但沙漠让自己

除了所有的更传统的气候学之外,还有一个因素的重要性现在才开始变得理解。沙漠部分欠他们的存在,他们存在。沙漠的沙漠,内部修改自己的气候,降雨量少!raybet雷竞技最新

从气候与植被,在第一章中,已经打开raybet雷竞技最新。地球系统的一个基本事实,气候科学家弧现在才充分意识到,是植被也能使气候。raybet雷竞技最新沙漠的机制强化自己干燥的气raybet雷竞技最新候显然是在1970年代中期第一次探索Ottcrman。代表他的想法在具有里程碑意义的论文,激发了一种全新的思维方式。他把当地的大气和地表的基本物理“mcsoscalc气候”的建立raybet雷竞技最新小气候因素在第四章解释说,他想过会发生什么,如果你改变了植被covcr。他知道的一件事是重要的是表面的亮度的反照率(大约在拉丁语“白色”的意思)。

从上图,绿叶比裸露的土壤表面看起来很暗。例如,如果你向窗外看飞机生活在干燥的国家,地区的茂密的树木和灌丛看起来几乎是黑色的,与补丁的眩目的亮度裸露的土壤。的亮度,裸露的土壤太阳能——反射阳光直接进入太空。这是能量可能进入加热表面如果它被吸收殆尽,而是它已经浪费了。因此,更轻,更少的能量被吸收,更被送入太空。表5.1显示了一个典型的范围反照率值发现世界上不同的表面类型。

以上裸露土壤反射率高,大气是剥夺了一些热空气,否则从地面上升,所以温度比如果是深色的。有更少的对流携带热量在空中,气氛相对平静和稳定。上面的较浅对流high-albedo土地倾向于让空气,来自以上,下降,形成“帽”,而抑制雨云形成。通常,雨云往往形式越来越上升的热空气从表面携带一些水蒸气,然后开始冷却,导致水滴凝结出给云,然后下雨了。光,明亮的表面,空气往往恰恰相反thing-descending和加热。这些弧的条件,防止雨水从下降(图5.1)。

世界各地的旅行的人都很多,直观上很难相信缺乏植被covcr表面冷却器。干旱地区世界会很热,而热带的雨林地带相当温和的温度大部分的石灰。但事实上,很多黑暗的地区植被吸收更多的能量总体比沙漠。地面的空气温度

表5.1。对不同地表类型的值的范围。重要的上下文的理解旱地,兔子一般得多高反照率比森林植被。虽然范围之间的重叠值显著不同的表面类型,实际意味着(图中未显示)是截然不同的。来源:保安族。

地表反照率

自然

新鲜的雪0.80 - 0.95

旧的雪0.45 - 0.70

沙漠0.20 - -0.45

冰川0.20 - -0.40

土0.05 - -0.40

农田0.18 - -0.25

草原0.16 - 0.26

落叶林0.15 - -0.20

针叶林0.05 - -0.15

水0.03 - -0.10

城市

路0.05 - 0.20

屋顶0.08 - -0.35

0.10 - 0.40墙绘

白色的0.50 - -0.90

红色,棕色,绿色0.20 - 0.35

黑色0.02 - -0.15

这些密集的植被区甚至会更高比在光秃秃的干旱的沙漠,除了森林通常的叶子蒸发水吸走热量为“潜伏热蒸发”。如果你需要确信的反照率的差异使得表面的太阳光量转化为热量,尝试从轻质混凝土表面穿过黑暗最近沥青在炎热的晴天。空中盘旋在黑沥青温度比得多,光concrete-often几乎令人难以忍受的酷热。如果他们没有不断地蒸发的水从叶子,森林也会更热比裸露的土地。

在沙漠里,由于地表植被是光秃秃的,这往往给下行空气文档不给雨。当然,没有雨,就没有植物。所以导致链在两个不同的方向取决于起始位置;

裸地= >下沉的空气没有雨裸地植被的土地上升气流雨植被

实际上,一旦缺乏植被已经相当干旱的环境在一个恶性循环,它稳定自己的干旱。事实上,它很可能会夸大自己的

空气凝结云和上升

空气凝结云和上升

黑暗的表面

图5.1。(a)提升空气在一个黑暗的表面上升高,然后冷却,凝结的水滴,可以形成雨,(b)下行空气在浅色的表面不凝结的水滴。

干旱,干旱使事情比他们开始。这种强化的过程被称为正反馈(见5.1)。

所以,有一个正反馈过程表面反射率在沙漠,这可以加强干旱沙漠气候raybet雷竞技最新。然而,机制有时也容易分解,产生突然翻转之间潮湿和干燥的气候条件下,如果一个轻微的触发环境发生的变化。raybet雷竞技最新这触发改变可能是自然的,或者是由人类引起的。

箱5.1积极的反馈

在环境科学越来越明显的是,反馈过程是了解全球的关键过程。反馈是什么意思?这是一个过程(在某些情况下)“提要”本身,收集像滚雪球般的势头下坡,或相反(在其他情况下)阻尼本身和缓和自己的效果就好比房子的中央供暖系统,由一个温控器控制调节。

反馈经常出现的一个例子,如果你去看一些可怕的乐队在当地的酒吧。他们会建立舞台上歌手的麦克风太接近扬声器。迈克拿起吉他的声音和放大。放大了声音,其声音的扬声器,回到迈克越多,等最终到达一个不堪入耳。这种自我强化的过程是积极的反馈。这是一个过程,“放大”变化,一旦最初的小触发事件(第一个小噪声进入麦克风)发生。它可以是相同的与自然环境:轻微的初始变化是捡起和放大成一个大转变的气候。raybet雷竞技最新

或者考虑另一种类型的反馈:中央供暖系统在一个房子。当温控器的感觉太热。高于设置点,它加热。如果热量下降太多,恒温器的感觉降低温度结果,把它略有回升。一个固定的点周围的温度略有震荡。同样,如果外面的天气变化,变得温暖和热倾向于改变房子的温度,恒温器感觉房子内部的变化和调整加热。中央供暖系统的操作是一种不同类型的反馈:消极反馈。这是一个过程,“抑制”的变化。在自然环境中,负面反馈循环帮助保持气候稳定,抗打击和积极反馈的不稳定影响。raybet雷竞技最新

在自然界中我们看到积极的反馈在哪里?它无处不在。一个重要的例子是在积雪和冰层。的冰或雪表面冷却(通过反射太阳的大部分和防止它变暖热表面),确保更多的冰可以形成。这失控的影响有助于解释为什么地球穿过冰河时代过去,当巨大的冰原固化雪覆盖世界的高纬度地区传播。补丁没有融化的积雪可能反映了阳光和空气冷却,方便更多的雪在明年,等等。其他重要的积极的反馈,涉及生活植被在本章和下一个解释。

因此,积极反馈因素是加剧的气候差异放大器raybet雷竞技最新一个地方到另一个,同时增加地球的气候变化和环境。raybet雷竞技最新他们肯定已经在带来许多重要的突然的气候变化发生在地球的地质历史,特别是在过去的几百万年(第三章)。raybet雷竞技最新

需要一个触发事件开始积极的反馈回路。特定因素可能是引发积极的反馈在过去气候包括米兰柯维奇节奏,这阳光分布的变化是由于地球摆动的轨道。raybet雷竞技最新季节性的变化阳光强度设置一个广泛的正反馈循环,包括冰,涉及植被(5、6章)和浮游生物在海洋中涉及(第7章)。如果它在一个方向上移动,米兰柯维奇变化可以通过这些循环触发全球变冷。轻微的转变另一个方向和地球可以通过积极的反馈操作反向突然温暖。

虽然在气候可以大大加强改变积极的反馈,会有限制多少事情可以移动raybet雷竞技最新。一个正反馈循环通常是“阻尼”超过一个特定的点放大循环停止响应和系统不超越极端。刺耳的吉他放大器不越来越越来越大,直到整个建筑拆除的声波。它到达极限的体积,因为扬声器的功率就限制的力量反馈。一个积极的反馈循环导致变暖,温度不会逃跑,直到地球燃烧完全,因为反馈操作加热。也不去绝对零度时反馈导致冷却操作。所有的正反馈作用是放大的变化发生时,在某种程度上。

如果你认为这一切的一个图表,什么积极的反馈机制是提高系统的响应外部的斜率变化例如,米兰柯维奇节奏,随机变化的区域气候模式或改变大气的成分。如果你改变某一因素的数量(例如,增加大气中温室气体的量)底部轴,有一定数量的反应中看到的垂直轴B(例如,温度,应对温室气体增加)给一个倾斜的线(图5.2)。添加在一个积极的反馈的斜率变化反应:它已成为更陡峭。中间的图显示响应的数量将会有一个“铰链点”是相同的,但中间的两侧变化更大,或者向上或者向下。

图5.2。积极的反馈是如何影响反应的斜率。因素影响,和一个积极的反馈工作响应陡的斜坡。

与积极的反馈

图5.2。积极的反馈是如何影响反应的斜率。因素影响,和一个积极的反馈工作响应陡的斜坡。

因素(原因)

没有积极的反馈

与积极的反馈

因素(原因)

踢踢球

状态1 t t

踢踢球

图5.3。一个亚稳态系统有多个状态。它将停留在一个稳定的状态,直到被“踢”到另一个临时的触发事件。

积极反馈对气候可以由一个缓慢,长期背景条件的raybet雷竞技最新变化。例如,这可能是一个季节性变化阳光分布由于米兰柯维奇节奏,把地球从冰川间冰期的状态。系统中这种类型的转变往往是相当稳定的几千年来因为阳光的变化非常缓慢。

然而,引发积极的反馈也可能只是一个暂时的条件,一些随机事件如比平均夏季潮湿或比平均冬季冷得多。或者它可能是太多goat-grazing在一个特定的一年在沙漠的边缘。然后反馈放大这个初始开关,直到它达到极限,什么将是一个小的临时改变已经成为放大和定居到一个新的稳定状态。新的稳定状态永远是不固定的,虽然。它总是可以扔在另一个方向,一个随机的临时改变,被正反馈循环的运行在相反。因此,这样一个系统的状态是不稳定的,但亚稳,容易突然抛给一个小推(图5.3)。亚稳态系统中,选择状态很稳定,和什么东西就像在任何时候只取决于特定“挂钩”的东西来休息。这样的亚稳状态是非常重要的在理解在干旱地区气候的历史,和许多其他变化随着时间的推移,包括一些大型的全球气候变化在化石记录中。raybet雷竞技最新正如我们将要看到的,植物可能是经常参与制定系统亚稳态和臀部。

5.2.1萨赫勒地区和植被反馈

在南部的边缘撒哈拉沙漠是一个开放擦洗区,称为萨赫勒地区。在当地语言中,萨赫勒”这个词意味着“海岸线”,这是一个很好的比喻

图5.4。萨赫勒地区,在撒哈拉沙漠的南部边境。资料来源:维基百科。

这么长时间,薄strip-perhaps在深度,边界200公里伟大的沙漠(图5.4)。几千年来,萨赫勒地区居住着牧民和农民,但是他们的生存一直波动不稳定的降雨。在大多数世界其他干旱地区,干、湿年弧随机散布,如果一年尤其干没有预测,明年也会干。但是,在萨赫勒地区气候会通过不同的湿或干“阶raybet雷竞技最新段”持续几十年。如果一年在萨赫勒地区比长期平均水平干燥机,它是一个不错的选择,明年也会相对干燥。也年复一年。在1800年代后期,该地区经历了一个潮湿的阶段,良好的农业产量。1900年左右,降雨量记录显示,有一个干燥阶段,持续约20年。然后,有一个,而突然增加降雨,和降雨量居高不下直到约1970,突然下降,和在整个1970年代和1980年代保持在低水平。降雨量的减少20 - 35%在萨赫勒地区,有些甚至在这个干燥阶段。

这干旱阶段在萨赫勒地区的困难causcd被世界媒体良好的文档记录。人类在萨赫勒地区扩张,以应对大量的食物,在强降雨条件下的20世纪中期。突然,有少吃,农民和牧民的地方可去。整个局面进一步恶化。由于内战在萨赫勒地区的一些地区。和事件的结合导致饥荒和成千上万的人死亡。

脚环保运动,还发现在1970年代,受到震动时一些受人尊敬的气候科学家认为这干旱并不是一个完全自然的事件。raybet雷竞技最新过度放牧的牲畜可能引发vcgctation——一个正反馈的过程climatc系统启动或极大地放大了干旱。讨论这个想法在萨赫勒地区的缓解由Otterman似乎已经开始研究。他建议过度放牧的牲畜已经移除黑暗萨赫勒地区的植被,减少降雨通过反照率效应上面提到的。所以。删除植被将会有更少的向上运动的空气在大气中。缺乏upvvclling温暖的表面空气也意味着大气层上方倾向于保持凉爽。冷空气会下沉轻轻向下,压缩和水蒸气更严格,因为它的后代。结果是沙漠气候:下行空气和没有雨。raybet雷竞技最新所以,从本质上讲,表面的反射率高,由于缺少植被,将产生一个干燥的气候,不支持植被,确保高反射率的裸露面,等等…raybet雷竞技最新

的想法,后面有一个积极的反馈循环降雨周期是一个引人注目的,事实上它不一定是由人类引起的。可能是反照率反馈运营几乎独立的人类,他们和他们的牲畜不能影响反照率足以带来持久的干旱。在这种情况下,引发干旱可能是某种事件从外部强加的地区。例如,可能会有自然的变化风的流动模式产生一个初始干旱,然后强化了植被的变化。所以,反照率反馈回路涉及植被可能仍然是重要的生产干或湿阶段在萨赫勒地区,但人类可能不是一个触发器的重要组成部分。

Otterman开始谈论反照率后,气候科学家想到沙漠和其他方面raybet雷竞技最新干旱的地区可能会使他们自己的气候。raybet雷竞技最新他们带来了一些额外的因素可能会改变植被对气候的影响,包括“粗糙度”植被表面的碰撞而裸露的地面。raybet雷竞技最新这个粗糙度越大,就越倾向于产生湍流风一吹。这个改变风速,垂直运动的气氛。垂直运动产生降雨在空气中是最重要的,而在传递热量从表面;所以,这可能是另一个重要途径,植被修改自己的气候。raybet雷竞技最新

气候建模raybet雷竞技最新者也想蒸发如何在不同植被区和裸露的地面。蒸发为水蒸气,又可以凝结出了天空,在同一区域或数百公里之外。它也可以影响的强度表面空气的对流上升到大气中,充当“燃料”向上运动通过提供潜热使空气变暖,因此上升。植被表面cvaporate-transpirc-more水,因为他们抓住更多的雨在根垫和松散土壤下面,然后让它从树叶。,而一个裸露的土壤会蒸发掉所有的(相对较小)存储的水很快,植被区域逐渐失去了它在更长期内。包括额外的因素气候模型表明,在这些方面,植物往往会“制造”自己的raybet雷竞技最新气候。

这两个额外的反馈弧对降雨,超出了反照率效应:

植被生长区蒸发反馈- >雨水蒸发更多- >植物的土地

植被生长区粗糙度反馈= >粗糙表面更加动荡雨植物的土地

更复杂的建模研究,包括这些额外的反馈同意的初步结论,干旱区气候你最终可以在很大程度上取决于你从植被。raybet雷竞技最新例如,在萨赫勒地区,如果你开始从茂密的植被覆盖,这景观生成更多的雨水比如果你从稀疏植被。事实上,在模型更密集的植被荒漠草原等存在于上世纪所阶段产生的额外的雨足以维持其密集的植被。这是一个稳定系统:一旦建立,就可以使自己(通过一个积极的反馈回路)。它反过来too-starting相同的萨赫勒地区,地表的气候使得本身是干燥的,和植被仍然闲置。raybet雷竞技最新所以,有两个潜在的稳定状态后,从这两个不同的起始条件。

然而,这些国家并不是真正的稳定;他们是“亚稳”(见框5.1),容易翻转如果有把从外部影响气候改变该地区整体大气环流给几潮湿或干燥年比正常。raybet雷竞技最新这个敲门的因素可以提供海洋环流和温度的变化,如可能发生在厄尔尼诺事件或其他广泛的气候振荡等气候系统的北大西洋涛动(相对强度的改变raybet雷竞技最新气压系统大西洋北部和中部之间)。一旦被迫改变了地表植被如此强劲的外部因素,vegetation-climate反馈系统可以在不同的方向突然下跌,最终在“其他”状态。raybet雷竞技最新

我们看到这些两种稳定状态的存在的迹象,在降雨decadal-timescale振荡所记录的气候站记录,和raybet雷竞技最新饥荒萨赫勒地区。振荡在这长时间尺度无法解释由外部影响如温度变化起源于大西洋(这往往是非常短暂的);他们必须在内部生成的。一旦萨赫勒地区变得干燥时它往往至少这样呆上好几年。干石板是自我,因为稀疏的植被影响气候。raybet雷竞技最新只有当它被外部气候的变化(由于海洋表面温度的变化迫使降雨方式)来做最后的一切抛到一个新的国家的绿色植物和更raybet雷竞技最新高的降雨,这也是self-perpctuating一会儿。模型表明,事实上,环保,moistcr比去世干燥状态更稳定,因为灌木在萨赫勒地区可以忍受很多干旱之前他们逐渐放弃而死。相反,不需太多的雨带来的再生植被,拖动系统快了很长时间的干旱。观察同意这种期望:干燥阶段开始不情愿地,慢慢地随着植被死亡,而干燥阶段植被响应雨突然结束。

降雨量的变化也被认为影响沙漠之间的边界的唐突和non-desert南部撒哈拉沙漠的边缘。vegetation-clraybet雷竞技最新imate模型由马里兰大学宁曾表明,过渡的原因/擦洗之一喜欢萨赫勒地区可以存在降雨,彩票的变化是比其他人在更北边的几年。如果雨每年北到同一点,就形成一个密集的树木繁茂的小树的封面可以利用南部moistcr条件这一点,会突然给非常稀疏的开放的擦洗,雨再也无法维持。过渡的清晰度会被放大的植被气候反馈树木本身的存在。raybet雷竞技最新在现实世界中,降水的年际变化,由植被气候反馈本身放大,产生一个广泛的区域水分供应很不稳定,不利于树木的生长。raybet雷竞技最新更保守,drought-tolerating灌木萨赫勒地区能够坚持在这个变量的环境中,是他们自己喜欢变化的环境和更广泛的梯度植被!然后链的原因是这样的……

变量降雨引起的变化在海洋表面温度= >变异性是由植被反馈放大的萨赫勒地区的植被= >帮助萨赫勒地区的灌木,容忍差异变化的放大是萨赫勒地区的植被反馈= >等。

5.2.2人类真的造成了萨赫勒地区的干旱吗?

回到最初的问题设置Otterman和其他人想:人类很大一部分的责任,在萨赫勒地区的干旱期?他们有时会“踢”,集气候系统暴跌对过度放牧发生后干的吗?raybet雷竞技最新到目前为止的所有模型的结论是,人类和动物之间其实没有大影响萨赫勒地区vegetation-climate系统。raybet雷竞技最新过度放牧可能发生时,它会改变植被的结构和组成的细节,对棘手和少食用物种,大于aflccts总体植被覆盖率。至少总有一些影响总体植被覆盖率从放牧,在这个意义上人类可能有一小部分在加强干旱在萨赫勒地区。然而,这是一个影响就小巫见大巫了,和很难解决,其他vegetation-climate过程导致湿和干燥周期。raybet雷竞技最新

有趣的是,至少有一个可能事件在萨赫勒地区可能会受到人类改变植被以外的地区,南西非数百英里。一个模型表明,如果森林在西非弧清除,重新的损失水的蒸发削减石油的供应水分在萨赫勒地区降雨。已经有大量的森林消失在西非在过去几十年里,现在还不确定这可能有一个老化最近气候萨赫勒地区的历史。raybet雷竞技最新似乎大部分的工作在这个领域目前觉得森林删除并没有太多的效果,在萨赫勒地区,变化主要是由于变量在大西洋海面温度+内部生成vegetation-climate反馈在萨赫勒地区。raybet雷竞技最新

继续阅读:撒哈拉沙漠是绿色吗

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