Climatologia (din greaca κλίμα, klima, „loc, zona”; si -λογία, -logia) sau stiinta climatica, este studiul stiintific al climei, definit stiintific ca suma conditiilor meteorologice mediate pe o perioada de timp. Acest camp modern de studiu este considerat ca o ramura a stiintelor atmosferice si un sub-camp al geografiei fizice, care este una dintre stiintele Pamantului. Climatologia include acum aspecte ale oceanografiei si bio-geo-chimiei.
Principalele metode folosite de climatologi sunt analiza observatiilor si modelarea legilor fizice care determina climatul. Principalele subiecte ale cercetarii sunt studiul variabilitatii climatice, mecanismele schimbarilor climatice si schimbarile climatice moderne.
Cunostintele de baza despre clima pot fi utilizate in prognoza meteo pe termen mai scurt, de exemplu despre cicluri climatice, cum ar fi El Niño – Oscilatia Sudica (ENSO), oscilatia Madden – Julian (MJO), oscilatia Atlanticului de Nord (NAO), oscilatia arctica (AO), oscilatia decadala a Pacificului (PDO) si Oscilarea Interdecadala a Pacificului (IPO).
Modelele climatice sunt utilizate pentru o varietate de scopuri, de la studiul dinamicii sistemului meteorologic si climatic, la proiectiile climatului viitor. Vremea este cunoscuta ca starea atmosferei intr-o perioada de timp, in timp ce climatul are legatura cu starea atmosferica pe o perioada de timp extinsa la o perioada nedeterminata.
Istorie
Grecii au inceput studiul formal al climatului; de fapt, cuvantul clima este derivat din cuvantul grecesc klima, care inseamna „panta”, referindu-se la panta sau inclinarea axei Pamantului. Probabil, cel mai influent text clasic despre clima a fost “Despre aer, apa si locuri”, scris de Hippocrates in jurul anului 400 i.Chr. Aceasta lucrare a comentat efectul climatului asupra sanatatii umane si a diferentelor culturale dintre Asia si Europa.
Aceasta idee potrivit careia controlul climatic exceleaza in functie de clima sau de determinismul climatic, a ramas influenta de-a lungul istoriei.
Omul de stiinta chinez Shen Kuo (1031–1095) a dedus ca tipurile climatice s-au deplasat in mod natural intr-un interval de timp enorm, dupa ce a observat bambus petrificat gasit in subteran, in apropiere de Yanzhou (modernul Yan’an, provincia Shaanxi), o zona cu o clima uscata, nepotrivita cresterii bambusului.
Inventia termometrului si a barometrului in timpul Revolutiei Stiintifice a permis inregistrarea sistematica, care a inceput inca din 1640 in Anglia. Cercetatorii climatici timpurii il includ pe Edmund Halley, care a publicat o harta a vanturilor comerciale in 1686 dupa o calatorie in emisfera sudica.
Benjamin Franklin (1706–1790) a cartografiat mai intai cursul Gulf Stream pentru a fi folosit la trimiterea de corespondenta din Statele Unite in Europa. Francis Galton (1822–1911) a inventat termenul anticiclon. Helmut Landsberg (1906–1985) a favorizat utilizarea analizei statistice in climatologie, ceea ce a dus la evolutia sa intr-o stiinta fizica.
La inceputul secolului XX, climatologia s-a concentrat mai ales pe descrierea climatelor regionale. Aceasta climatologie descriptiva a fost in principal o stiinta aplicata, oferind fermierilor si altor persoane interesate statistici despre ce insemna vremea normala si cat de mari sunt sansele de evenimente extreme.
Pentru a face acest lucru, climatologii au fost nevoiti sa defineasca o clima normala sau o medie a temperaturilor normale si a temperaturilor extreme, pe o perioada de 30 de ani.
In jurul mijlocului secolului XX, multe ipoteze in meteorologie si climatologie au considerat climatul ca fiind aproximativ constant. In timp ce oamenii de stiinta stiau despre schimbarile climatice trecute, cum ar fi epoca de gheata, conceptul de clima a fost util in dezvoltarea unei teorii generale a ceea ce determina climatul.
Aceasta a inceput sa se schimbe in deceniile care au urmat si, in timp ce istoria stiintei schimbarilor climatice a inceput mai devreme, schimbarile climatice au devenit doar unul dintre subiectele medii de studiu pentru climatologii din anii saptezeci si mai recenti.
Subcampurile climatologiei
Seturile de date formate din media pe termen lung a parametrilor meteo istorici sunt uneori numite „climatologie”.
Diferite sub-domenii ale climatologiei studiaza diferite aspecte ale climatului. Exista diferite categorizari ale domeniilor din climatologie.
Societatea Americana de Meteorologie, de exemplu, identifica climatologia descriptiva, climatologia stiintifica si climatologia aplicata ca fiind cele trei subcategorii ale climatologiei, o clasificare bazata pe complexitatea si scopul cercetarii. Climatologii isi aplica expertiza in diferite industrii precum productia si agricultura.
Paleoclimatologia incearca sa reconstruiasca si sa inteleaga climatele trecute, examinand inregistrari precum miezuri de gheata si inele de copac (dendroclimatologie). Paleotempestologia foloseste aceleasi inregistrari pentru a ajuta la determinarea frecventei uraganelor peste milenii. Climatologia istorica este studiul climatului legat de istoria umana si se concentreaza astfel doar pe ultimele cateva mii de ani.
Climatologia in strat limita este preocupata de schimburile de apa, energie si impuls in apropierea suprafetei scoartei terestre. Subcampurile identificate in continuare sunt climatologia fizica, climatologia dinamica, climatologia de tornada, climatologia regionala, bioclimatologia, climatologia aplicata si climatologia sinoptica.
Studiul ciclului hidrologic la scale prelungite (hidroclimatologie) este in continuare subdivizat in subcampurile climatologiei zapezii si ale climatului de grindina.
Metode
Studiul climatelor contemporane incorporeaza date meteorologice acumulate pe parcursul mai multor ani, cum ar fi inregistrarile de precipitatii, temperatura si compozitia atmosferica.
Cunoasterea atmosferei si dinamica acesteia este, de asemenea, intruchipata in modele, fie statistice, fie matematice, care ajuta prin integrarea diferitelor observatii si testarea modului in care se potrivesc. Modelarea este folosita pentru a intelege climatul trecut, prezent si potential viitor.
Cercetarea climatica este dificila pe scara larga, din cauza perioadelor indelungate si proceselor complexe care guverneaza climatul. Clima este guvernata de legi fizice care pot fi exprimate ca ecuatii diferentiale.
Aceste ecuatii sunt cuplate si neliniare, astfel incat solutiile aproximative sunt obtinute prin utilizarea metodelor numerice pentru a crea modele climatice globale. Clima este uneori modelata ca un proces stocastic, dar aceasta este in general acceptata ca o aproximare la procese care sunt altfel prea complicate de analizat.
Date climatice
Culegerea unei lungi inregistrari a variabilelor climatice este esentiala pentru studiul climatului. Climatologia trateaza datele cumulate pe care meteorologia le-a colectat.
Deoarece tehnologia de masurare se schimba in timp, inregistrarile de date nu pot fi comparate direct. Intrucat orasele sunt in general mai calde decat zonele inconjuratoare, urbanizarea a facut necesara corectarea constanta a datelor pentru acest efect de insula de caldura urbana.
Modele climatice
Modelele climatice folosesc metode cantitative pentru a simula interactiunile atmosferei, oceanelor, suprafetei terestre si ghetii. Acestea sunt utilizate pentru o varietate de scopuri, de la studiul dinamicii sistemului meteorologic si climatic la proiectiile climatului viitor.
Toate modelele climatice echilibreaza, sau aproape echilibreaza, energia primita ca radiatie electromagnetica cu unda scurta (inclusiv vizibila) catre pamant, cu energie de iesire ca radiatie electromagnetica cu unda lunga (in infrarosu) de pe pamant. Orice dezechilibru are ca rezultat schimbarea temperaturii medii a pamantului.
Majoritatea modelelor climatice includ efectele radiative ale gazelor cu efect de sera, cum ar fi dioxidul de carbon. Aceste modele prezic o tendinta ascendenta a temperaturilor de suprafata, precum si o crestere mai rapida a temperaturii la latitudini mai mari.
Modelele pot varia de la relativ simplu la complex:
- Un model simplu de transfer de caldura radiant, care trateaza pamantul ca un singur punct si care mediaza energia de iesire
- aceasta poate fi extinsa pe verticala (modele radiativ-convective) sau pe orizontala
- Modelele climatice globale de atmosfera – ocean – mare gheata rezolva ecuatiile complete pentru transferul de masa si energie si schimbul radiant.
- Modelele de sistem includ in plus biosfera.
