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8.5.1.1: Influencias meteorológicas y climáticas globales - Biología

8.5.1.1: Influencias meteorológicas y climáticas globales - Biología


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los clima de una región describe las condiciones atmosféricas promedio (temperatura y precipitación) que experimenta esa región y cuánto varían esas condiciones a lo largo de las estaciones y los años. El clima difiere de clima en ese clima son las condiciones atmosféricas en un momento dado, mientras que el clima son los promedios, patrones o tendencias a largo plazo. Esta distinción se analiza con más detalle en el capítulo sobre cambio climático.

El clima está muy influenciado por la forma de la Tierra, la inclinación del eje de la Tierra y el patrón del movimiento de la Tierra alrededor del sol. Primero, la Tierra es una esfera, lo que significa que la intensidad de la energía del sol varía según la latitud (Fig. 2.3.2). Cerca del ecuador geográfico (latitud 0 °), los rayos del sol golpean la Tierra directamente y entregan una gran cantidad de calor y luz por unidad de área. En latitudes altas (más cercanas a los polos), los rayos del sol inciden en la Tierra en un ángulo oblicuo y el calor y la luz se esparcen por un área más grande de la superficie de la Tierra. Por lo tanto, la forma esférica de la Tierra es responsable del patrón general de temperaturas medias más cálidas cerca del ecuador y temperaturas medias más frías hacia los polos (Fig. 2.3.3).

Figura ( PageIndex {1} ): Relación entre la forma de la Tierra y la inclinación de la energía solar. Figura creada por L Gerhart-Barley con biorender.com

Figura ( PageIndex {2} ): Patrones globales de temperatura media anual en tierra. Imagen de Wikimedia Commons1.

La entrada de energía solar también impulsa los patrones de precipitación y circulación atmosférica (Fig. 2.3.4). En el ecuador geográfico, donde la energía del sol es intensa, el aire cálido se expande y asciende. Cuando llega a la atmósfera superior, se enfría. Dado que el aire más frío no puede contener tanto vapor de agua como el aire caliente, estas masas de aire de enfriamiento y condensación pierden gran parte de su humedad en forma de precipitación. Estas masas de aire se alejan del ecuador, hacia el norte o el sur. Alrededor de los 30 ° N y la latitud S, estas masas de aire frío y seco retroceden hacia la superficie de la Tierra. A medida que se acercan a la superficie, se calientan y absorben la humedad de la atmósfera inferior, provocando regiones secas alrededor de las latitudes 30 ° N y 30 ° S. Estas masas de aire luego se mueven hacia el ecuador, donde se calentarán, absorberán más humedad y subirán nuevamente, completando el ciclo de movimiento del aire entre 0 ° (el ecuador geográfico) y 30 ° N y 30 ° S (Fig 2.3.4) . Este ciclo de movimiento del aire se denomina Hadley Cell. Existen células similares en latitudes de 30 ° a 60 ° (llamadas Células de Ferrel) y de latitudes de 60 ° a 90 ° (llamadas Células Polares), aunque la Célula de Hadley es la más fuerte, ya que está centrada donde la energía del sol es más intensa. La forma esférica de la Tierra, por lo tanto, y su influencia en estas células atmosféricas, impulsa el patrón general de precipitación global, particularmente la precipitación abundantemente alta cerca del ecuador geográfico y la precipitación extremadamente baja en las latitudes 30 ° N y 30 ° S (Fig 2.3 .5)


Figura ( PageIndex {3} ): Relación entre energía solar, movimiento de masas de aire y patrones de precipitación global. Las flechas rojas indican masas de aire cálido, las flechas azules indican masas de aire frío. Figura creada por L Gerhart-Barley con biorender.com

Figura ( PageIndex {4} ): Precipitación media anual global para ecosistemas terrestres. Imagen de Wikimedia Commons2.

Como se observa en la Figura 2.3.2, el eje de la Tierra está inclinado aproximadamente 23,5 ° desde la vertical. La orientación del eje permanece constante mientras la Tierra gira alrededor del Sol, lo que significa que la intensidad de la radiación solar que recibe una región en particular varía a lo largo del año, produciendo estaciones (Fig. 2.3.6). En diciembre, el hemisferio norte está inclinado hacia el sol y, por lo tanto, recibe energía solar menos intensa, mientras que el hemisferio sur está inclinado hacia el sol y, por lo tanto, recibe energía solar más intensa. En consecuencia, diciembre es invierno en el hemisferio norte y verano en el hemisferio sur. En junio, ocurre lo contrario; el hemisferio sur está inclinado hacia el sol y el hemisferio norte está inclinado hacia el sol. En consecuencia, junio es verano en el hemisferio norte e invierno en el hemisferio sur. Entre estos extremos, durante septiembre y marzo, se encuentran las estaciones de otoño y primavera.


La inclinación del eje de la Tierra también provoca cambios en la duración del día, que están ligados a las estaciones; el verano tiene días más largos que el invierno. El 21 de diciembre y el 21 de junio son los extremos de la duración del día, llamados solsticios. El 21 de diciembre, el hemisferio norte tiene su día más corto (porque está inclinado hacia el sol) y el hemisferio sur tiene su día más largo (porque está inclinado hacia el sol). De manera similar, el 21 de junio, el hemisferio sur tiene su día más corto y el hemisferio norte tiene su día más largo. Cuanto más cerca esté una región del polo, mayor será el cambio en la duración del día que experimentará, de modo que las regiones al norte del Círculo Polar Ártico (~ 66,5 ° N) o al sur del Círculo Polar Antártico (~ 66,5 ° S) fluctúan entre 24- la luz del día en el solsticio de verano y la noche de 24 horas en el solsticio de invierno. A mitad de camino entre los solsticios del 21 de septiembre y el 21 de marzo, el día y la noche tienen la misma duración, denominados equinoccio. El equinoccio de septiembre es otoño para el hemisferio norte y primavera para el hemisferio sur. El equinoccio de marzo es primavera para el hemisferio norte y otoño para el hemisferio sur.

Figura ( PageIndex {5} ): Relación entre la inclinación del eje de la Tierra y su órbita alrededor del sol. Figura creada por L Gerhart-Barley con biorender.com

Nota

Es un error común pensar que las estaciones son impulsadas por la distancia de la Tierra al sol, con estaciones más cálidas cuando la Tierra está cerca del sol y estaciones más frías cuando la Tierra está lejos del sol. La distancia de la Tierra al sol no determina las estaciones. El patrón de las estaciones a lo largo del año está impulsado completamente por la inclinación del eje de la Tierra, que altera la intensidad de la radiación solar durante todo el año. Las estaciones más cálidas ocurren cuando la energía solar es más intensa y las estaciones más frías ocurren cuando la energía solar es menos intensa.

Figura ( PageIndex {6} ): La distancia de la Tierra al sol no influye en las estaciones. Las estaciones son impulsadas completamente por la inclinación del eje de la Tierra mientras orbita alrededor del sol. Figura creada por L Gerhart-Barley con biorender.com

En promedio, la Tierra está aproximadamente a 93 millones de millas del Sol. Esta distancia varía un poco debido al hecho de que la órbita de la Tierra alrededor del sol es una elipse, no un círculo perfecto, y el sol no está en el centro de la elipse. En consecuencia, en algunas partes de su órbita, la Tierra está más cerca del sol que en otros puntos de la órbita. El solsticio de diciembre como se muestra en la figura anterior (2.4.6) es invierno en el hemisferio norte porque la intensidad solar es menor, aunque la Tierra está más cerca del sol en esta parte de la órbita. De manera similar, el solsticio de junio es verano en el hemisferio norte debido a la mayor intensidad solar, aunque la Tierra está más alejada del sol en esta parte de la órbita.

El proceso de la célula de Hadley ilustrado en la figura 2.3.4 se centra donde la energía del sol es más intensa, denominada ecuador termal. El ecuador geográfico (latitud 0 °) no se mueve; sin embargo, la inclinación del eje de la Tierra y la órbita de la Tierra alrededor del Sol significan que el ecuador térmico a veces se encuentra en el ecuador geográfico y, a veces, al norte o al sur de él. El movimiento del ecuador térmico sigue un patrón predecible que está vinculado con las estaciones, solsticios y equinoccios descritos anteriormente. Cada solsticio de diciembre, el ecuador térmico se encuentra en su extremo sur. Después del solsticio de diciembre, el ecuador térmico comienza a moverse hacia el norte. Cruza el ecuador alrededor del equinoccio de septiembre y continúa moviéndose hacia el norte, alcanzando su extremo norte en el solsticio de junio. Después del solsticio de junio, comienza a moverse hacia el sur, cruzando el ecuador durante el equinoccio de marzo y nuevamente alcanzando su extremo sur en el solsticio de diciembre. Tenga en cuenta que la figura 2.3.6 no está a escala y que el movimiento del ecuador térmico no es tan extremo como implica la figura.


La lluvia producida por las masas de aire de las células de Hadley a medida que se elevan, se expanden y se enfrían produce una banda de nubes de lluvia, denominada Zona de convergencia intertropical (ITCZ). La ZCIT sigue el ecuador térmico a medida que se mueve hacia el norte y el sur a lo largo del año (Fig. 2.3.8); sin embargo, dado que la ZCIT se encuentra en la atmósfera superior, también está influenciada por las corrientes de aire y, por lo tanto, no siempre forma una banda recta o sólida, e incluso puede dividirse en dos bandas en algunas estaciones o en algunas áreas.

Figura ( PageIndex {7} ): La ubicación de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) en julio y enero. Imagen de Wikimedia Commons3.

Todos los conceptos discutidos en esta sección están vinculados. La forma esférica de la Tierra produce diferencias en la intensidad solar y la máxima intensidad solar se da en el ecuador térmico. El centro de la celda de Hadley está vinculado al ecuador térmico, y las masas de aire ascendentes en el centro de la celda de Hadley forman las bandas de nubes ITCZ, que también se ubican aproximadamente sobre el ecuador térmico (con algunas variaciones debido a las corrientes atmosféricas) . El funcionamiento de la celda de Hadley impulsa regiones de intensa lluvia en el centro de la celda, sobre el ecuador térmico, y regiones de intensa sequedad a 30 ° N y 30 ° S de latitud. La inclinación del eje de la Tierra y la órbita de la Tierra alrededor del sol hacen que el ecuador térmico (y por lo tanto el centro de la Célula de Hadley y la ZCIT) se mueva hacia el norte y el sur durante todo el año, alcanzando su extremo norte durante el solsticio de junio y extremo sur en el solsticio de diciembre y cerca del ecuador geográfico (latitud 0 °) en los equinoccios de septiembre y marzo.

Los patrones globales de temperatura (Figura 2.3.3) y precipitación (Figura 2.3.5) se correlacionan con los patrones globales de biodiversidad (Figura 2.3.9). Las regiones cercanas al ecuador (que tienen altas temperaturas y altas precipitaciones) tienden a tener niveles más altos de diversidad, mientras que las regiones en latitudes más altas (más cercanas a los polos) tienen una diversidad general más baja. Este patrón se denomina gradiente de diversidad latitudinal, y se ha documentado en muchos grupos de organismos, tanto terrestres como acuáticos. Este gradiente se analiza con más detalle en el capítulo sobre biomas.

Figura ( PageIndex {8} ): Patrones globales de diversidad de vertebrados terrestres. Imagen de Wikimedia Commons4.


Factores que influyen en el clima

Efecto de elevación o altitud climática
Normalmente, las condiciones climáticas se vuelven más frías a medida que aumenta la altitud. Las “zonas de vida” en una montaña alta reflejan los cambios, las plantas en la base son las mismas que las del campo circundante, pero ningún árbol puede crecer por encima de la línea de árboles. La nieve corona las elevaciones más altas.

Patrones de viento globales predominantes
Hay 3 patrones de viento principales que se encuentran en el hemisferio norte y también 3 en el hemisferio sur. Estas son condiciones promedio y esencialmente no revelan condiciones en un día en particular. A medida que cambian las estaciones, los patrones de viento se desplazan hacia el norte o hacia el sur. También lo hace la zona de convergencia intertropical, que se mueve hacia adelante y hacia atrás a través del Ecuador. Los marineros llamaron a esta zona de estancamiento porque sus vientos son normalmente débiles.

Latitud y ángulos de los rayos del sol. A medida que la Tierra gira alrededor del sol, la inclinación de su eje provoca cambios en el ángulo en el que los rayos del sol entran en contacto con la tierra y, por lo tanto, cambia las horas de luz en diferentes latitudes. Las regiones polares experimentan la mayor variación, con largos períodos de luz solar limitada o nula en invierno y hasta 24 horas de luz diurna en verano.

Topografía
La topografía de un área puede influir mucho en nuestro clima. Las cadenas montañosas son barreras naturales al movimiento del aire. En California, los vientos del océano Pacífico llevan aire cargado de humedad hacia la costa. La Cordillera de la Costa permite cierta condensación y precipitaciones ligeras. En el interior, la cordillera más alta de Sierra Nevada registra precipitaciones más significativas en el aire. En las laderas occidentales de Sierra Nevada, el aire que se hunde se calienta por la compresión, las nubes se evaporan y prevalecen las condiciones secas.

Efectos de la geografía
La posición de un pueblo, ciudad o lugar y su distancia a las montañas y áreas sustanciales de agua ayudan a determinar sus patrones de viento predominantes y qué tipos de masas de aire lo afectan. Las áreas costeras pueden disfrutar de la brisa refrescante en verano, cuando el aire más fresco del océano se mueve hacia la costa. Los lugares al sur y al este de los Grandes Lagos pueden esperar nieve con "efecto lago" en invierno, cuando el aire frío viaja sobre aguas relativamente más cálidas.

En primavera y verano, las personas en Tornado Alley en el centro de los Estados Unidos están atentas a las tormentas eléctricas, estas tormentas son causadas donde con frecuencia convergen tres tipos de masas de aire: frío y seco del norte, cálido y seco del suroeste, y cálido y húmedo de el Golfo de México: estas masas de aire en colisión a menudo generan tormentas de tornados.

Superficie de la tierra
Basta con mirar cualquier globo terráqueo o mapa del mundo que muestre la cobertura terrestre y verá otro factor importante que influye en el clima: la superficie de la Tierra. La cantidad de luz solar que es absorbida o reflejada por la superficie determina la cantidad de calentamiento atmosférico que se produce. Las áreas más oscuras, como las regiones con mucha vegetación, tienden a ser buenos absorbentes. Las áreas más claras, como las regiones cubiertas de nieve y hielo, tienden a ser buenos reflectores. El océano absorbe y pierde calor más lentamente que la tierra. Sus aguas liberan gradualmente calor a la atmósfera, que luego distribuye el calor por todo el mundo.

Cambio climático a lo largo del tiempo
Los períodos fríos y cálidos marcan la larga historia de la Tierra. Algunos fueron bastante cortos, otros abarcaron cientos de miles de años. En algunos períodos fríos, los glaciares crecieron y se extendieron por grandes regiones. En los períodos cálidos posteriores, el hielo se retiró. Cada período afectó profundamente la vida vegetal y animal. El período frío más reciente, a menudo llamado la "Pequeña Edad del Hielo", terminó en Europa occidental alrededor de 1850.

Desde principios del siglo XX, las temperaturas han aumentado constantemente en todo el mundo. Pero aún no está claro cuánto de este calentamiento global se debe a causas naturales y cuánto se deriva de actividades humanas, como la quema de combustibles fósiles y la tala de bosques.


Impactos del cambio climático en los organismos y ecosistemas marinos

Las actividades humanas están liberando gigatoneladas de carbono a la atmósfera de la Tierra anualmente. Las consecuencias directas de las emisiones postindustriales acumuladas incluyen el aumento de la temperatura global, los patrones climáticos regionales perturbados, el aumento del nivel del mar, la acidificación de los océanos, las cargas de nutrientes modificadas y la circulación oceánica alterada. Estas y otras consecuencias físicas están afectando los procesos biológicos marinos, desde los genes hasta los ecosistemas, pasando por escalas que van desde los depósitos de rocas hasta las cuencas oceánicas, afectando los servicios de los ecosistemas y amenazando la seguridad alimentaria humana. Las tasas de cambio físico no tienen precedentes en algunos casos. Es probable que el cambio biológico sea proporcionalmente rápido, aunque la resistencia y resiliencia de los organismos y ecosistemas es muy variable. Los cambios biológicos basados ​​en la respuesta fisiológica se manifiestan como cambios en el rango de especies, invasiones y extinciones y cambios en el régimen de los ecosistemas. Dados los roles esenciales que desempeñan los océanos en la función planetaria y la provisión de sustento humano, el gran desafío es intervenir antes de que se pasen más puntos de inflexión y los ecosistemas marinos sigan a los sistemas terrestres menos amortiguados en una espiral de declive. Aunque la bioingeniería oceánica puede aliviar el cambio, esto no está exento de riesgos. El principal freno al cambio climático sigue siendo la reducción de las emisiones de CO (2) por las que los científicos marinos y los custodios del medio marino pueden presionar y contribuir. Esta revisión describe el cambio climático actual, poniéndolo en contexto con el cambio histórico, considera las consecuencias del cambio climático para los procesos biológicos marinos ahora y en el futuro, y analiza las contribuciones que los sistemas marinos podrían desempeñar para mitigar los impactos del cambio climático global.


Influencias del clima extremo, el clima y el uso de pesticidas en los invertebrados en los campos de cereales durante 42 años

Los campos de cereales son fundamentales para equilibrar la producción de alimentos y la salud ambiental frente al cambio climático. Dentro de ellos, los invertebrados brindan servicios ecosistémicos clave. Utilizando 42 años de datos de seguimiento recopilados en el sur de Inglaterra, investigamos la sensibilidad y resistencia de los invertebrados en los campos de cereales a los fenómenos meteorológicos extremos y examinamos el efecto de los cambios a largo plazo en la temperatura, las precipitaciones y el uso de pesticidas en la abundancia de invertebrados. De los 26 grupos de invertebrados examinados, once resultaron sensibles a los fenómenos meteorológicos extremos. La abundancia promedio aumentó en años cálidos / secos y disminuyó en años fríos / húmedos para Araneae, Cicadellidae, Heteroptera adulto, Thysanoptera, Braconidae, Enicmus y Lathridiidae. La abundancia promedio de Delphacidae, Cryptophagidae y Mycetophilidae aumentó tanto en años cálidos / secos como fríos / húmedos en relación con otros años. La abundancia de los 10 grupos por lo general volvió a su tendencia a largo plazo dentro de un año después del evento extremo. Para cinco de ellos, la sensibilidad a los eventos fríos / húmedos fue más baja (lo que se traduce en una mayor abundancia) en lugares con un aspecto occidental. Algunas tendencias a largo plazo en la abundancia de invertebrados se correlacionaron con la temperatura y las precipitaciones, lo que indica que el cambio climático puede afectarlos. Sin embargo, el uso de plaguicidas fue más importante para explicar las tendencias, lo que sugiere que la reducción del uso de plaguicidas mitigaría los efectos del cambio climático.

Nombre del archivo Descripción
gcb13026-sup-0001-FigS1.pdfDocumento PDF, 482,9 KB Figura S1. (a) Curvas de densidad espectral (logaritmos) frente a frecuencia (año -1) para temperatura y abundancia de invertebrados. (b) Curvas de densidad espectral (logaritmos) frente a frecuencia (año -1) para la abundancia de lluvias y invertebrados.
gcb13026-sup-0002-FigS2.pdfDocumento PDF, 793,4 KB Figura S2. (a – c) Coherencia y espectros de fase para temperatura emparejados con abundancia de invertebrados.
gcb13026-sup-0003-FigS3.pdfDocumento PDF, 805,3 KB Figura S3. (a – c) Coherencia y espectros de fase para lluvia emparejada con abundancia de invertebrados.

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Un grado de preocupación: por qué son importantes las temperaturas globales

Si pudieras preguntarle a una tortuga marina por qué son importantes los pequeños aumentos en la temperatura media global, es probable que te comas un bocado. De algas marinas, eso es.

Por supuesto, las tortugas marinas pueden hablar, excepto en ciertas películas animadas. Y mientras en la pantalla aparecían retratados como criaturas despreocupadas, en realidad es bastante difícil ser una tortuga marina, amigo (considera los hechos), y en un mundo que se calienta, se está volviendo más difícil.

Dado que la temperatura de la arena de la playa en la que anidan las tortugas marinas hembras influye en el género de sus crías durante la incubación, nuestro clima cálido puede estar llevando a las tortugas marinas a la extinción al crear una escasez de machos, según varios estudios. 1

Unos pocos grados marcan una gran diferencia. A temperaturas de la arena de 31,1 grados Celsius (88 grados Fahrenheit), solo las tortugas marinas verdes hembras eclosionan, mientras que a 27,8 grados Celsius (82 grados Fahrenheit) y menos, solo los machos eclosionan.

Si bien la difícil situación de las tortugas marinas es ilustrativa, es un hecho que todos los sistemas naturales y humanos son sensibles al calentamiento climático en diversos grados. Para evaluar los probables impactos del calentamiento global en nuestro planeta a varios umbrales de temperatura por encima de los niveles preindustriales (considerado el período de tiempo entre 1850 y 1900), el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC) publicó en octubre un Informe especial sobre el cambio climático global. Calentamiento de 1,5 grados Celsius (2,7 grados Fahrenheit). El IPCC es el organismo de las Naciones Unidas encargado de evaluar la ciencia relacionada con el cambio climático.

El informe examinó los impactos de limitar el aumento de la temperatura media global a muy por debajo de los 2 grados Celsius (3,6 grados Fahrenheit) por encima de los niveles preindustriales, y proyectó los impactos que se espera que la Tierra vea a 1,5 grados y 2 grados Celsius con un calentamiento por encima de esos niveles. niveles. El umbral de 1,5 grados Celsius representa el objetivo establecido por el Acuerdo de París, adoptado por 195 países en diciembre de 2015 para abordar la amenaza del cambio climático.

El siguiente interactivo presenta aspectos destacados seleccionados del informe:

El informe, preparado por 91 autores y editores de revisión de 40 países junto con 133 autores colaboradores, cita más de 6.000 referencias científicas e incluye contribuciones de miles de revisores expertos de todo el mundo, incluida la NASA. Los datos de la NASA fueron fundamentales para permitir la comprensión de cómo cada medio grado de calentamiento afectará a nuestro planeta. Los modelos de la NASA contribuyeron a las proyecciones del informe y rsquos, mientras que las observaciones aerotransportadas y satelitales de la NASA proporcionaron información fundamental.

"Desafortunadamente, el calentamiento ha progresado tanto que ahora tenemos observaciones de lo que sucede cuando tienes medio título adicional", dijo Drew Shindell, profesor de Ciencias del Clima en la Escuela de Medio Ambiente Nicholas de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte. Shindell es autor principal coordinador de un capítulo del Informe especial y autor de su Resumen para responsables de políticas. & ldquoTener de cinco a 10 años adicionales desde la última evaluación del IPCC, junto con los sistemas de monitoreo modernos, muchos de los cuales son de la NASA, realmente nos permite ver lo que le sucede al planeta con medio grado adicional de calentamiento mucho más claramente que en el pasado. . & rdquo

El informe dice que desde el período preindustrial, se estima que las actividades humanas han aumentado la temperatura promedio global de la Tierra y los rsquos en aproximadamente 1 grado Celsius (1.8 grados Fahrenheit), un número que actualmente está aumentando en 0.2 grados Celsius (0.36 grados Fahrenheit) cada década. . A ese ritmo, es probable que el calentamiento global alcance 1,5 grados Celsius por encima de los niveles preindustriales en algún momento entre 2030 y 2052, con una mejor estimación de alrededor de 2040.

No se espera que el calentamiento que ya ha sido introducido en el sistema terrestre por las emisiones producidas por el hombre desde el comienzo del período preindustrial se disipe durante cientos o miles de años. Eso que ya se ha "cocido" en "el calentamiento" seguirá provocando más cambios a largo plazo en nuestro clima, como el aumento del nivel del mar y sus impactos asociados. Sin embargo, el informe dice que estas emisiones pasadas por sí solas no se consideran probables, por sí mismas, de hacer que la Tierra se caliente en 1,5 grados centígrados. En otras palabras, lo que hacemos como sociedad ahora importa. La urgencia con la que el mundo aborda ahora las reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero ayudará a determinar el grado de calentamiento futuro en esencia, ya sea que seamos golpeados por una bola dura del cambio climático o una bola de wiffle.

Puede que estés pensando: "¿Por qué debería importarme si las temperaturas suben otro medio grado o un grado?" Las temperaturas suben y bajan todo el tiempo. ¿Qué diferencia hace? & Rdquo

La respuesta es mucho. Los umbrales de temperatura más altos tendrán un impacto adverso en porcentajes cada vez mayores de vida en la Tierra, con variaciones significativas por región, ecosistema y especie. Para algunas especies, literalmente significa vida o muerte.

"Lo que vemos no es bueno", los impactos del cambio climático son en muchos casos más grandes en respuesta a medio grado (de calentamiento) de lo que esperábamos ", dijo Shindell, quien anteriormente fue científico investigador en el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA en Nueva York. Ciudad. & ldquoVemos una aceleración más rápida del derretimiento del hielo, mayores aumentos en los daños de las tormentas tropicales, efectos más fuertes sobre las sequías y las inundaciones, etc. A medida que calibramos nuestros modelos para capturar las respuestas observadas o simplemente extrapolar otro medio grado, vemos que es más importante que Anteriormente pensamos en evitar el calentamiento adicional entre 1,5 y 2 grados Celsius.

Shindell dijo que el informe pudo utilizar el conocimiento de los científicos a partir de las observaciones para evaluar cuántas personas más estarían en riesgo de los impactos del cambio climático con medio grado adicional de calentamiento. "Se trata de cientos de millones", dijo, "lo que deja en claro la importancia de mantener el calentamiento lo más bajo posible".

El sitio web de NASA & rsquos sobre cambio climático global, y su sección de signos vitales, documentan lo que un aumento de temperatura de 1 grado Celsius ya le ha hecho a nuestro planeta. Los impactos del calentamiento global se sienten en todas partes, desde el aumento del nivel del mar hasta un clima más extremo, incendios forestales más frecuentes y olas de calor y un aumento de la sequía, por nombrar algunos. Debido a que nuestra sociedad se ha construido alrededor del clima que ha tenido la Tierra durante los últimos 10.000 años, cuando cambia notablemente, como lo ha hecho en las últimas décadas, la gente empieza a darse cuenta. Hoy en día, la mayoría de la gente se da cuenta de que el clima de la Tierra y los rsquos está cambiando. Un informe de diciembre de 2018 de las universidades de Yale y George Mason encontró que siete de cada 10 estadounidenses piensan que el calentamiento global está ocurriendo, y alrededor de seis de cada 10 dicen que es causado principalmente por humanos.

Vivimos en un mundo sujeto a las leyes de la física. Por ejemplo, a temperaturas superiores a 0 grados Celsius (32 grados Fahrenheit), el hielo, incluidas las capas de hielo polar terrestre y rsquos y otros hielos terrestres, comienza a derretirse y cambia de sólido a líquido. Cuando esa agua fluye hacia el océano, aumenta el nivel del mar global.

Del mismo modo, la temperatura juega un papel fundamental en la biología. Todos sabemos que la temperatura media de un ser humano adulto sano es de unos 37 grados Celsius (98,6 grados Fahrenheit). No tiene que preguntarle a nadie que tenga una fiebre de 38,3 grados Celsius (101 grados Fahrenheit) si un par de grados son importantes. Nuestros cuerpos están optimizados para funcionar a una determinada temperatura. Según la mayoría de los estudios, los seres humanos se sienten más cómodos, son más productivos y funcionan mejor cuando la temperatura ambiente a nuestro alrededor es de aproximadamente 22 grados Celsius (71,6 grados Fahrenheit). Varíe esa temperatura en más de unos pocos grados en cualquier dirección y buscamos calentarnos o refrescarnos si podemos. Nuestros cuerpos también hacen ajustes, como sudar.

Cuando las temperaturas ambientales se vuelven demasiado extremas, los impactos en la salud humana pueden ser profundos, incluso mortales.

Las plantas y otros animales lo tienen más difícil. Si bien también se ajustan a su entorno de temperatura externa a través de varios mecanismos, no pueden simplemente encender un aire acondicionado o un horno como nosotros, y es posible que no puedan migrar. Sobreviven dentro de hábitats específicos y definidos.

Para todos los organismos vivos, cuanto más rápido cambia el clima, más difícil es adaptarse a él. Cuando el cambio climático es demasiado rápido, puede provocar la extinción de especies. A medida que las concentraciones de gases de efecto invernadero sigan aumentando, el impacto acumulativo será acelerar el cambio de temperatura. Limitar el calentamiento a 1,5 grados Celsius reduce los riesgos de cambios duraderos o irreversibles, como la pérdida de ciertos ecosistemas, y permite que las personas y los ecosistemas se adapten mejor.

Entonces, ¿cómo puede afectar a nuestro planeta otro medio o grado Celsius de calentamiento? En la segunda parte de nuestro artículo, analizamos algunos de los informes especiales del IPCC y las proyecciones específicas de rsquos.


Impacto del calentamiento global en el clima y los organismos vivos

Algunos de los principales impactos del calentamiento global sobre el clima y los organismos vivos son los siguientes:

(A) Cambio climático (B) Cambio climático y comunidades vegetales (C) Efecto sobre el nivel del mar (D) Reducción de la biodiversidad (E) Efecto sobre la agricultura (F) Efecto sobre los ecosistemas árticos (G) Efecto general.

(A) Cambio climático:

Se cree que el aumento de los niveles de gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global ya ha afectado al clima global y estos efectos aumentarán en el futuro. Según el IPCC (1996), el clima mundial se ha calentado de 0,3 a 0,6 ° C durante el último siglo. Los modelos informáticos complejos del clima global predicen que las temperaturas aumentarán aún más de 1 ° C a 3,5 ° C durante el próximo siglo como resultado del aumento de las concentraciones de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

El aumento de temperatura será mayor en las latitudes altas y en grandes continentes (Myneni et al, 1997). Sin embargo, algunos científicos también predicen un aumento de eventos climáticos extremos como inundaciones, sequías regionales y huracanes asociados con este calentamiento (Karl et al. 1997). Parece probable que muchas especies no puedan adaptarse rápidamente al calentamiento global y al cambio climático asociado.

Como resultado, las comunidades biológicas pueden sufrir profundamente. Más del 10% de las especies de plantas en muchas partes templadas de la pared no pueden sobrevivir a las nuevas condiciones climáticas, deben migrar hacia el norte o morir. Este cambio ya se ha observado con plantas alpinas que crecen más alto en las montañas y aves migratorias que pasan más tiempo en sus zonas de reproducción de verano.

Sin embargo, se espera que los efectos del cambio climático global sobre las precipitaciones y la temperatura sean menos drásticos en los trópicos que en las zonas templadas. Pero incluso pequeños cambios en la cantidad y el momento de las lluvias afectarán la composición de las especies y los ciclos de reproducción de las plantas. Se puede esperar que los cambios en la temperatura y el clima global influyan en los ciclos biogeoquímicos, que ya han sido perturbados por perturbaciones antropogénicas.

(B) Cambio climático y comunidades vegetales:

Los cambios climáticos como resultado del calentamiento global afectarán naturalmente a las comunidades bióticas de esta tierra. Algunas especies de plantas pueden utilizar el aumento de CO2 concentraciones altas y alta temperatura para aumentar sus tasas de crecimiento, pero las especies menos adaptables disminuirán en abundancia. Tales fluctuaciones impredecibles en las comunidades de plantas y las especies de insectos herbívoros asociadas podrían conducir a la extinción de muchas especies raras y grandes aumentos de población en algunas otras especies.

Como resultado, el cambio climático global puede reestructurar las comunidades biológicas y cambiar los rangos de distribución de muchas especies animales y vegetales. Algunas especies pueden estar en peligro de extinción en la naturaleza y, por lo tanto, deberán adoptarse nuevas estrategias de conservación, incluida la cría en cautividad.

(C) Efecto sobre el nivel del mar:

El aumento de las temperaturas hará que los glaciares se derritan y los casquetes polares se encojan. Como resultado de esto, el nivel del mar puede aumentar de 0,2 a 1,5 my inundar las zonas costeras bajas y sus comunidades bióticas. Existe evidencia de que este proceso ya ha comenzado. Los niveles del mar ya han aumentado de 10 a 25 cm durante los últimos 100 años, posiblemente debido al aumento de las temperaturas globales (IPCC, 1996). Si la tendencia continúa, muchas áreas bajas pueden quedar sumergidas en un futuro próximo.

Es posible que el aumento del nivel del mar cambie o destruya significativamente entre el 20% y el 80% de los humedales costeros. En las áreas tropicales, los manglares se verán afectados adversamente ya que el agua de mar será demasiado profunda en las áreas de manglares existentes para permitir que las plántulas se desarrollen. El aumento del nivel del mar es perjudicial para las especies de arrecifes de coral, que crecen a una profundidad precisa con una temperatura y un movimiento de agua óptimos.

Es posible que los arrecifes de coral de crecimiento lento no puedan seguir el ritmo del aumento del nivel del mar y se sumerjan gradualmente y mueran, y solo las especies de arrecifes de coral de rápido crecimiento podrán sobrevivir. Esta amenaza para los arrecifes de coral puede verse agravada por el aumento de la temperatura del agua de mar. Las temperaturas del agua anormalmente altas en el Océano Pacífico durante 1982 y 1983 causaron la muerte de algas simbióticas que viven dentro del coral. Posteriormente, el coral & # 8220 blanqueado & # 8221 sufrió una muerte regresiva masiva de 70% -95% de cobertura de coral del área de la matriz a profundidades de 18 m (Brown y Ogden, 1993).

(D) Reducción de la biodiversidad:

As mentioned above increased temperatures, inundation of some coastal biological communities and changes in the pattern of distribution of many species over a long period of time are likely to cause reduction in biodiversity in aquatic and terrestrial ecosystems.

(E) Effect on Agriculture:

The global climate change may have important effects on agriculture (Rosenweig and Parry, 1994). However, the effects of this change will vary for C3 (e.g., wheat, rice, beans) and C2 (e.g., maize, millet, sugarcane) plants. As temperatures increase with rising levels of CO2, some crop plants may no longer be grown in certain regions. According to Ricklefs and Miller (2000), under the most common models of global climate change, global temperature increases will have negative effects on both C2 y C4 plants unless the higher levels of CO2 in the atmosphere increase plant growth.

(F) Effect on Arctic Ecosystems:

Global climate change will have profound effects on arctic ecosystems. Studies on the response of arctic Tundra to elevated CO2 indicated that the Tundra is more sensitive to global climate change than most other ecosystems on earth. According to Shaver et. al (1992), warmer temperatures may increase primary production, thereby increasing carbon input and soil respiration, thereby increasing carbon output. The extent to which production may be increased is constrained by the availability of nitrogen.

(G) Overall Effect:

The overall effect of global warming on world climate has many dimensions, some of which are discussed above. The natural greenhouse maintains the earth’s temperatures within the limits for physiological functions. But studies suggest that even a moderate increase in the average global temperature could result in significant changes in biotic communities including reduction in biodiversity both in terrestrial and aquatic ecosystems.


Tropical Storms

Overall, occurrences of Atlantic hurricanes do not show a significant long-term trend over the 20th century, although the number of intense hurricanes, those that cause the most damage, has declined from 1944 to the mid-1990s (33, 34). Furthermore, large variations of hurricane activity on interdecadal time scales have been observed during the 20th century (35). Because most coastal settlement occurred in a period of relatively low hurricane landfall frequency, the potential societal impacts of hurricane landfall in more active decades have yet to be fully realized (36).

Recent work documenting the contribution of hurricanes to extreme rainfall events shows that each individual event doubles the monthly rainfall being measured in that month in the mid-Atlantic and New England regions of the United States (37). For the 67-year period studied, eastern Massachusetts and much of the Appalachians experience such extreme rainfall events on average every 5 to 6 years, and the return period drops to 2 to 4 years when hurricane rainfall contributions result in monthly rainfall anomalies of 150% above average.

In the North Pacific basin a positive trend has been observed both in tropical storm activity and typhoons since the mid-1970s (38). Before the mid-1970s, tropical storm activity in the western North Pacific region had been dropping, demonstrating a nonlinear longer term variation in tropical storm frequency in this most active region of the globe. Since 1969 a strong downward trend in tropical storm frequency has been observed in the Australian region, south of the equator (105°E to 160°E), which has been attributed largely to variations in the El Niño–Southern Oscillation (39).


CLIMATE CHANGE AND INFECTIOUS DISEASE: IMPACT ON HUMAN POPULATIONS IN THE ARCTIC 12

Centros de Control y Prevención de Enfermedades

Introduction: The Arctic Environment

The circumpolar region is defined as the region that extends above 60°N latitude, borders the Arctic Ocean, and includes all of or the northern parts of eight nations: the United States (Alaska), Canada, Greenland, Iceland, Norway, Finland, Sweden, and the Russian Federation (see Figure 2-20). The climate in the Arctic varies geographically from severe cold in arid uninhabited regions to temperate forests bordering coastal agrarian regions. Approximately 4 million people live in the Arctic and almost half reside in northern regions of the Russian Federation. Peoples of the Arctic and sub-Arctic regions live in social and physical environments that differ substantially from those of their more southern dwelling counterparts. These populations are comprised of varying proportions of indigenous and nonindigenous peoples (Stephansson Arctic Institute, 2004 see Figure 2-21).

FIGURE 2-20

The circumpolar region showing administrative jurisdictions. SOURCE: Map by W. K. Dallmann. Reprinted from Young (2008) with permission from W. K. Dallmann and the International Journal of Circumpolar (más. )

FIGURE 2-21

The circumpolar region showing indigenous and nonindigenous population distributions. SOURCE: Reprinted from Stefansson Arctic Institute (2004) with permission from W. K. Dallmann, (more. )

The indigenous populations of northern Canada (Northwest Territories, Yukon, Nunavut, northern Quebec, and Labrador), Alaska, and Greenland generally reside in small communities in remote regions. They have little economic infrastructure and depend on subsistence hunting, fishing, and gathering of food for a significant proportion of their diet. In these remote areas, access to public health and acute care systems is often marginal and poorly supported. Life expectancy of the indigenous peoples of Alaska, northern Canada, and Greenland is lower than that of the general populations of the United States, Canada, and Nordic countries (Young, 2008). Similarly the infant morality rate for the indigenous segments of these populations is higher than that of the comparable national populations. Mortality rates for heart disease and cancer, once much lower among the indigenous populations of the United States, Canada, and northern European countries, are now similar to their respective national rates. The indigenous populations of Alaska, Canada, and Greenland have higher mortality rates for unintentional injury and suicide. Other health concerns of the indigenous peoples of the Arctic include the high prevalence of certain infectious diseases, such as hepatitis B, Helicobacter pylori, respiratory syncytial virus (RSV) infections in infants, and sexually transmitted diseases, as well as heath impacts associated with exposures to environmental pollutants, rapid economic change and modernization, and climate change (Bjerregaard et al., 2004).

Climate Change and the Arctic Environment

The Arctic, like most other parts of the world, warmed substantially over the twentieth century, principally in recent decades. Arctic climate models project continued warming with a 3𠄵ଌ mean increase by 2100. The winters will warm more than summers, the mean annual precipitation is projected to increase, and continued melting of land and sea ice is expected to increase river discharge and contribute to rising sea levels. These changes will be accompanied by greater overall climate variability and an increase in extreme weather events (Arctic Council, 2005).

The rapid warming in the Arctic is already bringing about substantial ecological and socioeconomic impacts, many of which result from the thawing of permafrost, flooding, and shoreline erosion resulting from storm surges and loss of protective sea ice. In many communities, the built infrastructure is supported by permafrost. Loss of this permafrost foundation will result in damage to water intake systems and pipes, and may result in contamination of the community water supply. In addition, loss of foundation support for access roads, boardwalks, water storage tanks, and wastewater treatment facilities will render water distribution and wastewater treatment systems inoperable. Several villages already face relocation because village housing, water system, and infrastructure are being undermined (Warren et al., 2005).

Rapid warming has resulted in the loss of annual Arctic sea ice. On September 11, 2007, the Arctic sea ice cover reached the lowest extent recorded since observations began in the 1970s, exceeding the most pessimistic model predictions of an ice-free Arctic by 2050 (Richter-Menge et al., 2008 Figure 2-22). This dramatic reduction in sea ice will have widespread effects on marine ecosystems, coastal climate, human settlements, and subsistence activities. For the first time the reduction in annual sea ice has created ice-free shipping lanes to the northwest, from northern Labrador through the Arctic archipelago in northern Canada, to the Bering Strait, and has almost completely cleared a passage to the northeast, from the Bering Strait along the northern coast of the Russian Federation to Norway (see Figure 2-23). Both routes represent time- and fuel-saving shortcuts between the Pacific and Atlantic Oceans and will bring an increase in marine transport and access to vast oil, gas, and mineral reserves once inaccessible to exploration and exploitation.

FIGURE 2-22

The Arctic ice cap, September 2001 (Top) and September 2007 (Bottom). SOURCE: NASA, as printed in Borgerson (2008).

FIGURE 2-23

Proposed northwest and northeast shipping lanes through the Arctic Ocean joining the Atlantic and Pacific Oceans. SOURCE: Map by C. Grabhorn Reprinted from ACIA (2004) with permission from Cambridge (more. )

Such access will bring many benefits as well as risks to once isolated Arctic communities. Construction of new coast guard or military bases and other industrial ventures will bring employment opportunities to local populations, but will also affect population distribution, dynamics, culture, and local environments. Tourism will most likely increase. Public sector and government services will then increase to support the new emerging economies. These events will greatly challenge the traditional subsistence way of life for many communities and lead to rapid and long-term cultural change, which will create additional stress on an already vulnerable population (Curtis et al., 2005).

Climate Change and Human Health

The direct health effects of climate change will result from changes in ambient temperature, altered patterns of risk from outdoor activities, and changes in the incidence of infectious diseases. As ambient temperature increases, the incidence of hypothermia and associated morbidity and mortality may decrease. Conversely hyperthermia may increase, particularly among the very young and the elderly (Nayha, 2005). However, because of the low mean temperature in many Arctic regions, the likelihood of such events having large impacts on public health for the general population is low. More significantly, unintentional injury, mostly related to subsistence hunting and fishing𠅊lready a significant cause of mortality among Arctic residents—may increase (Arctic Council, 2005). The reduction in river and sea ice thickness, curtailed ice season, reduced snow cover, and permafrost thawing will make hunting and gathering more difficult, dangerous, and less successful, thereby increasing the risk of injuries and death by drowning.

Permafrost thawing erosion or flooding can force relocation. Communities and families undergoing relocation will have to adapt to new ways of living, may face unemployment, and will have to integrate and create new social bonds. Relocation may also lead to rapid and long-term cultural change and loss of traditional culture, which will increase individual and community stress, leading to mental and behavioral health challenges (Hess et al., in press).

Climate change already poses a serious threat to the food security of many Arctic communities because of their reliance on traditional subsistence hunting and fishing for survival. Populations of marine and land mammals, fish, and waterfowl may be reduced or displaced by changing habitats and migration patterns, further reducing the traditional food supply. Release of environmental contaminants from the atmosphere and melting glaciers and sea ice may increase the levels of these pollutants entering the food chain, making traditional foods less desirable (AMAP, 2003). Reduction in traditional food supply will force indigenous communities to depend increasingly on nontraditional and often less healthy Western foods. This will most likely result in increasing rates of modern diseases associated with processed foods, such as obesity, diabetes, cardiovascular diseases, and outbreaks of food-borne infectious diseases associated with imported fresh and processed foods (Bjerregaard et al., 2004 Orr et al., 1994).

Many host-parasite systems are particularly sensitive to climate change. Specific stages of the life cycles of many helminths may be greatly affected by temperature. For example, small increases in temperature can substantially increase the transmission of lung worms and muscle worms pathogenic to wildlife that are important as a food source for many northern communities (Hoberg et al., 2008).

Climate Change and Infectious Diseases in the Arctic

It is well known that climate and weather affect the distribution and risk of many vector-borne diseases, such as malaria, RVF, plague, and dengue fever in tropical regions of the globe. Weather also affects the distribution of food- and water-borne diseases and emerging infectious diseases, such as West Nile virus, hantavirus, and Ebola hemorrhagic fever (Haines et al., 2006). Less is known about the impact of climate change and the risk and distribution of infectious diseases in Arctic regions. It is known that Arctic populations have a long history of both endemic and epidemic infectious diseases (Parkinson et al., 2008). However, with the introduction of antimicrobial drugs, vaccines, and public health systems, morbidity and mortality due to infectious diseases have been greatly reduced. Despite these advances, high rates of invasive diseases caused by Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, y Tuberculosis micobacteriana persist (Bruce et al., 2008a,b Christensen et al., 2004 Dawar et al., 2002 Degani et al., 2008 Gessner et al., 1998 Meyer et al., 2008 Netesov and Conrad, 2001 Nguyen et al., 2003 Singleton et al., 2006 Sྋorg et al., 2001). Sharp seasonal epidemics of viral respiratory infections also commonly occur (Bulkow et al., 2002 Karron et al., 1999 Van Caeseele et al., 2001). The overuse of antimicrobial drugs in some regions has led to the emergence of multidrug-resistant S. pneumoniae, Helicobacter pylori, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (Baggett et al., 2003, 2004 McMahon et al., 2007 Rudolph et al., 1999, 2000).

The impact of climate on the incidence of these existing infectious disease challenges is unknown. In many Arctic regions, however, inadequate housing and sanitation are already important determinants of infectious disease transmission. The cold northern climate keeps people indoors amplifying the effects of household crowding, smoking, and inadequate ventilation. Crowded living conditions increase person-to-person spread of infectious diseases and favor the transmission of respiratory and gastrointestinal diseases and skin infections. Many homes in communities across the Arctic lack basic sanitation services (e.g., flush toilet, shower or bath, kitchen sink). Providing these services is difficult in remote villages where small isolated populations live in a harsh cold climate. A recent study in western Alaska demonstrated two to four times higher hospitalization rates among children less than 3 years of age for pneumonia, influenza, and childhood RSV infections in villages where the majority of homes had no in-house piped water, compared with villages where the majority of homes had in-house piped water service. Likewise, outpatient Staphylococcus aureus infections and hospitalization for skin infections among persons of all ages were higher in villages with no in-house piped water service compared to villages without water service (Hennessy et al., 2008). Damage to the sanitation infrastructure by melting permafrost or flooding may therefore result in increased rates of hospitalization among children for respiratory infections, as well as an increased rate of skin infections and diarrheal diseases caused by bacterial, viral, and parasitic pathogens.

Some infectious diseases are unique to the Arctic and lifestyles of the indigenous populations and may increase in a warming Arctic. For example, many Arctic residents depend on subsistence hunting, fishing, and gathering for food, and on a predictable climate for food storage. Food storage methods often include above ground air-drying of fish and meat at ambient temperature, below ground cold storage on or near the permafrost, and fermentation. Changes in climate may prevent the drying of fish or meat, resulting in spoilage. Similarly, loss of the permafrost may result in spoilage of food stored below ground. Outbreaks of food-borne botulism occur sporadically in communities in the United States, Canadian Arctic, and Greenland and are caused by ingestion of improperly prepared fermented traditional foods (CDC, 2001 Proulx et al., 1997 Sobel et al., 2004 Sørensen et al., 1993 Wainwright et al., 1988). Because germination of Clostridium botulinum spores and toxin production will occur at temperatures greater than 4ଌ, it is possible that warmer ambient temperatures associated with climate change may result in an increased rate of food-borne botulism in these regions. Preliminary studies have shown that fermentation of aged seal meat challenged with C. botulinum at temperatures above 4ଌ results in toxin production (Leclair et al., 2004).

Outbreaks of gastroenteritis caused by Vibrio parahaemolyticus have been related to the consumption of raw or inadequately cooked shellfish collected from seawater at temperatures of higher than 15ଌ. Prior to 2004, the most northerly outbreak occurred in northern British Columbia in 1997. However, in July 2004, an outbreak of gastroenteritis caused by V. parahaemolyticus was documented among cruise ship passengers consuming raw oysters while visiting an oyster farm in Prince William Sound, Alaska (McLaughlin et al., 2005). The outbreak investigation documented an increase of 0.21ଌ per year in the July𠄺ugust water temperature since 1997, and reported that 2004 was the first year that the oyster farm water temperature exceeded 15ଌ in July. This event provides direct evidence of an association between rising seawater temperature and the onset of illness.

Warmer temperatures may allow infected host animal species to survive winters in larger numbers, increase in population, and expand their range of habitation, thus increasing the opportunity to pass infections to humans. For example, milder weather and less snow cover may have contributed to a large outbreak of Puumala virus infection in northern Sweden in 2007. Puumala virus is endemic in bank voles, and in humans causes hemorrhagic fever with renal syndrome (Pettersson et al., 2008). Similar outbreaks have been noted in the Russian Federation (Revich, 2008). The climate-related northern expansion of the boreal forest in Alaska and northern Canada has favored the steady northward advance of the beaver, extending the range of Giardia lamblia, a parasitic infection of beaver that can infect other mammals, including humans who use untreated surface water (Arctic Council, 2005). Similarly, warmer temperatures in the Arctic and sub-Arctic regions could support the expansion of the geographical range and populations of foxes and voles, common carriers of Echinococcus multilocularis, the cause of alveolar echinococcus in humans (Holts et al., 2005). The prevalence of alveolar echinococcus has risen in Switzerland as fox populations have increased in size and expanded their geographic ranges into urban areas (Schweiger et al., 2007). Alveolar echinococcus was common in two regions of northwestern Alaska prior to 1997. Disease in humans was associated with contact with dogs however, improvements in housing and dog lot management have largely eliminated dog-to-human transmission in Alaska. This may not be the case, however, in other parts of the Arctic where human infections with Echinococcus granulosis, y E. multilocularis are still reported, particularly in association with communities dependent on reindeer herding and dog use (Castrodale et al., 2002 Rausch, 2003).

Climate change may also influence the density and distribution of animal hosts and mosquito vectors, which could result in an increase in human illness or a shift in the geographical range of disease caused by these agents. The impact of these changes on human disease incidence has not been fully evaluated, but there is clearly potential for climate change to shift the geographical distribution of certain vector-borne and other zoonotic diseases. For example, West Nile virus entered the United States in 1999 and in subsequent years infected human, horse, mosquito, and bird populations across the United States and as far north as northern Manitoba, Canada (Parkinson and Butler, 2005). In the Russian Federation infected birds and humans have been detected as far north as the region of Novosibirsk (Revich, 2008). Although there is, at present, insufficient information about the relationship between climate and the spread of West Nile virus, a number of factors may contribute to its further northward migration. Milder winters could favor winter survival of infected Culex spp. mosquitoes, the predominant vector of West Nile virus, which since the 1970s have migrated as far north as Prince Albert, Saskatchewan in Canada. Longer, hotter summers increase the transmission season leading to higher numbers of infected mosquitoes and greater opportunities for human exposure. Climate change may alter the disease ecology and migration patterns of other reservoirs such as birds. These factors may affect disease incidence and result in expansion of the range of other arthropod vector-borne diseases.

A number of mosquito-borne viruses that cause illness in humans circulate in the U.S. Arctic and northern regions of the Russian Federation (Walters et al., 1999). Jamestown Canyon and Snowshoe Hare viruses are considered emerging threats to the public health in the United States, Canada, and the Russian Federation, causing flu-like symptoms and central nervous system diseases, such as aseptic meningitis and encephalitis (Walters et al., 1999). Sindbis virus also circulates in northern Europe. The virus is carried northward and amplified by migratory birds. In the late summer, ornithophilic mosquitoes pass the virus onto humans causing epidemics of Pogosta disease in northern Finland, an illness characterized by a rash and arthritis (Kurkela et al., 2008). In Sweden, the incidence of tick-borne encephalitis (TBE) has substantially increased since the mid-1980s (Lindgren and Gustafson, 2001). This increase corresponds to a trend of milder winters and an earlier onset of spring, resulting in an increase in the tick population (Ixodes ricinus) that carries the virus responsible for TBE and other potential pathogens (Skarphຝinsson et al., 2005). Similarly in northeastern Canada, climate change is projected to result in a northward shift in the range of Ixodes scapularis, a tick that carries Borrelia burgdorferi, the etiologic agent of Lyme disease. The current northern limit of Ix. scapularis is southern Ontario including the shoreline of Lake Erie and southern coast of Nova Scotia. Some temperature-based models show the potential for a northward expansion of Ix. scapularis above 60°N latitude and into the Northwest Territories by 2080 (Ogden et al., 2005). However, it should be noted that tick distribution is influenced by additional factors such as habitat suitability and dispersal patterns which can affect the accuracy of these predictions. Whether or not disease in humans is a result of these climate change-induced alterations in vector range depends on many other factors, such as land-use practices, human behavior (suburban development in wooded areas, outdoor recreational activities, use of insect repellents, etc.), human population density, and adequacy of the public health infrastructure.

Response to Climate Change in the Arctic

In 1992, the IOM published a report titled Emerging Infections: Microbial Threats to Health in the United States. This report uncovered major challenges for public health in the medical community primarily related to detecting and managing infectious disease outbreaks and monitoring the prevalence of endemic infectious diseases. It stimulated a national movement to reinvigorate the U.S. public health system to address the HIV/AIDS epidemic, the emergence of new diseases, the resurgence of old diseases, and the persistent evolution of antimicrobial resistance. In a subsequent report, the IOM provided an assessment of the capacity of the public health system to respond to emerging threats and made recommendations for addressing infectious disease threats to human health (IOM, 2003).

Because climate change is expected to exacerbate many of the factors contributing to infectious disease emergence and reemergence, the recommendations of the 2003 IOM report can be applied to the prevention and control of emerging infectious disease threats resulting from climate change. A framework for public health response to climate change in the United States has recently been proposed (Frumkin et al., 2008 Hess et al., in press). The framework emphasizes the need to capitalize on and enhance existing essential public health services and to improve coordination efforts between government agencies (federal, state, and local), academia, the private sector, and nongovernmental organizations.

Applying this framework to Arctic regions requires enhancing the public health capacity to monitor diseases with potentially large public health impacts, including respiratory diseases in children, skin infections, and diarrheal diseases, particularly in communities with failing sanitation systems. Monitoring certain vector-borne diseases, such as West Nile virus, Lyme disease, and TBE, should be priorities in areas at the margins of focal regions known to support both animal and insect vectors, and where climate change may promote the geographic expansion of vectors. Because Arctic populations are relatively small and widely dispersed over a large area, region-specific detection of significant trends in emerging climate-related infectious diseases may be delayed. This difficulty may be overcome by linking regional monitoring systems together for the purposes of sharing standardized information on climate-sensitive infectious diseases of mutual concern. Efforts should be made to harmonize notifiable disease registries, laboratory methods, and clinical surveillance definitions across administrative jurisdictions to allow comparable disease reporting and analysis. An example of such a network is the International Circumpolar Surveillance system for emerging infectious diseases. This network links hospital and public health laboratories together for the purposes of monitoring invasive bacterial diseases and tuberculosis in Arctic populations (Parkinson et al., 2008).

Public health capacity should be enhanced to respond to infectious disease food-borne outbreaks (e.g., botulism, gastroenteritis caused by Giardia lamblia o Vibro parahaemolyticus). Public health research is needed to determine the baseline prevalence of potential climate-sensitive infectious diseases (e.g., West Nile virus, Borrelia burgdorferi, Brucella spp., Echinococcus spp., Toxoplasma spp.) in both human and animal hosts in regions where emergence may be expected. Such studies can be used to accumulate additional evidence of the effect of climate change or weather on infectious disease emergence, to guide early detection and public health intervention strategies, and to provide science-based support for public health actions on climate change. The circumpolar coordination of research efforts will be important not only to harmonize research protocols, laboratory methods, data collection instruments, and data analysis, but also to maximize the impact of scarce resources and to minimize the impact of research on affected communities. Coordination can be facilitated through existing international cooperatives, such as the Arctic Council, 14 the International Union for Circumpolar Health, 15 and the newly formed International Network of Circumpolar Health Researchers. dieciséis

The challenge in the Arctic, however, will be to ensure sufficient public health capacity to allow the detection of disease outbreaks and monitor infectious disease trends most likely to be influenced by climate. The remoteness of many communities from clinical or public health facilities, and the harsh weather conditions of Arctic regions, often preclude appropriate specimen and epidemiologic data collection during an outbreak investigation, research, or ongoing surveillance activities. Staffing shortages are frequent in many in local clinics and regional hospitals that are already overwhelmed by routine and urgent care priorities, leaving little capacity for existing staff to assist public health personnel in outbreak investigations, research, or maintenance of routine surveillance activities. Additional resources and training may be needed to ensure adequate staffing at these facilities, to address existing gaps between regional clinics and hospitals and public health departments, and to ensure a sufficiently trained staff to address the emerging public health impacts posed by climate change.

A key aspect of the public health response to climate change in Arctic regions will be the formation of community-based partnerships with tribal governments to identify potential threats to the community and develop strategies to address those threats. Communities at greatest risk should be targeted for education, outreach, and assessment of existing or potential health risks, vulnerabilities, and engagement in the design of community-based monitoring and the formulation of intervention strategies. The identification, selection, and monitoring of basic indicators for climate change and community health will be important for any response to climate change at the community level (Furgal, 2005). The selection of site- or village-specific indicators should be guided by local concerns and may include activities such as the surveillance of a key wildlife or insect species in a region where climate changes may contribute to the emergence of new zoonotic diseases or the measurement of weather (i.e., precipitation and temperature), water quality (i.e., turbidity, pathogens), and gastrointestinal illness (i.e., clinic visits) in a community. Linking communities across regions and internationally should facilitate the sharing of standard protocols, data collection instruments, and data for analysis. These linkages will be important for the detection of trends over larger geographic regions, should enhance a community’s ability to detect changes that impact health, and will allow the development of strategies to minimize the negative health impacts of climate change on Arctic residents in the future.

Conclusión

Resident indigenous populations of the Arctic are uniquely vulnerable to climate change because of their close relationship with, and dependence on, the land, sea, and natural resources for their cultural, social, economic, and physical well-being. The increasing mean ambient temperature may lead to an increase in food-borne diseases, such as botulism and gastrointestinal illnesses. An increase in mean temperature may also influence the incidence of zoonotic and arboviral infectious diseases by changing the population density and range of animal hosts and insect vectors. The public health response to these emerging microbial threats should include enhancing the public health capacity to monitor climate-sensitive infectious diseases with potentially large public health impacts the prompt investigation of infectious disease outbreaks that may be related to climate change and research on the relationship between climate and infectious disease emergence to guide early detection and public health interventions. The development of community-based monitoring networks with links to regional and national public health agencies as well as circumpolar health organizations will facilitate method standardization, data-sharing, and the detection of infectious disease trends over a larger geographic area. This capacity is essential for the development of strategies to minimize the negative effects of climate change on the health of Arctic residents in the future.


The fingerprints of global climate change on insect populations

Population dynamics change with climate means, variances, or the interaction.

Discrete generations plus climate change can lead to developmental traps.

Land use change may outweigh effects of climate change on population dynamics.

Models predict population response based on physiological mechanism.

The array of insects studied for effects of climate change must be expanded.

Synthesizing papers from the last two years, I examined generalizations about the fingerprints of climate change on insects’ population dynamics and phenology. Recent work shows that populations can differ in response to changes in climate means and variances. The part of the thermal niche occupied by an insect population, voltinism, plasticity and adaptation to weather perturbations, and interactions with other species can all exacerbate or mitigate responses to climate change. Likewise, land use change or agricultural practices can affect responses to climate change. Nonetheless, our knowledge of effects of climate change is still biased by organism and geographic region, and to some extent by scale of climate parameter.


Activity Details

  • Asignaturas:MATHEMATICS, SCIENCE
  • Tipos:CLASSROOM ACTIVITY
  • Grade Levels:5 - 12
  • Primary Topic:EARTH AND SPACE SCIENCE
  • Additional Topics:
    DATA COLLECTION, ANALYSIS AND PROBABILITY
    EARTH
  • Time Required: 1hr - 2hrs
  • Next Generation Science Standards (Website)

Develop a model using an example to describe ways the geosphere, biosphere, hydrosphere, and/or atmosphere interact

Analyze geoscience data to make the claim that one change to Earth's surface can create feedbacks that cause changes to other Earth systems

Use a model to describe how variations in the flow of energy into and out of Earth’s systems result in changes in climate

Analyze geoscience data and the results from global climate models to make an evidence-based forecast of the current rate of global or regional climate change and associated future impacts to Earth systems

Ask questions to clarify evidence of the factors that have caused the rise in global temperatures over the past century

Represent real world and mathematical problems by graphing points in the first quadrant of the coordinate plane, and interpret coordinate values of points in the context of the situation.

Make a line plot to display a data set of measurements in fractions of a unit (1/2, 1/4, 1/8). Use operations on fractions for this grade to solve problems involving information presented in line plots. For example, given different measurements of liquid in identical beakers, find the amount of liquid each beaker would contain if the total amount in all the beakers were redistributed equally.

Construct and interpret scatter plots for bivariate measurement data to investigate patterns of association between two quantities. Describe patterns such as clustering, outliers, positive or negative association, linear association, and nonlinear association.

Know that straight lines are widely used to model relationships between two quantitative variables. For scatter plots that suggest a linear association, informally fit a straight line, and informally assess the model fit by judging the closeness of the data points to the line.

Fit a function to the data use functions fitted to data to solve problems in the context of the data. Use given functions or choose a function suggested by the context. Emphasize linear, quadratic, and exponential models.


Ver el vídeo: Η κλιματική αλλαγή είναι σε εξέλιξη και απαιτεί άμεση αντιμετώπιση. 290119. ΕΡΤ (Febrero 2023).