Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Deszcze osłabiają wiatr
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie lotniczy i kosmiczni z MIT odkryli, że sposób, w jaki emisja gazów cieplarnianych wpływa na atmosferę, zmniejszy liczbę satelitów, które można będzie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO). Na łamach Nature Sustainability stwierdzają, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych zmniejsza zdolność atmosfery do usuwania odpadków krążących wokół Ziemi.
Badacze zauważyli, że dwutlenek węgla i inne gazy cieplarniane powodują, iż górne warstwy atmosfery się kurczą. Głównie interesuje ich termosfera, w której krąży Międzynarodowa Stacja Kosmiczna i większość satelitów. Gdy termosfera się kurczy, jej zmniejszająca się gęstość prowadzi do zmniejszenia oporów, a to właśnie opór aerodynamiczny jest tym czynnikiem, który powoduje, że kosmiczne śmieci – chociażby pozostałości po nieczynnych satelitach – opadają w kierunku Ziemi i płoną w atmosferze. Mniejszy opór oznacza, że odpady takie będą dłużej znajdowały się na orbicie, zatem ich liczba będzie rosła, a to zwiększa ryzyko kolizji z działającymi satelitami i innymi urządzeniami znajdującymi się w tych samych rejonach.
Naukowcy przeprowadzili symulacje, których celem było sprawdzenie, jak emisja dwutlenku węgla wpłynie na górne partie atmosfery i astrodynamikę. Wynika z nich, że do roku 2100 pojemność najpopularniejszych regionów orbity zmniejszy się o 50–66 procent właśnie z powodu gazów cieplarnianych.
Nasze zachowanie na Ziemi w ciągu ostatnich 100 lat wpływa na to, w jaki sposób będziemy używali satelitów przez kolejnych 100 lat, mówi profesor Richard Linares z Wydziału Aeronautyki i Astronautyki MIT. Emisja gazów cieplarnianych niszczy delikatną równowagę górnych warstw atmosfery. Jednocześnie gwałtownie rośnie liczba wystrzeliwanych satelitów, szczególnie telekomunikacyjnych, zapewniających dostęp do internetu. Jeśli nie będziemy mądrze zarządzali satelitami i nie ograniczymy emisji, orbita stanie się zbyt zatłoczona, co będzie prowadziło do większej liczby kolizji i większej liczby krążących na niej szczątków, dodaje główny autor badań, William Parker.
Termosfera kurczy się i rozszerza w 11-letnich cyklach, związanych z cyklami aktywności słonecznej. Gdy aktywność naszej gwiazdy jest niska, do Ziemi dociera mniej promieniowania, najbardziej zewnętrzne warstwy atmosfery tymczasowo się ochładzają i kurczą. W okresie zwiększonej aktywności słonecznej są one cieplejsze i rozszerzają się.
Już w latach 90. naukowcy stworzyli modele, z których wynikało, że w miarę ocieplania się klimatu na Ziemi, górne warstwy atmosfery będą się schładzały, co doprowadzi do kurczenia się termosfery i zmniejszania jej gęstości.
W ciągu ostatniej dekady nauka zyskała możliwość precyzyjnych pomiarów oporu aerodynamicznego działającego na satelity. Pomiary te pokazały, że termosfera kurczy się w odpowiedzi na zjawisko wykraczające poza naturalny 11-letni cykl. Niebo dosłownie spada, w tempie liczonych w dziesięcioleciach. A widzimy to na podstawie zmian oporów doświadczanych przez satelity, wyjaśnia Parker.
Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, w jaki sposób to zmierzone zjawisko wpłynie na liczbę satelitów, które można bezpiecznie umieścić na niskiej orbicie okołoziemskiej. Ma ona wysokość do 2000 kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Obecnie na orbicie tej znajduje się ponad 10 000 satelitów. Ich liczba jest już tak duża, że operatorzy satelitów standardowo muszą wykonywać manewry unikania kolizji. Każda taka kolizja oznacza nie tylko zniszczenie satelity, ale też pojawienie się olbrzymiej liczby szczątków, które będą krążyły na orbicie przez kolejne dekady i stulecia, zwiększając ryzyko kolejnych kolizji.
W ciągu ostatnich 5 lat ludzkość umieściła na LEO więcej satelitów, niż przez wcześniejszych 60 lat. Jednym z głównych celów badań było sprawdzenie, czy sposób, w jaki obecnie prowadzimy działania na niskiej orbicie okołoziemskiej można będzie utrzymać w przyszłości. Naukowcy symulowali różne scenariusze emisji gazów cieplarnianych i sprawdzali, jak wpływa to na gęstość atmosfery i opór aerodynamiczny. Następnie dla każdego z tych scenariuszy sprawdzali jego wpływ na astrodynamikę i ryzyko kolizji w zależności od liczby obiektów znajdujących się na orbicie. W ten sposób obliczali „zdolność ładunkową” orbity. Podobnie jak sprawdza się, ile osobników danego gatunku może utrzymać się w danym ekosystemie.
Z obliczeń wynika, że jeśli emisja gazów cieplarnianych nadal będzie rosła, to liczba satelitów, jakie można umieścić na wysokości od 200 do 1000 kilometrów nad Ziemią będzie o 50–66 procent mniejsza niż w scenariuszu utrzymania poziomu emisji z roku 2000. Jeśli „zdolność ładunkowa” orbity zostanie przekroczona, nawet lokalnie, dojdzie do całej serii kolizji, przez co pojawi się tyle szczątków, że orbita stanie się bezużyteczna.
Autorzy badań ostrzegają, że niektóre regiony orbity już zbliżają się do granicy ich „zdolności ładunkowej”. Dzieje się tak głównie przez nowy trend, budowanie megakonstelacji olbrzymiej liczby małych satelitów, takich jak Starlink SpaceX.
Polegamy na atmosferze, która oczyszcza orbitę z pozostawionych przez nas odpadów. Jeśli atmosfera się zmienia, zmienia się też środowisko, w którym znajdują się odpady. Pokazujemy, że długoterminowe możliwości usuwania odpadów z orbity są uzależnione od zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych, podsumowuje Richard Linares.
Specjaliści szacują, że obecnie na orbicie znajduje się 40 500 odpadków o rozmiarach większych niż 10 cm, 1 milion 100 tysięcy odpadków wielkości od 1 do 10 cm oraz 130 milionów śmieci wielkości od 1 mm do 1 cm. Nawet te najmniejsze odpady stanowią duże zagrożenie. Średnia prędkość kolizji, do jakich między nimi dochodzi, to 11 km/s czyli około 40 000 km/h.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gwałtowne wiatry, jakich w ostatnim czasie doświadczyła Polska, nie są w naszym kraju niczym niezwykłym. Zdarzały się już w przeszłości. Jak tłumaczy profesor Szymon Malinowski, ta tak zwana eksplozyjna cyklogeneza jest charakterystyczna dla naszego klimatu i czasem się powtarza. Wyjątkowe jest jednak nasilenie takich zjawisk i częstotliwość ich występowania. A także fakt, że towarzyszyły im trąby powietrzne oraz częste wyładowania atmosferyczne. Te dwa ostatnie zjawiska to w lutym rzadkość.
Jeszcze do niedawna okresem przejściowym, w którym dochodziło do aktywizacji cyklogenezy był u nas marzec, miesiąc przejścia z zimy do wiosny. Polska była krajem zacisznym. Przeciętna prędkość wiatru w naszym kraju wynosiła 3,5 m/s (12,6 km/h). Do takiego wiatru są przyzwyczajone i drzewa, i zwierzęta, i ludzie, i przystosowaliśmy do niego infrastrukturę. Tymczasem wieje coraz silniej i coraz częściej. Dlatego też stajemy się krajem latających dachów. W kraju zacisznym nie ma bowiem potrzeby budowania tak solidnych dachów jak w krajach, gdzie silny wiatr to niemal codzienność. Tymczasem gdy średnia prędkość wiatru zaczyna rosnąć, a silne wiatry stają się nową normą, okazuje się, że nasze budownictwo nie jest na to przygotowane. Około 90% dachów w Polsce nie jest gotowych na zmierzenie się z wiatrem o prędkości 40 m/s, czyli 144 km/s. Tymczasem takie porywy będą coraz częstsze. I charakterystyczny polski dach, który nie jest solidnie zakotwiony, może sobie z nim nie poradzić. Podobnie zresztą jak nie poradzą sobie linie energetyczne czy drzewa.
Oczywiście te wspomniane 40 m/s to nie jest polski rekord prędkości wiatru. Ten został pobity w Lublinie 20 lipca 1931 roku. Wiatr zrzucał wówczas wagony z torów, wyginał konstrukcje stalowe i wyrywał drzewa z korzeniami. Jego prędkość dochodziła do 100 m/s czyli 360 km/h. To było jednak trąba powietrzna, czyli zupełnie inne i całkowicie nieprzewidywalne zjawisko. Bardzo silne wiatry, przekraczające 60 m/s, czyli ponad 216 km/h są notowane na szczytach Karkonoszy. Jednak, powtórzmy, tam panują specyficzne warunki. Problemem nie są zaś specyficzne górskie warunki czy wyjątkowo rzadkie trąby powietrzne. Problemem są zmieniające się warunki, które powodują, że musimy w Polsce przygotować się zarówno na wzrost prędkości wiatru, coraz częstszego pojawiania się silnych i bardzo silnych wiatrów oraz wzrost maksymalnej prędkości wiatru.
Za silne wiatry, których ostatnio doświadczaliśmy, odpowiadają niże tworzące się nad Atlantykiem na południe od Islandii. Nie napotykają na swojej drodze żadnych przeszkód, więc przemieszczają się nad Europę. Nad kontynentem, w zetknięciu z chłodniejszym powietrzem, wywołują wichury. W przeszłości wiatry te zdążyły osłabnąć przed dotarciem do Polski. To się jednak zmieniło. I przez to niże, jeden po drugim, docierają nad nasz kraj. Niże te stają się też coraz większe i głębsze. Przez to pojawia się duża różnica ciśnień pomiędzy północą a południem Polski. A to napędza wiatr.
Ta widoczna gołym okiem i odczuwalna zmiana to skutek ocieplającego się klimatu. Emitując olbrzymie ilości gazów cieplarnianych do atmosfery przykryliśmy Ziemię dodatkową warstwą izolującą. Ona to powoduje, że mniej energii dostarczanej przez Słońce jest wypromieniowywane w przestrzeń kosmiczną. Ta zatrzymana energia gromadzi się w oceanach czy atmosferze i musi znaleźć ujście, rozproszyć się. A rozprasza się m.in. poprzez gwałtowniejsze burze i wiatry.
Jakby tego było mało, sytuację mogą pogarszać tworzące się cumulonimbusy. To chmury burzowe, mogące nieść ze sobą bardzo niebezpieczne i gwałtowne zjawiska, jak tornada. Jednak, aby do tak niebezpiecznych zjawisk doszło, cumulonimbus musi bardzo rozbudować się w pionie, a do tego potrzebuje ciepła. Dlatego cumulonimbusy w Polsce wywołują gwałtowne zjawiska pogodowe dopiero wiosną, a w pełni pokazują swoją moc latem. Jednak klimat się ociepla, a wraz z nim możemy spodziewać się, że i zimowe cumulonimbusy będą coraz groźniejsze.
Pojedyncze zjawiska pogodowe, nawet te najbardziej gwałtowne, nie dają odpowiedzi na pytanie, co się dzieje. Jednak tutaj widzimy wyraźny zmieniający się trend, znamy przyczyny tej zmiany i wiemy, że w kolejnych dziesięcioleciach będziemy doświadczali coraz bardziej gwałtownych zjawisk pogodowych. Będzie rosła prędkość wiatru i coraz częściej będziemy mierzyli się z silnymi, gwałtownymi porywami.
Polska jeszcze niedawno była krajem zacisznym. Teraz musimy przystosować nasze budownictwo do nowych warunków atmosferycznych. Zacząć można od dachów, bo to one są najczęściej tym elementem budynku, który pierwszy poddaje się naporowi wiatru. A zerwany dach może uszkodzić kolejne budynki, infrastrukturę i zagrozić ludziom. Nawet gdyby ludzkość w ciągu najbliższych dekad zredukowała emisję gazów cieplarnianych niemal do zera, to klimat będzie potrzebował kolejnych dziesięcioleci, by powrócić do równowagi. Musimy się więc na to przygotować.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Z symulacji przeprowadzonych przez naukowców ze Stanford University dowiadujemy się, że globalne ocieplenie wydłuży okresy stagnacji atmosfery. To bardzo niebezpieczne zjawisko dla mieszkańców miast i obszarów uprzemysłowionych.
Liczne modele, wykorzystane na Stanfordzie, wykazały, że wydłużonych okresów stagnacji doświadczy aż 55% ludzkości. O stagnacji mówi się, gdy masa powietrza pozostaje przez dłuższy czas w jednym miejscu i gdy nie ma opadów.
Podczas normalnych procesów atmosferycznych powietrze jest oczyszczane przez opady oraz mieszane dzięki wiatrowi. Jednak w czasie stagnacji powietrze nie jest oczyszczane, a nad obszar, który jej doświadczył, nie napływa nowe, czystsze powietrze i nie wypycha stamtąd powietrza zanieczyszczonego. To oznacza, że rośnie poziom koncentracji zanieczyszczeń w powietrzu. Jest to zjawisko szczególnie niebezpieczne na gęsto zaludnionych obszarach.
Uczeni ze Stanforda uważają, że średnia liczba dni stagnacji w atmosferze wzrośnie o 40 dni rocznie. W ich wyniku będziemy prawdopodobnie mieli ze zwiększoną liczbą zachorowań na choroby płuc i układu krążenia. To z kolei przełoży się na zwiększoną umieralność. Ofiarami tak zmienionego klimatu mogą paść miliony osób rocznie.
Najbardziej dotkniętymi stagnacją atmosfery obszarami będą Meksyk, Indie i zachodnia część USA. To gęsto zaludnione obszary, więc tam może pojawić się najwięcej problemów.
Głównym sposobem walki z tak niekorzystnymi zjawiskami powinna być próba uniknięcia wystąpienia takich zjawisk czyli radykalna redukcja emisji gazów cieplarnianych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zmierzyć ilość wody i tlenku węgla w atmosferze egzoplanety. Pomiarów dokonał międzynarodowy zespół naukowy korzystający z teleskopu Gemini South Observatory w Chile. Na jego czele stał profesor Michael Line z Arizona State University, a wyniki badań opublikowano w Nature. Celem badań była zaś planeta oddalona od nas o zaledwie 340 lat świetlnych.
WASP-77Ab to planeta należąca do kategorii gorących Jowiszów. Przypomina ona Jowisz, ale temperatura na jej powierzchni przekracza 1100 stopni Celsjusza. uczeni skupili się na badaniu jej atmosfery sprawdzając, jakie pierwiastki są w niej obecne w porównaniu ze składem jej gwiazdy. Ze względu na rozmiary i temperatury gorące Jowisze są świetlnym laboratorium do badania gazów atmosferycznych i sprawdzania teorii dotyczących formowania się planet, mówi profesor Line.
Gemini South to teleskop o średnicy lustra 8,1 metra znajdujący się na Cerro Pachon w Andach. Teleskop należy do instytucji naukowych z USA, Kanady, Chile, Brazylii i Argentyny. Jest jednym z dwóch bliźniaczych urządzeń wchodzących w skład Gemini Observatory. Drugie urządzenie, Gemini North, znajduje się na Hawajach.
Naukowcy wykorzystali instrument Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS) na Gemini South, za pomocą którego obserwowali poświatę cieplną egzoplanety obiegającej gwiazdę. IGRINS pozwolił na wykrycie o określenie względnych proporcji gazów w atmosferze. Zaś dzięki określeniu względnych ilości wody i tlenku węgla, byli w stanie stwierdzić, jaka jest zawartość tlenu i węgla w atmosferze WASP-77Ab.
Wartości zgadzały się z naszymi oczekiwaniami i były niemal takie same jak w przypadku gwiazdy macierzystej tej planety, mówi Line. Uczony dodaje, że praca jego zespołu to jednocześnie demonstracja metod pomiaru tak ważnych gazów jak tlen czy metan w atmosferach niezbyt odległych planet. Gazy te to biosygnatury, a ich badania pomogą znaleźć planety, na których może istnieć życie.
Doszliśmy do momentu, w którym możemy mierzyć względne wartości gazów atmosferycznych egzoplanet z równą precyzją, co gazów w atmosferach planet Układy Słonecznego. Pomiary węgla i tlenu oraz innych pierwiastków w atmosferach większej liczby egzoplanet pozwolą nam lepiej zrozumieć pochodzenie i ewolucję Jowisza i Saturna, dodaje uczony. A jeśli możemy to zrobić za pomocą obecnie istniejącej technologii, to pomyślmy tylko, co będzie możliwe dzięki teleskopom przyszłości, jak Gigantyczny Teleskop Magellana. Naprawdę możliwe jest, że jeszcze przed końcem obecnej dekady wykorzystamy tę samą technikę do poszukiwania sygnatur życia, stwierdza Line. W ubiegłym roku amerykańska Narodowa Fundacja Nauki przyznała 17,5 miliona USD na przyspieszenie prac nad Gigantycznym Teleskopem Magellana.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Eksperci z Rocky Mountain Institute opublikowali raport, z którego dowiadujemy się, że koszty produkcji energii z węgla osiągnęły punkt zwrotny i obecnie energia ta na większości rynków przegrywa konkurencję cenową z energią ze źródeł odnawialnych. Z analiz wynika, że już w tej chwili koszty operacyjne około 39% wszystkich światowych elektrowni węglowych są wyższe niż koszty wybudowania od podstaw nowych źródeł energii odnawialnej.
Sytuacja ekonomiczna węgla będzie błyskawicznie się pogarszała. Do roku 2025 już 73% elektrowni węglowych będzie droższych w utrzymaniu niż budowa zastępujących je odnawialnych źródeł energii. Autorzy raportu wyliczają, że gdyby nagle cały świat podjął decyzję o wyłączeniu wszystkich elektrowni węglowych i wybudowaniu w ich miejsce odnawialnych źródeł energii, to przeprowadzenie takiej operacji stanie się opłacalne już za dwa lata.
Szybsze przejście od węgla do czystej energii jest w zasięgu ręki. W naszym raporcie pokazujemy, jak przeprowadzić taką zmianę, by z jednej strony odbiorcy energii zaoszczędzili pieniądze, a z drugiej strony, by pracownicy i społeczności żyjące obecnie z energii węglowej mogli czerpać korzyści z energetyki odnawialnej, mówi Paul Bodnar, dyrektor Rocky Mountain Institute.
Autorzy raportu przeanalizowali sytuację ekonomiczną 2472 elektrowni węglowych na całym świecie. Wzięli też pod uwagę koszty wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych oraz jej przechowywania. Na podstawie tych danych byli w stanie ocenić opłacalność energetyki węglowej w 37 krajach na świecie, w których zainstalowane jest 95% całej światowej produkcji energii z węgla. Oszacowali też koszty zastąpienia zarówno nieopłacalnej obecnie, jak o opłacalnej, energetyki węglowej przez źródła odnawialne.
Z raportu dowiadujmy się, że gdyby na skalę światową zastąpić nieopłacalne źródła energii z węgla źródłami odnawialnymi, to w bieżącym roku klienci na całym świecie zaoszczędziliby 39 miliardów USD, w 2022 roczne oszczędności sięgnęłyby 86 miliardów, a w roku 2025 wzrosłyby do 141 miliardów. Gdyby jednak do szacunków włączyć również opłacalne obecnie elektrownie węglowe, innymi słowy, gdybyśmy chcieli już teraz całkowicie zrezygnować z węgla, to tegoroczny koszt netto takiej operacji wyniósłby 116 miliardów USD. Tyle musiałby obecnie świat zapłacić, by już teraz zrezygnować z generowania energii elektrycznej z węgla. Jednak koszt ten błyskawicznie by się obniżał. W roku 2022 zmiana taka nic by nie kosztowała (to znaczy koszty i oszczędności by się zrównoważyły), a w roku 2025 odnieślibyśmy korzyści finansowe przekraczające 100 miliardów dolarów w skali globu.
W Unii Europejskiej już w tej chwili nieopłacalnych jest 81% elektrowni węglowych. Innymi słowy, elektrownie te przeżywałyby kłopoty finansowe, gdyby nie otrzymywały dotacji z budżetu. Do roku 2025 wszystkie europejskie elektrownie węglowe będą przynosiły straty. W Chinach nieopłacalnych jest 43% elektrowni węglowych, a w ciągu najbliższych 5 lat nieopłacalnych będzie 94% elektrowni węglowych. W Indiach zaś trzeba dopłacać obecnie do 17% elektrowni, a w roku 2025 nieopłacalnych będzie 85% elektrowni.
Co ważne, w swoich wyliczeniach dotyczących opłacalności elektrowni węglowych analitycy nie brali pod uwagę zdrowotnych i środowiskowych kosztów spalania węgla.
Energia węglowa szybko staje się nieopłacalna i to nie uwzględniając kosztów związanych z prawem do emisji i regulacjami odnośnie zanieczyszczeń powietrza. Zamknięcie elektrowni węglowych i zastąpienie ich tańszymi alternatywami nie tylko pozwoli zaoszczędzić pieniądze konsumentów i podatników, ale może też odegrać znaczną rolę w wychodzeniu gospodarki z kryzysu po pandemii, mówi Matt Gray stojący na czele Carbon Tracker Initiative.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.