Name: ancient clues to climate change
Uploaded: 2019-03-11T09:21:43.000Z
Duration: 1 min 50 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems- Interactions, Energy, and Dynamics

LS.Bio.5.2

Global Climate Change

خاضت الأرض فترات احترار وبرودة طوال تاريخها. ومع ذلك،على مدى القرون القليلة الماضية،كانت هناك زيادة كبيرة في درجات الحرارة العالمية،خارج قواعد الأرض الدورية. يحدث الاحترار عندما تحتبس الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي،مثل ثاني أكسيد الكربون بين الأرض وطبقة الأوزون.يمكن لثاني أكسيد الكربون امتصاص الطاقة الشمسية من موجات الأشعة تحت الحمراء الطويلة،مانعاًانتقالها مرة أخرى إلى الفضاء الخارجي،وبالتالي زيادة درجات الحرارة في الغلاف الجوي. على الرغم من أن هذه عملية طبيعية تسمى تأثير البيت الزجاجي فإن الزيادة الحادة في كمية ثاني أكسيد الكربون الموجودة في الغلاف الجوي للأرض الناجمة عن حرق الفحم والنفط،ليست طبيعية. يمك أن نرى نتائج هذه الزيادة في درجة الحرارة في جميع أنحاء العالم.فمثلاًفي القطب الشمالي،ذوبان القمم الجليدية القطبية ما أدى إلى ارتفاع مستوى سطح البحر وغمر الجزر. هذا لا يهدد فقط المدن الساحلية،ولكن أيضا يمكن أن يزيد من حدوث أحداث مناخية متطرفة،مثل الجفاف،والأعاصير والعواصف الشديدة. أيضاًأنماط هجرة وتكاثر العديد من الحيوانات تحدث في وقت مبكر من العام مما كانت عليه قبل عقود وحجم توزيعات الأنواع آخذ في التناقص.بينما يزداد المشكوون في الاعتراف بالاحتباس الحراري،فإن الزيادة في الممارسات الصديقة للبيئة بواسطة الصناعات قد توفر الفرص لعكس تأثير الإنسان وتساعد على تجنب عواقب وخيمة لتغير المناخ العالمي.

كاستيلانو ، إي ، إس بيكالي ، إم هانسون ، إم هوترلي ، جي آر بيتي ، إم آر رامبينو ، إم سيفيري ، جي بي ستيفنسن ، آر ترافيرسي ، وآر أوديستي. "تاريخ الهولوسين البركاني كما هو مسجل في طبقات الكبريتات للمشروع الأوروبي لحفر الجليد في قبة القارة القطبية الجنوبية C (EDC96) قلب الجليد." مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأجواء 110 ، العدد D6 (2005). [<a href = "https://doi.org/10.1029/2004JD005259" target = "__blank" >المصدر</a>]

يانغ ، باو ، تشون تشين ، جيانغلين وانغ ، مينهوي هي ، توماس إم ملفين ، تيموثي جيه أوزبورن ، وكيث آر بريفا. "سجل حلقة الأشجار لمدة 3,500 عام لهطول الأمطار السنوي على هضبة التبت الشمالية الشرقية." وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم 111 ، العدد 8 (25 فبراير 2014): 2903-8. [<a href = "https://doi.org/10.1073/pnas.1319238111" target = "__blank" >مصدر</a>]

التغيّر المناخي العالمي

على مدار تاريخها البالغ ٤,٥ مليار سنة تقريباً ، شهدت الأرض فترات من الاحترار والبرودة. ومع ذلك ، فإن الزيادة الكبيرة الحالية في درجات الحرارة العالمية هي خارج نطاق القواعد الدورية للأرض ، وهو دليل مقنع على تغير المناخ العالمي الذي يسببه الإنسان. علم المناخ القديم ، وهو دراسة الظروف المناخية القديمة ، يقدم دليلاً وافراً على تغير المناخ العالمي الذي يسببه الإنسان من خلال مقارنة الظروف الحديثة بظروف الماضي.

<h4>فترات الاحترار و التبريد السابقة</h4>

في الـ ٦٥٠٠٠٠ سنة الماضية وحدها ، كانت هناك سبع دورات من تقدم وتراجع الأنهار الجليدية. منذ أكثر من ١١٠٠٠ عام ، انتهت أحدث العصر الجليدي فجأة - إيذانا ببداية عصر مناخنا الحديث ، عصر الهولوسين الجيولوجي. ترتبط معظم التغيرات المناخية التاريخية بتغيرات صغيرة في مدار الأرض والتي غيرت كمية الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الأرض.

<h4>علم المناخ القديم</h4>

علم المناخ القديم هو دراسة الظروف المناخية وأسبابها وآثارها في جميع أنحاء الماضي الجيولوجي للأرض. يستخدم علماء المناخ القديم مجموعة متنوعة من الأساليب العلمية لاستنتاج الظروف السابقة لمناخ الأرض ونظام الغلاف الجوي.

<h4>بيانات الجليد الأساسية</h4>

يمكن أن تكشف العينات الجليدية المأخوذة من الأنهار الجليدية الجبلية الكثيفة والصفائح الجليدية القطبية عن معلومات حول تغير المناخ العالمي. يمكن أن تؤدي فترات التوقف الموسمية في تراكم الجليد إلى ظهور طبقات يمكن ملاحظتها في قلب الجليد. يمكن استخدام هذه الطبقات لإنشاء تسلسل زمني ، مع كون الطبقات الدنيا هي الأقدم. يمكن للباحثين بعد ذلك تحليل خصائص الجليد والمواد المحبوسة بداخله (على سبيل المثال ، فقاعات الهواء ونسب الأكسجين ونظائر الهيدروجين) لإعادة بناء مناخ الأرض القديم. حلل المشروع الأوروبي للتنقيب الجليدي في القارة القطبية الجنوبية ، الرماد البركاني المحاصر في قلب الجليد من القارة القطبية الجنوبية ، لتوفير سجل مفصل لتاريخ بركان الهولوسين. كشف هذا السجل عن ٩٦ انفجاراً خلال الهولوسين ، مع حدوث ٣٣ من تلك الانفجارات خلال الألفين سنة الماضية.

<h4>علم المناخ الشجري</h4>

يمكن للعلماء أيضاً دراسة المناخ الماضي من خلال فحص حلقات الأشجار السنوية _ وهو مجال يسمى علم المناخ الشجري. في الأساس ، تكون حلقات الأشجار أوسع في ظل الظروف المواتية وأضيق في الأوقات الصعبة. يمكن تأريخ حلقات الشجرة بدقة عن طريق مطابقة الحلقات من عينة إلى عينة _ و حتى عينات من الحفريات الأثرية. على الرغم من وجود قيود على علم المناخ الشجري ، فإن حلقات الأشجار هي وكيل مناخي مفيد يمكن استخدامه لإنشاء سجلات مناخية عالية الدقة لمواقع جغرافية محددة.

طوال تاريخها الممتد ~ 4.5 مليار سنة ، شهدت الأرض فترات من الاحترار والتبريد. ومع ذلك ، فإن الزيادة الجذرية الحالية في ...

Education

JoVE Core

علم الأحياء

Ecology

علم البيئة

Biodiversity and Conservation

التنوع البيولوجي والحفظ

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

ancient clues to climate change

Ancient climate clues help scientists track global climate change. Paleoclimatology is the study of climate conditions in Earth’s past and the causes and effects behind them. By comparing recent climate patterns with older records, researchers can find strong evidence for human-caused warming.

Earth’s climate has changed many times over its 4.5 billion year history. In the last 650,000 years, there have been seven cycles of glacial advance and retreat. The most recent ice age ended more than 11,000 years ago and began the Holocene, the modern climate era. Many earlier changes were linked to small shifts in Earth’s orbit that altered the amount of solar radiation reaching the planet.

Paleoclimatologists use several scientific methods to study the past climate and atmosphere. One major source is ice core data from thick mountain glaciers and polar ice sheets. Seasonal pauses in ice buildup create layers in the ice, and the lowest layers are the oldest. Scientists can study the ice itself and the trapped material inside it, such as air bubbles and ratios of oxygen and hydrogen isotopes, to reconstruct ancient climate conditions.

Ice cores can also preserve volcanic ash. The European Project for Ice Coring in Antarctica used ash trapped in Antarctic ice cores to build a detailed record of Holocene volcanic history. That record showed 96 eruptions during the Holocene, including 33 eruptions in the last 2,000 years. Another useful climate proxy is tree rings. Dendroclimatology, the study of annual tree rings, shows that rings are wider in favorable conditions and narrower in harsh ones. Tree rings can be matched and dated across samples, even from archaeological digs, and they help create high-resolution climate records for specific places, although the method has limits.

Ancient Clues to Climate Change

what is weather?

How Sunlight Shapes Daily Weather

Weather is the current state of the atmosphere at a specific time and place. It is temporary and changes from one location to another. Weather is shaped by the interaction of the sun, atmosphere, hydrosphere, and geosphere. Solar radiation reaches Earth and interacts with water and land. These surfaces release that energy as thermal radiation, or heat, which warms the air above them. Some of that heat escapes back into space, but some is trapped by atmospheric gases. This heat retention is...

global climate change

Ancient climate clues help scientists track global climate change. Paleoclimatology is the study of climate conditions in Earth’s past and the causes and effects behind them. By comparing recent climate patterns with older records, researchers can find strong evidence for human-caused warming. Earth’s climate has changed many times over its 4.5 billion year history. In the last 650,000 years, there have been seven cycles of glacial advance and retreat. The most recent ice age ended more than...

what is biodiversity?

Biodiversity Across Genes, Species, and Ecosystems

Biodiversity is the variety of living things at the genetic, species, and ecosystem levels. It includes not only how many kinds of organisms exist, but also how they are related and how they interact with the world around them. Species diversity spans the full evolutionary tree. It includes single-celled prokaryotes such as bacteria and archaea, as well as the eukaryotic kingdoms: plants, animals, fungi, and protists. About 1.75 million species have been identified so far, and scientists...

threats to biodiversity

How Humans Change Biodiversity

Human activity is changing biodiversity and pushing Earth toward a sixth extinction event. Earlier mass extinctions ended many species, and then new species spread into the changed environment. Today, the Holocene epoch is seeing a mass extinction linked to human actions, and it is often called the Anthropocene. Human numbers and human biomass show how large this impact has become. In 2019, the human population reached 7.7 billion and is projected to rise to 10 billion by 2060. By biomass,...

conservation of declining populations

Saving Species Through Population Recovery

Conservation of declining populations focuses on detecting a population drop, finding its cause, and stopping further loss. The goal is to prevent extinction by using scientific methods to identify the agents behind the decline. Once the cause is known, conservation teams can remove, oppose, or neutralize it. A common step is to test possible causes with a small trial group. If the cause is confirmed, the remaining animals may be moved to an unaffected area. When the population is too small or...

biodiversity and human values

Biodiversity in Food, Tools, and Medicine

Biodiversity supports human life through food, tools, medicine, and many other needs. Changes in the variety of species can also change the environment. Those environmental shifts can alter weather patterns and affect human civilizations. People have depended on biodiversity for agriculture since early human history. Agriculture began when ancestral humans found species that were good sources of food. At least 11,000 years ago, people started selecting plant and animal species to raise on...

what is conservation biology?

Protecting Biodiversity in Conservation Biology

Conservation biology is the science of protecting biodiversity and keeping ecosystems healthy. It looks at how living things, habitats, and human needs are connected. The goal is to preserve biodiversity so ecosystems can continue to function well. Healthy ecosystems provide people with important natural resources. These include food, medicines, and building materials. Ecosystems also deliver key services, such as cleaning air and water. Evidence shows that these services depend on...

what is climate?

Climate Patterns and Earth’s Energy Balance

Climate describes the usual weather conditions in a place over a long period of time. The idea is simple: climate is what you expect, while weather is what you get. Climate is shaped by geographic factors such as latitude, terrain, and how close an area is to bodies of water. Weather and climate are related, but they work on different time scales. Weather is the state of the atmosphere at a specific time and place. Climate is the average pattern of weather over much longer periods. Because of...

sustainable development

Protecting Oceans for Sustainable Development

Sustainable development depends on protecting oceans while meeting human needs. As the human population grows and uses more resources, people must stay aware of the planet’s natural limits. The goal is to improve life now without taking away the resources future generations will need. Long-term sustainability depends on understanding how human actions affect ecological systems. Oceans are a major part of this balance. They provide food for people, produce much of the atmosphere’s oxygen, and...

conservation of small populations

Saving Small Populations with Genetic Diversity

Small populations can be hard to save because they often lose genetic diversity. When variation is low, a species has fewer traits that may help it adapt to climate change, competition from other species, or new diseases. That makes extinction more likely. Large populations usually have a better chance of surviving new stresses. They are more likely to include individuals with genetic variants that are helpful in changing conditions. Small populations are much less likely to contain this kind...

habitat fragmentation

How Fragmented Habitats Affect Wildlife

Habitat fragmentation breaks one continuous habitat into smaller, separate patches. Human land conversion is a major cause of this change, and slower geological shifts in the physical environment can also fragment habitats. The process usually follows the same stages: perforation, dissection, fragmentation, shrinkage, and attrition. Perforation and dissection often begin during land development. Perforation happens when undeveloped land is cleared for something like a home, and dissection...

key terms and concepts

Explore how ice cores and tree rings reveal Earth’s past climate. Learn how paleoclimatology helps scientists study ancient warming, cooling, and volcanic history.

Ancient Clues to Climate Change | JoVE K12

JoVE Core series brings biology to life through over 300 concise and easy-to-understand animated video lessons that explain key concepts in biology, plus more than 150 scientist-in-action videos that show actual research experiments conducted in today’s laboratories.

Ancient Clues to Climate Change

Description

Transcript

More videos by Standards