دانلود مقاله ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج

مقدمه : ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج در سال 1350 شمسی (1971 میلادی) فعالیت خود را بطور رسمی و دوازده‌ساعته با ثبت و گزارش وضعیت جوی و پارامترهای هواشناختی آغاز کرد و از سال 1360 بر روی محصولات استراتژیک سازگار با اقلیم منطقه از جمله : واریته‌های مختلف گندم، جو و ذرت کار نمود و از هر محصول بولتن‌های ماهانه و فصلی تهیه و به اداره ایستگاههای هواشناسی کشاورزی ارسال نموده است.

لازم به توضیح است آمار موجود در اداره خدمات ماشینی‌ سازامان هواشناسی مربوط به کرج از سال 1350 مربوط به آمار ایستگاه اقلیم شناسی واقع در دانشگاه کشاورزی است که از لحاظ موقعیت مکانی و ارتفاع با موقعیت و ارتفاع ایستگاه فعلی تفاوت دارد.

مشخصات ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج نام ایستگاه : ادراه تحقیقات هواشناسی کشاورزی کرج نام استان: تهران نوع ایستگاه: هواشناسی کشاورزی و سنوپتیک نام شهرستان: کرج طول جغرافیایی : 58 درجه و 57 دقیقه شرقی سال تاسیس : 1350 عرض‌جغرافیایی: 35 درجه و 48 دقیقه‌ی شمالی شماره‌تلفن و فکس : 2782021-0261 ارتفاع از سطح دریا: 9/1292 متر موقعیت‌ایستگاه: زمینهای‌دانشکده‌کشاورزی نشانی : کرج ابتدای جاده ماهدشت (مردآباد)- کرج، مزارع دانشکده کشاورزی، اداره تحقیقات هواشناسی کشاورزی کرج خلاصه‌ای از موقعیت و وضعیت ایستگاه کشاورزی کرج 1- مساحت مزارع دانشکده کشاورزی : 200 هکتار 2- زیربنای ساختمان اداری 160 مترمربع/ مساحت کل: 6000 مترمربع/ مساحت محوطه نصب ادوات: 26×26 مترمربع 3- تعداد خانه‌های سازمانی: خانه سازمانی ندارد 4- مهمانسرا: ندارد 5- مالکیت زمین: دانشکده کشاورزی کرج 6- فاصله تا مرز تراکم شهر : 3 کیلومتر 7- حوضه آبریز (اصلی): دریاچه نمک: (فرعی) رودخانه کرج 8- ویژگی‌ اقلیمی : نیمه خشک 9- نوع خاک : رسوبی/ بافت خاک: لومی شنی 10- وضعیت طبیعی منطقه : دشت جنوبی رشته کوه البرز 11- نوع پوشش گیاهی منطقه : گیاهان علفی، نباتات کشت شده 12- محصولات کشت شده در منطقه : گندم، جو، ذرت، آفتابگردان، سیب زمینی، سویا، سیفی‌جات، یونجه، پنبه، کلزا، چغندرقند، درختان سیب، هلو، زرد‌آلو، گیلاس، آلبالو، گردو و انگور 13- محصولات مورد مطالعه در ایستگاه : گندم و جو و ذرت 14- آفات و امراض مهم منطقه : سن گندم، آتشک درختان دانه دار، کنه قرمز اروپایی، شپشک، می‌نوز، سرخور طومی یونجه، کرم ساقه خوار یونجه، کک و آگروتیس چغندرقند 15- منبع آب مصرفی: چاه عمیق 16- روش آبیاری : نشتی، جوی و پشته 17- زهکشی داخلی : خوب ویژگیهای اقلیمی استان تهران با وسعت بیش از 1800 کیلومتر مربع در جنوب رشته کوه البرز و در محدوده طول جغرافیایی 10، 50 تا 10، 53 درجه شرقی و عرض جغرافیایی 50، 34 تا 20، 36 درجه شمالی واقع شده و ارتفاع متوسط آن از سطح دریا حدود 1250 متر است.

استانهای مرکزی، قزوین، قم، مازندران و سمنان آن را از اطراف احاطه کرده‌اند.

در این استان به لحاظ تغییرات قابل ملاحظه ای ارتفاعی، شاهد تغییرات زیاد پارامترهای هواشناختی خصوصاً دما و بارش، تحت تأثیر توپوگرافی می‌باشیم.

در مقیاس کلی منطقه کرج همانند سایر بخش‌های استان تهران در فصول سرد سال متأثر از سیستم‌های شمالی و شمال غربی و غربی بویژه جنوب غربی بوده و ریزشهای جوی آن که از ماههای آبان و آذر آغاز و تا اواسط اردیبهشت ماه ادامه دارد، تابعی از فعالیتهای سیستم‌های فوق می‌باشد.

از نظر ویژگیهای خرد اقلیمی، منطقه کرج از پاره ای جهات دارای مختصات شاخصی است که به‌ آنها اشاره می‌شود.

منطقه کرج به لحاظ اقلیمی تحت تأثیر ارتفاعات البرز و دره چالوس و رودخانه کرج قرار دارد که موجب خنک و مرطوب تر شدن این منطقه نسبت به تهران می‌گردد و این تمایز تقریبا در تمام طول سال مشاهده می‌گردد.

علت اختلاف دمای کرج نسبت به تهران به خصوص در شبها به سبب نزدیکی کرج به ارتفاعات شمالی و سرد شدن شبانه این دامنه‌ها و وزش باد کوه به دشت می‌باشد.

دور بودن کرج از دشت کویر نیز موجب برودت و رطوبت بیشتر این منطقه نسبت به تهران در فصول مختلف سال بویژه در تابستان می‌گردد.

در مورد بارندگی های تابستانه کرج می‌توان اینگونه بیان داشت که گاهی اوقات برخورد و توده‌ هوای گرم جنوبی و نسبتاً سرد و مرطوب شمالی که درسطوح فوقانی ناحیه البرز صورت می‌گیرد، موجب می گردد که ابرهای جوششی بسیار فعال در منطقه پدید آمده و ریزشهای رگباری شدیدی را بوجود آورد که غالبا همراه با سیل است.

ایستگاه هواشناسی کرج در جنوب غربی شهر کرج و در فاصله 3 کیلومتری از مرز تراکم شهر واقع شده است محصولات کشت شده در این مرکز بصورت ازدیادی و آزمایشی بوده و تحقیقات این اداره بر روی محصولات ازدیای انجام می‌گیرد.

برخی مشخصه‌های اقلیمی ایستگاه هواشناسی کشاورزی کرج در دوره‌ی آماری 1350 تا 1380 به شرح ذیل می‌باشد: میانگین بارندگی سالیانه کرج حدود 251 میلیمتر با ضریب تغییرات 1/24 درصد و حداقل mm3/89 و حداکثر mm 4/374 می باشد.

بیشترین رکورد بارندگی ماهانه کرج mm127 در اسفند 74 (mm6/144 نوامبر 1994) ثبت شده است فصل زمستان با 3/42 درصد و فصل تابستان با 5/1 درصد بیشترین و کمترین سهم را در بارش سالیانه برعهده دارند.

حداقل و حداکثر مطلق دما به ترتیب 20- و 42 درجه و میانگین سالیانه نیز 1/14 درجه سانتیگراد می باشد.

ماه تیر با میانگین 0/26 درجه سانتیگراد و دی با 2/1 درجه سانتیگراد به ترتیب گرمترین و سردترین ماه سال محسوب می‌شوند مجموع واحدهای حرارتی بالاتر از صفر درجه روز و مجموع واحدهای حرارتی بالاتر از ده درجه روز بدست آمده است.

میانگین تعداد روزهای یخبندان با آستانه‌های صفرف 5- و 10- و 10- به ترتیب 24، 76،‌ 7 روز می‌باشد.

میانگین سالیانه رطوبت نسبی 52 درصد و میانگین حداکثر و حداقل آن به ترتیب 72و 38 درصد می باشد.

جمع تبخیر سالیانه از تشت کلاس A بالغ بر 2184 میلیمتر می‌باشد.

دی با متوسط 26 میلیمتر و تیر با 375 میلیمتر به ترتیب کمترین و بیشترین مقدار تبخیر را دارا هستند.

مجموع سالیانه تبخیر- تعرق پتانسیل کیاه مرجع به روش پنمن مانتیت 1307 میلی‌متر محاسبه گردیده است.

میانگین ساعات آفتابی سالیانه در طی دوره آماری برابر با 2899 ساعت به ثبت رسیده است.

باد غالب در کرج که بر مبنای سه نوبت دیبانی (صبح، ظهر و عصر) محاسبه گردیده است، در جهت شمال غربی بوده و متوسط آن 4/3 متر بر ثانیه می باشد.

بیشترین ساعت باد در کرج 5/24 متر بر ثانیه از سمت غرب و میانگین سرعت باد 2/2 متر بر ثانیه به ثبت رسیده است.

نظری بر تغییرات آب وهوا (با تاکید بر نقش انسان) آب و هوا نیز همانند بسیاری از پدیده‌های فیزیکی دیگر ناپایدار می‌باشد که این ناپایداری ناشی از پارامترهای متعددی است.

البته تغییرات آب و هوایی چند قرن اخیر نسبت به دوره‌های یخچالی گذشته چندان شناخته شده نیست.

در این مقاله ابتدا تئوریهای جهت تشریح ‌آب و هوای قرون اخیر و همین طور آب و هواهای آینده عنوان شده که از جمله این تئوریهای که بر مبنای تغییر ترکیبات اتمسفری استوارند می‌توان به تئوری دی‌اکسید کربن و تئوری گرد و غبار و آتش فشانی اشاره نمود که به تفضیل توضیح داده می‌شوند.

همچنین به نقش اساسی که امروزه انسان با توجه به افزایش جمعیت و پیشرفت تکنولوژی در تغییر اقلیم ایجاد می‌کند پرداخته و موارد زیر به عنوان تأثیر انسان بر آب وهوای جهان مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

1- انتشار گازهای مختلف از منابع صنعتی و کشاورزی مثل دی‌اکسید کربن، متان، کلروفلوئور کربن و ...

2- تولید هوا و یزه‌‌ها 3- آلودگی حرارتی 4- تغییر در ضریب انعکاس زمین که در اثر افزایش گرد و خاک بر روی یخ‌ پهنه‌ها، نابودی جنگلها، چرای بی‌رویه، توسعه فعالیتهای آبیاری و غیره صورت می‌گیرد.

مشابه هر پدیده فیزیکی دیگر آب و هوا نیز نه تنها پایدار نیست بلکه از جمله ناپایدارترین پدیده‌ها به شمار می‌رود.

بطوریکه کره زمین در طول تاریخ طولانی حداقل 5/4 میلیارد سالی خود، آب و هواهای گوناگون را تجزیه کرده است.

در طول صدها میلیون سال، ترکیبات اتمسفری تغییری نداشته است ولی قبل از گسترش یخچالها در اولین دوره یخچالی کواترنر، عمدتا وضعیت متغیر و در حال گسترش تدریجی قاره‌ها، رژیم آب و هوایی را تعیین می‌کرده است.

بر اساس نظریات ارایه شده، از گذشته‌های دور تا به امروز می‌توان سه نوع رژیم آب و هوایی شناسایی کرد که عبارتند از : 1- دوره‌ای که غلبه با اشتیاق قاره‌ها بوده است.

2- دوره یخچالی- بین یخچالی 3- دوره بین یخچالی حاضر حدود 200 میلیون سال قبل، ابر قاره پانگه‌آ شکافته شده و دوقاره بزرگ لورازیا و گوندوانا تشکیل می‌شود.

قبل از این جدایی، آب و هوای قاره‌ای سطح این ابر قاره را می‌پوشانده است.

صفحات یخی پرمین در 270 میلیون سال قبل، این نظریه را تایید می‌کند.

طی تجزیه‌های بعدی، قاره‌های فعلی شکل گرفته و بسیاری از خشکیها و اقیانوسهای بین آنها بتدریج تشکیل شده‌اند.

بر اساس شواهد بدست آمده، مشخص شده است که حدود 100 میلیون سال قبل، دریاهای نواحی قطبی، حرارتهای بالایی را تجزیه کرده‌اند بطوریکه بنظر می‌رسد اعماق اقیانوس بین 10 تا 15 درجه سانتی‌گراد حرارت داشته‌اند که در مقایسه با حرارتهای امروزی بین 0 تا 2 درجه، اختلافهای زیادی را نشان می‌دهند.

شاید علت اصلی آن جریانهای دریایی بوده‌اند که آبهای گرم عرضهای پایین‌تر را به عرضهای بالاتر منتقل می‌کرده‌اند.

علت اصلی حرارتهای بالای کره زمین در این دوره شاید در اثر تراکم بالای گازهای گلخانه ای از جمله Co2 بوده است.

بطوریکه برآورده شده است تراکم Co2 در این دوره بین 6 تا 10 برابر تراکم فعلی بوده است.

با انقراض نسل دایناسورها، دوران دوم زمین‌شناسی جای خود را به دوران سوم می‌دهد.

قاره‌ها به حرکت یکنواخت خود بسوی وضع کنونی ادامه می‌دهند.

از نظر اقلیمی حداقل سه نتیجه اساسی از این اشتقاق قاره ای بدست می‌آید: 1- در اثر برخورد صفحه هندوستان و آسیا، فلات تبت شکل می‌گیرد.

تشکیل این فلات که مانع عمده‌ای در مقابل جریانهای هوای منطقه‌ای بشمار می‌رود، باعث بوجود آمدن آب و هوای موسمی می‌شود.

2- محصور شدن حوضه قطب شمال، منجر به کاهش دمای آبهای منطقه قطب شمال می‌شود به گونه‌ای که تا مدتها طولانی، آبهای گرم مداری امکان نفوذ به داخل آبهای سرد مناطق قطبی را پیدا نمی‌کنند.

3- جدایی استرالیا از قطب جنوب باعث تشکیل یک جریان عظیم دور قطبی می‌شود که از نظر حرارتی قاره قطب جنوب را از بقیه نواحی کره زمین جدا می‌سازد و وقوع این پدیده به توسعه صفحات یخی درون قطب جنوب در حدود 3 میلیون سال قبل منجر می‌شود.

با استقرار قاره‌ها در وضعیت کنونی و بعد از تشکیل صفحات یخی قاره قطب جنوب، کره زمین وارد مرحله جدیدی می‌شود.

در این مرحله زمین نوسات آب و هوایی شدیدی را تجزیه می‌کند.

کره زمین فعلاً در همین مرحله قرار دارد.

کمتر از 10000 سال قبل، آخرین دوره یخبندان هم به پایین رسیده است و فعلاً کره زمین در یک دوره بین یخچالی بسر می‌برد.

در دوره گسترش یخچالهای، حرارت کره زمین بطور متوسط 4 درجه سانتی‌گراد کاهش می یافته است.

البته تغییرات ناحیه‌ای دما بویژه در عرضهای میانی نیمکره شمالی به دهها درجه سانتی گراد بالغ می‌شده است.

این نوع نوسانات حرارتی را بایستی نتیجه بروز تغییراتی در میزان تابش خورشیدی و توزیع آن دانست که بصورت دوره‌ای در جریان حرکت انتقالی زمین ایجاد می شود.

نوسانات دوره‌ای که حاصل حرکت زمین حول مدار خویش می‌باشد بعد از کشف آن در سال 1930 توسط یک کاشف لهسانی، بنام وی به « سیکل میلانکوویژ» موسوم شده است.

آخرین نوسان دوره‌ای مذکور بیش از 1000000 سال قبل بوقوع پیوسته ولی اثرات آب و هوایی آن هنوز هم باعث تشدید آشفتگی‌های آب و هوایی می‌گردد.

در ارتباط با مدار گردش زمین به دور خورشید سه نوع آشفتگی دوره‌ای آب و هوایی وجود دارد که هر کدام از آنها باعث بروز تغییرات در میزان تشعشع خورشیدی و کیفیت انتشار آن در سطح کره زمین می‌گردد: 1- مدار گردش زمین به دور خورشید دایره کامل نیست و درجه بیضوی یا درجه دوری از مرکز آن به آرامی در طول 000/1000 سال تغییر می‌کند.

2- میل محوری زمین یا انحنای آن نسبت به صفحه گردش سالانه‌اش به دور خورشید فعلاً 5/23 درجه است و در طول 40000 سال تقریبا به اندازه یک درجه منحرف می شود.

3- انحراف از مسیر گردش که بطور دوره‌ای هر 20000 سال صورت می‌گیرد.

شرایط یخچالی آشفتگی‌های مهمی را در جریانهای آتمسفری و اقیانوسی ایجاد می‌کند.

جت استریم عرضهای میانی بطرف استوا کشیده شده و گلف استریم از عرضهای حدود 45 درجه به عرضهای حدود 35 درجه منتقل می شود.

بطوریکه باعث عدم انتقال حرارت از عرضهای پایین به عرضهای قطبی می‌شود.

تغییرات آب و هوایی چند قرن اخیر نسبت به تغییرات دوره‌های یخچالی گذشته، چندان شناخته شده نیستند.

البته گفتنی است که دانشمندان برای تغییرات کوتاه مدت آب وهوایی نه یک دلیل بلکه دلایل مختلفی را عنوان می‌کنند.

از جمله تئوریهای که سعی در تشریح آب و هوای قرون اخیر و همین طور آب و هواهای آینده را دارند، می‌توان به تئوریهایی که بر مبنای تغییر ترکیبات آتمسفری استوارند، اشاره نمود.

از بین این تئوریها می‌توان به تئوری دی‌اکسید کربن و تئوری گرد و غبار آتش فشانی اشاره کرد.

تئوری دی‌اکسید کربن تئوری دی‌اکسید کربن ابتدا توسط تی.

س.

چمبرلن در دهه آخر قرن نوزده ارایه شده است.

بر اساس این تئوری تغییر در حجم دی اکسید کربن آتمسفری نقش غالبی را در تغییرات وسیع آب و هوایی بازی می‌کند.

این گاز در مقابل انرژی خورشیدی شفاف بوده ولی جاذب انرژی برگشتی زمین در طول موج بلند است بطوریکه تشعشع زمین رابعد از جذب دوباره برگشت می دهد.

بنابراین واضح است که هرگونه تغییری در حجم دی‌اکسیدکربن ، تغییرات مهمی را در درجه حرارت آتمسفری ایجاد می‌کند.

فعالیتهای صنعتی مسئول اصلی، افزایش حجم دی‌اکسید کربن در آتمسفر می‌باشند.

بخشی از گاز دی‌اکسید‌کربن منتشر شده در آتمسفر پوشش گیاهی جذب شده و بخشی دیگر در آب اقیانوسها حل می‌شود و در هر صورت حدود 50% در آتمسفر باقی می ماند.

بر اساس یک برآورد تعدیل شده بین سالهای 1860 تا 1970 حدود 10% به میزان Co2 آتمسفری اضافه شده است.

محاسبات نشان می‌دهند که حجم فعلی دی‌اکسید‌کربن در جود حدود PPM 330 است و احتمالاً تا پایان قرن بیستم به PPm400 خواهد رسید.

اگر این نرخ افزایش تداوم داشته باشد احتمالاً حدودسالهای 2040 دی‌اکسید‌کربن به دوبرابر خواهد رسید و در نتیجه حرارت کره زمین را بطور متوسط 2 درجه سانتی‌گراد افزایش خواهد داد.

احتمال این هم وجود دارد که افزایش دی‌اکسید‌کربن آتمسفری منجر به کاهش درجه حرارت زمین می گردد.

درجه حرارتهای بالا می‌توانند باعث افزایش تبخیر و تعرق و افزایش میزان ابر در آتمسفر شوند.

این آلودگیهای وسیع بطور طبیعی، مقادیر تشعشع وارده را کاهش می دهند و در نتیجه درجه حرارت کاهش پیدا می‌ کند.

تئوری گرد و غبار آتش‌فشانی گرد و غبار آتش‌فشانی به دلیل داشتن اندازه‌های کوچک، امواج کوتاه خورشیدی را منعکس می‌سازند ولی تشعشع امواج بلند زمین بدون هیچگونه اتلافی از آنها عبور می‌کند.

بنابراین مقادیر زیادی گردو غبار آتش‌فشانی می‌توانند درجه حرارت سطح زمین را تا حدود زیادی کاهش دهند.

مقادیر عظیم گرد و غبار آتش‌فشانی در جو می‌تواند به تشکیل یک دوره کوچک یخچالی منجر شود.

بر اساس این تئوری حتی دوره‌های یخچالی گذشته نیز در اثر فعالیتهای شدید آتش‌فشانی اتفاق افتاده است.

شواهد تاریخی نشان می‌دهند که در طول یک قرن و نیم اخیر، بعد از وقوع انفجارات آتش‌فشانی شدید، درجه حرارت کره زمین تا چند درجه کاهش یافته است.

البته این تئوری در عمل موفقیت چندانی کسب نکرده است و شواهد موجود چندان سندیتی ندارند.

چرا که شواهدی از این امر در رسوبات یخچالی و دریاچه‌ای بدست نیامده است.

از آنجاییکه گردو غبار اتمسفری فقط منشا آتش‌فشانی نداشته و از منابع متعدد دیگری مثل فعالیتهای صنعتی، کشاورزی، حمل و نقل جاده‌ای، طوفان و بیابانها و غیره مقادیر عظیمی گردو غبار وارد آتمسفر می شود دانشمندان با تعمیم تئوری فوق به دیگر منابع تولید کننده گردو غبار، سعی می‌کنند از این تئوری در جهت کاهش اثرات افزایش Co2 و دیگر گازهای گلخانه‌ای که منجر به گرم شدن جهانی می شوند، استفاده کنند.

نظرات و پیشنهادات زیادی از طرف دانشمندان و محققان در جهت اجرای اینگونه طرحها ارایه شده است که اکثراً غیرممکن بنظر می رسند.

در سال 1991 میلادی از طرف هیات بررسی اثرات گلخانه‌ای در ایالات متحده آمریکا (NASMP) گزارشی منتشر شد.

در این گزارش آمده بود که به منظور پخش مقادیر عظیمی از ذرات گرد و غبار در استراتوسفر باید از توپهای غول‌پیکر استفاده شود.

توپهای فوق، ابرهایی از گرد و غبار را در استراتوسفر پراکنده می‌سازند.

این گرد و غبارها با افزایش میزان انعکاس اشعه خورشید، تشعشع دریافتی زمین را تا حدود زیادی کاهش می دهند.

یک محاسبه تقریبی در این رابطه نشان می‌دهد که 1% افزایش در میزان انعکاس تشعشع خورشیدی می‌تواند 1000 گیگاتن کربن به شکل Co2 را خنثی نماید.

این محاسبات که اکثر خام هستند نشان می‌دهند که با پخش و نگهداری 10 میلیون تن گردو غبار معلق در هوا می‌توان اثر افزایش دما را خنثی ساخت.

آنچه مسلم است در طول سه یا چهار میلیون سالی که از استقرار انسان بر پهنه زمین می‌گذرد.

تغییرات اقلیمی تاثیر چندانی از عملکرد انسان نپذیرفته است ولی امروزه شاهد هستیم که با افزایش جمعیت انسان و بالا رفتن سطح تکنولوژی، بخصوص در قرن اخیر، عامل انسان بعنوان مهمترین عامل موثر در تغییرات آب و هوایی بشمار می‌رود.

امروزه شاهدیم که تراکم بعضی از گازهای آتمسفری بخصوص گازهای موثر گلخانه‌ای در حال افزایش می‌باشد.

تاثیر انسان بر آب و هوای جهان را عمدتاً می‌توان بشرح زیر خلاصه کرد: 1- انتشار گازهای مختلف از منابع صنعتی و کشاورزی مثل دی‌اکسید‌کربن، متان، اکسید نیتروس، کلروفلوئور کربن، کریپتون 85 و چند گاز نادر دیگر 2- تولید هواویزه‌ها (‌آئروسل) 3- آلودگی حرارتی 4- تغییر در ضریب انعکاس (آلبیدو) زمین که در اثر افزایش گردوخاک بر روی یخ پهنه‌ها ، نابودی جنگلها، چرای بی رویه، توسعه فعالیتهای آبیاری و غیره صورت می‌گیرد.

انتشار گازهای گلخانه‌ای بدلیل اینکه گازهای گلخانه‌ای بسیاری از تشعشعات مادون قرمز بازتابشی زمین را جذب کرده و مجدداً به زمین برگشت می‌دهند لذا افزایش تراکم آنها در جو موجب بالا رفتن دمای سطح زمین می‌شود.

بدلیل پیچیدگیهای موجود در درون سیستم اقلیمی، هر نوع تغییری در درجه حرارت بطور نامعینی تداوم می‌یابد.

با ذکر مثالی مطلب واضحتر می‌شود.

تمام گازهای گلخانه‌ای در جو باقی نمی‌مانند مثلاً هر سال حدود 7 مگاتن (7 میلیون تن) دی‌اکسید‌کربن وارد جو می‌شود ولی فقط 5/3 مگاتن آن در جو باقی می ماند و بقیه بصورت کربنات و بیکربنات و یا در رسوبات کف اقیانوسها ذخیره می شود و مقدار نامعلومی نیز توسط موجودات زنده سطح آب جذب می‌شوند.

یکی دیگراز عوامل ناشناخته سیستم، تاثیر بازخوردها (فیدبک‌ها) در سیستم آب و هوایی است.

بعضی از آنها مثل تاثیرپذیری متوسط ابر آلودگی هوا از افزایش تبخیر قابل محاسبه است ولی بقیه تاثیرات هنوز ناشناخته است.

بعنوان مثال بر اساس یکی از تحقیقاتی که در انسیتوگو دارد بعمل آمده است، بعد از دو برابر شدن میزان دی‌اکسید‌کربن آتمسفری بازخوردهای زیر در سیتسم اقلیمی ایجاد خواهد شد : افزایش میزان بخار آب در آتمسفر 85/1%، توزیع بخار آب 90%، لپس ریت 10/1-، آلبیدوی زمین 38%، ارتفاع ابر 51% و پوشش ابری 42% آلودگی حرارتی در اثر احتراق سوختهای فسیلی حرارت تولید می‌شود.

این موضوع در مقیاس محلی که باعث تشکیل جزیره حرارتی می‌شود اهمیت زیادی دارد ولی در مقیاسهای وسیعتر اهمیت کمتری دارد.

زیرا در کل مجموع انرژی حرارتی تولید شده توسط فعالیتهای انسان در مقاسیه با انرژی خورشیدی و فتوسنتزی گیاهان تقریباً درصد انرژی کسب شده از خورشید است.

چنین رقم کوچکی طبیعی است که تاثیر کمی بر بیلان انرژی سیاره‌ای زمین خواهد شد.

پوشش گیاهی و ضریب انعکاسی می‌دانیم که بخشی از انرژی تابشی خورشید که توسط زمین جذب می‌شود در تمام طول موجهای جذب شده و بخشی هم منعکس می‌شود.

تغییر بهره‌‌وری زمین تغییراتی را در ضریب انعکاس (آلبیدو) بوجود می‌آورد که در کل تاثیرات مهمی را بر بیلان انرژی اعمال می‌کند.

نابودی جنگلهای مرطوب مداری که سالانه به حدود 110000 کیلومتر مربع بالغ می‌گردد، بعنوان یک مکانیسم مهم در تغییر میزان آلبیدوی زمین مطرح است.

پوتر Potter و دیگران در سال 1975 مدلی را برای اینگونه تغییرات پیشنهاد داده‌اند که عبارتست از : جنگل زادایی افزایش آلبیدوی سطح زمین کاهش جذب انرژی دریافتی زمین سرد شدن سطح زمین کاهش تبخیر و جریان حرارت محصوص از سطح زمین کاهش فعالیت کنوکسیونی و بارندگی کاهش آزادشدن حرارت پنهان، ضعیف شدن گردش عمومی هادلی و سرد شدن تروپوسفر میانی و فوقانی افزایش لپس ریت (افت قایم دمای) مناطق مداری افزایش بارندگی در عرضهای نواحی ºN 25-2 و کاهش گرادیان حرارتی استوا به قطب کاهش انتقال نصف النهار حرارت و رطوبت به عرضهای بالاتر سرد شدن جهانی و یک کاهش در باران بین عرضهای ºN 85- 45 و ºS60-40 علاوه بر موارد فوق الذکر تخریب جنگل‌های کره زمین از طرق زیر نیز بر آب و هوای جهانی تاثیر می‌گذارد: 1- تغییر در ترکیبات آتمسفری : جنگلها مقادیر عظیمی از Co2 را ذخیره می‌کنند و در حفظ چرخه دی‌اکسید‌کربن نقش مهمی بازی می‌کنند.

کربن جذب شده توسط جنگلهای آمازون حداقل 20% تمام Co2 آتمسفری است.

تخریب این جنگلها باعث رها شدن حداقل این کربن به آتمسفر می‌شود که حدود آن در آب اقیانوس‌ها حل شده ولی نصف دیگر به به 16% مازاد Co2 آتمسفری این قرن (قرن بیستم) افزوده می‌شود.

تاثیر دیگر تخریب جنگلهای مداری می‌تواند کاهش تولید طبیعی اکسید نیتروژن می‌باشد.

جنگلهای مداری و خاک تولید شده در نتیجه فعالیت آنها، بیش از اکسید نیتروژن جهان را تولید می‌کنند که به تخریب لایه ازن استراتوسفر کمک می‌کنند.

هر نوع افزایش در ازن، می‌تواند به گرم شدن استراتوسفر و خنک شدن دمای سطح زمین کمک کند.

2- تاثیر بر چرخه آبشناسی: جنگلهای مداری یک اثر مهم بر چرخه آبشناسی دارند و باعث افزایش تبخیر و تعرق و کاهش میزان رواناب سطحی می‌گردد.

(حدود باران هرگز به زمین نمی رسد و توسط شاخ و برگ درختان گرفته شده و از سطح برگها تبخیر می‌شود) تخریب جنگلها باعث کاهش رطوبت آتمسفری، افزایش رواناب سطحی، کاهش میزان بارش محلی و گرایش جنگل به سوی ساوان می‌گردد.

آنچه معلوم است تغییرات آ‌ب و هوایی جدید عمدتا متاثر از تراکم‌های فزاینده دی‌اکسید‌کربن و بعضی گازهای نادر گلخانه‌ای در آتمسفر است.

موضوع کاهش و یا متوقف کردن تغییرات آب و هوایی را می‌توان با محدود ساختن و یا توقف کامل رشد گازهای گلخانه‌آی آتمسفری حل کرد.

محاسبات ساده نشان می‌دهند که امکان کاهش شدید و یا تعدیل رشد گازهای گلخانه‌ای چه در زمان حال و چه در آینده نزدیک تا سال 2000، تقریباً غیرممکن است.

کاهش برخی از این گازها با یک افزایش تدریجی در قیمت بعضی از انرژیهای کربن‌دار همراه خواهد بود و ممکن است بحرانهای انرژی مهمی را نیز مانند بحران نفت در اوایل دهه 1970 را سبب گردد.

اگرچه تاثیرات آب و هوایی آن نسبت به دی‌اکسید کربن خیلی بیشتر است ولی امکان محدود کردن حجم آنها در آتمسفر زیاد است.

بطوریکه برآورد نشان می دهند، هزینه لازم برای کاهش تراکم آنها در آتمسفر از خطرات ناشی از تاثیرات اقلیمی آنها کمتر است.

در بررسی اثرات فعالیت انسان بر آب و هوا، بایستی به یک عامل مهم نیز اشاره داشت که توجه کمتری به آن شده است و آن بحث مربوط به امکان تاثیرات مثبت فرآیند گرم شدن جهانی بر بیوسفر و فعالیتهای انسان است.

اگر این امکان وجود داشته باشد و عملی گردد، حجم مشکل تغییرات آب و هوایی در برنامه‌ریزی توسعه فعالیتهای انرژی اساساً تغییر خواهد کرد.

از این رو کاهش مصرف سوختهای کربن‌دار فقط موقعی مقرون به صرفه خواهد بود که سود ناشی از مصرف انرژی از مجموع اثرات منفی گرم شدن جهانی، بیشتر باشد.

البته واضح است که اینگونه اظهار نظرها باید تحت مطالعات جدی قرار گیرد.

داده‌های جدول زیر تغییرات متوسط دمای جهان رابا توسعه اقتصادی بدون محدود کردن آن و فقط بر اساس اندازه‌گیری افزایش گرم شدن جهانی نشان می دهد.

روش اصلی بکار رفته در این مطالعات جهت برآورد اوضاع آب و هوایی آینده استفاده از مشابهت‌های آب و هوایی دوره‌های گرم گذشته است.

بویژه برای فواصل زمانی مرتبط با دوره های افزایش متوسط دما، می‌توانیم دوره‌های مشابه زیرین را انتخاب نماییم.

الف- برای سال 2000، بهینه آب و هوایی هولوسن (5 تا 6000 سال قبل) ب برای سال 2025 دوره بین‌ یخچالی اخیر (125 هزار سال پیش) ج- برای سال 2050 بهینه آب و هوایی پلیوسن (3 تا 5/4 میلیون سال پیش) جدول تغییرات متوسط دما دردوره‌های زمانی مختلف (منبع 3) بعنوان مثال، اشکال 1و2، تغییرات درجه حرارت پیش‌بینی شده برای تابستان و زمستان با 1ºC افزاش دما را نشان می‌دهد.

همانطوریکه داده‌های بالا در مورد دوره‌های گرم گذشته نشان می‌دهند، تغییرات دما در نواحی مختلف نمیکره شمالی، تقریبا باعث افزایش متوسط دمای آنها می‌گردند.

تغییرات بارندگی پیش‌بینی شده نسبت به درجه حرارت کاملتر است.

بر پایه شواهد پالتئوکلیمایی، معلوم شده است که در پایان قرن بیستم، مقادیر بارندگی در اکثر نواحی عرضهای میانی افزایش خواهد یافت و در نقاطی از همان عرضها کاهش خواهد یافت.

کاهش بارندگی ایالات متحده آمریکا در مقاسیه با دیگر نواحی جان در آینده‌ای نزدیک قابل توجه است.

خشکسالی شدید سال 1988 در آمریکا موید گرایش جدی به کاهش بارندگی در این نواحی است (شکل شماره 3) شکل 1- تغییرات درجه حرارت تابستان با افزایش ºC1 در متوسط درجه حرارت (منبع 3) شکل 2- تغییرات درجه حرارت زمستان با افزایش ºC1 در متوسط درجه حرارت (منبع 3) شکل3- تغییرات بارندگی سالیانه در سال 2000 (منبع 3) کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در تابستان 1988 در کنفرانس بین‌المللی تورنتوی کانادا، توافقی بعمل آمد تا انتشار گاز دی‌اکسید‌کربن دهها درصد تا سال 2010 کاهش پیدا کند.

بدیهی است در صورت عمل به آن کاهش قابل ملاحظه ای در مصرف انرژیها بوجود خواهد آمد.

البته بایستی هر چه داشت که حتی اگر این توافقات عملی هم باشند، باز هم افزایش مهمی در متوسط دمای سطح کره زمین ایجاد خواهد شد زیرا عمل به این توافقات در بعضی کشورها جای شک نیز دارد.

فرض کنیم که امکان واقعی کاهش انتشار Co2 به آتمسفر، کاهش مصرف سوختهای کربن‌دار باشد (بویژه ذغال سنگ که بیش از دو برابر گازها و دهها درصد بیشتر از نفت Co2 تولید می کند) واضح است که یک کاهش اساسی در مصرف آن در حال حاضر و یا در آینده نزدیک، نتایج اقتصادی نگران کننده‌ای ببار خواهد آورد.

آنچه مسلم است مصرف سوختهای کربن‌دار را به مدد تکنولوژی می‌توان کاهش داد ولی بطور کامل نمی توان حذف کرد.

از این رو در اقتصادهای بر پایه سوخت، خودداری از مصرف کافی آن و استفاده از سوختهای ارزان قیمت، باعث کاهش توسعه اقتصادی خواهد شد.

همانطوریکه فوقا نیز اشاره شد، مهمترین موضوع در طرح جدی محدودسازی انتشار گازهای گلخانه‌ای در آتمسفر، عبارتست از برآورد جدی نتایج اقتصادی آن، از آنجائیکه چنین برآوردی هنوز هم تقریباً غیرممکن است لذا پیش‌بینی یک تغییر قابل ملاحظه در میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای تا سال 2000 غیرممکن است ولی بعد از سال 2050 با استفاده وسیع از منابع انرژی جانشین، احتمالاً اثرات آب و هوایی مصرف انرژیها کاهش خواهد یافت البته محاسبه نتایج کاهش Co2 منتشر شده در آتمسفر در نیمه اول قرن 21 ضروری است.

مسلماً در این محاسبه‌ها بایستی عمدتاً تاکید روی نتایج گرم شدن جهانی باشد بویژه تغییرات اوضاع کشاورزی بطوریکه اگر این تغییرات منفی باشد، منطقی خواهد بود که در جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای به آتمسفر، سرمایه گذاری شود.

در حالیکه گرم شدن جهانی تاثیرات مثبت بر فعالیتهای کشاورزی اعمال نماید، توجیه ضرورت محدود ساختن انتشار گازهای گلخانه‌ای کار مشکل‌تری خواهد بود.

اجازه بدهید مقایسه‌ای بین شرایط افزایش میزان Co2 و اوضاع فعلی داشته باشیم.

افزایش بارندگی در درون قاره‌ها، تقریبا با افزایش قابل توجه درجه حرارت در عرضهای میانی و بالا همراه خواهد بود.

از میان تاثیرات مستقیم فتوسنتزی افزایش میزان Co2 ، قابلیت تولید پوشش گیاهان طبیعی و زراعی است که تا حدود چندین ده درصد افزایش خواهد یافت.

(عمدتاً برای گیاهان گروه خیلی وسیع C3 و تا حدودی گیاهان گروه C4) البته اینگونه نتایج هنوز مورد توافق عمومی قرار نگرفته است اما بسیاری از دانشمندان تاثیرات آب و هوایی را تایید می‌کنند.

پیش‌بینی شده است که تحت شرایط بهینه آب و هوایی پلیوسن، افزایش بارندگی در نواحی خشک و افزایش قابل ملاحظه درجه حرارت در نواحی سرد می‌تواند امکان کشت و زرع را در بسیاری از نواحی لم‌یزرع جهان فراهم سازد.

بر اساس این پیش‌بینی تغییرات آب و هوایی در اثر افزایش تراکم Co2 ، بدون محاسبه پیشرفتهای آینده روشهای کشاورزی، می‌تواند حداقل 50% بر تولیدات کشاورزی بیفزاید.

پاسخ به سوال مربوط به وضعیت منابع آب آینده، نیازمند مطالعات و محاسبات بیشتر است.

آبهای قابل استفاده انسان هم اکنون نیز محدودیت زیادی دارد ولی محاسبات مربوط به پیش‌بینی منابع آب آینده بعد از گرم شدن جهانی، کاهش قابل ملاحظه ای را در جریانهای آب رودخانه ای نشان نمی دهد.

گرم شدن قطب شمال باعث ذوب یخهای قطبی دریایی، پسروی تدریجی نواحی پرمافروست، جابجایی منطقه جنگلی شمال به عرضهای تونداریی و غیره خواهد شد.

این موضوع امکان توسعه اقتصادی نواحی وسیعی را که در حال حاضر بصورت پراکنده مسکون شده‌اند و یا اصلا غیر مسکون هستند، فراهم می سازد.

این نتایج آشکار تغییرات آب و هوایی به هر حال مسایل و مشکلات خاصی را نیز به بار می‌آورد.

مثلا ذوب یخهای نواحی پرمافروست، ساختمانهیا موجود در این مناطق را نابود می سازد.

گرم شدن جهانی بدون شک منجر به بالا آمدن سطح آب دریاها خواهد شد زیرا با افزایش درجه حرارت، یخچالهای کوچک قاره ای شروع به ذوب خواهند نمود.

تحت این شرایط سطح دریا طی 50 تا 70 سال آینده چندین سانتی‌متر بالا خواهد آمد که احتمالاً نیازمند احداث سدهای محافظتی در نواحی پست ساحلی خواهد بود.

اگر صفحات یخی قطب جنوب شروع به ذوب نمایند، احتمالاً سطح آبها چندین متر بالا خواهد آمد و نتایج وخیمتری را ببار خواهد آورد.

بهرحال دانشمندان امکان این موضوع را طی 100 سال آینده چندان زیاد نمی دانند.

ترس عمده در ارتباط با آب وهوای آینده، بیابانی شدن قاره‌ها در اثر افزایش گرم شدن جهانی است.

این ترس، از افزایش قابل ملاحظه حجم دی‌اکسید کربن جوی (پیش‌بینی‌های بر پایه استفاده از مدلهای گردش عمومی هوا) و افزایش دمای ناچیزی که در داده های تجربی گذشته نزدیک (دهه 1930) مشاهده می شود، ناشی می‌گردد.

فرضیه بیابانی شدن در اثر افزایش قابل ملاحظه Co2 هنوز بطور کافی تایید نشده است.

بعضی از مدلهای چرخش عمومی هوان نشان می‌دهند که بعد از دو برابر و یا چهار برابر شدن تراکم Co2 در آتمسفر میزان بارش در قاره‌های عرضهای 50 درجه شمالی و پاین تر از 30 درجه شمالی افزایش خواهد یافت و در مناطق عرضهای 30 تا 50 درجه شمالی، متوسط بارندگی تغییری نکرده و یا به مزان کمی کاهش خواهد یافت.

بعضی از مطالعات نشان می دهند که بعد از دو برابر شدن تراکم Co2 ، رطوبت خاک طی تابستان در نواحی قاره‌ای کاهش خواهد یافت، در حالیکه بعضی دیگر از مطالعات نشان می‌دهند که تغییرات رطوبت خاک ناچیز خواهد بود.

بهرحال، حتی مدلهای ویژه تئوی تغییرات آب و هوایی هم هنوز قادر به توضیح واقعی چرخه آب و تغییرات آن بعد از گرم شدن جهانی نستند: علی رغم بی‌اعتباری نتایج مدلهای آب و هوایی در پیش بینی تغییرات رطوبتی، استفاده از مشابهت‌های پالئوکلیمایی آب و هوای آینده، احتمالاً دقیق ترین پاسخها را به سوالات مطروحه ارایه می دهد.

بر اساس این مطالعات بعد از دو برابر شدن تراکم Co2 ، بارندگی درتمام قاره‌ها بطور قابل ملاحظه‌ای افزایش خواهد یافت.

متاسفانه داده‌های بارندگی برای دوره‌های گذشته جهت مشابه‌سازی شرایط دوره بین یخچالی گذشته و سال 2025، بسیار محدود است.

بهرحال براساس اطلاعات موجود پیش‌بینی می‌شود که اوضاع رطوبتی آینده بسیار مساعدتر خواهد آمد.