1. İklim Nedir?
İklim; sıcaklık, nem, rüzgar, yağış gibi meteorolojik hadiselerin uzun yıllara ait ortalama halidir. Bu açıdan, atmosferin kısa zamanlı durumunu ifade eden “hava durumu” tanımından farklıdır. Uzun yılları kapsayan ortalamalardan kasıt en az 3 haneli sayıları ifade eden sürelerdir.
İKLİM METEOROLOJİK HADİSELERİN UZUN SÜRELİ ORTALAMASIDIR.
2. İklim Değişikliği Nedir?
Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesinde iklim değişikliğini: “Karşılaştırılabilir bir zaman döneminde gözlenen doğal iklim değişikliğine ek olarak, doğrudan ya da dolaylı olarak küresel atmosferin bileşimini bozan insan etkinlikleri sonucunda iklimde oluşan bir değişiklik.” şeklinde tanımlamıştır.
3. Salınım
Küresel ısınma ve küresel soğuma kavramları başlı başına bir süreç değil, toplu olarak iklim salınımlarının bir bölümünü teşkil eder. Fakat bugün yaşanan süreç ise, özellikle 1850’li yıllardan itibaren ortaya çıkan aşırı nüfus artışı ve sanayileşmeye dayalı bir çevresel degradasyonun sonucu olarak görülse de iklimlerdeki doğal
değişkenlerin veya salınımların oluşumunu engelleyebilecek ya da yönünü değiştirebilecek bir güçte değildir (Şekil 1,2,3).
4. Atmosfer
Atmosfer, en yalın tanımıyla dünyayı saran gaz küredir. %78 azot, %21 oksijen ve %1 diğer çeşitli gazlardan oluşur. Bu gazlardan su buharı, CO2 ve metan sera etkisi gösterdiği için iklim değişiklikleri açısından önem taşımaktadır.
Bu açıdan ele alındığında atmosfer büyük bir seradır. Eğer atmosfer olmasaydı dünyanın ortalama sıcaklığı -18 C civarı olacaktı. Oysa bugün dünya ortalama sıcaklığı + 15C.
Not: Sera etkisi, Dünya atmosferinde bulunan ve sera gazları olarak bilinen bazı gazların güneşten gelen ısıyı hapsederek uzaya kaçmasını engellemesiyle ortaya çıkan doğal bir süreçtir. Bu süreç, Dünya’nın sıcaklığının düzenlenmesine ve yaşam için uygun bir aralıkta tutulmasına yardımcı olur
Atmosfer, yeryüzündeki yaşam için belirleyici konumdadır.
5. Albedo
Albedo etkisi, bir yüzeyin güneş ışığını yansıtma yeteneğidir. Açık renkli yüzeyler (yüksek albedo) koyu renkli yüzeylere (düşük albedo) göre daha fazla güneş ışığı yansıtır. Albedo, yüzey albedosu olarak da bilinir. Albedo etkisi, güneşte duran bir siyah arabanın içinin beyaz bir arabadan daha sıcak hissedilmesinin nedenidir - siyah araba güneş ışığının çoğunu emerken beyaz araba yansıtır.
Güneşten gelen ışınlar yerden yansır. Atmosfer öncelikle yere yakın tabakalardan ısınmaya başlar. Sıcaklık iklimin temel unsurlarındandır. Sıcaklık değişirse, basınç, nemlilik, yağışlar ve rüzgar karakterlerinde değişimler gözlenir.
6. Kuraklık
Yağışların kaydedilen normal seviyelerinin önemli ölçüde altına düşmesi sonucu arazi ve su kaynaklarının olumsuz etkilenmesine ve hidrolojik dengenin bozulmasına sebep olan doğal olaydır.
-Meteorolojik kuraklık: Belirli bir zaman periyodunda (genellikle 30 yıllık) normal yağışlardan meydana gelen sapma. Tanım gereği bir veya birkaç yıllık dönemler halinde yağışlarda görülen azalmalar tam anlamıyla kuraklık olarak algılamak isabetli olmamaktadır. Günümüzde yaşanan sorun daha çok artan nüfus ve su kaynaklarının dikkatsiz kullanımı ile ilgilidir. Yeraltı su kaynaklarının tükenmesi kaygı verici boyuttadır.
-Tarımsal kuraklık
-Hidrolojik kuraklık
7. Güneş
Yeryüzünün ve atmosferin esas sıcaklık kaynağı güneştir. Albedo etkisiyle yeryüzü farklı ısınma süreçlerinden geçer
Bununla birlikte güneş enerjisinde meydana gelen değişimler (güneş lekeleri), yerin güneşe olan uzaklık ya da yakınlığı (yıllık hareketler), yerin biçimi ve hareketleri, eksen eğikliği ve ışınların geli açısı gibi farklı etmenler yeryüzü sıcaklığını etkiler.
Güneş enerjisinin gelişini ve miktarını değiştiren tüm etmenler yeryüzü sıcaklığına etki eder.
8. Yağış
Temel olarak atmosferdeki su buharının yoğunlaşarak ve dolayısıyla ağırlaşarak damlacıklar halinde yeryüzüne düşmesi olarak ifade edilebilir. Tam anlamıyla bir kuraklıktan bahsedebilmek için sadece kullanılan suyun azalması değil, aynı zamanda yağış azalmalarının, diğer bir ifadeyle yıllık yağış toplamlarındaki azalmanın uzun yıllık ortalamalardan uzun bir süre zarfında aşağıda olması gerekir.
Günümüzde artan nüfus ve su kaynaklarının dikkatsiz kullanımı neticesinde, yağışlardaki ekstrem durumların meydana getirdiği antropojenik kuraklık olarak tanımlamak mümkündür. Zira meteorolojik olarak kısa süreli (mevsimlik veya birkaç yıllık) ekstrem durumları yağış eksikliği veya yağış noksanlığı ile açıklamak anlamlı olur. Öte yandan özellikle yer altı su kaynaklarının dikkatsiz ve aşır kulanımı neticesinde ortaya çıkan durum ise daha fazla kaygı verici bir durumdur. Bu açıdan yağış miktarlarındak değişimin takip edilmesi kadar suyun sürdürülebilir kullanımı da önem taşımaktadır.
9. Genel Atmosfer Sirkülasyonu
İklimleri anlamak için bir bölgenin iklim karakterinin oluşmasını sağlayan genel atmosfer sirkülasyonunu ve o bölgenin fiziki coğrafya etmenlerini (yükselti, bakı, karasallık) kavramak gerekir (Şekil 4).
Bölgelerin temel iklim özelliklerini ortaya koyan temel süreç genel atmosfer sirkülasyonudur. Güneşten dünyaya ulaşan enerjide çeşitili nedenlerle görülecek değişimler, enerji bilançosunu, dolayısıyla genel atmosfer sirkülasyonunu etkileyecektir.
Dünyaya ulaşan enerji miktarını değiştirecek etmenlerin içinde güneş lekeleri, dünyanın yıllık hareketinde görülecek değişimler, eksen eğikliği gibi makro unsurlar önemlidir.
10. Paleoklimatoloji
Jeolojik devirler içinde görülen atmosfer olaylarını ve iklimleri açıklamaya çalışan bilim dalıdır.Günümüzde “aletsel dönem” denilen süreçte bir yandan kısa, orta veya uzun vadeli hava tahminleriyle iklim-insan ilişkisinin belli bir sisteme kavuştuğu söylenebilir. Ancak aletsel dönem son 150 yıllık süreci kapsamaktadır.Jeolojik çağlarda milyonlarca yıl öncesinde görülen iklimlerin anlaşılabilmesi yada daha yakın dönemde, birkaç milyon yıl ilebirkaç bin yıl öncesindeki iklimlerin anlaşılması, gelecekte dünyayı bekleyen salınımların öngörülebilmesi için önem taşımaktadır. Çünkü sadece 150 yıla dayalı yaklaşımlar doğruyu tam olarak idrak etmemize yakın olmayacaktır. Veya iklim değişikliğini sadece atmosferdeki sera gazlarının artışı ile açıklamaya çalışmak yeterli olmayacaktır.Paleoklimatoloji Çalışmalarında kullanılan yöntemler;
a. Eski meteorolojik kayıtlar: son 150 yılı kapsar
b. Dendrokronoloji: Ağaçların yaş halkaları vasıtasıyla iklimler yorumlanır.
c. Polen analizleri
ç. Fosiller
d. Jeomorfolojik deliller
e. Toprak ve sedimantasyon
f. Buz karotları: Buz karotları içindeki oksijen izotoplarının aranması yoluyla iklimlerin yorumlanması. Son 420000 yıl içinde dört buzul devresinin rahatlıkla ayırt ediliyor. Şekilde görüldüğü gibi CO2 artışı ile sıcaklık artışının parelel ilerliyor. Ancak bu artışlar günümüzdeki insan etkisinden farklıdır (Şekil 5).
Jeolojik Devirler Boyunca İklimler
Jeolojik döngüler boyunca iklim koşulları, farklı bölgelerdeki biyolojik çeşitliliğin ve jeolojik özelliklerin şekillenmesinde önemli bir rol oynamıştır.
a. Arkeen Dönem (2 milyar 500 milyon yıl - 3 milyar 600 milyon yıl)
Bu devire ait bilgilerimiz sınırlı olmakla birlikte genel kanı devrin sıcak bir karakter göstermediği yönünde. Bu devrin en önemli süreci suda ortaya çıkan fotosentetik bakterilerin okyanuslarda oksijen birikimlerini sağlamasıdır.
Bu dönemde yüksek sera gazlarının varlığına işaret eden yüksek CO2 kısmi basınçları gözlemlenmiştir (Fabre vd., 2011).
"Soluk genç Güneş sorunu", bu dönemde Güneş'in daha soluk olmasına rağmen Dünya yüzeyinin nasıl çoğunlukla buzsuz kaldığını açıklama zorluğunu ifade eder (Paris vd., 2008). Bu soruna önerilen çözümler, günümüz atmosferinde mevcut olandan daha yüksek miktarda sera gazı içermiştir (Paris ve ark., 2008).
b. Proterozoik Dönem
Yaklaşık 2,5 milyar ila 541 milyon yıl öncesini kapsayan Proterozoik dönem, Dünya'da önemli iklimsel ve biyolojik değişikliklerin yaşandığı bir zaman dilimidir. Bu dönemde Dünya, Kartopu Dünya olayları olarak bilinen iki uzun ömürlü küresel buzullaşma yaşamıştır (Johnson vd., 2017). Bu buzullaşmalar, aşırı soğuklar ve geniş buz örtüsü ile karakterize edilen Kriyojen döneminde meydana gelmiştir (Johnson ve ark., 2017). Çok hücreli organizmaların ortaya çıkışının bu zaman diliminde gerçekleştiği düşünülmektedir (Johnson ve ark., 2017).
Proterozoik dönem, astronomik döngülerle ilişkisi açısından da ilgi çekicidir. Dünya'nın yörüngesindeki ve eksenel eğimindeki değişimler olan Milankovitch döngüleri, güneş sisteminin tarihini ve iklim üzerindeki etkisini anlamak için Proterozoik dönemde incelenmiştir (Meyers & Malinverno, 2018).
c. Paleozoik Dönem
Yaklaşık 541 ila 252 milyon yıl öncesini kapsar. Bu dönemde Dünya, Paleozoik dönemin başlarından ortalarına kadar sıcak ve nemli koşulların hüküm sürdüğü bir yaşamıştır (Melchin vd., 2013).
Bu dönemde deniz seviyeleri de yüksekti ve deniz suyu sıcaklıkları 45°C'ye kadar ulaştı (Melchin vd., 2013). Karbon döngüsü büyük ölçüde dalgalanmış ve atmosferik CO2 konsantrasyonları yaklaşık 4200 ppm'e ulaşmıştır (Melchin ve ark., 2013).
Geç Paleozoik'te ayrıca atmosferik CO2 seviyelerinde dalgalanmalar ve büyük buzullaşmalar görülmüştür. Dalgalanan iklim ve büyük buzullaşmalar hem erken (geç Ordovisyen ve erken Silüryen) hem de geç (Permiyen ve Karbonifer) Paleozoik dönemlerde meydana gelmiştir (Zhang vd., 2015). Erken Paleozoik buzullaşmalarının nedenleri tam olarak anlaşılamamıştır, ancak geç Paleozoik buzullaşmaları muhtemelen düşük atmosferik CO2 seviyeleri ve kıtasal buz birikimine yatkın güney enlemlerindeki kıtaların dağılımının bir kombinasyonundan kaynaklanmıştır (Zhang vd., 2015).
d. Mezozoik Dönem
Yaklaşık 252 ila 66 milyon yıl öncesine tarihlenir. Bu dönemde süper kıta Pangea parçalanmaya başlamış, kıtaların parçalanmasına ve yeni okyanus havzalarının oluşmasına yol açmıştır (Landwehrs vd., 2021). Levha tektoniği dinamikleri, erken Mesozoik süperkıtasından Geç Kretase parçalanmış kıta konfigürasyonuna bu iklimsel geçişin yönlendirilmesinde temel bir rol oynamıştır (Landwehrs vd., 2021).
Mezozoik dönem genellikle sürekli sıcak ve dengeli koşullarla karakterize edilen uzun süreli bir sera iklimi dönemi olarak kabul edilir (Landwehrs vd., 2021; Dromart vd., 2003).
Mezozoik dönem, memelilerin erken evrimi de dahil olmak üzere önemli biyotik yeniliklere de tanıklık etmiştir. Bu dönem, dinozorlar, deniz sürüngenleri ve erken memeliler de dahil olmak üzere çeşitli organizma gruplarının çeşitlenmesine ve yayılmasına tanıklık etmiştir (Landwehrs vd., 2021).
Not: Mezozoik dönemde kutup bölgelerinde buzul olmadığına dair kuvvetli kanıtlar mevcuttur.
e. Senozoik Dönem
Yaklaşık 66 milyon yıl önce başlayan ve günümüze kadar sürmüştür.
Senozoik dönemin önemli bir yönü, atmosferik CO2 dalgalanmalarının ve bunların iklim ve karasal ekosistemler üzerindeki etkilerinin incelenmesidir. Araştırmalar, uzun vadeli CO2 dalgalanmalarının Senozoik iklim eğilimlerini ve karasal ekosistemlerdeki değişiklikleri etkilediğini göstermiştir (Kürschner vd., 2008).
Özellikle Miyosen, geç Senozoik buzul sürecinin oluşmasına ve modern biyotanın doğuşuna yol açan önemli iklimsel olaylarla karakterize edilir (Kürschner ve ark., 2008). Çok sayıda ağaç türünden elde edilen stoma sıklığı verilerine dayanan CO2 kayıtları, Miyosen boyunca atmosferik CO2 dalgalanmaları hakkında bilgi sağlamıştır (Kürschner ve ark., 2008).
Pasifik Okyanusu, Senozoik dönem boyunca iklim evriminde önemli bir rol oynamıştır. Küresel ısı taşınımı ve dolaşımının temel bir bileşenidir ve okyanuslar ile atmosfer arasındaki karbon alışverişi için en büyük rezervuardır (Lyle vd., 2008).
f. Kuaterner Dönemi
Yaklaşık 2,6 milyon yıl öncesinden günümüze kadar uzanır. Çalışmalar, iklim değişikliği hızı ve sıcaklık dalgalanmaları da dahil olmak üzere Kuvaterner iklim değişikliğinin ekolojik ve evrimsel süreçleri şekillendirmede çok önemli bir rol oynadığını göstermiştir.
Kuvaterner Dönemi, soğuk buzul koşulları ve daha sıcak buzullar arası koşulların dönüşümlü olarak yaşandığı dönemler olan buzul-buzullar arası döngülerle karakterize edilir. Bu döngüler, atmosferik CO2 seviyelerindeki değişiklikler, Dünya'nın yörüngesindeki varyasyonlar ve buz tabakalarının dinamikleri gibi çeşitli faktörler tarafından yönlendirilir.
Buzullar arası dönemler, günümüze benzer veya günümüzden daha sıcak koşullarla karakterize edilmiştir. Kuvaterner'deki büyük ölçekli buzul-buzul arası döngülerin Dünya'nın iklimi ve ekosistemleri üzerinde önemli bir etkisi olmuştur. Kuvaterner'deki buzul-buzul arası döngülerin etkileri iklim ve jeoloji ile sınırlı olmayıp biyolojik çeşitlilik ve evrimsel süreçler üzerinde de etkileri vardır.
g. Holosen Dönemi
Holosen dönemi, yaklaşık 11.700 yıl öncesinden günümüze kadar uzanan jeolojik zaman ölçeğindeki en son dönemdir (Walker vd., 2019). Genellikle yüksek çözünürlükte iyi korunmuş jeomorfolojik, biyotik, klimatolojik ve arkeolojik kayıtlar da dahil olmak üzere çeşitli kanıtlarla karakterize edilir (Walker vd., 2019). Holosen, alttaki Pleistosen ile birlikte Kuvaterner Döneminin bir parçasıdır (Walker vd., 2019).
Holosen, başlangıçta Pleistosen'i takip eden buzul sonrası sıcaklık dönemi olarak tanımlanmıştır (Xiao vd., 2006). Yağıştan ziyade sıcaklığa dayalı olarak Pleistosen'den ayrılır (Xiao vd., 2006).
Holosen dönemi, Holosen'in başlarında ılık ve kurak koşullar, Holosen'in ortalarında ılık ve yağışlı koşullar ve Holosen'in sonlarında soğuma ve kuruma eğilimi ile iklimsel dalgalanmalara tanık olmuştur (Xiao vd., 2006).
Holosen dönemi, antropojenik küresel çevresel değişimin mevcut aralığını ifade eden önerilen bir dönem olan Antroposen ile ilişkili olarak da incelenmiştir (Zalasiewicz vd., 2008). Antroposen, insan faaliyetlerinden kaynaklanan farklı küresel stratigrafik imzalarla karakterize edilmektedir (Zalasiewicz vd., 2008). Antroposenin resmi olarak tanınması ve Holosen ile potansiyel sınırı konusunda tartışmalar devam etmektedir (Zalasiewicz vd., 2008).
Antropojenik (insani) faaliyetler nedeniyle atmosferik CO2'deki artış iyi tespit edilmiştir, ancak gelecekteki iklim üzerindeki etkisi hala belirsizdir (Breecker ve ark., 2009).