www.lars-kamel.se

Hur stor är klimatkänsligheten?

Klimatkänslighet är något jag återkommer till flera gånger på dessa sidor. Det är också något oerhört viktigt. Klimatkänsligheten är väsentligen ett tal som anger hur mycket temperaturen ändras när den mängd strålning som når jordytan ändras. Numera anges den vanligen som den temperaturökning som kan förväntas om koldioxidhalten i atmosfären fördubblas.

För att människans koldioxidutsläpp ska kunna ge stora klimatförändringar, måste klimatkänsligheten vara hög. En hög klimatkänslighet är vad som används i de virtuella världar som skapas i klimatmodeller. För att klimatkänsligheten i verkligheten ska kunna vara hög, måste klimatet reagera långsamt, för annars skulle världen redan vara betydligt varmare. Här nedan ska jag berätta varför vi har anledning att tro att den verkliga världen har en låg klimatkänslighet..

Klimatkänsligheten kan naturligtvis beräknas utifrån hur mycket temperaturen har förändrats i det förflutna med någorlunda väl kända förändringar av inkommande strålning. Sådana förändringar kan till exempel vara stora vulkanutbrott, som har skickat ut stora mängder stoft, som har blockerat solstrålning, eller uppvärmningen de senaste cirka 150 åren för att mängden växthusgaser har ökat.

Klimatkänsligheten kan också uppskattas genom modeller, där mängden inkommande strålning i modellerna ändras och man ser efter hur stora temperaturförändringar detta leder till. Resultatet från sådana virtuella experiment är naturligtvis väldigt beroende av vilka antaganden som stoppas in i modellerna.

Den enklaste modellen som kan göras att smeta ut all strålning jämt över jordytan och använda Stefan-Boltzmanns lag. Detta ger en uppvärmning på 0,7-1,2 grader för en fördubbling av koldioxidhalten. Detta intervall är vad som faktiskt skulle gälla om inga återkopplingsmekanismer existerade.

I verkligheten och i mer avancerade modeller finns återkopplingsmekanismer. I modellerna dominerar de förstärkande återkopplingsmekanismerna, och en koldioxidfördubbling ger där en uppvärmning på 2-4,5 grader.

I verkligheten finns många indikationer på att det i stället är så att dämpande återkopplingsmekanismer endera tar ut de förstärkande, eller till och med är större. Det är en slutsats som kan dras till exmpel av temperaturförändringar efter stora vulkanutbrott. Andra viktiga indikationer är att utsläppen av växthusgaser sedan mitten av 1800-talet har gett en uppvärmning på 0,8 grader eller mindre, och att stora albedoförändringar de senaste decennierna bara har gett termperaturförändringar på några tiondels grader.

Vidare har vi det faktum att årstidsvariationerna vid ekvatorn bara är att par grader. Dessa årstidsvariationer orsakas framför allt av att jordbanan är avlång, till skillnad mot årstidsvariatonerna på våra breddgrader, som framför allt orsakas av att jordaxeln lutar relativt solriktningen. Eftersom jordbanan är avlång, varierar avståndet till Solen och därmed den strålning som når oss därifrån under året. Nära polerna är denna effekt liten jämfört med att jordaxelns lutning gör att Solens högsta höjd varierar kraftigt under året. När Solen står lågt smetas ju samma mängd solstrålning ut över en större yta, vilket gör att varje kvadratmeter i genomsnitt får mindre strålning jämfört med när Solen står högt. Vid ekvatorn står Solen alltid nära zenit mitt i dan, så där märks det tydligt att avståndet mellan Jorden och Solen faktiskt varierar under året.

Tillsammans talar dessa data från den verkliga världen för att klimatkänsligheten för en fördubbling av koldioxidhalten ligger på högst 1,5 grader, och förmodligen är lägre. Detta är alltså lägre än vad som används i praktiskt taget alla avancerade klimatmodeller.

Resonemanget ovan gäller bara under förutsättning att klimatet reagerar snabbt på förändringar i strålningen. En ytterligare parameter som kan vara viktigt är ju klimatets reaktionstid. Om det tar lång tid för klimatet att reagera, kanske en förändring i tillgänglig strålning först bara ger en liten temperaturförändring, men sedan fortsätter förändringarna långsamt fast tillgänglig strålning inte ändras. Effekten blir då förskjuten.

Finns det då någon möjlighet att världens klimat kan ha en lång reaktionstid? Tja, atmosfären är en blandning av gaser och reagerar nästan omedelbart på förändringar. Marken reagerar också snabbt på förändringar, och är ofta dålig på att lagra värme. Där kan det inte finnas någon lång reaktionstid.

Världshaven däremot skulle kunna reagera långsamt på förändringar. Då gäller det naturligtvis att värmen kommer ner på djupet och lagras där en tid, för att sedan komma ut till atmosfären igen. Är det då en realistisk möjlighet i den verkliga världen?

Direkt solljus kan i klart vatten tränga ned ett par hundra meter, och därmed värma vattnet på ganska stort djup. En eventuell förändring av inkommande solstrålning skulle kunna ge en lång reaktionstid.

Växthuseffekten handlar dock om värmestrålning, och sådan strålning tränger bara in några millimeter i vatten..Det finns små eller inga möjligheter för värmen att tränga vidare nedåt därifrån. Snarare kommer den att leda till ökad avdustning, och det får effekt på atmosfären och inte havsdjupen. En ökad växthuseffekt borde synas snabbt.

Om inte...

En ökad växthuseffekt skulle kunna minska havens möjlighet att kylas av med strålning. Därmed skulle den kunna värma världshavem, och det antagligen med en fördröjning som kan vara stor. De varmare haven värmer sedan atmosfären, vilket visar sig som en (nästan) global uppvärmning. Detta är förmodligen det enda sätt som en ökande växthuseffekt skulle kunna ge en temperaturökning med en lång reaktioinstid.

Mätningar de senaste decennierna visar att världshaven generellt har blivit varmare. Det har inte varit en ständigt pågående uppvärmning, utan den har avbrutits av perioder när de har blivit kallare.

Modeller, baserade på hypotesen att det är en ökande växthuseffekt som ligger bakom denna uppvärmning, har ganska bra lyckats förklara storleken på uppvärmningen. Däremot klarar de inte detaljerna. Växthuseffekten borde ju ha ökat hela tiden, men temperaturen i världshaven har alltså inte ökat hela tiden. I modellerna pågår mycket riktigt uppvärmningen kontinuerligt, och det stämmer ju inte med verkligheten.

Även mängden inkommande solstrålning borde ha ökat de senaste decennierna. Den ökningen har inte pågått hela tiden, utan tillfälligt avbrutits. Mönstret i världshavens uppvärmning stämmer bättre med att det är förändringar i solstrålningen som ligger bakom, snarare än en ökande växthuseffekt. Jag känner dock inte till några undersökningar som har visat att trenderna för solstrålning och havens temperaturer byter riktning vid ungefär samma tidpunkter.

Klimateffekterna av stora vulkanutbrott är en nyckel när det gäller att förstå världens klimat. Dels kan de användas för att uppskatta klimatkänsligheten och då talar de alltså för en låg klimatkänslighet. Hur snabbt klimatet reagerar på stora vulkanutbrott visar hur snabb reaktionstid klimatet har. Historiska temperaturdata tyder då på att klimatet reagerar ganska snabbt, faktiskt inom några månader, på förändringarna. Att döma av klimateffekterna av stora vulkanutbrott är alltså klimatkänsligheten låg och klimatets reaktionstid kort.

Reagerar då klimatet likadant för alla typer av förändringar? Nej, det är inte säkert. Jordytan värms ju från två källor. Dels är det synligt ljus och UV-ljus från Solen. Dels är det värmestrålning, alltså IR-strålning, från atmosfären. Dessa två källor har två helt olika väglängdsband, som inte alls överlappar. Det skulle ju vara rimligt om klimatet faktiskt reagerar olika på förändringar i dessa två källor.

Förändringar i inkommande solstrålning, vare sig den orsakas av att jordbanan är avlång, skymmande vulkanstoft eller av att Solen själv ändras, påverkar nästan bara den ena av dessa två källor. Växthuseffekten påverkar den andra. Förändringar i molnighet påverkar bägge två. Albedoförändringar kan ha flera olika orsaker, och innebär sannolikt också förändringar i bägge källorna. Alla dessa förändringar verkar ge ungefär samma värden på klimatkänslighet och klimatets reaktionstid.

Trots att det är teoretiskt möjligt, finns det inte mycket som talar för att klimatet faktiskt reagerar olika på olika typer av förändringar. Och då kan vi slå fast att klimatkänslighet sannolikt är liten och att klimatets reaktionstid förmodligen är kort. Vilket ju faktiskt är goda nyheter om vi vill att människans påverkan på klimatet ska vara liten. Låg klimatkänslighet och kort reaktionstid innebär ju att människans påverkan på klimatet hittills bara kan ha varit liten, och att den även i framtiden borde förbli liten (om än större än idag).

Tillbaka till startsidan för min vetenskapsavdelning.