Forskning, klima, energi, økonomi, politikk

Men havet glemmer ikke våre synder

15.11.2014 18:45

 

Fra verdensrommet likner planeten vår en uslepen smaragd dekket av  dype hav,  hvit is og grønn vegetasjon. Havene ble til gjennom et bombardement av vannrike asteroider kort etter at kloden ble til for fire milliarder år siden. Den opprinnelige atmosfæren besto for en stor del av  drivhusgasser som karbondioksid (CO2) og metan. Fritt oksygen  fantes ikke fordi oksygen raskt inngår forbindelser med andre stoffer.  Sola skinte svakere enn i dag, men den kraftige drivhuseffekten forhindret  havene fra å fryse til. Den unge Tellus var intet trivelig sted, men hadde likevel alle forutsetningene for å utvikle seg til en vidunderlig kompleks oase i et tilsynelatende dødt univers.

 

Revolusjonene som formet planeten

Liv i form av encellete organismer oppsto tidlig i havet, og for 2-3 milliarder år siden utviklet det seg enkle organismer som bruker energien i sollyset til å produsere biomasse  fra  karbondioksid og vann. Et biprodukt av denne prosessen er oksygen, og etterhvert fikk jorda en atmosfære som besto vesentlig av oksygen og nitrogen. Dette var en av de store revolusjonene i planetens historie. En annen var plantelivets kolonisering av landjorda, og en tredje var utviklingen av organismer som henter sin energi fra å spise andre organismer. Den hittil siste, og  kanskje mest spektakulære, revolusjonen var framveksten av en dyreart som henter sin energi ved å kultivere planter og andre dyrearter. Denne dyrearten har omformet landjorda, og i de siste par hundre  år har den utviklet metoder til å utvinne energi av organismer som har vært døde i millioner av år. Disse fossilene inneholder karbon hentet ut fra CO2 i atmosfæren som har blitt lagret  i sedimentære bergarter. Ved å forbrenne fossilt materiale føres dette karbonet tilbake til atmosfæren som karbondioksid. 

 

Energibalansen og klimafølsomheten

CO2  har evnen til å fange en del av varmen som stråles ut fra jordoverflaten, og en rask tilførsel av denne drivhusgassen medfører en midlertidig  ubalanse der jorda mottar mer  energi i form av solstråling enn det som avgis til verdensrommet i form av varmestråling. Jorda unngår å bli opphetet  i det uendelige av denne energistrømmen fordi den utgående varmestrålingen øker når jordas overflatetemperatur øker. Den gjengse oppfatningen har derfor vært at svaret på økt CO2-konsentrasjon vil være en rask temperaturstigning som stanser når en ny energibalanse er opprettet. FNs klimapanel har  anslått at den globale middeltemperaturen vil tilta mellom 1.5 og 4.5 grader ved en dobling av CO2- konsentrasjonen i atmosfæren. Denne størrelsen kalles klimafølsomheten, og har vært ansett  for å være en nøkkel til å forutsi framtidige klimaendringer. 

 

Men havet glemmer ikke


Denne oppfatningen blir satt på prøve av moderne klimamodeller  som beskriver havenes dynamikk  mer realistisk  enn tidligere. De viser at det kan ta lang tid å gjenopprette energibalansen i klimasystemet etter en relativt hurtig endring av innstrålingen. Dette vanskeliggjør beregningen av klimafølsomheten. Solenergien som treffer havoverflaten går ikke bare med til å varme opp de øvre vannlagene. Det foregår også en langsom vertikal  varmetransport som er drevet av havstrømmene som sirkulerer overfl

atevann ned i dypet. Dette betyr at dersom innstrålingen øker betydelig  over noen tiår på grunn av menneskelige utslipp, så vil en rask oppvarming av overflaten etterfølges av en langsommere  temperaturstigning i  både overflate og dyphav som vil vare i hundrevis av år. I et matematisk språk beskriver vi derfor klimaet som et system med lang hukommelse.  I den perioden denne oppvarmingen pågår vil planeten motta mer energi enn den avgir, og dette har langsiktige konsekvenser. 

 

Analyse av observasjoner og  klimamodeller

Vi har analysert observasjoner og rekonstruksjoner av global temperatur  de siste 2000 år og finner  en utpreget langtidshukommelse i variasjonene på disse tidsskalaene. FNs klimapanel har koordinert simuleringer av forskjellige klimamodeller i store sammenligningsprosjekt. I slike simuleringer må man spesifisere hvilke drivere klimaet er utsatt for. Eksempler er endring i solas innstråling, reflekterende støvpartikler i atmosfæren fra vulkanutbrudd, og drivhusgasser fra menneskelig aktivitet. Vi har analysert resultater av en samling av veldig lange simuleringer på om lag tusen år, med og uten ytre pådriv.  Vi har funnet langtidshukommelse i alle simuleringene, selv uten slike pådriv. Målsettingen er å bygge robuste, idealiserte matematiske modeller for klimaresponsen. Arbeidet er finansiert av KLIMAFORSK-programmet og utføres i samarbeid med forskere ved Norsk Polarinstitutt, Uni-Research, Norsk regnesentral og et nettverk av internasjonale forskere.

 

De svarte kurvene er observert global middeltemperatur.

Figur: I figuren ovenfor er de svarte kurvene observert global temperatur. I figurene (a) og (b) viser de røde og blå kurvene gjennomsnittet av to ensembler av klimamodellsimuleringer med og uten menneskeligklima-pådriv (human forcing). "Skyene" rundt disse kurvene viser resultatet av de enkelte simuleringene, og viser hvor mye simuleringer med samme modell kan avvike fra hverandre bare på grunn av små avvik i starttilstanden for simuleringen.. Figurene (b) og (d) viser resultatet av en enkel matematisk modell for klimaresponsen som vi har utviklet. Disse resultatene beregnes på noen få minutter på en laptop, mens figurene til venstre krever enorme computerressurser og hundrevis av årsverk å utvikle.

 

Projeksjoner for framtida

Den globale temperaturen har allerede økt nærmere en grad de siste 150 år. Beregninger vi har publisert basert på våre matematiske modeller viser at selv om CO2-konsentrasjonen ble holdt konstant på dagens nivå, så ville temperaturen  stige nok en grad fram til år 2100 og dermed torpedere det såkalte togradersmålet. En slik konstant konsentrasjon forutsetter øyeblikkelig stopp i alle utslipp og er selvsagt ikke realistisk. Det andre ytterpunktet er en verden uten utslippsrestriksjoner. I en slik verden kan vi forvente omlag en prosent økning i CO2-konsentrasjon per år, og dette vil medføre at temperaturen stiger ytterligere 3 grader innen år 2100 og 8 grader innen år 2200. Våre beregninger  er basert på observert statistisk langtidshukommelse i temperaturutviklingen, men resultatene stemmer godt med de vi observerer i klimamodellene.

 

En post-fossil revolusjon?

Vi må altså erkjenne at svært ubehagelig global oppvarming er uunngåelig, og  at tilpasning til denne virkeligheten kan bli ytterst krevende. Målet må være  å håndtere det uunngåelige, men framfor alt å unngå det uhåndterlige. Dette forutsetter en ny teknologisk og industriell revolusjon som raskt bringer oss over til det post-fossile samfunn. Og det aller vanskeligste - en revolusjon av vårt  tenkesett.

 

 

 

Søkested

Kontakt

Kristoffer Rypdals blog