Tag: Magnandi svörun

Um yfirvofandi Litla Ísöld
Nú keppast ýmsir við að benda á fréttir sem birtast á pressan.is og mbl.is um yfirvofandi litla ísöld – vegna minni sólvirkni og vegna möguleikans á því að sú sólvirkni eigi eftir að minnka enn frekar, jafnvel svo að lægðin fari niður í sama far og á sautjándu öld. Þær fréttir eru hafðar eftir BBC sem þykir almennt séð frekar áreiðanlegur miðill og því eðlilegt að sumir gapi, enda vita flestir að hnattræn hlýnun er á fullu gasi og ekkert sem bendir til þess að hún sé á undanhaldi – síður en svo.

Það er einmitt svo að þegar betur er að gáð, þá er frétt BBC alls ekki á sama veg og hjá pressan.is eða mbl.is. Vissulega er fréttin um minni sólvirkni, en það fylgir sögunni hjá BBC að þó sólvirknin haldi áfram að minnka, þá hafi það lítil sem engin áhrif á hina hnattrænu hlýnun – gefum Prófessor Mike Lockwood orðið:

“If we take all the science that we know relating to how the Sun emits heat and light and how that heat and light powers our climate system, and we look at the climate system globally, the difference that it makes even going back into Maunder Minimum conditions is very small.
“I’ve done a number of studies that show at the very most it might buy you about five years before you reach a certain global average temperature level. But that’s not to say, on a more regional basis there aren’t changes to the patterns of our weather that we’ll have to get used to.”

Vísindamenn telja því að þetta geti tafið hina hnattrænu hlýnun kannski um fimm ár, þ.e. ef ástand sólar fer niður í sama far og á sautjándu öld. Staðbundið geti þessar breytingar þó valdið því að það verði nokkuð kaldara yfir vetrartímann á ákveðnum svæðum, t.d. í norður Evrópu.

Einhverra hluta vegna sleppa pressan.is og mbl.is að útskýra hvað þetta þýðir fyrir okkur í dag – að þessi afdrifaríka breyting í sólinni núna myndi rétt duga til að setja hlýnunina í pásu og þessar fréttastofur gefa sér að möguleg minnkandi sólvirkni hafi sömu áhrif nú og á sautjándu öld.

En við skulum líta aðeins á hvað er til í því að kuldatímabil eða kuldaskeið sé í vændum.

Litla Ísöldin og núverandi hlýnun

Það er ekki langt síðan jörðin gekk í gegnum kuldatímabil sem kallað er Litla Ísöldin (sveiflur eru miklar frá mismunandi stöðum á jörðinni, en almennt er talið að hún hafi staðið frá sautjándu öld og fram til miðja nítjándu öld – sumir vilja meina að hún hafi byrjað mun fyrr jafnvel á þrettándu-fjórtándu öld). Við skulum láta það liggja á milli hluta hvort þá hafi verið töluverð hnattræn kólnun eða lítilsháttar og að einhverju leiti staðbundin kólnun – um það eru menn ekki sammála.

Það er þó ljóst að hitastig hafði farið hægt lækkandi allavega síðustu 2000 ár, sérstaklega á svæðinu umhverfis Norðurskautið (Kaufman o.fl 2009).

Myndin sýnir langvarandi kólnun á Norðurskautinu, sem endaði snögglega við upphaf iðnbyltingarinnar og með mikilli hlýnun síðastliðin 50 ár. Bláa línan sýnir mat á hitastig út frá proxýgögnum úr vatnaseti, ískjörnum og trjáhringum. Græna beina línan sýnir að leitnin var í átt til kólnunar. Rauða línan sýnir bein mæligögn á hitastigi. Mynd úr Science, breytt af UCAR.

Samkvæmt Kaufman o.fl (2008) þá útskýra breytingar í sporbaug jarðar að mestu leiti þessa hægfara niðursveiflu í hitastigi (sjá umfjallanir Einars Sveinbjörnssonar um hjámiðjusveifluna og um grein Kaufmans o.fl).

Hlýnun jarðar af mannavöldum hefur strokað út þá kólnun sem orðið hefur undanfarin nokkur þúsund ár, sem orðið hafa vegna breytinga í sporbaug jarðar (Mynd: National Science Foundation)

Þessi breyting á sporbaug jarðar er einn anginn í svokallaðri Milankovitch sveiflu. Hluti af niðursveiflunni sem varð rétt fyrir iðnbyltinguna má þó hugsanlega einnig rekja til virkni sólar, mikillar eldvirkni og eflaust líka í tímabundnum breytingum í hafstraumum sérstaklega þá í Evrópu (sjá t.d. Orsakir fyrri loftslagsbreytinga til nánari útskýringa á hlut þessara þátta).

Eins og komið er inn á hér rétt fyrir ofan, þá hefur virkni sólar örugglega átt sinn þátt í hluta af kólnuninni á Litlu Ísöld. Að sama skapi má skýra hluta af hlýnuninni frá miðri nítjándu öld og fram að miðri tuttugustu öld með breytingum í sólvirkni – en inn í það spilar einnig vaxandi magn CO2 í andrúmsloftinu, sem loks yfirkeyrir áhrif sveifla í sólinni upp úr miðri síðustu öld – tengslin rofna.

Sólvirkni (Total Solar Irradiance – TSI) síðustu alda. Gögn frá 1611 til 1978 eru frá Solanki. Gögn frá 1978 til okkar dags frá PMOD (af skepticalscience.com).

Það er mögulegt, miðað við núverandi þróun í sólvirkni að Sólin muni fara í sambærilega niðursveiflu og varð á sautjándu öld (Maunder Minimum) – um það er þó vonlaust að spá, sólin er óútreiknanleg hvað varðar sólvirkni, eins og komið hefur í ljós undanfarin ár.

Ef við gerum ráð fyrir að sambærileg sveifla verði á þessari öld og varð á þeirri sautjándu – hvaða áhrif hefði það á loftslagið?

Fyrst skilgreining:

Geislunarálag er skilgreint sem breyting á styrk varmageislunar á flatareiningu (t.d. W/m2) efst í veðrahvolfi… Geislunarálagið er jákvætt ef heildarbreyting í varmageislun í átt að yfirborði eykst, neikvæð annars (Umhverfisráðuneytið 2008).

Munurinn á geislunarálagi (e. radiative forcing) frá sólinni milli Maunder Minimum og síðustu áratugi er talinn vera á milli 0,17 W/m2 og 0,23 W/m2 (Wang o.fl 2005 og Krivova o.fl 2007). Þessi sveifla í geislunarálagi er ekki mikil – ef miðað er við geislunarálag koldíoxíðs (CO2) – en frá iðnbyltingunni hefur geislunarálag koldíoxíðs verið um 1,66 W/m2 (Umhverfisráðuneytið 2008). Það má því ljóst vera að hlýnun jarðar af völdum gróðurhúsalofttegunda (en magn þess eykst í andrúmsloftinu hröðum skrefum), mun halda áfram að yfirskyggja áhrif sólar. Jafnvel niðursveifla, sambærileg við Maunder Minimum, getur engan veginn náð að kæla Jörðina við þær aðstæður sem nú ríkja.

Hlýskeið og kuldaskeið Ísaldar

En loftslag Jarðarinnar hefur orðið fyrir mun meiri sveiflum en urðu á Litlu Ísöldinni. Fyrir um 50 milljónum ára var hitastig jarðar gjörólíkt því sem er í dag (sjá t.d. fréttina Pálmatré á norðurslóðum), en þá var hitastig í hæstu hæðum á svokallaðri Nýlífsöld (sem hófst fyrir um 65 milljónum ára). Smám saman minnkaði CO2 í andrúmsloftinu (líklega af völdum breytinga í jafnvægi bindingar og losunar CO2 af völdum lífvera og vegna minnkandi eldvirkni og breytinga í flekahreyfingum) og hitastig lækkaði í kjölfar þess – fyrir um 40 milljón árum tók að myndast jökull á Suðurskautinu sem ásamt minnkandi magni CO2 jók á kólnunina (magnandi svörun). Djúpsjávarhitastig hefur verið áætlað fyrir Nýlífsöldina (Hansen o.fl. 2008) og sýnir þróunina nokkuð vel:

Sveiflur í djúpsjó jarðar. Mynd a sýnir sveiflur í magni súrefnis18 samsætunni og hvenær jöklar á Suður- og Norðurhveli jarðar byrja að myndast. Mynd b sýnir túlkun á hitastigi djúpsjávar miðað við magn súrefnissamsæta í setlögum (Hansen o.fl. 2008). Rauð ör á efri myndinni sýnir PETM atburðinn fyrir 55 milljónum ára, þegar mikill útdauði sjávarlífvera varð (smella á myndina til að stækka).

[Ath: Þessi mynd sýnir meira hvernig hitastig var á pólunum, þaðan sem djúpsjórinn er upprunninn, heldur en hnattrænt hitastig]

En til að gera langa sögu stutta, þá erum við að fjalla núna um síðasta hluta þessarar myndar hér fyrir ofan – en fyrir um 2,6 milljónum ára byrjaði Ísöldin (tímabilið Pleistósen). Við erum nú stödd á hlýskeiði ísaldar og ef allt væri eðlilegt þá myndi koma kuldaskeið eftir einhvern ákveðinn tíma – en hversu langt er í næsta kuldaskeið?

Bestu gögnin sem til eru um hitastig á Ísöld ná nokkur hundruð þúsund ár aftur í tímann og eru fengin með borunum í þykkar ísbreiður á Suðurskautinu og Grænlandi. Sem dæmi er myndin hér fyrir neðan, en hún sýnir hitastig úr ískjarna við Vostok á Suðurskautinu. Þessi mynd sýnir miklar sveiflur í hitastigi – löng kuldaskeið og styttri hlýskeið.

Hitasveiflur í Vostok. Grænu strikin sýna hlýskeið (af skepticalscience.com).

Hvað útskýrir þessar sveiflur? Eins og kom fram hér fyrir ofan, þá hafði CO2 minnkað mikið í andrúmsloftinu – auk þess sem magnandi svörun af völdum endurkasts jökla og hafíss hafði þar töluverð áhrif – en það útskýrir ekki frumástæðu þessara sveifla í hitastigi á Ísöld. Ástæður sveiflanna er að finna í svokallaðri Milankovitch sveiflu – en sú sveifla er samanlögð áhrif á breytingum á möndulhalla, möndulmiðju (möndulsnúningur) og hjámiðju (breytingar í sporbaug jarðar) (sjá útskýringu á Orsakir fyrri loftslagsbreytinga).

Þessar breytingar valda því að ágeislun sólar (e. insolation – sjá næstu mynd) minnkar á Norðurhveli jarðar yfir sumartímann – Jöklar (+snjór og ís) bráðna því minna yfir sumartímann og smám saman vaxa þeir. Við það eykst endurkast sólgeisla frá jörðinni, þannig að magnandi svörun veldur því að smám saman kólnar og meira endurkast verður. Önnur magnandi svörun hjálpar til, þ.e. hafið kólnar og tekur til sín meira af CO2 sem kælir enn frekar – kuldaskeið byrjar. Hið sama gildir með öfugum formerkjum þegar hlýskeið byrja – en það gerist mun hraðar, því að jöklar stækka hægar heldur en þeir minnka.

Hlýskeið eru ekki öll jafn löng – enda er Milankovitch sveiflan (sem að setur smám saman af stað hlý- og kuldaskeið ísaldar) flöktandi. Svipuð Milankovich sveifla var á hlýskeiðinu fyrir 420 þúsund árum og í dag. Þá varaði hlýskeiðið í um 28 þúsund ár – sem bendir til þess að núverandi hlýskeið myndi vara jafn lengi, þ.e. án áhrifa frá mönnum (Augustin o.fl. 2004). Aðrar athuganir á geislunarálagi vegna sveifla Milankovitch benda til þess að jafnvel án losunar manna á CO2, þá hefði hlýskeiðið enst í 50 þúsund ár (Berger og Loutre 2002).

Efsta myndin sýnir langtímabreytingar í sporbaug jarðar, miðjumyndin sýnir ágeislun sólar (insolation) í júní á 65. breiddargráðu og neðsta myndin líkan sem sýnir massabreytingu jökla (eykst niður á við), frá því fyrir 200 þúsund árum og 130 þúsund ár fram í tíman (til vinstri). Þrjár sviðsmyndir eru notaðar fyrir framtíðina: Sama magn og var á síðasta hlýskeyði (Svört lína), aukning af mannavöldum upp í 750 ppm (rauð strikalína) og stöðugt magn upp á 210 ppm (rauð punktalína).

Auðvitað skiptir spurningin, hversu lengi hlýskeið jarðar endist EF mennirnir hafa engin áhrif, litlu máli. Við höfum áhrif. Þá kemur athyglisverð spurning: Hvaða áhrif hefur losun manna á framtíð núverandi hlýskeiðs?

Kannað hefur verið hversu mikil áhrif aukin losun á CO2 myndi hafa á tímasetningu næsta kuldaskeiðs – þ.e. hversu mikil minnkun í ágeislun sólar (e. insolation – sjá miðjumyndina í síðustu mynd) þyrfti að verða til að hrinda af stað jökulskeiði miðað við losun CO2 (Archer 2005). Í ljós kom að því meira sem væri af CO2 í andrúmsloftinu, því minni þyrfti ágeislun sólar vera til að hleypa af stað kuldaskeiði:

Myndin sýnir áhrif aukningar CO2 á framtíðarhitastig jarðarinnar. Græn lína sýnir náttúruleg gildi, blá sýnir afleiðingar losunar á um 300 gígatonnum C, appelsínugul sýnir losun á 1000 gígatonnum C og rauð sýnir 5000 gígatonn C (Archer 2005).

[Ath: Til samræmis við greinina (Archer 2005) þá nota ég tölur um magn C en ekki CO2 eins og oftast er gert. En 1 gígatonn C jafngildir sirka 3,6 gígatonnum CO2.]

Frá upphafi iðnbyltingarinnar hefur losun samtals verið yfir 340 gígatonn C (áætluð tala – sem jafngildir yfir 1200 gígatonnum af CO2), sem er rúmlega það sem sýnt er á myndinni hér fyrir ofan með blárri línu. Ef losun hefði verið stoppuð á þeim tímapunkti sem farið var yfir 300 gígatonna markið þá hefðu áhrifin ekki orðið mikil og kuldaskeið Ísaldar væntanlega hafist eftir sirka 50 þúsund ár. Við losun á 1000 gígatonnum þá hefði kuldaskeið hafist eftir 130 þúsund ár og við losun á 5000 gígatonnum þá er áætlað að kuldaskeið myndi hefjast eftir hálfa milljón ár.

Eins og staðan er núna þá eru því allar líkur á að það hlýskeið sem hófst fyrir rúmlega 10 þúsund árum (11.700 árum) verði lengsta hlýskeiðið í sögu Ísaldar – vegna veiks geislunarálags af völdum Milankovitch sveifla og langs líftíma CO2 sem hefur sterkt geislunarálag, sem mun aðeins aukast á næstu árum og áratugum.

Niðurstaða

Það er því ljóst að allir spádómar um að yfirvofandi sé kuldatímabil, sambærilegt við Litlu Ísöldina, eru ótímabærir. Magn gróðurhúsalofttegunda er orðið slíkt í andrúmsloftinu að það mun yfirskyggja sambærilega niðursveiflu í sólvirkni eins og varð á 17. öld (Maunder Minimum) um langa framtíð (vegna langlífi gróðurhúsaáhrifalofttegundarinnar CO2).

Þá er einnig ljóst að við þurfum að bíða enn lengur eftir að nýtt kuldaskeið Ísaldar hefjist á næstunni. Þótt engin hefði orðið losun á CO2 út í andrúmsloftið – þá hefði næsta kuldaskeið byrjað í fyrsta lagi eftir um 15 þúsund ár ef miðað er við sambærilegt hlýskeið og er núna- eða samkvæmt bestu útreikningum á væntanlegri ágeislun sólar, eftir um 50 þúsund ár. Þá er ljóst að ef losun heldur áfram sem horfir, þá gæti hlýskeiðið orðið mun lengra en það.

Parmesan & Yohe 2003 (32) , NOAA (34).

Þeir sem enn eru í einhverjum vafa um að kuldaskeið sé í vændum, ættu að skoða hvort einhver sönnunargögn bendi til þess að það sé að kólna. Jöklar um allan heim eru að hopa hratt, lífverur flytja sig á hærri breiddargráður, hafís norðurskautsins er að minnka og allt þetta er að gerast á vaxandi hraða. Samkvæmt bestu vitneskju vísindamanna, þá eru þetta ekki beint aðstæður sem benda til þess að kuldaskeið sé væntanlegt.

Heimildir og ítarefni

Augustin o.fl 2004: Eight glacial cycles from an Antarctic ice core
Archer 2005: A movable trigger: Fossil fuel CO2 and the onset of the next glaciation
Berger og Loutre 2002: An Exceptionally Long Interglacial Ahead?
Hansen o.fl. 2008: Target Atmospheric CO2: Where Should Humanity Aim?
Kaufman o.fl. 2009: Recent Warming Reverses Long-Term Arctic Cooling
Krivova o.fl. 2007: Reconstruction of solar total irradiance since 1700 from the surface magnetic flux
Wang o.fl 2005: Modelling the Sun’s magnetic field and irradiance since 1713
Parmesan og Yohe 2003: A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems.
NOAA National Climatic Data Center, State of the Climate: Global Analysis for September 2010.
Umhverfisráðuneytið 2008: Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi

Tengt efni á loftslag.is
21/01/2014
Framtíðarhlýnun hærri en áður talið: 4°C möguleg fyrir 2100
Jafnvægissvörun loftslags (e. climate sensitivity) er hugtak sem vísar í þá hnattrænu hlýnun sem verður við tvöföldun á styrk CO₂ í andrúmslofti jarðar. Það hefur reynst torsótt að finna rétta tölu fyrir jafnvægissvörunina, líklega mest vegna þess að það kemur betur og betur í ljós að hún er ekki ein eiginleg tala, heldur mismunandi tala eftir því hvert ástand jarðarinnar er hverja stund (Armour o.fl. 2012 og Meraner o.fl. 2013).

Skýrsla IPCC frá 2013 (AR5) birti samantekt ritrýndra greina um jafnvægissvörun loftslags og var niðurstaðan sú að líklegt gildi hennar(með meira en 66% líkum) væri á milli 1,5-4,5°C (fyrir tvöföldun á styrk CO₂ í andrúmsloftinu). Það mat var lægra en það sem kom út úr síðustu samantekt IPCC (AR4), vegna þess að sumar rannsóknir sem meta saman loftslagslíkön og mælingar, benda til að jafnvægissvörun loftslags sé lægri (sjá t.d.Otto o.fl. 2013 sem dæmi).

Nú nýverið birtist ný grein, Sherwood (2014), sem bendir til þess að sú jafnvægissvörun loftslags sem skiptir máli í dag, sé meiri en 3°C – eða nær hærri mörkum þess bils sem kom út úr samantekt IPCC. Loftslagslíkön sýna hátt bil jafnvægissvörunar loftslags og felst stærsti munurinn í því hvernig líkönin takast á við skýjamyndun (e. cloud feedback). Í stuttu máli: aukning í skýjahulu vegna hnattrænnar hlýnunnar myndi valda dempandi svörun (e. negative feedback) – þ.e. skýin myndu endurgeisla meira af sólarljósi út í geim og þar með kæla jörðina. Aftur á móti myndi minnkandi skýjahula verka sem magnandi svörun (e. positive feedback) – þ.e. að meira af sólarljósi myndi ná yfirborði jarðar og auka á hlýnunina.

Höfundar fyrrnefndrar greinar (Sherwood o.fl. 2014) skoðuðu hvernig mismunandi loftslagslíkön tókust á við svörun vegna skýja og kom í ljós að líkön með lága jafnvægissvörun loftslags voru í mótsögn við athuganir. Það kom í ljós að í þeim var reiknað með því að vatnsgufa drægist hærra upp í lofthjúpinn við hækkandi hita. Í raun (samkvæmt athugunum), þá hefur hlýnun í neðri hluta lofthjúpsins þau áhrif að vatnsgufa dregst neðar og minna verður um háskýjamyndanir. Minnkandi skýjahula í háloftunum veldur svo aukinni hlýnun (magnandi svörun).

Það skal tekið fram að þetta er aðeins ein grein og fjallar aðeins um einn þátt jafnvægissvörunar og pottþétt ekki síðasta greinin þar um. Þessi grein Sherwood o.fl (2014) er þó í samræmi við aðra nýlega ritrýnda grein (Fasullo & Trenberth 2012), en þeir fundu út að aðeins þau loftslagslíkön með háa jafnvægissvörun náðu að líkja eftir minnkandi vatnsgufu á lykilstöðum lofthjúpsins.

Einn höfunda, Steve Sherwood ræðir þessa grein í myndbandinu hér fyrir neðan. Ef rétt, þá sýnir þessi grein að áframhaldandi losun á jarðefnaeldsneyti getur leitt til þess að hnattrænn hiti geti verið búinn að hækka um 4°C um 2100 – sem myndi svo sannarlega ógna samfélagi manna og lífríki jarðar í heild.

Heimildir og ítarefni

Hér er um að ræða þýðingu á færslu sem birtist á Skeptical Science – New Study Suggests Future Global Warming at the Higher End of Estimates: 4°C Possible by 2100

Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing – Sherwood o.fl. 2014

Time-varying climate sensitivity from regional feedbacks – Armour o.fl. 2012

Robust increase in equilibrium climate sensitivity under global warming – Meraner o.fl. 2013

Energy budget constraints on climate response – Otto o.fl. (2013)

A Less Cloudy Future: The Role of Subtropical Subsidence in Climate Sensitivity – Fasullo og Trenberth 2012,

Myndband frá Peter Sinclair hjá Climate Denial Crock of the Week

Skýrsla IPCC frá 2013: AR5

Tengt efni á loftslag.is
17/01/2014
Gróðurhúsaáhrifin mæld
Þessi færsla er hluti af endurbirtingum hér á loftslag.is. Mikilvægt efni af síðunni og annað fróðlegt sérvalið efni mun rata inn undir endurbirtingarnar. Upphaflegu færsluna má finna hér en allar endurbirtingarnar má finna undir flipanum Endurbirtingar 2013.

Flestir vita að gróðurhúsaáhrifin valda því að Jörðin er mun heitari en annars væri og að aukinn styrkur gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftinu er að auka þau áhrif. En fæstir þekkja þó hvað það er í raun og veru í andrúmsloftinu sem gerir það að verkum að gróðurhúsaáhrifin verða og hvers vegna lítil breyting í snefilgösum í andrúmsloftinu – líkt og koldíoxíð (CO2) – skiptir svona miklu máli.

Það hefur verið þekkt frá því á nítjándu öld að sumar lofttegundir gleypa innrauða útgeislun sem berst frá Jörðinni, sem um leið hægir á kólnun frá Jörðinni og hitar upp yfirborð hennar. Þessar svokölluðu gróðurhúsalofttegundir eru meðal annars koldíoxíð (CO2) og vatnsgufa, auk ósons, metans og fleiri lofttegunda. Meirihluti lofttegunda í andrúmsloftinu sleppa þó þessari innrauðu útgeislun í gegnum sig, t.d. niturgas og súrefni. Auk þess má nefna að ský gleypa einnig innrauða útgeislun og leggja þar með sitt að mörkum til gróðurhúsaáhrifanna. Hins vegar þá valda ský því einnig að sólargeislar berast minna til jarðar og því eru heildaráhrif þeirra í átt til kólnunar.

Útgeislunarlitróf (e. outgoing spectral radiance) efst í lofthjúpi Jarðar, sem sýnir gleypni lofttegunda á mismunandi tíðni. Til samanburðar er sýnt með rauðu hvernig flæði er frá klassískum svarthlut er við 294°K (31°C).

Oft eru gróðurhúsaáhrifin skilgreind sem munurinn á milli yfirborðshita Jarðar og þess hitastigs sem væri ef gróðurhúsaáhrifanna nyti ekki við – en með nákvæmlega sama endurkast sólarljóss (e. albedo) frá yfirborði Jarðar – og hefur það verið reiknað um 33°C. Önnur leið til að setja gróðurhúsaáhrifin í samhengi er að mæla mismunin á innrauðri útgeislun við yfirborð Jarðar og þeirri útgeislun sem nær út fyrir lofthjúp Jarðar. Ef ekki væru gróðurhúsaáhrif, þá væri munurinn enginn. Mælingar sýna aftur á móti að yfirborð Jarðar geislar um 150 wött á fermetra (W/m2) meira en fer út í geim.

En hvað gleypa mismunandi gróðurhúsalofttegundir mikið af útgeislun? Að svara þessu er flóknara en mætti ætla í fyrstu, vegna eðli gleypninnar og þeirrar flóknu dreifingu efnanna, bæði í lóðréttu og á láréttu plani. Mismunandi efni gleypa auk þess í sig mismunandi tíðni innrauðu útgeislunarinnar og mismunandi svæði Jarðar gefa frá sér mismunandi styrk innrauðrar útgeislunnar, fer eftir yfirborðshita Jarðar, en einnig eftir því hversu mikið er af skýjum og vatnsgufu á því svæði. CO2 er aftur á móti vel blandað í andrúmsloftinu. Sumar bylgjulengdir útgeislunarinnar eru gleyptar af vatnsgufu eða skýjum eða vatnsgufu og CO2. Þessi skörun þýðir að ef þú tekur í burt eitt efnið þá er breytingin í því hversu mikil innrauð útgeislun er gleypt minni en ef eingöngu væri eitt efni um hverja bylgjulengd. Alla þessa þætti þarf að taka með í reikningin ef reikna á út þátt hvers efnis í gróðurhúsaáhrifunum.

Gervihnattamynd sem sýnir útgeislun frá Jörðinni í september 2008 og sýnir glögglega mismunandi útgeislun Jarðar. Takið t.d. eftir því að sitt hvoru megin við Miðbauginn þá sleppur meiri útgeislun, þar sem yfirborð jarðar er heitara og það er minna um ský (Mynd NASA/Earth Observatory/Robert Simmon frá CERES gervihnattagögnunum.)

NASA notar líkön af flæði útgeislunar Jarðar um lofthjúpinn og reyna þannig að brjóta niður til mergjar mismunandi þátt hvers efnis í góðurhúsaáhrifunum, þá með því að nota dreifingu á staðbundnum hita, vatnsgufu og skýjum. Með því að taka hvert það efni út úr líkaninu sem veldur gróðurhúsaáhrifum og reikna út gleypni sem verður fyrir mismunandi samsetningu lofthjúpsins, þá geta vísindamenn NASA reiknað út skörun og gleypni hvers efnis nokkuð raunsætt. Eins og við er að búast þá eru gróðurhúsaáhrif vatnsgufu áhrifamest, en hún gleypir um 50 % af útgeisluninni, á meðan ský gleypa um 25 % og CO2 um 20 %. Afganginn gleypa aðrar gróðurhúsalofttegundir, t.d. óson og metan, auk smásærra agna sem kallaðar eru örður (e. aerosols).

Þar sem CO2 hefur þetta mikilvæga hlutverk í hinum náttúrulegu gróðurhúsaáhrifum, þá er augljóst að breyting í styrk þess í andrúmsloftinu, vegna losunar CO2 af mannavöldum, mun auka á gróðurhúsaáhrifin. Að reikna út áhrif þessarar styrkbreytingar CO2 er hins vegar allt annað en að reikna út núverandi áhrif þess miðað við áhrif vatnsgufu og skýja. Það er vegna þess að hvort tveggja (vatnsgufa og ský) stjórnast af hitastigi og loftstraumum lofthjúpsins, sem CO2 gerir ekki. Sem dæmi, að þegar hiti eykst þá eykst styrkur vatnsgufu í andrúmsloftinu um 7 % fyrir hverja 1°C. Ský stjórnast ennfremur af hitastigi, þrýstingi, hitauppstreymi og styrk vatnsgufu. Þannig að breyting í styrk CO2 eykur gróðurhúsaáhrifin en um leið breytir það áhrif vatnsgufu og skýja. Þannig að reikningur á heildargróðurhúsaáhrifum við styrkbreytingu CO2 verður að taka með í reikninginn breytingar á hinum þáttunum að auki. Ef t.d. styrkur CO2 tvöfaldast þá mun gleypni af þess völdum aukast um 4 W/m2, en þegar vatnsgufa og ský bregðast við þeim breytingum, þá aukast gróðurhúsaáhrifin um næstum 20 W/m2 samtals. Þetta sýnir að svörun (e. feedback) vatnsgufu og skýja magnar upp áhrifin frá upphaflega geislunarálagi (e. radiative forcing) við styrkaukningu CO2. Loftslagsbreytingar fyrri tíma benda til þess að þetta gerist einnig í raunveruleikanum – en ekki bara í líkönum.

En hvað gerist þegar gróðurhúsalofttegundir eru teknar í burtu? Vegna þess að áhrif CO2 á gleypni er ekki línuleg, þá eru áhrif þess að fjarlægja CO2 úr andrúmsloftinu um sjö sinnum áhrifameira en að tvöfalda það. Ef það væri í raun hægt að fjarlægja það úr andrúmsloftinu í einum vettvangi, þá yrði töluverð kólnun, bæði bein og óbein – vegna þess að vatnsgufa og ský myndu einnig bregðast við því. Í tilraunum með líkönum þar sem allar gróðurhúsalofttegundir eru fjarlægðar þá kólnar Jörðin niður í fimbulkulda, þannig að hún verður um 35°C kaldari en hún er í dag – við það einnig að vatngsufa minnkar um 10% og endurskin Jarðar eykst (vegna snjóa og skýja) sem kælir Jörðina enn frekar.

Þannig að þrátt fyrir að styrkur CO2 í andrúmsloftinu sé lítill miðað við heildina, þá er mikilvægi CO2 í andrúmsloftinu ekki lítið, né heldur hlutverk þess við að móta loftslagsbreytingar framtíðarinnar.

Heimildir og ítarefni

Færslan er þýðing á færslu Gavin Schmidt loftslagsfræðings hjá NASA: Taking the Measure of the Greenhouse Effect

Byggt á grein Schmidt o.fl. 2010, sem birtist í Journal of Geophysical Research: The attribution of the present-day total greenhouse effect.

Tengt efni á loftslag.is
27/11/2013
Hvernig CO2 stjórnar hitastigi Jarðar
Þessi færsla er hluti af endurbirtingum hér á loftslag.is. Mikilvægt efni af síðunni og annað fróðlegt sérvalið efni mun rata inn undir endurbirtingarnar. Upphaflegu færsluna má finna hér en allar endurbirtingarnar má finna undir flipanum Endurbirtingar 2013.

Vatnsgufa og ský eru stórir þættir í gróðurhúsaáhrifum Jarðar, en ný líkön sem líkja eftir loftslagi lofthjúps og sjávar, sýna að hitastig Jarðar stjórnast að mestu leyti af styrk CO2 í andrúmsloftinu.

Mismunandi þættir í lofthjúpnum hafa mismunandi virkni í gróðurhúsaáhrfinum, sumir eru álag (forcing) og sumir eru svörun (feedback). Án CO2 og annarra gróðurhúsalofttegunda sem þéttast ekki, þá myndu vatnsgufa og ský ekki virka sem magnandi þáttur í gróðurhúsaáhrifunum.

Í grein sem nýlega kom út í Science (Lacis o.fl. 2010), þá greina vísindamenn frá NASA GISS hvernig gróðurhúsaáhrif Jarðar virkar og útskýra þátt gróðurhúsalofttegunda og skýja við gleypni útgeislunar á innrauða sviðinu á útleið út úr lofthjúpnum. Í ljós kom við keyrslu líkana að gróðurhúsalofttegundir sem þéttast ekki (e. non-condensing) – líkt og CO2, metan, nituroxíð (hláturgas) og fleiri, eru þær sem eru ráðandi. Án þeirra myndi vatnsgufa og ský ekki ná að magna upp gróðurhúsaáhrif og fimbulkuldi myndi ríkja á Jörðinni.

Önnur grein frá sama teymi (Schmidt o.fl. 2010) hefur verið samþykkt til birtingar í Journal of Geophysical Research, en þar er sýnt fram á að CO2 veldur um 20 % af gróðurhúsaáhrifunum. Vatnsgufa og ský aftur á móti valda samtals um 75 % og aðrar minniháttar lofttegundir og loftörður valda um 5 % af gróðurhúsaáhrifunum. Þrátt fyrir minni hlut í heildar gróðurhúsaáhrifunum þá eru það fyrrnefndar gróðurhúsalofttegundir sem þéttast ekki sem gegna lykilhlutverki í geislunarálagi (e. radiative forcing) því sem veldur gróðurhúsaáhrifum – og CO2 um 80 % af geislunarálaginu.

Tilraunin sem lýst var í áðurnefndri grein í Science var einföld í hönnun og framkvæmd – allar fyrrnefndar gróðurhúsalofttegundir sem þéttast ekki voru teknar út úr loftslagslíkaninu og það látið keyra í nokkurn tíma til að sjá hvaða áhrif það hefði á gróðurhúsaáhrifin.

Án stöðugs stuðnings frá fyrrnefndum gróðurhúsalofttegundum, þá hurfu gróðurhúsaáhrifin og vatnsgufa féll sem úrkoma úr lofthjúpnum, þannig að hitastig Jarðar féll og fimbulkuldi tók yfir Jörðina. Þetta þykir sína að vatnsgufa – þrátt fyrir að valda um 50 % af heildar gróðurhúsaáhrifunum – er í raun eingöngu svörun (e. feedback) og getur í raun ekki eitt og sér staðið undir gróðurhúsaáhrifunum.

Greinin styður vel við það sem setlög Jarðar sýna okkur um þróun styrks CO2 í jarðsögunni. T.d. hefur styrkur þess sveiflast á milli 180 ppm á kuldaskeiðum ísaldar og upp í um 280 ppm á hlýskeiðum. Á milli þeirra skeiða er oft um 5-6°C munur á hitastigi. Nú er styrkur CO2 kominn upp í 390 ppm og hitastig búið að hækka um tæplega eina gráðu frá því fyrir iðnbyltingu og því ljóst að með eða án frekari losun gróðurhúsalofttegunda þá er meiri hækkun hitastigs Jarðar í farvatninu.

Heimildir og ítarefni

Umfjöllun um greinarnar má finna á heimasíðu NASA: How Carbon Dioxide Controls Earth’s Temperature

Lacis o.fl 2010 (ágrip): Atmospheric CO₂: Principal control knob governing Earth’s temperature.

Schmidt o.fl. 2010: The attribution of the present-day total greenhouse effect.

Tengt efni á loftslag.is
26/11/2013
Frumskógar í suðurhluta Amazon að þorna
Samkvæmt nýrri rannsókn (Fu o.fl. 2013) þá er að lengjast tímabil þurrka í suðurhluta Amazon frumskógarins. Þurrkatímabilið stendur nú yfir í um þrjár vikur lengur en það gerði fyrir 30 árum síðan – sem eykur hættu á skógareldum og skógardauða.

Þegar þurrkarnir miklu voru árin 2005 og 2010, þá mátti sjá með gervihnöttum minnkandi gróður á stórum landsvæðum í suður Amazon (appelsínugul og rauð svæði).Mynd frá Ranga Myneni, Jian Bi and NASA.

Niðurstöður þessarar rannsóknar eru á skjön við þá niðurstöðu sem nýlega kom frá IPCC, en þar er reiknað með að þurrkatímabilið muni lengjast um aðeins 10 daga eða minna fram til ársins 2100. Líklegasta skýringin, fyrir þessum lengri tíma þurrka, telja höfundar vera hin hnattræna hlýnun.

Samkvæmt skýrslu IPCC er því spáð ennfremur að vætutíð framtíðar verði blautari. Það er þó ekki talið gagnast frumskógum því frumskógarjarðvegur nær eingöngu ákveðnu rakastigi, þrátt fyrir mikla úrkomu, sem þornar þegar tímabil þurrka skellur á. Því er mikilvægt fyrir frumskóginn að vatn bætist sífellt við, því annars minnkar vöxtur og hættan á skógareldum eykst.

Árið 2005, þegar miklir þurrkar voru á Amazon svæðinu, þá gaf frumskógurinn frá sér mikið magn af CO2 í stað þess að binda það, eins og skógum er von og vísa. Ef slíkt endurtekur sig trekk í trekk, þá má segja að farið sé yfir ákveðinn vendipunkt og að magnandi svörun sé komin af stað.

Heimildir og ítarefni

Sjá nánar á heimasíðu háskólans í Texas: Risk of Amazon Rainforest Dieback is Higher Than IPCC Projects

Greinina má lesa á heimasíðu PNAS, Fu o.fl. 2013: Increased dry-season length over southern Amazonia in recent decades and its implication for future climate projection

Tengt efni á loftslag.is
06/11/2013
Leyndardómur sífrerans
Ný sérhönnuð flugvél á vegum NASA, flýgur þessi misserin hægt og lágt yfir landsvæði Alaska norðan heimskautsbaugar. Hér er um að ræða vél sem notuð er í verkefni sem kallað er Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment (CARVE), en það er fimm ára rannsókn sem á að varpa ljósi á hvernig loftslagsbreytingar hafa áhrif á kolefnishringrás norðurslóða.

Í vélinni eru nemar sem greina losun á gróðurhúsalofttegundunum CO2 og metangasi úr þiðnandi sífrera.

Svæði með sífrera ná yfir nærri einn fjórða af meginlöndum norðurhvels jarðar. Verkefnið CARVE (Carbon in Arctic Reservoirs Vulnerability Experiment) sem er á vegum NASA skoðar sífrera norðan við heimskautsbaug í Alaska til að kanna losun á CO2 og metani úr þiðnandi sífrera.Mynd: Hugo Ahlenius, UNEP/GRID-Arendal

Neðanjarðar

Sífreri, frosinn jarðvegur, er víða neðanjarðar á norðurskautinu. Á hverju sumri þá þiðnar efsti hluti jarðvegsins, mismikið þó. Þar sem er hvað kaldast þiðnar einungis tæplega 10 sentimetra lag, en þiðnunin getur verið nokkrir metrar á hlýrri svæðum. Í þessu efsta lagi jarðvegsins, lifa plöntur norðurskautsins. Hið kalda og blauta loftslag norðurskautsins kemur í veg fyrir að plöntur og dýr nái að rotna, þannig að á hverju ári þá bætist í sarpinn lífrænt kolefni, sem svo sekkur niður í sífrerann.

Þýdd skematísk mynd úr grein Schaeffer o.fl. 2011 sem sýnir magnandi svörun við bráðnun sífrera.

Á nokkrum hundruðum þúsunda, jafnvel milljónum ára , hefur jarðvegur sífrera norðurskautsins, safnað miklu magni af lífrænum kolefnum – sem metið er að sé á milli 1.400-1850 petagrömm (petagramm er einn milljarður tonna). Það er um það bil helmingur alls lífræns kolefnis sem jarðvegur jarðarinnar geymir. Til samanburðar þá hafa um 350 petagrömm af kolefni verið losuð við bruna jarðefnaeldsneytis frá 1850. Mikill hluti þessa lífræna kolefnis er í efstu þremur metrunum sem er hvað viðkvæmastur fyrir þiðnun.

Talið er að forskeytið sí í sífrera fari brátt að heyra sögunni til – en norðurskautið og þar með jarðvegur sífrerans er að hlýna hraðar en önnur svæði jarðar. Hlýnunin sem nær smám saman dýpra og dýpra, gerir þessar kolefnisbirgðir óstöðugar og getur losað þær út í andrúmsloftið í formi CO2 og metangass og þar með aukið á gróðurhúsaáhrifin og hlýnun.

Núverandi loftslagslíkön ná ekki fullkomlega að herma hvernig loftslagsbreytingar hafa áhrif á sífrera, né þá hvernig sífrerinn muni hafa áhrif á staðbundið og hnattrænt loftslag. Því er mikilvægt að reyna að mæla breytingar þær sem nú eru að gerast til að hægt sé að áætla meir um framtíðina.

Með fyrrnefndu verkefni, CARVE, sem nú er á sínu þriðja ári er einmitt verið að auka þekkingu og skilning á því hvernig vatns- og kolefnishringrás norðurskautsins tengist loftslagi. Hingað til hefur vitneskja okkar um hvernig sífrerinn bregst við hlýnuninni, verið takmörkuð.

Í flugvélinni eru háþróuð tæki sem “lykta” af andrúmsloftinu í leit sinni að gróðurhúsalofttegundum. Einnig eru nákvæmar litrófsmyndavélar sem greina hvernig sólarljós endurkastast frá yfirborði jarðar og mælir þannig styrk CO2, metans og CO í andrúmsloftinu. Þær mælingar eru kvarðaðar með mælingum við jörðu á nokkrum lykilstöðum. Á þessum lykilstöðum eru tekin loftsýni auk mælinga á raka í jarðvegi og hitastigi, til að ákvarða hvort jarðvegurinn er frosinn, þiðinn eða vatnssósa.

Ekki eru allar gróðurhúsalofttegundir jafnar

Svarthvít mynd tekin með Gambit gervihnettinum árið 1966 (vinstri) sýnir sífrera með stökum runnum, en mynd tekin árið 2009 (hægri) sýnir mun þéttvaxnari runna.Myndir frá U.S. Geological Survey.

Það er mikilvægt að flokka jarðveginn og hver staðan er í yfirborðinu. Það er fylgni milli jarðvegsgerða og hvernig hann losar CO2 og metan. Jarðvegur norðurskautsins hefur í gegnum tíðina bundið meira af kolefni en hann hefur losað. Ef loftslagsbreytingar gera norðurskautið heitt og þurrt, þá búast vísindamenn við að þau muni losa kolefni í formi CO2. Hins vegar ef það hlýnar og verður að auki blautara, þá muni losunin verða að mestu leyti metan.

Munurinn þar á milli er mikill. Ef borið er saman, sami fjöldi mólikúla af CO2 og metani, þá er metan 22 sinnum áhrifameiri gróðurhúsalofttegund en CO2 á 100 árum – en 105 sinnum áhrifameiri ef tekið er 20 ára tímabil. Því er mikilvægt að vita í hvaða magni metan og CO2 losna úr sífreranum. Aðrir mikilvægir þættir sem rannsakaðir eru og hafa áhrif á losun sífrerans, er t.d. tímasetning vorleysinga og lengd þess tímabils sem gróður vex – en það eru þættir sem hafa áhrif á hvort ákvæðin svæði losa eða binda kolefni.

Fyrstu niðurstöður

Niðurstöður streyma inn og segja vísindamenn að nú þegar sé ljóst að losunin á metani og CO2 er önnur en líkanareikningar gerðu ráð fyrir. Á stórum svæðum í miðhluta og norður Alaska var meira útstreymi á CO2 og metani úr jarðveginum, en venjulegt getur talist. Sem dæmi var mikið streymi á metani úr mýrum Innoko víðáttunnar og urðu mæligildin á tímabili um 650 ppb hærri en bakgrunnsgildin.

Líklega munu áframhaldandi rannsóknir á sífreranum auka skilning okkar á því hvort einhvern vendipunkt (e. tipping point) er að finna í sífreranum, þ.e. hvort hætt sé við að hlýnunin verði það mikil að ekki verði aftur snúið og að sífrerinn taki til við að auka á gróðurhúsaáhrifin óháð okkur mönnunum.

Víða streymir metan

Metan sreymir víða úr jarðlögum, meðal annars frá landbúnaði og nú nýlega hefur orðið vart við mikið uppstreymi af sjávarbotni norður af Síberíu (frétt á RÚV). Styrkur metans í andrúmsloftinu hefur verið að aukast jafnt og þétt og er nú orðinn 1800 ppb (parts per billion) en fyrir iðnbyltinguna var styrkur þess í kringum 700 ppb. Eins og kemur fram í fréttinni um uppstreymið norður af Síberíu, þá er talið að fyrir um 55 milljónum ára (PETM – Paleocene Eocene Thermal Maximum) hafi orðið mikið streymi metans úr metangeymum jarðar. Sá atburður jók hitann um nokkrar gráður, auk þess sem mikill fjöldaútdauði varð hjá sjávarlífverum, vegna súrnunar sjávar (sem var vegna auksins CO2 í andrúmsloftinu). Þó sá atburður hafi verið hraður þá er talið að nú séu úthöfin að súrna 10 sinnum hraðar.

Hvort og hvenær streymi metans úr sífrera á landi eða hafsbotni fer að nálgast hættuleg mörk eru upplýsingar sem við höfum varla efni á að bíða eftir – svo alvarlegt er það ef farið verður yfir þá vendipunkta. En víst er að á meðan þjóðir heims ströggla við að finna lausnir til að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda þá styttist óhjákvæmilega í þá vendipunkta.

Heimildir og ítarefni

Þessi færsla er að hluta unnin upp úr heimasíðu NASA Jet Propulsion Laboratory: Is a Sleeping Climate Giant Stirring in the Arctic?

Heimasíða CARVE

Schaefer o.fl. 2011 í tímaritinu Tellus: Amount and timing of permafrost carbon release in response to climate warming

Tengt efni á loftslag.is
23/06/2013
Öfgavetur í kjölfar mikillar bráðnunar hafíss á norðurslóðum
Í kjölfar mikillar bráðnunar hafíssins á Norðurskautinu nú í sumar, má búast við röskun í veðrakerfi norðurhvelsins í vetur og þá sérstaklega í Bandaríkjunum og Evrópu. Þetta er mat Jennifer Francis sem er sérfræðingur í lofthjúpi jarðar í háskólanum Rutgers í New Jersey. Aukinn hiti á Norðurskautinu er þannig talinn geta haft áhrif á skotvinda (e. jet stream) sem gæti aukið tíðni öfgaatburða á fyrrnefndum svæðum.

Hin mikla bráðnun sem orðið hefur á þessu ári, svo slegið hefur fyrri met, er að auka hitainnihald Norður-Íshafsins og andrúmsloftsins, að sögn Jennifer og líkt og að bæta við nýrri orkuuppsprettu fyrir lofthjúpinn.

Hafísútbreiðslan þann 3. sept 2012 (mynd: nsidc.org)

Þann 26. ágúst náði útbreiðsla hafíss nýjum lægðum, en fyrra metið var slegið í september 2007 og enn er útbreiðsla hafíssins að minnka þegar þetta er skrifað. Þessi bráðnun veldur magnandi svörun sem þekkt er sem Norðurskautsmögnunin (e. Arctic amplification). Því meira sem bráðnar af hafís, því meiri orku dregur Norðurskautið til sín – því þar sem áður var hafís sem speglar sólarljósinu aftur út í geim, er nú opið og dökkt haf. Þetta eykur hitastig sjávar og lofthjúpsins á Norðurskautinu – sem svo bræðir enn meiri hafís.

Á haustin, þegar sólin sest yfir Norður-Íshafinu og það byrjar að frjósa aftur, þá losnar hitinn aftur út í lofthjúpinn. Þar sem fyrrnefndir skotvindar eru knúðir áfram af hitamismun milli Norðurskautsins og svæða sunnar á hnettinum, þá hafa allar breytingar á þeim hitamismun áhrif á vindana – með tilheyrandi afleiðingum.

Samkvæmt Francis, þá virðist sem sveiflan aukist í skotvindakerfinu þ.e. í stefnu norður-suður – með öðrum orðum þá eykst bylgjulengd skotvindanna á haustin og yfir vetrartímann. Aukin bylgjulengd getur valdið auknum öfgum í veðri, en öfgar í veðri eru oft tengdir veðrakerfum sem eru lengi að breytast. En þó vísbendingar séu um að skotvindar séu að hægja á sér og auka bylgjulengd sína, þá er erfitt að segja til um hvaða áhrif það hefur á komandi vetur.

Staðsetning skotvindanna ræðst af öðrum þáttum, samkvæmt Francis – meðal annars Kyrrahafssveiflunni (ENSO) og Atlantshafssveiflunni (AO) – en líklega megi þó búast við mjög óvenjulegu veðri í vetur. Óvenjulega kaldur og snjóþungur vetur árið 2009-1010 og 2010-2011 á austurströnd Bandaríkjanna og í Norður-Evrópu, er samkvæmt Francis, nátengdur hlýnun Norðurskautsins. Það að veturinn 2011-2012 var ekki eins öfgakenndur veldur því að efasemdir eru uppi um þessi tengsl meðal sumra loftslagsfræðinga. Aðrir hafa bent á, meðal annars Jim Overland hjá NOAA, að ekki sé hægt að útiloka tilgátu Francis út af einum vetri – ekki sé alltaf beint samband á milli orsaka og afleiðinga.

Það verður því áhugavert að fylgjast með þróuninni í haust og fram á vetur.

Heimildir og ítarefni

Þýtt og staðfært úr frétt Climate Central: ‘Astonishing’ Ice Melt May Lead to More Extreme Winters

Hafísmetið fellur: Arctic sea ice extent breaks 2007 record low

Ástand hafíssins í ágúst: Arctic sea ice falls below 4 million square kilometers

Áhugavert viðtal við Jón Egil Kristjánsson í speglinum um öfgakennt veðurfar

Tengt efni á loftslag.is
15/09/2012
Loftmyndir sýna breytingar á vistkerfi Síberíu
Loftmyndir sem teknar voru með rúmlega fjörutíu ára bili sýna greinilega breytingu á vistkerfi Síberíska Norðurskautsins (e. Siberian Arctic), en hækkandi hitastig hefur aukið vöxt þykkra runna þar sem áður var freðmýri.

Svarthvít mynd tekin með Gambit gervihnettinum árið 1966 (vinstri) sýnir freðmýri með stökum runnum, en mynd tekin árið 2009 (hægri) sýnir mun þéttvaxnari runna.Myndir frá U.S. Geological Survey.

Myndirnar hér fyrir ofan sýna hvernig svæði við Yennisey fljót í Rússlandi breyttist milli áranna 1966 og 2009. Fyrri myndin, sem tekin var með gervihnetti sem notaður var til njósna, sýnir mikið opið svæði. Myndin sem tekin var árið 2009 sýnir aftur á móti þykka runna sem náð hafa fótfestu á svæðinu. Það er að valda miklum breytingum í vistkerfi svæðisins – með minnkandi fjölbreytileika gróðurs og erfiðara svæði yfirferðar fyrir hrendýr og dádýr.

Þess konar breyting getur líka haft annars konar breytingar í för með sér og hafa vísindamenn velt því fyrir sér hvort auknir runnar muni auka hita norðurskautanna og hraða þar með á bráðnuninni (magnandi svörun) eða dempa breytingarnar. Það er ekki eingöngu áhugavert frá vísindalegu sjónarhorni, heldur getur hraðari bráðnun valdið aukinni losun metans út í andrúmsloftið – en metan er mikilsvirk gróðurhúsalofttegund.

Það er á tvennan hátt sem auknir runnar hafa áhrif á sífrerann. Til að byrja með þá mynda runnarnir skugga fyrir sólu og kæla þar með yfirborð freðmýranna. Á móti kemur að endurskin sólar minnkar (e. albedo), en dökk laufblöð runnanna dregur í sig meira af geislum sólar en runnalaus svæði.

Í nýrri rannsókn (Lawrence og Swenson 2012) þar sem notuð voru loftslagslíkön til að leita svara við því hversu mikil áhrif runnarnir hafa, kom í ljós við líkanakeyrslur, að yfirborð jarðar varð kaldara undir runnunum og jarðvegur þiðnaði þar minna yfir sumartíman en á opnum freðmýrum. Þegar runnagróður í líkaninu var aftur á móti aukinn um 20 %, þá hlýnaði aftur á móti talsvert vegna breytinga í endurskini og vegna aukins raka sem fylgir aukinni ljóstillífun af völdum runnanna. Það aftur á móti hitaði jarðveginn og náði hann að þiðna um 10 sm dýpra en án runnagróðursins samkvæmt líkaninu.

Niðurstaða rannsóknarinnar bendir því eindregið til þess að sífreri freðmýranna verði viðkvæmari en áður við aukningu runnagróðurs – að það myndist einhvers konar magnandi svörun (e. positive feedback) sem veldur meiri bráðnun og meiri losun metans út í andrúmsloftið.

Heimildir og ítarefni

Migratin Siberian Shrubs

Shrub Takeover. One Sign of Arctic Change

Grein þeirra Lawrence og Swenson 2012: Permafrost response to increasing Arctic shrub abundance depends on the relative influence of shrubs on local soil cooling versus large-scale climate warming

Tengt efni á loftslag.is
14/02/2012
Grænlandsjökull dökknar og bráðnar hraðar
Hvítt yfirborð Grænlandsjökuls endurkastar rúmlega helming þess sólarljóss sem fellur á hann. Þessi eiginleiki hjálpar jöklinum við að viðhalda sér: minni gleypni sólarljóss þýðir minni hlýnun og bráðnun. Undanfarinn áratug hafa gervihnattamælingar sýnt breytingu í endurskini jökulsins. Dökknandi yfirborð hans gleypir meiri orku frá sólarljósinu og hraðar bráðnunina.

Myndin hér fyrir ofan sýnir hlutfallslega breytingu á endurkasti sólarljóss frá yfirborði Grænlandsjökuls sumarið 2011, samanborið við meðaltal þess milli áranna 2000 og 2006 – samkvæmt gögnum frá gervihnöttum NASA. Nánast öll jökulbreiðan er blálituð sem bendir til þess að jökullinn hafi endurkastað allt að 20% minna síðastliðið sumar en fyrri hluta síðasta áratugs.

Loftslagsvísindamenn tala gjarnan um magnandi svörun við að lýsa þessum áhrifum, þ.e. við hlýnunina þá bráðnar ís og snjór og undirliggjandi yfirborð sem er dekkra veldur aukinni hlýnun sem veldur meiri bráðnun og svo koll af kolli. Samskonar magnandi svörun má sjá þar sem hafís bráðnar og dökkt úthafið tekur við af hvítu yfirborðinu.

Miðað við tengslin sem eru milli hlýnunar og minnkandi endurkasts þá passar munstur kortsins vel við það sem búast má við. Yfirborð sem liggur lægra og er þar með hlýrra hefur dökknað mun meira en yfirborð sem liggur hærra og hið dökka yfirborð virðist hafa færst ofar.

Dökkur ís á yfirborði jökulsins við hliðina á straumrás vegna bráðnunar nálægt jaðri jökulsins. Samanborið við ferskan snjó og hreinan ís, þá gleypir dökkt yfirborðið mun meiri orku frá sólinni, sem hraðar bráðnunina. © Henrik Egede Lassen

Samkvæmt Jason Box, aðalhöfundi Grænlandskafla skýrslunnar um Norðurskautið (sjá heimildir) þá er dökknunin um miðbik jökulsins jafnt eins áhugaverð og sú út við jaðrana. Um miðbikið er hæsti punktur jökulsins og engin sjáanleg bráðnun. Jason segir að dökknunin þar sé vegna þess að ískrystallar hafi hitnað, við það festast þeir saman og verða rúnaðir. Þannig krystallar gleypa meira sólarljós en þeir fersku.

Nýfallnir snjókrystallar eru með fjöldan allan af flötum sem endurgeisla sólarljósi (vinstra megin). Er þeir hitna þá verða krystallarnir rúnaðir og festast saman (hægri).

Talið er að þessi dökknun Grænlandsjökuls síðastliðin 12 ár, þ.e. milli 2000 og 2011 hafi valdið því að jökulbreiðan gleypti aukreytis um 172 quintillion (10¹⁸) joules af orku sem er nærri tvisvar sinnum meiri orka en árleg orkunotkun Bandaríkjamanna árið 2009. Þar sem jökulbreiðan er að bráðna, þá hefur þessi auka orka tvöfaldað bráðnunarhraðann. Þar sem engin leysing er þá fer þessi auka orka í að auka hita í snjónum frá -10°C og upp að frostmarki.

Sjá einnig myndband um bráðnunina síðastliðið sumar:

Heimildir og ítarefni

Unnið upp úr umfjöllun á heimasíðu ClimateWatch Magazine: Greenland Ice Sheet getting darker

Fyrrnefndur Jason Box er með góða heimasíðu og fjallar um málið sjálfur og nánar þar, sjá: Meltfactor – Greenland Ice Sheet Getting Darker

Sjá einnig – Highlights of the 2011 Arctic Report Card og Greenland Albedo Page at Byrd Polar Research Center

Tengt efni á loftslag.is
13/01/2012
Hversu viðkvæmt er loftslagið?
Fyrir nokkru kom út leiðarvísirinn Efasemdir um hnattræna hlýnun – Hinn vísindalegi leiðarvísir. Hér er einn kafli hans.

Mismunandi mat á jafnvægissvörun loftslags (41).

Hversu viðkvæmt er loftslagið?

Jafnvægissvörun loftslags segir til um hversu mikið hnattrænn hiti geti aukist við tvöföldun á CO2 í lofthjúpnum. Vel þekkt er að bein áhrif tvöföldunar á CO2 (þ.e. án dempandi eða magnandi svörunar) er um 1,2°C. Stóra spurningin er því sú, hver svörunin verður við þeirri hlýnun. Mun magnandi svörun magna upphaflegu hlýnunina? Er dempandi svörun nægileg til að halda hlýnuninni niðri?

Jafnvægissvörun loftslags hefur verið ákvörðuð með mismunandi aðferðum. Mælingar á hnattrænum hita, gervihnattamælingar, varmi sjávar, eldvirkni, fornloftslag og keyrsla loftslagslíkana eru allt nálganir sem notaðar hafa verið til að reikna út viðbrögð við auknum varma loftslags. Margar óháðar rannsóknir hafa verið gerðar, þar sem stuðst er við mismunandi tímabil og mismunandi þætti loftslags með mismunandi úrvinnsluaðferðum [41].

Þessar margvíslegu aðferðir veita samkvæma mynd af jafnvægissvörun á bilinu 2 – 4.5°C og með líklegasta gildi um 3°C. Það þýðir að magnandi svörun magnar upp hlýnunina sem verður við aukinn styrk CO2.

Sumir telja að jafnvægissvörun loftslags sé lægri og benda á rannsókn Lindzen og Choi [44]. Sú rannsókn notar gervihnattamælingar á innrauðri útgeislun frá jörðinni og benda þau gögn til sterkrar dempandi svörunar. Þau gögn skoða þó aðeins hitabeltið. Hitabeltið er þó ekki lokað kerfi því mikil orka dreifist frá hitabeltinu og að heittempruðu beltunum [45]. Til að reikna út hnattræna jafnvægissvörun loftslags þarf að nota hnattræn gögn. Flestar rannsóknir sem nota hnattræn gögn sýna magnandi svörun [46,47].

Skilningur á jafnvægissvörun loftslags fæst með því að skoða gögnin í heild. Að segja að hún sé lág út frá einni rannsókn, er sama og að hundsa öll hin fjölmörgu gögn sem benda til magnandi svörunar og hárrar jafnvægissvörunar loftslags.

Við kíkjum á næsta kafla af Efasemdir um hnattræna hlýnun – Hinn vísindalegi leiðarvísir síðar.

Heimildir og ítarefni

41. Knutti og Hegerl 2008: The equilibrium sensitivity of the earth’s temperature to radiation changes.

44. Lindzen og Choi 2009: On the determination of climate feedbacks from ERBE data.

45. Trenberth o.fl. 2010: Relationships between tropical sea surface temperature and top-of-atmosphere radiation.

46. Murphy 2010 (ágrip): Constraining climate sensitivity with linear fits to outgoing radiation.

47. Chung o.fl. 2010 (ágrip): Revisiting the determination of climate sensitivity from relationships between surface temperature and radiative fluxes.

Tengt efni á loftslag.is
11/10/2011