Climate Change: Science, Impacts, Challenges & Solu6ons - PowerPoint PPT Presentation

Climate ¡Change: ¡ Science, ¡Impacts, ¡Challenges ¡& ¡Solu6ons ¡ Dr. ¡Ray ¡Weymann ¡ Ray.Climate@charter.net ¡ h>p://www.centralcoastclimatescience.org ¡ February ¡2,9,16,23 ¡ ¡ ¡2013 ¡ PG&E ¡Energy ¡Educa6on ¡Center ¡ San ¡Luis ¡Obispo ¡ à Pickup ¡3 ¡handout ¡sheets ¡as ¡you ¡enter: ¡side ¡table ¡ à Feb. ¡2 ¡ 1 ¡

Six ¡Americas ¡ Feb. ¡2 ¡ 2 ¡

Metaphor ¡#1 ¡ A ¡common ¡response ¡concerning ¡climate ¡change ¡ is ¡that ¡ “Climate ¡has ¡changed ¡before; ¡it’s ¡just ¡a ¡ natural ¡cycle”. ¡ ¡ ¡ Think ¡of ¡a ¡metaphor ¡to ¡illustrate ¡that ¡effects ¡can ¡ have ¡more ¡than ¡one ¡cause, ¡so ¡just ¡because ¡ climate ¡may ¡have ¡changed ¡due ¡to ¡natural ¡causes ¡ in ¡the ¡past ¡does ¡not ¡mean ¡the ¡current ¡change ¡is ¡ “natural”. ¡Bring ¡your ¡metaphors ¡to ¡the ¡next ¡ class ¡ Feb. ¡2 ¡ 3 ¡

Course ¡Objec6ves ¡ • Present ¡physical ¡laws ¡governing ¡climate ¡ • Present ¡ ¡evidence ¡about ¡climate ¡change ¡ • Describe ¡future ¡projec6ons ¡of ¡climate ¡ • Iden6fy ¡key ¡impacts ¡on ¡human ¡society ¡of ¡ climate ¡change ¡ • Present ¡required ¡emission ¡reduc6ons ¡to ¡avoid ¡ worst ¡of ¡impacts ¡ • Discuss ¡proposals ¡for ¡achieving ¡reduc6ons ¡ Feb. ¡2 ¡ 4 ¡

The ¡“Sociology” ¡and ¡ Methods ¡of ¡Science ¡ Feb. ¡2 ¡ 5 ¡

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Aphorism ¡#1: ¡ Uncertainty ¡about ¡something ¡ is ¡not ¡ Uncertainty ¡about ¡everything ¡ Feb. ¡2 ¡ 7 ¡

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Segment ¡1: ¡ Energy ¡and ¡Transport ¡of ¡Energy ¡ Feb. ¡2 ¡ 10 ¡

FORMS ¡OF ¡ENERGY ¡ 1. Organized energy of motion: kinetic energy (speeding train),(hurricane winds) 2. Disorganized energy of motion:random motion of individual molecules (hot water) 3. Stored Energy: water pumped up hill (gravitational potential energy) 4. More stored energy (set mouse trap) Feb. ¡2 ¡ 11 ¡

FORMS ¡OF ¡ENERGY: ¡con6nued ¡ 5. More stored energy: Chemical energy (energy locked up in coal) 6. More Stored energy: “Latent heat” (energy converted to heat when water vapor condenses 7. Electromagnetic Energy: Energy stored in electric & magnetic fields Feb. ¡2 ¡ 12 ¡

A ¡Fundamental ¡Law ¡of ¡Physics ¡ Energy ¡is ¡neither ¡created ¡or ¡ destroyed: ¡it ¡merely ¡changes ¡from ¡ one ¡form ¡to ¡another ¡ “Law ¡of ¡Conserva9on ¡of ¡Energy” ¡ Feb. ¡2 ¡ 13 ¡

How ¡Heat ¡Energy ¡Flows ¡ • By ¡ electromagne9c ¡radia9on ¡ (sunlight; ¡heat ¡ lamp; ¡radio ¡waves ¡ • By ¡ convec9on ¡(moving ¡heat ¡from ¡the ¡bo>om ¡ of ¡a ¡pot ¡of ¡soup ¡to ¡the ¡top) ¡ • By ¡evapora6ng ¡ocean ¡water ¡and ¡conver6ng ¡it ¡ to ¡the ¡ latent ¡heat ¡ of ¡water ¡vapor ¡ • By ¡conduc6on( ¡Along ¡a ¡silver ¡spoon) [conduc6on ¡does ¡not ¡play ¡a ¡major ¡role ¡in ¡the ¡ Earth’s ¡climate ¡system] ¡ Feb. ¡2 ¡ 14 ¡

Types ¡of ¡electromagne6c ¡ radia6on; ¡how ¡radia6on ¡and ¡ ma>er ¡interact; ¡some ¡laws ¡of ¡ radia6on ¡ ¡ Feb. ¡2 ¡ 15 ¡

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Thermal ¡rad ¡ Total ¡energy ¡radiated ¡per ¡square ¡inch ¡is ¡ propor6onal ¡to ¡the ¡4 th ¡power ¡of ¡the ¡ Temperature: ¡F ¡= ¡εσT 4 ¡ Feb. ¡2 ¡ 17 ¡ ¡

lava ¡ Feb. ¡2 ¡ 18 ¡

Bohr_atm_abs ¡ Feb. ¡2 ¡ 19 ¡

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Segment ¡2: ¡ Forcings ¡and ¡Feedbacks ¡ Feb. ¡2 ¡ 22 ¡

Forcings ¡and ¡Feedbacks ¡ • A ¡“ forcing ” ¡is ¡a ¡physical ¡process ¡that ¡alters ¡the ¡ energy ¡flow ¡into ¡the ¡Earth’s ¡climate ¡system, ¡but ¡is ¡ not ¡itself ¡affected ¡by ¡subsequent ¡changes ¡in ¡the ¡ climate ¡system. ¡ • A ¡“ feedback ” ¡is ¡a ¡change ¡in ¡the ¡climate ¡system ¡that ¡ alters ¡the ¡energy ¡flow ¡into ¡the ¡Earth’s ¡climate ¡system ¡ as ¡a ¡consequence ¡of ¡forcing. ¡ • If ¡the ¡feedback ¡reinforces ¡the ¡forcing ¡it ¡is ¡a ¡posi6ve ¡ feedback; ¡if ¡it ¡opposes ¡the ¡forcing ¡it ¡is ¡a ¡nega6ve ¡ feedback ¡ Feb. ¡2 ¡ 23 ¡

Climate_intr ¡ Feb. ¡2 ¡ 24 ¡

Contnl_drm ¡ Feb. ¡2 ¡ 25 ¡

Milank_np ¡ Feb. ¡2 ¡ 26 ¡

pinatubo ¡ Feb. ¡2 ¡ 27 ¡

Our ¡Sun ¡with ¡some ¡sunspots ¡ Feb. ¡2 ¡ 28 ¡

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Climate_intr ¡ Feb. ¡2 ¡ 32 ¡

cirrus ¡ Feb. ¡2 ¡ 33 ¡

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Segment ¡3: ¡ The ¡Greenhouse ¡effect ¡and ¡ Greenhouse ¡Gases ¡ ¡ Feb. ¡2 ¡ 37 ¡

Greenhouse ¡cartoon ¡ Feb. ¡2 ¡ 38 ¡

¡ ¡ ¡[A ¡more ¡recent ¡analysis ¡lists ¡Nitrous ¡Oxide ¡(N 2 O) ¡ahead ¡of ¡Ozone ] ¡ Feb . ¡2 ¡ 39 ¡

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We ¡are ¡told ¡that ¡our ¡planet ¡is ¡warming ¡because ¡of ¡an ¡increase ¡in ¡ greenhouse ¡gases, ¡primarily ¡carbon ¡dioxide. ¡For ¡illustraXon, ¡let's ¡say ¡ that ¡a ¡stack ¡of ¡10,000 ¡pennies ¡represents ¡the ¡enXre ¡atmosphere ¡of ¡ the ¡Earth. ¡Such ¡a ¡stack ¡would ¡be ¡about ¡50 ¡feet ¡tall. ¡Guess ¡how ¡many ¡ of ¡those ¡pennies ¡represent ¡the ¡amount ¡of ¡carbon ¡dioxide ¡in ¡the ¡ atmosphere? ¡ ¡ About ¡four. ¡ ¡ And ¡now ¡guess ¡how ¡many ¡of ¡the ¡pennies ¡represent ¡the ¡amount ¡of ¡ carbon ¡dioxide ¡a]ributable ¡to ¡human ¡acXviXes. ¡ ¡ Less ¡than ¡one-­‑twelah ¡of ¡a ¡penny. ¡ ¡ Common ¡"cents" ¡tells ¡me ¡that ¡if ¡the ¡Earth ¡is ¡indeed ¡warming, ¡carbon ¡ dioxide ¡probably ¡isn't ¡the ¡cause. ¡ ¡ Feb. ¡2 ¡ 44 ¡

Boehner ¡video ¡link: ¡ h>p://www.youtube.com/watch?v=krjVoZGH5fw ¡ It ¡is ¡long. ¡ ¡Watch ¡from ¡about ¡1:19 ¡to ¡1:42. ¡ ¡ ¡ Feb. ¡2 ¡ 45 ¡

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CO2 ¡Demo ¡video: ¡ h>p://www.youtube.com/watch?v=Ot5n9m4whaw ¡ ¡ ¡ ¡ Feb. ¡2 ¡ 47 ¡

Summary ¡for ¡Feb. ¡2nd ¡ • Interna6onal ¡collabora6on: ¡climate ¡science ¡ • Energy ¡budget: ¡sunlight ¡in ¡–reflec6on ¡out ¡ (albedo) ¡– ¡infrared ¡out ¡= ¡imbalance ¡ • “Forcings”: ¡processes ¡outside ¡climate ¡system ¡ altering ¡energy ¡budget ¡(very ¡different ¡6me ¡ scales: ¡very ¡long ¡(ice ¡ages) ¡ à ¡short ¡(humans) ¡ • “Feedbacks”: ¡amplify ¡or ¡diminish ¡forcings ¡ (albedo ¡effect; ¡water ¡vapor) ¡ Feb. ¡2 ¡ 48 ¡

Feb. ¡2 nd ¡summary: ¡con6nued ¡ • Principal ¡greenhouse ¡absorbers: ¡water ¡vapor, ¡ carbon ¡dioxide ¡ • Water ¡vapor ¡a ¡feedback; ¡short ¡lived ¡ • Human-­‑produced ¡CO 2 ¡a ¡forcing; ¡long ¡lived ¡ • Remember ¡interviews ¡and ¡metaphors! ¡ Feb. ¡2 ¡ 49 ¡