A1 Kliima ja kliimasüsteem

Kliimasüsteemi komponendid

Enne teksti lugemist võta paberileht ja visanda, millistest komponentidest koosneb Maa kliimasüsteem. Meenuta ja pane kirja kõik, mida sellest tead. Kui oled paika saanud komponendid, püüa nooltega näidata, kuidas need võiksid omavahel seotud olla. Pane tähele, kus oma teadmistes lünki märkad! Võib-olla suudad juba sõnastada kliimasüsteemi kohta mõne küsimuse, millest sa hästi aru ei saa – pane see kirja!

A1 Kliima ja kliimasüsteem

Maasüsteem ehk kliimasüsteem koosneb viiest komponendist: atmosfäär (õhk), hüdrosfäär (vesi), krüosfäär (jää), litosfäär (maakoor ja maapind) ja biosfäär (elusloodus). Kõik komponendid on omavahel seotud ehk mõjutavad üksteist vastastikku (joonis A1.1). Vahel piirdutakse ilma või kliima kirjeldamisel vaid atmosfääriga, kus olulised muutused toimuvad palju kiiremini kui teistes sfäärides (Selle ilmestamiseks soovitame vaadata videot, mis näitab 2021. aasta ilma muutust maakeral satelliitidelt jälgituna: „A year of weather 2021“ YouTube’is. Allikas: EUMETSAT).

Kliima kitsamas mõttes ongi defineeritud kui ilmatingimuste ajaline kogum konkreetses piirkonnas. Ehk ka kitsamas mõistes ei ole kliima pelgalt keskmine ilm, vaid sisaldab ka äärmuslikke ilmaolusid. Näiteks 20. sajandi Tartu kliima on kirjeldatav Tartu ilmaandmetega: kui soe ja vihmane oli Tartus 20. sajandil, kui tugevad olid tuuletormid, aga ka kui sagedasti need esinesid jne.

Võrdle enda tehtud skeemi joonisel (A1.1) esitatuga ja loetud tekstiga. Milliseid erinevusi näed? Kas erinevused on sinu arvates detailides või olulistes aspektides?

Joonis A1.1 Kliimasüsteemi viis komponenti on kõik omavahel seotud
Maasüsteem ehk kliimasüsteem koosneb atmosfäärist (õhk), hüdrosfäärist (vesi), krüosfäärist (jää), litosfäärist (maakoor ja maapind) ning biosfäärist (elusloodus) ja kõigi komponentide omavahelistest vastasmõjudest.
https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_system#/media/File:Climate-system.jpg
Pildi kujundas Elis Vollmer

Tööstusrevolutsiooni järel ehk viimase paarisaja aasta jooksul oleme kliimasüsteemi tasakaalu fossiilkütuseid põletades järjest enam häirinud ja kliimat soojendanud. Milles kliimasüsteemi tasakaal ikkagi seisneb? Energia jõuab kliimasüsteemi Päikeselt ja lahkub Maa poolt kiiratava soojuskiirgusena (joonis A1.2). Tasakaal on olemas siis, kui on võrdsed kliimasüsteemis neelduv ja sealt lahkuv energia hulk ehk ei toimu tugevat kliima soojenemist ega jahtumist. Kui miski energiatasakaalu paigast nihutab, nagu näiteks meie tegevus, muutub ka kliima. Kliima soojeneb, kui kliimasüsteem saab Päikeselt rohkem energiat, kui ise ära annab. Soojenemine jätkub seni, kuni kliimasüsteemist lahkuva soojuskiirguse hulk saab uuesti võrdseks kliimasüsteemis neelduva energia hulgaga. Kliima soojenemine suurendab aluspinnalt kiiratava soojuskiirguse hulka, kuna kiiratava energia hulk suureneb võrdeliselt temperatuuri neljanda astmega.

Päikesekiirgust mõjutavad peamiselt aluspinna albeedo, pilvede hulk, ja atmosfääri koostis. Soojuskiirgust mõjutavad atmosfääris olevad kasvuhoonegaasid ja pilved. Looduslik atmosfääri kasvuhooneefekt tagab sobilikud tingimused eluks Maal, aga täiendavate inimtekkeliste kasvuhoonegaaside mõjul atmosfääri kasvuhooneefekt tugevneb. Tasakaal kliimasüsteemis tähendab globaalset tasakaalu: ekvaatorilähedased piirkonnad saavad Päikeslt tegelikkuses rohkem energiat kui nad ise kosmosesse kiirgavad ja kõrgemad laiused saavad Päikeselt vähem energiat. Päikesekiirguse ebaühtlane jaotus käivitab atmosfääri ja ookeani tsirkulatsiooni, mis transpordib energiat ekvaatorilähistelt pooluste suunas. Ookeani ja atmosfääri tsirkulatsioonil on väga oluline roll kohalike klimaatiliste tingimuste kujundamisel.

Joonis A1.2 Kasvuhooneefekt
Maal neelduva päikeseenergia hulk on pisut suurem kui Maalt lahkuva soojuskiirguse hulk, kuna inimtekkelised kasvuhoonegaasid neelavad täiendavalt soojuskiirgust ehk tugevdavad atmosfääri kasvuhooneefekti. Energia akumuleerub kliimasüsteemis ehk kliima soojeneb seni, kuni temperatuuritõus on nii suur, et saavutatakse taas tasakaal kliimasüsteemis neelduva ja lahkuva energia hulga vahel.
Allikas: https://www.bgs.ac.uk/discovering-geology/climate-change/how-does-the-greenhouse-effect-work/
Pildi kujundas Elis Vollmer

Põhisõnumid

• Kliimasüsteem koosneb atmosfäärist, hüdrosfäärist, krüosfäärist, litosfäärist ja biosfäärist.
• Kliimatingimused määrab tasakaal neelduva päikeseenergia ja lahkuva soojusenergia vahel.

Lisamaterjal

Met Office kliima definitsioon
Met Office Maa energiatasakaalus
Jacob Seeley video Maa energiatasakaalust