Atmosferin hidrosfer üzerindeki etkileri nelerdir

Konusu 'Soru Bankası' forumundadır ve Nehir tarafından 13 Ağustos 2014 başlatılmıştır.

  1. Atmosferin hidrosfer üzerindeki etkisi

    Hidrosferin yani sukürenin beş bileşeni, iklim geri beslemelerinde büyük bir rol oynamaktadır: atmosferik nem, bulutlar, kar ve buz, toprak yüzeyi ve okyanuslar. Hidrolojik döngüdeki değişiklikler, iklim koşullarında değişikliklere neden olacak şekilde tepkiler vermektedir. İklimle olan etkileşimler, en iyi biçimde iklimsel düzensizliklere olan potansiyel tepkinin dikkatlice gözden geçirilmesi sonucu incelenebilir ki bu durum da karşımıza küresel ısınmayı çıkarmaktadır.





    Hidrolojik döngünün iklim üzerindeki rolü hakkında yapılan mevcut tartışma, atmosferik karbondioksit ve diğer gaz oranlarının artırılması sebebiyle meydana gelen zenginleştirilmiş sera etkisi sonucu oluşan insan kaynaklı küresel ısınmaya karşı olan olası tepkiler üzerine odaklanmıştır. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC), küresel sirkülasyon modelleme simülasyon sonuçlarını baz alarak gelecek yüzyılda küresel atmosferik ortalama yüzey sıcaklığının 1.0 ila 3.5 derece artacağı sonucuna varmıştır ki bu artışın yerküre üzerindeki dağılımının eşit olarak gerçekleşmeyeceği ve yüksek enlemlerdeki ısınmanın daha belirgin olacağı bilinmektedir. Bu bağlamda, daha yüksek sıcaklıkların hidrolojik değişikliklerin büyüklüğü ve dağılımına paralel olarak hidrolojik döngüyü hızlandıracağı tahmin edilmektedir ki bu durum da özellikle bölgesel ölçekte düşünüldüğünde su kaynakları açısından daha spekülatif durumlara yol açabilecektir.

    IPCC raporlarına göre, atmosferdeki sera gazlarının konsantrasyonlarındaki artış neticesinde beş temel hidrosfer ile ilişkili geri besleme mekanizmasının etkin hale geleceği belirlenmiştir. Bunlar içerisinden ilk olarak atmosferik nemin etkisine bakacak olursak, suyun atmosfer içerisinde kısa kalış süresi ve hızlı faz değişimi sebebiyle, suyun iklim üzerinde çok büyük bir etkisi olduğunu görürüz. Atmosferik nem oranında meydana gelen değişiklikler, bulut yapılarını ve dolayısıyla bulut geri besleme mekanizmalarını da etkilemektedir. Ayrıca; su buharı, sahip olduğu yüksek ısı kapasitesi ve geniş soğurma tayfına bağlı olarak en etkin sera gazıdır ki bu sebeple hızlandırılmış buharlaşma nedeniyle atmosferik buhar içeriğindeki beklenen artışların pozitif yani artırıcı bir geri beslemeye sahip olacağı sonucuna varılmaktadır. Buharlaşmadaki artış ve bununla beraber açığa çıkan buharlaşma ısısının atmosfere salınımı troposferin nem saklama kapasitesini artırarak atmosferin bu bölgesinde ısınmaya neden olur. Su buharındaki bu fazlalık da daha fazla karasal ışınım yakalamak demektir ki bunun da anlamı zenginleştirilmiş sera etkisi ve daha fazla troposferik ısınmadır. Her ne kadar troposferden yüksek irtifalara doğru gerçekleşen su buharı akışını artırıcı kaçış ısınması, geçiş oranlarındaki değişiklikler nedeniyle önlenebilse de atmosferik nem geri beslemesinin tahmin edilebilir net etkisi yüzeysel ve atmosferik ısınmadır.

    İklim sistemi içerisinde diğerlerine kıyasla en karmaşık geri besleme mekanizması ise birbirinden farklı birçok olayda rol oynamaları sebebiyle bulutlara aittir. Farklı tipteki bulutlar, aynı çevre içerisinde farklı davranışlar gösterirler. Mevcut iklim şeklinde bulutlar, bir küresel ortalama soğutma etkisine sahiptir; fakat bulut geri beslemesinin iklim modellerindeki izi çelişkili olarak kalmaktadır.

    Sera etkisi sonucu gerçekleşen ısınmaya bağlı olarak bulut tiplerindeki önemli belirsizlik artışı da bulut geri beslemesini tahmin etmedeki öncelikli engel olarak gözükmektedir. Yüksek noktalardaki bulutlar, bulut örtüsünde ve su içeriğinde herhangi bir değişiklik olmadığını kabul edersek, karasal ışımayı soğurma kapasitelerinin büyük oluşuna bağlı olarak yüzey ısınmasına neden olabilirler. Diğer taraftan da yüksek su içeriği bulut yansıtabilirliğini artırabilir ve imkan dahilinde sera etkisinden kaynaklanan fazla ısınmayı dengeleme duyarlılığıyla da net yüzey soğuması şeklinde sonuç doğurabilir. Okyanus yüzeyindeki ısınma, konvektif aktiviteyi ve yüksek yansıtabilirliğe sahip sirrus bulutlarının (ince, tüy gibi saçaklı görünüşü olan buz parçalarından oluşmuş beyaz bulutlar) oluşumunu artırarak yumuşatıcı bir etki gösterir. Bir başka deyişle alçak bulutların net etkisi gezegeni soğutma olarak görülürken, ince yüksek bulutlar (sirrus bulutları) ise gezegeni ısıtır. Bu yüzden, toplam bulut geri beslemesinin düzenli etkisi çok iyi tespit edilememektedir ve de atmosferin dikey sıcaklık ve nem yapısına karmaşık yollarla bağımlılık göstermektedir.

    Bir diğer fiziksel geri besleme de kar ve buz yansıtabilirliğine aittir. Kriyosferik (yerküredeki suyun katı hallerine ait) işlemler iklim modellemelerindeki belirsizliğin en büyük kaynakları arasında kalmasına rağmen, modeller devamlı olarak deniz buzlarının erimesi ve de kar ve buz örtüsündeki azalma ile neticelenen kutuplarda fazlalaştırılmış bir ısınmayı gösterir. Kar ve buz, kara yüzeylerine ve okyanuslara nispeten daha yüksek yansıtabilirliğe sahip olduğundan, bu durum yüzeyde daha fazla atmosferik ışımanın soğurulmasına ve dolayısıyla daha fazla ısınmaya sebep olur. Daha ılıman canlı bitki ve hayvan topluluklarının göçü ile bitkisel örtünün artışı kutupsal bölgelerin yansıtabilirliğini azaltabilir. Deniz buzundaki belirgin ve önemli bir erime, paleoiklim verilerindeki birkaç noktada gözlendiği gibi okyanus ısıl çizgi sirkülasyonunda değişikliklere sebep olabilir. Kar ve buz örtüsünün yüksek yansıtabilirliği, bir kere devreye girdikleri zaman buzul devrine geçişin hızlanmasında bir faktör olabilir. Elbette buzul devrin sonunda, yansıtabilirliğindeki azalmaya bağlı olarak tam tersi bir durumdan söz edebiliriz.

    Toprak yüzeyinin ve biyosferin (canlı kürenin) etkilerinin karmaşıklığı, yüksek bölgesel değişkenliği her ne kadar bazı genel geri beslemeler belirlenmiş olsa da modelleme yaparken son derece zorluklar çıkarmaktadır. Yağış miktarındaki ve buharlaşma rejimlerindeki değişiklikler, toprak nem depolama ve sızma oranlarını etkiler. Her ne kadar yükselen karbondioksitin bitkisel terlemede azalmaya sebep olması kısmen bu durumu dengeleyebilse de daha yüksek buharlaşma oranlarının toprak nemini ve de toprak üstünde kalan yağış miktarını azaltması beklenebilir. Karbondioksit miktarındaki artış, birim yaprak alanı başına %50’ye kadar bir oranla terleme kaybını azaltma potansiyeli göstererek bitkilerdeki bekçi hücrelerin dayanıklılığını artırır, fakat yine de aynı zamanda bitki büyümesini artırır. Burada belirtilmesi gereken bir nokta da terleme üzerindeki net etkinin belirsizliğidir.

    Paleoiklim belirtisi okyanus sirkülasyonu ve son buzul dönemdeki önemli iklim değişimlerinin birkaçının etkisiyle açığa çıkan Kuzey Atlantik Derin Su (NADW) oluşumundaki değişikliklerle ilişkilendirilmiştir. Bu yüzden; okyanus sirkülasyon geri beslemesi, okyanus tepki sürelerinin uzunluğu bu durumu kısa vadede daha az önemli bir geri besleme haline getirmesine rağmen sera etkisinden kaynaklanan ısınmaya karşı hidrolojik ve iklimsel tepkiyi belirlemede muhtemelen epeyce bir rol üstlenmektedir. Buzulların ve de buz tabakalarının erimesine ve yağışlara bağlı olarak kutupsal okyanuslara düşük yoğunluklu tatlı su akışının gerçekleşmesi, sirkülasyon mekanizmasının tepkisi olarak görülmektedir. Yoğunluğun batma eyleminde baskın bir sürücü etkisi olmasından dolayı yüksek enlemli yağışlardaki ve önemli erime olaylarındaki artış, derin su oluşumunun yavaşlamasını veya durmasını tetikler. Sonuç olarak, yüzey sıcaklıklarının düşmesinin küresel ısınma üzerine getirdiği negatif geri besleme etkisi küresel sirkülasyon ve kutuplara yönelik ısı transferini oldukça azaltabilir. 1997 yılında Wallace Smith Broecker’in hipotezine göre; tahmin edilen aralıklar içerisinde Kuzey Atlantik’e doğru gerçekleşen %50’lik bir tatlı su akışındaki net artış, tuz dengesini yeterince bozarak kararsızlığı ve ısıl çizgi sirkülasyonunun yeniden düzenlenmesini başlatır.

    Tanımlanan tüm bu geri beslemeler, iklim tespitinin geniş bir kısmından sorumludur. Bu yüzden bunları iklim modellerinin içine katmak zorundayız. Çünkü küresel modeller, formülasyonlarında çizgisel olmayan önemli işlemler içerir ve bölgesel çeşitliliklere izin verir.

    Hidrolojik işlemlerin bu şekilde ivme kazanmasının, bölgesel yağışlarda neredeyse + %20 veya − %20 değerleri arasında değişen oranlardaki değişiklikler olsa da küresel ortalama yağış miktarında %3 ila %15 oranlarında bir artış ile sonuçlanacağı tahmin edilmektedir. Tıpkı sıcaklıkta olduğu gibi, yağışlardaki değişiklikler de farklı dağılımlar göstererek üst ve orta enlemdeki alanların daha fazla yağış almasını sağlarken, tropik bölgelerdeki toprak üstünde kalan yağış miktarının azalmasına neden olabilir. Yağış miktarındaki ve yağış çeşidindeki değişiklikler (yağmur yerine kar), tahminen − %50 ila + %50 gibi yüksek oranlardaki bir aralıkta bölgesel değişiklikler göstererek toprak üstünde kalan yağışın büyüklüğü ve zamanlamasında önemli çıkarımları da beraberinde getirir. El Nino Güney Salınımları ve diğer sirkülasyon anomalileri üzerine yapılan mevcut çalışmalar, değişen küresel sirkülasyonun yağış örnekleri üzerindeki önemli etkilerinin potansiyelini de bizlere göstermektedir.