerabilities, and engagement in the design of community-based monitoring and the formulation of intervention strategies. The identification, selection, and monitoring of basic indicators for climate change and community health will be important for any response to climate change at the community level (Furgal, 2005). The selection of site- or village-specific indicators should be guided by local concerns and may include activities such as the surveillance of a key wildlife or insect species in a region where climate changes may contribute to the emergence of new zoonotic diseases or the measurement of weather (i.e., precipitation and temperature), water quality (i.e., turbidity, pathogens), and gastrointestinal illness (i.e., clinic visits) in a community. Linking communities across regions and internationally should facilitate the sharing of standard protocols, data collection instruments, and data for analysis. These linkages will be important for the detection of trends over larger geographic regions, should enhance a community’s ability to detect changes that impact health, and will allow the development of strategies to minimize the negative health impacts of climate change on Arctic residents in the future.

Išvada

Resident indigenous populations of the Arctic are uniquely vulnerable to climate change because of their close relationship with, and dependence on, the land, sea, and natural resources for their cultural, social, economic, and physical well-being. The increasing mean ambient temperature may lead to an increase in food-borne diseases, such as botulism and gastrointestinal illnesses. An increase in mean temperature may also influence the incidence of zoonotic and arboviral infectious diseases by changing the population density and range of animal hosts and insect vectors. The public health response to these emerging microbial threats should include enhancing the public health capacity to monitor climate-sensitive infectious diseases with potentially large public health impacts the prompt investigation of infectious disease outbreaks that may be related to climate change and research on the relationship between climate and infectious disease emergence to guide early detection and public health interventions. The development of community-based monitoring networks with links to regional and national public health agencies as well as circumpolar health organizations will facilitate method standardization, data-sharing, and the detection of infectious disease trends over a larger geographic area. This capacity is essential for the development of strategies to minimize the negative effects of climate change on the health of Arctic residents in the future.


The fingerprints of global climate change on insect populations

Population dynamics change with climate means, variances, or the interaction.

Discrete generations plus climate change can lead to developmental traps.

Land use change may outweigh effects of climate change on population dynamics.

Models predict population response based on physiological mechanism.

The array of insects studied for effects of climate change must be expanded.

Synthesizing papers from the last two years, I examined generalizations about the fingerprints of climate change on insects’ population dynamics and phenology. Recent work shows that populations can differ in response to changes in climate means and variances. The part of the thermal niche occupied by an insect population, voltinism, plasticity and adaptation to weather perturbations, and interactions with other species can all exacerbate or mitigate responses to climate change. Likewise, land use change or agricultural practices can affect responses to climate change. Nonetheless, our knowledge of effects of climate change is still biased by organism and geographic region, and to some extent by scale of climate parameter.


Activity Details

  • Dalykai:MATHEMATICS, SCIENCE
  • Tipai:CLASSROOM ACTIVITY
  • Grade Levels:5 - 12
  • Primary Topic:EARTH AND SPACE SCIENCE
  • Additional Topics:
    DATA COLLECTION, ANALYSIS AND PROBABILITY
    EARTH
  • Time Required: 1hr - 2hrs
  • Next Generation Science Standards (Website)

Develop a model using an example to describe ways the geosphere, biosphere, hydrosphere, and/or atmosphere interact

Analyze geoscience data to make the claim that one change to Earth's surface can create feedbacks that cause changes to other Earth systems

Use a model to describe how variations in the flow of energy into and out of Earth’s systems result in changes in climate

Analyze geoscience data and the results from global climate models to make an evidence-based forecast of the current rate of global or regional climate change and associated future impacts to Earth systems

Ask questions to clarify evidence of the factors that have caused the rise in global temperatures over the past century

Represent real world and mathematical problems by graphing points in the first quadrant of the coordinate plane, and interpret coordinate values of points in the context of the situation.

Make a line plot to display a data set of measurements in fractions of a unit (1/2, 1/4, 1/8). Use operations on fractions for this grade to solve problems involving information presented in line plots. For example, given different measurements of liquid in identical beakers, find the amount of liquid each beaker would contain if the total amount in all the beakers were redistributed equally.

Construct and interpret scatter plots for bivariate measurement data to investigate patterns of association between two quantities. Describe patterns such as clustering, outliers, positive or negative association, linear association, and nonlinear association.

Know that straight lines are widely used to model relationships between two quantitative variables. For scatter plots that suggest a linear association, informally fit a straight line, and informally assess the model fit by judging the closeness of the data points to the line.

Fit a function to the data use functions fitted to data to solve problems in the context of the data. Use given functions or choose a function suggested by the context. Emphasize linear, quadratic, and exponential models.


Žiūrėti video įrašą: Sinoptikai džiugina: kelios vėsios dienos ir orai kardinaliai keisis (Spalio Mėn 2022).