Как влияют друг на друга океаны, атмосфера и другие части климатической системы Земли. Какие процессы определяют глобальный климат и его изменения. Как парниковые газы удерживают тепло в атмосфере. Почему климатическая система так сложна для изучения и прогнозирования.
Ключевые компоненты климатической системы Земли
Климатическая система Земли представляет собой сложное взаимодействие нескольких ключевых компонентов:
- Атмосфера — газовая оболочка планеты
- Гидросфера — вода в жидком состоянии (океаны, моря, озера, реки)
- Криосфера — лед и снег (ледники, морской лед, вечная мерзлота)
- Литосфера — твердая поверхность Земли
- Биосфера — живые организмы на планете
Эти компоненты постоянно взаимодействуют друг с другом, обмениваясь энергией, влагой и различными веществами. Именно сложность этих взаимодействий делает климатическую систему такой трудной для изучения и прогнозирования.
Роль океанов в формировании климата
Океаны играют огромную роль в климатической системе Земли. Они покрывают около 70% поверхности планеты и обладают колоссальной теплоемкостью. Основные функции океанов в климатической системе:
- Поглощение и накопление солнечной энергии
- Перераспределение тепла по планете за счет океанических течений
- Обмен теплом и влагой с атмосферой
- Поглощение углекислого газа из атмосферы
Океаны способны накапливать огромное количество тепла, что делает их своеобразным «буфером», сглаживающим колебания температуры на планете. Изменения в циркуляции океана могут приводить к значительным климатическим сдвигам как в региональном, так и в глобальном масштабе.
Парниковый эффект и роль атмосферы
Атмосфера играет ключевую роль в формировании климата Земли благодаря парниковому эффекту. Как это работает?
- Солнечная радиация проходит через атмосферу и нагревает поверхность Земли
- Нагретая поверхность излучает инфракрасное (тепловое) излучение
- Парниковые газы в атмосфере поглощают часть этого теплового излучения
- Поглощенное тепло переизлучается парниковыми газами во всех направлениях, в том числе обратно к поверхности
- Это приводит к дополнительному нагреву нижних слоев атмосферы и поверхности Земли
Основными парниковыми газами являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон. Без естественного парникового эффекта средняя температура на Земле была бы примерно на 33°C ниже. Однако повышение концентрации парниковых газов из-за деятельности человека усиливает этот эффект, что приводит к глобальному потеплению.
Углеродный цикл и его влияние на климат
Углеродный цикл — это сложный биогеохимический процесс, в ходе которого углерод циркулирует между атмосферой, океанами, земной биосферой и горными породами. Основные компоненты углеродного цикла:
- Атмосфера (в виде CO2)
- Биосфера (живые организмы и органическое вещество)
- Океаны (растворенный CO2 и карбонаты)
- Литосфера (карбонатные породы, ископаемое топливо)
Углеродный цикл играет важнейшую роль в регулировании климата Земли. Повышение концентрации CO2 в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива и вырубки лесов усиливает парниковый эффект и приводит к глобальному потеплению. При этом океаны и наземная биосфера поглощают значительную часть избыточного CO2, что несколько замедляет рост его концентрации в атмосфере.
Обратные связи в климатической системе
Обратные связи — это процессы, которые либо усиливают (положительная обратная связь), либо ослабляют (отрицательная обратная связь) первоначальное изменение в климатической системе. Некоторые важные климатические обратные связи:
- Водяной пар: потепление увеличивает содержание водяного пара в атмосфере, что усиливает парниковый эффект (положительная обратная связь)
- Альбедо льда: таяние льда и снега уменьшает отражательную способность поверхности, что приводит к большему поглощению солнечной радиации и дальнейшему потеплению (положительная обратная связь)
- Облака: изменение количества и типа облаков может как усиливать, так и ослаблять потепление (сложная обратная связь)
- Поглощение CO2 океаном: повышение концентрации CO2 в атмосфере увеличивает его поглощение океаном, что замедляет рост концентрации в атмосфере (отрицательная обратная связь)
Обратные связи значительно усложняют прогнозирование изменений климата, так как могут приводить к нелинейным эффектам и резким сдвигам в климатической системе.
Сложности моделирования и прогнозирования климата
Моделирование и прогнозирование климата сопряжено с рядом сложностей:
- Множество взаимодействующих компонентов и процессов в климатической системе
- Нелинейность многих климатических процессов
- Наличие обратных связей, которые могут как усиливать, так и ослаблять изменения
- Разнообразие временных и пространственных масштабов климатических процессов
- Ограниченность и неполнота данных наблюдений, особенно для прошлых эпох
- Вычислительные ограничения даже самых мощных суперкомпьютеров
Несмотря на эти сложности, климатические модели постоянно совершенствуются и позволяют делать все более точные прогнозы. Однако неопределенность в долгосрочных климатических прогнозах остается значительной, особенно на региональном уровне.
Влияние человека на климатическую систему
Деятельность человека оказывает все возрастающее влияние на климатическую систему Земли. Основные антропогенные факторы воздействия на климат:
- Выбросы парниковых газов (в основном CO2) при сжигании ископаемого топлива
- Изменение землепользования (вырубка лесов, урбанизация)
- Выбросы аэрозолей в атмосферу
- Изменение альбедо поверхности из-за сельскохозяйственной деятельности и урбанизации
Антропогенное воздействие на климат происходит намного быстрее, чем большинство естественных климатических изменений в прошлом. Это создает серьезные риски для экосистем и человеческого общества, которые могут не успеть адаптироваться к быстрым изменениям.
Ключевые области неопределенности в климатической науке
Несмотря на значительный прогресс в понимании климатической системы, остается ряд важных областей неопределенности:
- Чувствительность климата к удвоению концентрации CO2 в атмосфере
- Роль облаков в климатической системе и их реакция на потепление
- Будущие изменения в океанической циркуляции
- Скорость таяния ледниковых щитов Гренландии и Антарктиды
- Будущие изменения в углеродном цикле (например, реакция вечной мерзлоты на потепление)
- Региональные проявления глобального изменения климата
Уменьшение этих неопределенностей является одной из главных задач современной климатологии. Это поможет сделать климатические прогнозы более точными и надежными, что критически важно для разработки эффективных стратегий адаптации к изменению климата.
Климат Комплекс — системы вентиляции, кондиционирования, отопления
Комплектация объектов строительства и оптовые поставки оборудования и материалов для вентиляции, кондиционирования и отопления. Тел.: +7 (499) 499 51 51, e mail: [email protected] Комплектация объектов строительства и оптовые поставки оборудования и материалов для вентиляции, кондиционирования и отопления. Тел.: +7 (499) 499 51 51, e mail: [email protected] Комплектация объектов строительства и оптовые поставки оборудования и материалов для вентиляции, кондиционирования и отопления. Тел.: +7 (499) 499 51 51, e mail: [email protected]
|
Климат Комплекс – системы вентиляции, кондиционирования и отопления.
Наша компания поставляет широкий спектр вентиляционного, климатического, холодильного и отопительного оборудования, комплектующих и расходных материалов российского и иностранного производства по РФ и СНГ.
Для строительства и обслуживания жилых, общественных и промышленных объектов: многоквартирных домов, промышленных зданий, зданий бассейнов, логистических центров, торговых центров, медицинских и офисных центров, цехов, лабораторий, баз отдыха, коттеджей и др. объектов.
Высокое качество. Передовые технологии. Индивидуальный подход.
|
|
почему
профессионалы выбирают Климат Комплекс |
БОЛЬШОЙ ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ |
БЕЗУПРЕЧНОЕ КАЧЕСТВО | ВЫГОДНАЯ ЦЕНА | |||
| ПОСТАВКИ ПО ВСЕЙ РОССИИ И СНГ | ОФИЦИАЛЬННЫЙ ДИЛЕР | СЕРВИС И ГАРАНТИЯ | ||||
| Поставки оборудования по РФ и СНГ | |
|
КОНТАКТНЫЕ ДАННЫЕ:
Адрес: 144000, Московская область, Электросталь, Красная, 9А Телефон: +7 (499) 499–51–51 Электронная почта: info@clco.
РЕКВИЗИТЫ:
ООО «Климат комплекс» ИНН 5053039177 КПП 505301001 ОГРН 1155053001300 Юридический адрес: 144000, Московская область, ул. Красная, дом 9А Фактический адрес: 144000, Московская область, ул. Красная, дом 9А Подробнее…
|
|
НАМ ДОВЕРЯЮТ
Климатические комплексы — современные устройства 3 в 1
18 Августа 2020
6 389
На сегодняшний день мир бытовой климатической техники представляет собой широкий ряд устройств, работа которых направлена на создание и поддержание благоприятных условий внутри помещения. Увлажнители и мойки воздуха нацелены на оптимизацию показателей влажности, компенсируют сухость воздуха в период отопительного сезона, поддерживают баланс влаги на слизистых человека, предохраняют мебель и предметы интерьера от пересыхания и растрескивания.
Задача очистителей — избавить помещение от пыли и взвешенных в ней частиц загрязнений, пылевых клещей, шерсти домашних животных, посторонних запахов, пыльцы растений и других аллергенов.
Современные технологии и эра унификации
К счастью, эра унификации позволила объединить подобные функции в один прибор и сэкономить на дорогостоящем разноформатном оборудовании. Прибор, который одновременно очищает, увлажняет и насыщает воздух полезными для организма ионами называется “климатический комплекс”. Климатические комплексы обеспечивают традиционное увлажнение в комфортном для человека диапазоне 40-60%, очищают воздух от крупных и мелких частиц пыли, устраняют неприятные запахи, а также имеют ряд дополнительных возможностей. Объединяя все вышеперечисленные функции в один прибор, климатический комплекс занимает меньше места, гармонично вписывается в дизайн интерьера, рационально использует потребляемую электроэнергию и помогает сэкономить ваш бюджет.
Мойки остались в прошлом
Многие модели увлажнителей и очистителей воздуха на современном рынке давно морально устарели: выполняют только одну задачу, нуждаются в специальном уходе, требуют частой смены расходников (фильтров, гигиенических добавок, очищающих жидкостей), которые, кстати, стоят недешево.
Срок службы фильтров в таких устройствах, как правило, не превышает 1-2 года, что заставляет регулярно отслеживать их состояние и вовремя производить замену.
Если Вы выбираете мойку воздуха ввиду отсутствия у нее сменных фильтров, то помните, что Вам придется столкнуться со значительными трудозатратами при очистке прибора. Поддон мойки и барабан с дисками нуждаются в регулярной и тщательной очистке. Для этого требуется разобрать прибор, приложив физическую силу, вынуть барабан с дисками и слить воду из поддона. Поддон промывается с мягким моющим средством под струей воды, а барабан требует замачивание в специальном антиизвестковом растворе. Следует отметить, что из-за своих немалых размеров, разместить составные части прибора получится далеко не в каждой раковине, и скорее всего вам придётся провести это время в согнувшемся состоянии над ванной или в душевой кабине, что не очень удобно.
Кроме того, со временем от воды на дисках и внутренней поверхности мойки образуется желтоватый налет, который практически невозможно удалить даже фирменными гигиеническими добавками.
В итоге, из-за налёта эффективность испарения прибора снижается, а также ухудшается способность очищать воздух. Подробнее о мифах, связанных с мойками воздуха, мы рассказываем в этой статье (переходите по ссылке)
Что касается климатических комплексов, то смело можно сказать, что эти приборы значительно опережают в развитии. Помимо функционала 3 в 1, аппараты рассчитаны на длительную эксплуатацию без постороннего вмешательства, а срок эксплуатации фильтров у многих моделей рассчитан на рекордные 10 лет!
Преимущества климатических комплексов
Если сравнивать технические возможности, то смело можно сказать, что климатические комплексы занимают лидирующие позиции. Далеко не все увлажнители в своем арсенале имеют гигростат и гигрометр и могут похвастаться наличием электронного управления, а современные климатические комплексы, например такие как Sharp, Panasonic, Daikin обладают широкими возможностями, обладают приборной панелью с дисплеем, на котором отображаются точные значения влажности (гигрометр), температуры, текущий режим работы, степень чистоты воздуха, кроме того, имеется возможность задать время включения / отключения по таймеру.
Большинство климатических комплексов оснащены встроенными датчиками, которые позволяют четко отслеживать состояние воздуха в помещении и в автоматическом режиме регулировать работу самого устройства: включать по необходимости, запускать процесс увлажнения и/или очистки, отключать устройство, если достигнуты оптимальные значения, переходить в режим ожидания, если в комнате никого нет.
Уникальные технологии
Еще одним важным аргументом в пользу климатических комплексов является наличие уникальной технологии ионизации — взаимодействие нано-технологий и электричества. В приборах Sharp и Hitachi она называется Plasmacluster, в комплексах Panasonic реализовала под названием Nanoe. Технология представляет собой генерацию отрицательно и положительно заряженных ионов, которые, находясь в воздухе, разрушают или снижают активность болезнетворных бактерий и вирусов, спор плесени. Вырабатываемые ионы nanoe способны очищать не только воздух, но, благодаря малым размерам, могут проникать глубоко в текстильные предметы интерьера и одежду, очищая тем самым от аллергенов и посторонних запахов изнутри.
Одновременно с ионизацией происходит очистка воздуха от аллергенов, вредных газов, неприятных запахов, в т.ч. табака и автомобильных выхлопов, подвергая их разложению на безопасные для человека составляющие — углекислый газ и воду.
Подводя итоги
Современным трендом в сфере высоких технологий является многозадачность одного прибора вместо десятка разнофункциональных. Данная динамика ярко отражена на рынке мобильных устройств, компьютеров и не миновала рынок климатической техники. На сегодняшний день кошелек и здравый смысл диктует потребителю очевидный вывод: не стоит набивать свой дом дорогой и мало производительной техникой, можно все вышеперечисленные функции объединить в один прибор, в нашем случае — климатический комплекс.
Климатический комплекс успешно сочетают в себе увлажнитель, очиститель и мойку воздуха одновременно, но отличаются компактными размерами, стильным дизайном и удобным электронным управлением. Большинство современных аппаратов производятся на заводах в Китае, Южной Корее, некоторые — в Японии.
При выборе климатического комплекса ориентируйтесь на площадь помещения, которую будет обслуживать прибор, расход воды в час, количество режимов работы, срок службы фильтров.
Специально для Вас наши эксперты составили рейтинг современных климатических комплексов, в котором сравнили качество, полезные функции и некоторые технологии самых популярных приборов. Ознакомиться с ним Вы можете в данной статье Рейтинг климатических комплексов японских брендов
2. Климат – это сложно
Версия
на испанском языке также доступна »
Обучение взаимодействию климата поддерживается шестью ключевыми концепциями:
a. На климат Земли влияют взаимодействия с участием солнца, океана, атмосферы, облаков, льда, земли и жизни. Климат варьируется в зависимости от региона в результате местных различий в этих взаимодействиях.
Есть еще 5 фундаментальных понятий.
Посмотреть их все…
Скрыть
b. Покрывая 70% поверхности Земли, океан оказывает существенное влияние на климат, доминируя в энергетических и водных циклах Земли. Он способен поглощать большое количество солнечной энергии. Тепло и водяной пар перераспределяются в глобальном масштабе за счет океанских течений и атмосферной циркуляции, зависящих от плотности. Изменения циркуляции океана, вызванные тектоническими движениями или большими притоками пресной воды от таяния полярных льдов, могут привести к значительным и даже резким изменениям климата как в локальном, так и в глобальном масштабе.
в. Количество солнечной энергии, поглощаемой или излучаемой Землей, регулируется атмосферой и зависит от ее состава. Парниковые газы, такие как водяной пар, углекислый газ и метан, встречаются в природе в небольших количествах и поглощают и выделяют тепловую энергию более эффективно, чем обильные атмосферные газы, такие как азот и кислород. Небольшое увеличение концентрации углекислого газа оказывает большое влияние на климатическую систему.
д. Обилие парниковых газов в атмосфере контролируется биогеохимическими циклами, которые постоянно перемещают эти компоненты между океаном, землей, жизнью и атмосферой. Содержание углерода в атмосфере снижается за счет накопления морских отложений на морском дне и накопления растительной биомассы и увеличивается за счет вырубки лесов и сжигания ископаемого топлива, а также за счет других процессов.
эл. Взвешенные в воздухе частицы, называемые «аэрозолями», оказывают сложное влияние на энергетический баланс Земли: они могут вызывать как охлаждение, отражая падающий солнечный свет обратно в космос, так и нагревание, поглощая и выделяя тепловую энергию в атмосфере. Небольшие твердые и жидкие частицы могут подниматься в атмосферу в результате различных естественных и искусственных процессов, включая извержения вулканов, морские брызги, лесные пожары и выбросы, возникающие в результате деятельности человека.
ф. Взаимосвязь систем Земли означает, что значительное изменение любого компонента климатической системы может повлиять на равновесие всей системы Земли.
Петли положительной обратной связи могут усиливать эти эффекты и вызывать резкие изменения в климатической системе. Эти сложные взаимодействия могут привести к более быстрому изменению климата и в большем масштабе, чем прогнозируют современные климатические модели.
Климат Земли определяется несколькими типами процессов.
Океанические, атмосферные, биологические и геологические процессы управляют климатической системой и приводят к региональным различиям климата на Земле. Многие климатические процессы, такие как парниковый эффект и круговорот углерода, являются результатом взаимодействия «сфер» земной системы (атмосферы, криосферы, геосферы, биосферы). Обратные связи между различными компонентами усугубляют или смягчают изменения климата.
Климатические циклы, обратные связи и взаимодействие между причинами и следствиями
Эти идеи касаются некоторых природных сложностей нашей климатической системы и создают основу для понимания ключевых компонентов, таких как углеродный цикл, парниковый эффект, взаимодействия и петли обратной связи.
Эти темы являются активными областями климатических исследований и включают такие важные вопросы, как:
- Роль аэрозолей в изменении климата. Эти мелкие частицы в воздухе обладают как охлаждающим, так и согревающим эффектом и происходят как из естественных, так и из антропогенных источников.
- Как обратные связи в климатической системе влияют на увеличение содержания CO в атмосфере 2 .
- Как океанические процессы являются неотъемлемой частью распределения тепла, поглощения CO 2, и изменений в схемах циркуляции.
- Почему одни прошлые изменения климата были постепенными, а другие резкими.
На более базовом уровне можно легко наблюдать процессы, описанные в этом принципе, например:
- По сравнению с воздухом воде требуется больше времени для нагревания или охлаждения.
- В пасмурную ночь будет теплее, чем в ясную ночь (при прочих равных условиях).
- Общий климат региона определяется не только его широтой, но и такими факторами, как близость к океанам или горным хребтам.
Помочь учащимся понять эти идеи
Упрощенная схема потоков энергии между космосом, атмосферой и поверхностью Земли, показывающая, как тепло удерживается вблизи поверхности, создавая парниковый эффект. Из арт-проекта глобального потепления. (Все единицы измерения — Вт/м2.)
Естественный парниковый эффект часто вызывает недопонимание. Педагоги должны стремиться объяснить эту концепцию как можно проще, но при этом быть точным.
Показать краткое объяснение парникового эффекта
Скрыть
- Большая часть солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, представляет собой коротковолновое излучение, которое нагревает поверхность и преобразуется в длинноволновое инфракрасное излучение, которое излучается обратно в космос.
- Большинство газов в атмосфере не улавливают уходящее излучение.
- Однако парниковые газы в атмосфере, такие как водяной пар, двуокись углерода, метан и оксиды азота, очень сильно поглощают уходящее излучение и переизлучают его во всех направлениях.
- Повторное излучение энергии вызывает нагревание нижних слоев атмосферы, что, в свою очередь, нагревает поверхность Земли и океаны.
Попытки упрощения парникового эффекта могут привести к обратным результатам и еще больше запутать учащихся. Для младших школьников мысленная модель того, что естественный парниковый эффект похож на «одеяло», которое удерживает тепло под одеялом, может быть подходящей, но ключевое отличие состоит в том, что одеяло удерживает тепло, выделяемое вашим телом (или Землей, по аналогии). В действительности тепловая энергия исходит от Солнца, а не от Земли.
Старшеклассники и, конечно же, учащиеся колледжей должны иметь более четкое представление о механике парникового эффекта. Эта концепция необходима для понимания того, как деятельность человека влияет на климатическую систему.
Полное понимание круговорота углерода требует понимания биогеохимических систем. Учащиеся также должны понимать различные временные масштабы, в которых происходит углеродный обмен в разных резервуарах.
Изучение углеродного цикла закладывает важную основу для понимания последствий сжигания ископаемого топлива. Как показано в знаменитом исследовании Harvard Private Universe, студенты изо всех сил пытаются построить связь между массовым производством посредством фотосинтеза и поглощением углерода, захоронением биомассы и ископаемым топливом — все эти концепции являются частью углеродного цикла.
Терминология положительной и отрицательной обратной связи в системе часто может привести к неправильному пониманию, поскольку слова «положительная» и «отрицательная» имеют другие значения. Более ясно использовать термин «самоусиливающийся цикл» для описания того, как положительная обратная связь может усиливать первоначальный вклад. Отрицательную обратную связь можно назвать «циклом самозатухания».
Внедрение этих идей в ваш класс
То, что процесс сложный, не означает, что он должен быть сложным. Преподавание этих основных тем науки о климате может лучше всего осуществляться с помощью подхода, который допускает глубину, а не широту.
Если учащиеся смогут рассмотреть одну тему с достаточной глубиной, они смогут прийти к пониманию таких нюансов, как петли обратной связи или глубоководная циркуляция океана. Поэтому хорошей тактикой было бы выделить время для изучения темы и нескольких ее аспектов. Важной частью климатической грамотности является понимание научной сложности, и даже молодые учащиеся могут понять, что, казалось бы, простой и линейный процесс может быть быстро усложнен другими факторами.
Другой подход к обучению этим принципам – это подход к изучению систем Земли . Этот метод знакомит учащихся со «сферами» земной системы: атмосферой, криосферой, геосферой и биосферой. Подход, основанный на системах Земли, является эффективным способом проиллюстрировать взаимодействие между различными компонентами Земли и тот факт, что процессы не происходят изолированно. Узнайте больше и найдите конкретные примеры из проекта InTeGrate: «Обучение системному мышлению» или «Внедрение системного мышления в классе».
Учебные материалы из коллекции CLEAN
Средняя школа
- Анимация углеродного цикла — это простой способ познакомить младших школьников с тем, как углерод перемещается в растениях, животных, почве и атмосфере.
- «Понимание альбедо» исследует теплоудерживающие свойства некоторых газов и то, как тепловая энергия, переносимая океанскими течениями, может влиять на местный климат по всему миру.
- Разогрев: химия парникового эффекта является частью серии заданий, посвященных изменению климата. Подходит и для старшей школы.
Старшая школа
- Это короткое видео о парниковом эффекте от ученого-атмосферника Скотта Деннинга дает откровенное и занимательное объяснение того, как парниковые газы в атмосфере Земли нагревают нашу планету. Это видео также может быть полезно для повышения квалификации учителей.
- Океанические течения и температура поверхности моря Учащиеся получают доступ к данным о температуре поверхности моря и скорости ветра с сайта НАСА, строят графики и сравнивают данные, делают выводы и связывают их с темой глобального изменения климата.
- Углерод в движении — это лабораторное задание, состоящее из 3 частей, в котором учащиеся исследуют глобальный углеродный цикл и изучают влияние определенных циклов обратной связи.
- Слайд-шоу и тематическое исследование из «Нью-Йорк Таймс» показывают один из примеров самоусиливающейся обратной связи, происходящей сегодня: «По мере таяния вечной мерзлоты ученые изучают риски».
- Учащиеся могут глубже изучить обратную связь с помощью этого богатого данными занятия, в котором исследуются альбедо и скорость таяния снега в Арктике, учебный курс по арктическому климату: изучение арктических климатических данных.
Родственные педагогические методы:
- — Комплексные системы обучения
- — Использование подхода системы Земли
- — Знакомство учащихся со сложностью
Колледж
- Понимание углеродного цикла: подход-головоломка предлагает учащимся интерактивный способ исследовать и сообщать о роли углерода на Земле.
- Учащиеся могут визуализировать, как 8 различных парниковых газов поглощают энергию, с помощью анимации «Парниковые газы — ИК-спектры».
- Тепловой баланс Гольфстрима и мягкий климат Европы — это ролевая игра, в которой учащиеся определяют, отвечает ли Гольфстрим за сохранение тепла в северной Европе. Они рассматривают потенциальное будущее Гольфстрима, если полярные льды продолжат таять.
- Учащиеся могут построить упрощенную компьютерную модель в разделе «Моделирование термохалинной циркуляции океана с помощью STELLA» и изучить влияние изменения исходных резервуаров, изменений температуры и пульсации пресной воды. Упражнение бросит вызов ожиданиям учащихся о том, что из сложных систем и моделей получается только сложное поведение.
- В разделе «Отложения и глобальный углеродный цикл» учащиеся узнают о роли осадочных пород в долговременном хранении углерода и их значении для глобального потепления. Он также знакомит учащихся с использованием изотопов углерода для палеоэкологических интерпретаций.
- Изучение связи между ураганами и климатом с использованием результатов МОЦ. Учащиеся изучают результаты глобальной климатической модели и рассматривают потенциальное влияние глобального потепления на возникновение и эволюцию тропических циклонов.
Поиск упражнений и наглядных материалов для преподавания этой темы
Поиск по уровню обучения: средняя школа средняя школа введение колледж старшие классы колледж поиск все уровни обучения
ссылки
«Изучение Земли как интегрированной системы» от НАСА — краткое «объяснение» различных компонентов климатической системы, включая воздействия, обратные связи и переломные моменты.
Какие факторы определяют климат Земли? от IPCC — объемный одностраничный обзор климатической системы, дополненный классической диаграммой энергетического баланса Земли.
Углерод и климат — образовательный веб-сайт с апплетом углеродного цикла для моделирования собственного прогноза выбросов углерода и будущих поглотителей углерода.
Дополнительные ресурсы
Видео об этом Принципе
Инклюзивное учебное пособие по климату
- См. версию этого Принципа на испанском языке
- Исследуйте живые ландшафты, культурно значимые ресурсы для повышения грамотности в вопросах климата
« Предыдущая страница Следующая страница »
Климат Земли: сложная система, полная загадок
- Кристофер К. Р. Т. Джонс
Мы живем в климатической системе, претерпевающей значительные изменения. Ученые установили критическую массу фактов и количественно оценили их до степени, достаточной для поддержки международных действий по смягчению последствий резких изменений и адаптации к совершенным изменениям климата. Основным примером является связь между увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере и степенью потепления в будущем. Но климатическая система в целом представляет собой очень сложную систему, и существует множество загадок о том, как работают ее внутренние механизмы и как они взаимодействуют друг с другом.
Благодаря массовым изменениям климата мы находимся сегодня. Он продолжает развиваться в долгосрочных масштабах, но на него также влияют два фактора, действующих в масштабах человеческого времени. Во-первых, существует постоянная внутренняя изменчивость, возникающая в результате множества природных циклов. Эль-Ниньо является примером, но изменчивость происходит на всех уровнях системы — в атмосфере, океане, криосфере, биосфере и благодаря их связности — и охватывает широкий диапазон временных масштабов от недель до столетий. Более того, режимы изменчивости могут совместно производить непредвиденные и, казалось бы, несвязанные эффекты. Во-вторых, происходят изменения в радиационном воздействии, в котором в последнее время доминируют антропогенные выбросы, но на которые также влияют другие факторы, включая землепользование, поглощение углерода океаном, изменчивость солнечной активности и обратные связи, такие как воздействие на альбедо таяния льда и изменение структуры облаков. Именно эту сложную смесь в динамично развивающейся системе и пытается разгадать научное сообщество.
Наука о климате находится в необычной ситуации, поскольку это экспериментальная наука, в которой эксперименты не ограничиваются традиционной лабораторией. Поскольку эксперименты нельзя проводить на всей климатической системе, были разработаны математические копии Земли, чтобы проверить научные гипотезы о том, как планета будет реагировать в различных обстоятельствах. Это климатические модели, размещенные примерно в 30 климатических центрах по всему миру и являющиеся основным источником прогностической информации в оценочных отчетах Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Каждая из них сама по себе является очень сложной сущностью, включающей массивные вычислительные коды. При поддержании и развитии этих кодов возникают серьезные математические проблемы, но участие математических наук в изучении климата выходит далеко за рамки этих оперативных задач.
Дополнительный взгляд на климат как на детерминированную динамическую систему включает сбор информации из данных наблюдений.
Эти наблюдения, как с помощью современных инструментальных систем, так и из далекого прошлого с использованием палеоклиматических заменителей, являются неопределенными, а это означает, что нам необходимо использовать сложную статистическую методологию для оценки и картирования свойств климатической системы Земли. Две точки зрения сходятся воедино, поскольку любая модельная проекция сопровождается значительной неопределенностью, и поэтому их результаты также должным образом рассматриваются как статистические.
Математические науки играют все более важную роль в исследованиях климата на всех уровнях. Все большее распространение получают модели более скромных размеров, чем модели, находящиеся в климатических центрах. Эти концептуальные модели могут помочь нам увидеть отношения между различными внутренними механизмами, которые могут быть скрыты в полной модели. Ключевые процессы часто можно изучать изолированно, а их моделирование дает существенное представление об общем климате. К таким процессам относятся биогеохимические циклы, таяние морского и наземного льда и изменения в землепользовании.
Внутренняя структура таких процессов и их влияние на другие аспекты климата выявляются путем математического и статистического анализа. Такой анализ также имеет решающее значение для правильного включения этих процессов посредством параметризации.
В конечном счете, и понимание, и предсказание климата в равной степени зависят от моделей, кодирующих физические законы, и от наблюдений, дающих прямое представление о реальном мире. Объединить их вместе для получения оптимальной информации — непростая математическая задача, требующая сочетания статистического и динамического мышления, в обоих случаях на границе этих областей.
Версия этой статьи первоначально была опубликована как редакционная статья в журнале «Динамика и статистика климатической системы: междисциплинарный журнал» от 6 января 2016 г.
Авторы избранных изображений: Windräder  by fill. Общественное достояние через pixabay.
Кристофер К. Р. Т. Джонс — заслуженный профессор Билла Гатриджа кафедры математики и научный сотрудник в области математики в Институте вычислительной техники эпохи Возрождения Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
