Einn af þeim þáttum sem getur haft áhrif á loftslag jarðar er eldvirkni, en þau áhrif eru aðallega tvenns konar.
Mynd af gosmekkinum í Pinatubo eldfjallinu, júní 1991.
Annars vegar er um að ræða skammtímaáhrif af völdum aukninga arða (e. aerosols), þá mest brennisteinsdíoxíðs, í lofthjúpnum en þær geta minnkað inngeislun sólar, sem leiðir til kólnunar. Til að eldvirkni nái að hafa kælandi áhrif þarf margt að spila saman. Eldgosið þarf að vera öflugt, gosmökkur hár og þá skiptir efnasamsetning arðanna miklu máli. Staðsetning á hnettinum hefur líka áhrif, en örðurnar dreifast betur um hnöttinn ef staðsetning eldgossins er nálægt miðbaug jarðar. Mikil eldvirkni í langan tíma hnattrænt, getur haft viðvarandi kólnun í för með sér, en örður hreinsast þó úr lofthjúpnum á nokkrum árum eftir að eldvirkni lýkur.
Hins vegar er um að ræða langtímaáhrif á jarðfræðilegum skala (áratugamilljónir ára), oft í samspili við breytingar á flekahreyfingum. Við þær breytist styrkur koldíoxíðs (CO2) í lofthjúpnum smám saman, sem veldur annað hvort hægfara hlýnun, ef CO2 styrkur eykst eða hægfara kólnun, ef CO2 styrkur minnkar. Þótt langtímaáhrifin séu áhugaverð og sýni okkur hvernig CO2 hefur verið ráðandi þáttur í loftslagi jarðarinnar í gegnum jarðsöguna, þá skipta þau ekki miklu máli fyrir okkur nútímamenn því magn þess CO2 sem jörðin gefur frá sér við eldvirkni er sáralítið miðað við það magn sem menn losa á ári núorðið. Það tekur mennina um 3-5 daga að losa jafn mikið CO2 út í andrúmsloftið og losnar við eldvirkni að meðaltali á ári (Gerlach 2011).
Áhrif eldvirkni til skamms tíma
Stór eldgos geta valdið snöggum breytingum í stuttan tíma og þá til kólnunar (frá nokkrum mánuðum og upp í nokkur ár). Mögnuðustu eldgosin spúa örðum, þ.e. fíngerðri ösku og brennisteinsríkum lofttegundum (SO2) í miklu magni út í andrúmsloftið, sem dreifir sig síðan um veðrahvolfið (e. troposphere) og stundum alla leið upp í heiðhvolfið (e. stratosphere) en mörkin þar á milli eru í um 10-13 km hæð á miðlægum breiddargráðum. Þar dreifa þær sig sem ský um lofthjúp jarðar á nokkrum vikum. Við það dregur úr inngeislun sólar sem nær yfirborði jarðar og meðalhiti jarðar lækkar.
Gott dæmi um þannig eldvirkni var sprengigosið í Pinatubo 1991 í Filippseyjum, en eldfjallið gaus 12. júní og gosmökkurinn náði í allt að 20 km hæð. Það framleiddi um 5 rúmkílómetra af dasíti (ísúr-súr gosefni) og 20 milljón tonn af lofttegundinni SO2 (brennisteinsdíoxíði) mesta magn sem mælst hefur. Lofttegundin fór upp í heiðhvolfið og var búin að umlykja hnöttinn á þremur vikum. Við það minnkaði inngeislun sólar um heil 10% á Hawaii og hitastig jarðar er talið hafa lækkað hnattrænt séð um 0,5°C í 2-4 ár vegna þess.
Mynd sem sýnir greinilega kólnunina tengda eldgosinu í Pinatubo.
Þrennt virðist ráðandi um skammtímaáhrif eldvirkni á loftslag jarðar:
Eðli eldgossins. Því öflugra eldgos og því meiri sprengivirkni sem er, því meiri kólnun. Ísúr eða súr gosefni eru talin sérstaklega varhugaverð – en þá eykst sprengivirknin og fínu gosefnin ná hærra upp í lofthjúpinn. Mest áhrif hafa þau ef þau ná í miklu magni upp í heiðhvolfið.
Framleiðsla brennisteinsdíoxíðs. Magn þess skiptir miklu máli til kólnunar, en áhrif til kólnunar er mest vegna endurkasts sólarljóss af völdum þess.
Staðsetning. Eldgos á hærri breiddargráðum dreifa öskunni og brennisteinsdíoxíðinu ekki eins vel og eldgos staðsett á lægri breiddargráðum. Því þarf gosið að verða því meira til að það hafi áhrif. Við miðbauginn þá dreifast þessi gosefni um mun stærra svæði vegna háloftavinda til suðurs og norðurs og því meira endurkast sólarljóss.
Við fyrrnefnt eldgos í Mount Pinatubo komu allir þessir þættir saman, sem varð til þess að það kólnaði hnattrænt um sirka hálfa gráðu í 1-2 ár.
Það eru þó ýmsar undantekningar frá þessari þrískiptu þumalputtareglu. Sem dæmi eru Skaftáreldar (1783-1784) sem mynduðu Lakagíga, en þar er ekki um að ræða mikla sprengivirkni, heldur mikið og öflugt basískt sprungugos. Ekki er heldur hægt að segja að staðsetningin sé nálægt miðbaug eins og við vitum. Hins vegar framleiddu Lakagígar mjög mikið magn af brennisteinsdíoxíð á þeim átta mánuðum sem þeir gusu og olli það ekki eingöngu kólnun á norðurhveli jarðar, heldur fylgdu því einnig eiturský og móða – samanber móðuharðindin (sjá t.d. Highwood og Stevenson 2003).
Samanburður við aðra þætti loftslags
En getur minnkandi eldvirkni að einhverju leiti verið völd að þeirri hnattrænu hlýnun sem verið hefur undanfarna öld og áratugi?
Eins og komið hefur fram, þá getur mikil eldvirkni í langan tíma, haft viðvarandi kólnun í för með sér og því réttmætt að velta þeim fleti upp. Ef skoðaðar eru rannsóknir þar sem metnir eru helstu áhrifaþættir hinnar hnattrænu hlýnunar, þá kemur í ljós að breyting í eldvirkni skýrir alls ekki þá hitaukningu sem orðið hefur síðastliðna öld.
Mynd sem sýnir prósentuhluta áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 100-150 ár, samkvæmt Tett o.fl. 2000 (T00, dökk blár), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Stott o.fl. 2010 (S10, grár), Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár) og svo Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur).
Hlýnun jarðar undanfarna öld er hvorki hægt að tengja við minkandi eldvirkni, né aukningu á CO2 af völdum eldvirkni. Mannlegi þátturinn er ríkjandi og þá sérstaklega losun manna á CO2 út í andrúmsloftið við bruna jarðefnaeldsneytis. Það er þó ljóst að eldvirkni hefur áhrif á loftslag og geta mikil eldgos með mikilli eldvirkni kælt jörðina tímabundið – hvort slíkt eldgos kemur í dag eða eftir 5 ár er óljóst, en yfirgnæfandi líkur eru þá á því að sú kólnun verði skammvinn.
Enn og aftur er komið að því að skoða árið sem var að líða með fókus á hitastig í heiminum. Það virðist vera orðið venja að það ár sem er nýliðið í hvert og eitt skiptið sé meðal 10 heitustu ára frá upphafi og á því varð engin breyting í ár, árið 2013 kemst á listann þrátt fyrir staðbundin kuldaköst og vetrar hörkur hér og þar, eins og vill gerast ár hvert. Hitafrávikið árið 2013 endaði í +0,60°C hjá NASA GISS * og er það 7. heitasta árið frá upphafi mælinga samkvæmt þeirra skráningum. Hjá NOAA endaði árið í +0,58°C miðað við sama viðmiðunartímabil (1951-1980) og er það 4. heitasta árið samkvæmt þeirra skráningum. Á eftirfarandi grafi má sjá samanburð á hitafrávikunum eins og þau eru samkvæmt NASA og NOAA í einni mynd (sjá samanburðar skjal hér [PDF]):
Munurinn á gagnasettunum liggur mest í breytilegri aðferðafræði varðandi hvernig svæði með fáum veðurstöðvum, eins og t.d. Suður- og Norðurskautið, eru tekin inn í gögnin. Eins og sjá má er nokkuð gott samræmi í þessum tveimur gröfum. Árið 2013 er örlítið hlýrra en árið 2012, sem endaði í hitafrávikinu +0,56°C, sjá Árið 2012 skv NASA GISS, öfgahitar og hnatthitaspá meistaranna. Það lítur ekki út fyrir að það sé nokkur viðsnúningur í hnattrænni hlýnun þetta árið, frekar en á síðustu árum og áratugum.
Hnatthitaspámeistarinn 2013
Undanfarin ár höfum við eftir áramót spáð fyrir um komandi ár og hitafrávikið og höfum við notað NASA GISS sem viðmið. Á síðasta ári voru fjórir sem treystu sér í að spá fyrir um 2013. Árið 2012 endað, eins og áður sagði, í +0,56°C hitafráviki, en spár fóru þannig að allir nema einn spáðu lítilsháttar hlýnun frá fyrra ári, en hinn síðasti (undirritaður) spáði lítilsháttar kólnun. En áður en lengra er haldið, þá þarf að halda því til að haga að síðan í janúar á síðasta ári, þá hefur 0,56°C talan verið leiðrétt í 0,58°C. Það virðast alltaf verða einhverjar smávægilegar leiðréttingar þegar líða tekur á (fleiri gögn og bætt gagnvinnsla gætu útskýrt það) og það er svo sem ekkert óeðlilegt við það. En þar sem 0,56°C var okkar grunnur í spám okkar á síðasta ári, þá þarf að leiðrétta spárnar um 0,02°C upp á við. Það hefur engin áhrif á hver er sigraði, en smávægilega breytingu á hinum sætunum.
Spáin fyrir 2013, ásamt leiðréttingum:
Spá 2013
Upprunaleg spá
Leiðrétt spá
Frávik frá niðurstöðu
Höskuldur Búi
+0,64°C
+0,66°C
+0,06
Sveinn Atli
+0,54°C
+0,56°C
-0,04
Emil Hannes
+0,60°C
+0,62°C
+0,02
Jón Erlingur
+0,62°C
+0,64°C
+0,04
Niðurstaðan fyrir árið 2013 er síðan hitafrávik upp á +0,60°C. Samkvæmt þessu hitti Emil Hannes næst niðurstöðunni og er því hér með krýndur Hnatthitaspámeistari 2013. Þar á eftir koma þeir Jón Erlingur og Sveinn Atli fast á hæla hans og að lokum rekur Höskuldur lestina. Þessi spá verður að teljast þokkaleg af okkar hálfu og þess má geta að meðaltalið af spánnum (miðað við leiðrétta spá) er 0,62°C. Það væri gaman að fá enn fleiri hnatthitaspámenn þetta árið, líka þeir sem telja að kólnun sé í nánd og jafnvel byrjuð – það væri spennandi að sjá þeirra spár til samanburðar.
Árið 2014 – vangaveltur og spá
Því næst er tími til komin að setja sig í spámanns stellingar á ný eins og undanfarin ár. Þar sem það er langt síðan að El Nino ástand í Kyrrahafinu hefur verið marktækt, það hefur yfirleitt þau áhrif að hitastig á heimsvísu hækkar, þá ætla ég að spá því að það ástand fari í gang í ár og að það muni hafa áhrif til hækkunar frá árinu 2013. Það er svo spurning hversu langan tíma af árinu það ástand gæti varað. Til að gera langa sögu stutta, þá ætla ég að spá lítilsháttar hækkun hitastigs árið 2014, frá því sem var 2013, eða um +0,04°C hærra en 2013 endaði í, sem er þá hitafrávik upp á +0,64°C fyrir árið 2014 (miðað við núverandi forsendur). Sem yrði þá 3ja heitasta ár frá upphafi mælinga árið 1880 ef litið er á gögn NASA GISS.
Við hvetjum hér með lesendur loftslag.is að spreyta sig í þessari skemmtilegu keppni – hver verður Hnatthitaspámeistari árið 2014? Spár má setja inn í athugasemdir við færsluna og mun það gilda sem skráning.
* Á gagnasíðu NASA GISS kemur fram hitafrávikið +0,61°C fyrir 2013- en þeir tala um +0,60°C í fréttatilkynningunni um árið, við notum það sem kemur fram í fréttatilkynningunni og í samanburðarskjalinu [PDF]. Munurinn liggur væntanlega í einhverjum tugabrotum og hugsanlegri námundun.
Eftirfarandi yfirlýsing varðandi stefnu Íslands í olíumálum er loftslag.is aðili að.
—
Þriðja sérleyfið vegna olíuleitar á Drekasvæðinu verður undirritað í dag, þann 22. janúar, í Þjóðmenningarhúsinu. Undirrituð samtök telja að olíuleit á norðurslóðum stangist á við skuldbindingar Íslands í loftslagsmálum og ógni lífríki á svæðinu.
Loftslagsbreytingar eru stærsta vandamál sem mannkynið stendur frammi fyrir. Fimmta skýrsla Vísindanefndar Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar sem kom út s.l. haust tekur af allan vafa um að loftslagsbreytingar eru raunverulegar og að þær stafa ótvírætt af mannavöldum.[1] Skýrslan bregður ljósi á hvernig síaukið magn gróðurhúsalofttegunda í lofthjúpi jarðar stendur í beinu sambandi við hækkandi hitastig, súrnun sjávar, hækkandi yfirborð sjávar, bráðnun ísmassa og vaxandi öfga í veðri. Þessar afleiðingar eru grafalvarlegar og hafa æ meiri áhrif á lífríki jarðar, þar með talið mannkynið og lífsafkomu þess.
Ein alvarlegustu áhrifin fyrir afkomu Íslendinga er súrnun sjávar vegna síaukinnar losunar koltvísýrings út í andrúmsloftið en hún mun hafa alvarleg áhrif á fiskistofna við strendur landsins. Þá er óupptalið það tjón sem olíuslys innan íslenskrar lögsögu myndi valda en margfalt erfiðara er að eiga við þess konar slys við kaldar og myrkar aðstæður á norðurslóðum, m.a. vegna efniseiginleika olíu.
Ríkisstjórn Íslands hreykir sér af umhverfisvænni orku; selur þá ímynd út á við á sama tíma og hún hvetur stórfyrirtæki til þess að leita að olíu til vinnslu innan íslenskrar lögsögu. Við mótmælum þessari mótsagnakenndu stefnu.
Aukinheldur snýr spurningin um olíuleit við Íslandsstrendur ekki einungis að efnahagslegum þáttum og öryggismálum. Hún krefst líka siðferðislegrar afstöðu til þess hversu réttlátt sé að græða á olíuvinnslu í heimi þar sem fólk þjáist vegna loftslagsbreytinga, sérstaklega lægri stéttir, konur og íbúar þróunarlanda. Hins vegar hefur lítil sem engin umræða verið um siðferðislegar hliðar málsins. Þessum skorti á siðferðislegri umræðu mótmælum við einnig.
Undirrituð samtök krefjast þess að ríkisstjórn Íslands og Alþingi hætti tafarlaust við allar áætlanir um vinnslu olíu og gass innan efnahagslögsögu landsins. Íslensk stjórnvöld myndu með því sýna ábyrgð og senda skýr skilaboð um allan heim að Ísland ætli sér að vera í fararbroddi í loftslagsmálum.
Alda – félag um sjálfbærni og lýðræði Breytendur – Changemaker Iceland Grugg – vefrit um umhverfisvernd Eldvötn Fuglavernd Framtíðarlandið Landvernd Loftslag.is Náttúruverndarsamtök Íslands Náttúruverndarsamtök Suðurlands Nemendafélagið Gaia (HÍ) Ungir umhverfissinnar
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.
Ef skoðaðar eru nokkrar rannsóknir þar sem notaðar eru ýmsar mismunandi aðferðir til að meta hversu stór hlutur hinnar hnattrænu hlýnunnar er af völdum náttúrulegra áhrifaþátta og hversu stór hluti er af mannavöldum, þá kemur ýmislegt áhugavert í ljós. Hér verður farið yfir niðurstöður þessarra rannsókna til að sjá hvað vísindamenn og gögn þeirra hafa að segja okkur um hvað það er sem er að valda hinni hnattrænu hlýnun.
Allar þessar rannsóknir, sem beita mismunandi aðferðum og nálgunum, gefa góðar vísbendingar um að það séu menn sem eru að valda hinni hnattrænu hlýnun á síðustu öld og þá sérstaklega á síðustu 50 til 65 árum (mynd 1).
Mynd 1: Heildar hlutur manna og náttúrunnar í hinni hnattrænu hlýnun sem orðið hefur síðastliðin 50-65 ár, samkævmt Tett o.fl. 2000 (T00, dökkblátt), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár), og Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur).
Athugið að tölur í þessu yfirliti er besta mat úr hverri grein. Til einföldunar er skekkjumörkum sleppt, en tenglar eru í hverja grein fyrir þá sem vilja kynna sér málið nánar, neðst á síðunni.
Hverjir eru helstu áhrifaþættir á hitastig jarðar?
Flestar þær greinar sem fjalla um áhrifaþætti á hitastig jarðar, fjalla um gróðurhúsalofttegundir, sólvirkni, eldvirkni, örðulosun af mannavöldum og El Nino sveifluna enda eru þetta þeir þættir sem ráða hve mestu um hitastig á hverjum tíma.
Eins og þekkt er, þá veldur losun manna á gróðurhúsalofttegundum (GHG) því að hiti jarðar eykst samfara auknum styrk gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftinu – hin auknu gróðurhúsaáhrif.
Sólvirkni hitar eða kælir jörðina eftir því hvort inngeislun frá sólinni inn í lofthjúp jarðar eykst eða minnkar.
Eldvirkni getur valdið skammtímakólnun á jörðinni með því að þeyta súlfat örðum (e. sulfate aerosols) út í andrúmsloftið, en mikið magn þeirra í efri lögum lofthjúpsins dregur úr inngeislun sólarljóss og minnkar magn þess sem nær yfirborði jarðar. Þannig örður eru ekki langlífar og skolast úr andrúmsloftinu á 1-2 árum. Því hefur eldvirkni yfirleitt bara skammtímaáhrif á hitastig, nema það komi tímabil þar sem eldvirkni er annað hvort óvenjuulega mikil eða lítil.
Örðulosun af mannavöldum -mest brennisteins díoxíð (SO2) – hefur einnig tilhneigingu til að kæla jörðina. Aðal munurinn á henni og eldvirkni er það menn eru stöðugt að losa mikið magn arða út í andrúmsloftið með því að brenna jarðefnaeldsneyti. Því er í raun um langtímaáhrif að ræða á hitastig – svo lengi sem menn halda áfram losuninni. Örður frá mönnum eru þó mismunandi og valda mismunandi áhrifum (draga úr sólarljósi, hjálpa til við skýjamyndun og valda gróðurhúsaáhrifum). Áhrif arða á loftslag er einn stærsti óvissuþátturinn í loftslagsfræðum.
El Nino sveiflan (ENSO) er náttúruleg sveifla í yfirborðshita sjávar í Kyrrahafinu, sem sveiflast á milli El Nino og La Nina fasa. El Nino fasinn færir hita frá sjónum og upp í andrúmsloftið. La Nina virkar síðan á hinn vegin. Nokkrar rannsóknir hafa verið gerðar á hvort ENSO hefur langtímaáhrif á hnattrænan hita. Þar sem um er að ræða sveiflu, þá er talið að langtímaáhrif séu lítil og að La Nina fasinn verki á móti El Nino.
Það eru aðrir áhrifaþættir, en gróðurhúsalofttegundir og SO2 eru stærstu mannlegu þættirnir. Sólvirkni, eldvirkni og ENSO eru stærstu náttúrulegu þættirnir sem virka á hnattrænan hita. Við skulum skoða hvað fræðimenn segja um hlutfallsleg áhrif hvers þáttar fyrir sig.
Tett o.fl. (2000)
Tett o.fl. (2000) notuðu aðferð þar sem mismunandi gögnum er hlaðin inn í loftslagslíkön og greint hvernig þau passa best við hin eiginlegu gögn (aðferðin heitir á ensku optimal detection methodology). Inn í líkanið fóru mælingar á gróðurhúsalofttegundum, örður vegna eldvirkni, sólvirkni, örður af mannavöldum og breytingar í ósóni (óson er einnig gróðurhúsalofttegund).
Líkan þetta var borið saman við hnattrænan yfirborðshita frá 1897-1997. Í heildina þá náði líkanið að líkja nokkuð vel eftir hinni hnattrænnu hlýnun yfir allt tímabilið; hins vegar vanmat líkanið hlýnunina frá 1897-1947 og ofmat hlýnunina frá 1947-1997. Fyrir vikið þá er heildarsumma hlýnunar af manna- og náttúrunnar völdum meira en 100 %, fyrir síðustu 50 ár rannsóknarinnar (sjá dökkblátt á mynd 1), þar sem hlýnunin var í raun minni en líkanið sagði til um. Fyrir bæði 50 og 100 ára tímabilin, þá mátu Tett og félagar það þannig að náttúrulegir þættir hefðu haft smávægileg kælandi áhrif og þar með að mannlegir þættir hlýnunarinnar hefðu haft meira en 100 % áhrif á hlýnunina fyrir þau tímabil.
Meehl o.fl. (2004)
Meehl o.fl. 2004 notuðu svipaða nálgun og Tett o.fl. Þeir keyrðu loftslagslíkön með mismunandi gildum á þeim þáttum sem hafa hvað mest áhrif á hnattrænana hita (gróðurhúsalofttegundir, sólvirkni, örður vegna eldvirkni, örður frá mönnum og ósón), sem var svo borið saman við hitagögn frá 1890-2000. Þeirra niðurstaða var að náttúrulegir þættir stjórnuðu að mestu hlýnuninni milli 1910-1940, en gætu ekki útskýrt þá hlýnun sem varð eftir miðja síðustu öld.
Samkvæmt mati Meehl o.fl. þá var um 80 % af hinni hnattrænu hlýnun milli 1890 og 2000 af völdum manna. Síðustu 50 ár ransóknarinnar (1950-2000) þá hefðu náttúrulegir þættir einir og sér valdið heildar kólnun og því er niðurstaðan svipuð og hjá Tett o.fl. að meira en 100 % hlýnunarinnar var af mannavöldum. Síðastliðin 25 ár var hlýnununin nær eingöngu af mannavöldum samkvæmt þeirra mati.
Stone o.fl. (2007)
Stone o.fl.sendu frá sér tvær greinar árið 2007. Fyrri greinin greindi frá niðurstöðu 62 keyrsla á loftslagslíkönum fyrir tímabilið 1940-2080. Þessar hermanir byggðu á mælingum gróðurhúsalofttegunda, örðum eldgosa, örðum frá mönnum og sólvirkni frá 1940-2005. Að auki notuðu þeir spár um framtíðarlosun til að skoða mögulega framtíðar hlýnun jarðar. Með líkanakeyrslu á orkujafnvægi fékkst mat á viðbrögðum loftslagsins við breytingu hvers þáttar. Á þessu rúmlega 60 ára tímabili, þá mátu Stone o.fl. að nálægt 100 % af hlýnuninni væri af mannavöldum og að náttúrulegir þættir hefðu í heildina kælandi áhrif.
Seinni rannsókn Stone o.fl. 2007 uppfærði niðurstöður sem komu úr fyrri rannsókninni með því að nota fleiri loftlsagslíkön og uppförð gögn – auk þess að skoða tímabilið 1901-2005. Fyrir allt það tímabil mátu Stone o.fl. að helmingur hlýnunarinnar væri náttúruleg og helmingur af mannavöldum. Gróðurhúsalofttegundir jukust nægilega mikið til að auka hitann um 100 % – en á móti kom að kælandi áhrif arða af mannavöldum minnkaði hlut manna um helming. Sólvirkni olli 37 % og eldvirkni 13 % af hlýnuninni fyrir þetta tímabil samkvæmt Stone o.fl.
Lean og Rind (2008)
Lean og Rind 2008 fetuðu aðrar slóðir, en þeir notuðu útfærslu á línulegri aðhvarfsgreiningu (e. multiple linear regression analysis) í sinni rannsókn. Lean og Rind notuðu mælingar á sólvirkni, eldvirkni og mannlegum þáttum, auk ENSO og notuðu tölfræðilega aðferð við að tengja það við hnattrænar hitamælingar. Með því að greina hvað er afgangs eftir að búið er að taka út mismunandi þætti, þá sést hvaða þættir eru áhrifamestir.
Sú greining var gerð yfir mismunandi tímabil og yfir tímabilið 1889-2006 þá mátu höfundar að menn hefðu valdið um 80 % af mældri hlýnun þess tímabils, á meðan náttúrulegir þættir ullu um 12 %. Eins og áður þá er samtalan ekki nákvæmlega 100 % meðal annars vegna þess að ekki eru skoðaðir allir mögulegir og ómögulegir þættir sem geta haft áhrif á hnattrænan hita. Frá 1955-2005 og 1979-2005, þá mátu höfundar sem svo að menn hefðu valdið nálægt 100 % af mælanlegri hlýnun.
Stott o.fl. (2010)
Stott o.fl. notuðu aðra nálgun en Lean og Rind. Þeir notuðu línulega aðhvarfsgreiningu til að staðfesta niðurstöður úr fimm mismunandi loftslaglíkönum. Reiknaðir voru hallastuðlar (e. regression coefficients) fyrir gróðurhúsalofttegundir, aðra mannlega þætti (örður t.d.) og náttúrulega þætti (sólvirkni og eldvirkni) og mátu þeir hversu mikla hlýnun hver þáttur hefði valdið á síðustu öld. Meðaltal þessarra fimm líkana sýndu að mannlegir þættir ollu samtals um 86 % af mælanlegri hlýnun og þar af gróðurhúsalofttegundir um 138 %. Lítil hlýnun fannst vegna náttúrulegra þátta.
Stott o.fl. staðfestu einnig niðurstöðuna með því að skoða hvað ýmsar rannsóknir hafa að segja um svæðisbundið loftslag. Þar kom í ljós að vart hefur verið við loftslagsbreytingar af mannavöldum í hitabreytingum staðbundið, úrkomubreytingum, rakastigi andrúmsloftsins, þurrkum, minnkandi hafís, hitabylgjum, sjávarhita og seltubreytingum, auk annarra svæðisbundna breytinga.
Huber og Knutti (2011)
Huber og Knutti 2011 notuðu áhugaverða nálgun í sinni rannókn, en þar notuðu þeir regluna um varðveislu orku fyrir heildar orkubúskap jarðar til að áætla hversu stóran þátt mismunandi þættir höfðu áhrif á hlýnunina milli árana 1850 og 1950 fram til ársins 2000. Huber og Knutti notuðu áætlaða aukningu í heildarhita jarðar frá árinu 1850 og reiknuðu út hversu mikið sú aukning var vegna áætlaðra breytinga í geislunarálagi. Þeirri aukningu skiptu þeir síðan milli þeirrar aukingar sem orðið hefur á hitainnihaldi sjávar og útgeislunar frá jörðu. Meira en 85% af hnattrænum hita hefur farið í að hita úthöfin þannig að með því að taka þau gögn með þá varð rannsókn þeirra sérstaklega sterk.
Huber og Knutti mátu það þannig að frá 1850 hafi 75 % hitaaukningarinnar verið af mannavöldum og að frá 1950 hafi hlýnunin af mannavöldum verið um 100 %.
Foster og Rahmstorf (2011)
Foster Rahmstorf (2011) notuðu svipaða tölfræðilega nálgun og Lean og Rind (2008). Aðalmunurinn er að Foster og Rahmstorf skoðuðu fimm mismunandi hitagaögn, þar á meðal gervihnattagögn og greindu gögn frá árunum 1979-2010 (eða eins langt aftur og gervihnattagögn ná). Þeir skoðuðu þá þrjá helstu náttúrulega þætti sem hafa hvað mest áhrif á hnattrænt hitastig – sólvirkni, eldvirkni og ENSO. Þeir þættir sem hafa hvað mest áhrif á hnattrænt hitastig eftir að þessir þættir hafa verið síjaðir í burtu – eru af mannavöldum.
Með því að skoða hitastig frá Hadlay miðstöðinni (British Hadley Centre) og er mikið notað í svona rannsóknum, þá fundu Foster og Rahmstorf það út að hinir þrír náttúrulegu þættir sem notaðir eru í rannsókninni valda heildar kólnunaráhrif á tímabilinu 1979-2010. Afgangurinn er að mestu leiti hlýnun af mannavöldum og því rúmlega 100 % af hlýnuninni fyrir þetta tímabil.
Einn lykilþátturinn í því að gera svona rannsókn sterka er að hér er ekki gerður greinarmunur á hinum mismunandi áhrifaþáttum frá sólu. Öll áhrif frá sólu (bein og óbein) sem sýna fylgni við virkni sólar (sólvirkni, geimgeislar, útfjólublátt ljós o.sv.frv.) koma fram í línulegri aðhvarfsgreiningunni. Bæði Lean og Rind annars vegar og Foster og Rahmstorf hins vegar drógu þá ályktun að virkni sólar hefði spilað litlla rullu í hinni hnattrænu hlýnun undanfarna áratugi.
Gillett o.fl. (2012)
Líkt og Stott o.fl. 2010, þá notuðu Gillett o.fl. línulega aðhvarfsgreiningu með loftslagslíkani – nánar tiltekið var notað líkan af annarri kynslóð frá Kanada (CanESM2). Notuð voru gögn fyrir losun gróðurhúsalofttegunda og losun arða. Einnig voru skoðaðar breytingar á landnotkun, sólvirkni, ósoni og örðumyndun vegna eldvirkni. Mismunandi þættir voru settir saman undir flokkana ‘náttúrulegir’, ‘gróðurhúsalofttegundir’ og ‘annað’. Skoðaðir voru þessir þættir á þremur mismunandi tímabilum: 1851-2010, 1951-2000 og 1961-2010. Ef skoðuð eru meðaltöl seinni tímabilanna og reiknað með að þátturinn ‘annað’ sé örður af mannavöldum, þá kemur í ljós að hlýnun af mannavöldum er meiri en 100 % fyrir þau tímabil.
Hlýnun af mannavöldum
Fyrrnefndar rannsóknir eru ólíkar innbyrðis og nota mismunandi aðferðir og nálganir – samt eru þær mjög samhljóða. Niðurstaða allra rannsóknanna var sú að þegar skoðuð eru síðastliðin 100-150 ár, þá er hlýnunin af völdum manna að minnta kosti 50 % og flestar rannsóknirnar benda til þess að hlýnunin af mannavöldum fyrir þetta tímabil sé milli 75 og 90 % (mynd 2). Síðastliðin 25-65 ár, þá sýna fyrrnefndar rannsóknir enn fremur að hlýnunin af mannavöldum er að lágmarki 98 % og flestar benda til þess að menn hafi valdið töluvert yfir 100 % af þeirri hlýnun sem mælingar sýna – þar sem náttúrulegir þættir hafa haft kælandi áhrif á móti, undanfarna áratugi (myndir 3 og 4).
Að auki, þá kom í ljós í öllum rannsóknunum og öllum tímabilum að stærstu áhrifaþættir hnattræns hita eru þeir sem eru af mannavöldum: (1) Gróðurhúsalofttegundir, og (2) örðulosun af mannavöldum. Það lítur í raun ekki vel út, því ef við hreinsum útblástur og minnkum örðulosun, þá munu kælandi áhrif þess minnka og afhjúpa hina undirliggjandi hlýnun sem er vegna losunar gróðurhúsalofttegunda af mannavöldum. Athugið að rannsóknirnar skoðuðu ekki allar sömu áhrifaþættina – sem veldur því að það virðist vanta sumar súlur í súluritunum á myndum 2-4.
Mynd 2: Prósentuhluti áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 100-150 ár, samkvæmt Tett o.fl. 2000 (T00, dökk blár), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Stott o.fl. 2010 (S10, grár), Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár) og svo Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur).
Mynd 3: Prósentuhluti áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 50-65 ár samkæmt Tett o.fl. 2000 (T00, dökk blár), Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Stone o.fl. 2007 (S07, grænn), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár), Huber og Knutti 2011 (HK11, ljósblár) og svo Gillett o.fl. 2012 (G12, appelsínugulur). Smelltu á mynd til að stækka.
Mynd 4: Prósentuhluti áhrifaþátta á hnattræna hlýnun síðastliðin 25-30 ár samkæmt Meehl o.fl. 2004 (M04, rauður), Lean og Rind 2008 (LR08, fjólublár) og Foster og Rahmstorf 2011 (FR11, grænn). Smelltu á mynd til að stækka.
Á milli áranna 1910 og 1940 var tímabil hlýnunnar, sem talið er að hafi að mestu verið vegna aukinnar sólvirkni og lítillar eldvirkni – auk lítilsháttar áhrifa frá mönnum. Frá miðri síðustu öld hefur sólvirknin hins vegar verið flöt og eldvirkni í meðaltali. ENSO hefur síðan engin heildaráhrif á hnattrænan hita til lengri tíma litið. Styrkur gróðurhúsalofttegunda vegna losunar manna á þeim út í andrúmsloftið hefur aukist með auknum þunga og er orðinn helsti áhrifaþátturinn í breytingum á hnattrænum hita, líkt og myndir 3 og 4 sýna.
Mismunandi aðferðir og nálganir sýna svipaða niðurstöðu: Menn eru helsti áhrifaþátturinn í breytingum á hnattrænum hita síðastliðna öld og sérstaklega síðastliðin 50 ár.
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.
Ef einhver heldur því fram að hafísinn sé að jafna sig og bendir á að hann hafi aukist um 50% frá því á sama tíma í fyrra – þá er rétt að geta þess að slíkar viðmiðanir eru villandi. Það er enn langt í að hægt sé að segja að hafísinn sé að jafna sig, eins og sést á eftirtöldu myndbandi (uppfært miðað við nýjustu tölur).
Það er líka gott að hafa í huga að þrátt fyrir sveiflur milli ára í útbreiðslu hafíss, þá er hafísinn í sögulegu lágmarki – ekki bara sögulegu síðustu áratugina heldur einnig í sögulegu lágmarki síðastliðin 1450 ár hið minnsta.
Það eru ekki bara þannig að tímabundnar sveiflur í hafís norðurskautsins séu notaðar sem rök gegn hlýnandi veröld – sveiflur á suðurskautinu eru afneitunarsinnum hugleiknar, enda auðvelt að taka gögn þar úr samhengi. Hér er gott myndband sem útskýrir samhengið og hvort hægt er að fullyrða um loftslagsbreytingar út frá sveiflum á suðurskautinu.
Við óskum lesendum okkar gleðilegra jóla og farsæls komandi árs.
Það verður rólegt hér á loftslag.is yfir hátíðirnar, þó stöku pistlar geti ratað inn ef tilefni gefst. Við minnum á að töluvert lesefni er að finna hér á loftslag.is, sjá t.d. Leiðakerfi síðunnar og tilvísanir í ýmsar mikilvægar síður hér. Við minnum einnig á ýmislegt áhugavert efni sem við höfum verið með í endurbirtingum.
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.
Súrnun sjávar (e. ocean acidification) er aukaafurð losunar á CO2 út í andrúmsloftið og oft kallað “hitt CO2-vandamálið” (á eftir hlýnun jarðar). Vegna aukningar CO2 í andrúmsloftinu gleypir sjórinn aukið magn CO2 og við það verða efnaskipti sem breyta pH gildi sjávar og lækkar kalkmettun sjávar. Einnig er talin hætta á því að hlýnun sjávar geti valdið aukningu á því að metan losni úr sjávarsetlögum sem myndi efnasambönd við sjóinn með sömu áhrifum.
Breyting á pH gildi sjávar frá 18. öld til lok 20. aldar. Mynd fengin af earthtrends.wri.org.
Jón Ólafsson hafefnafræðing var í viðtali í Fréttablaðinu í mars 2009:
Við sjáum vissulega að sýrustig er að falla hér við land,” segir Jón. “Í samanburði við önnur hafsvæði er það að falla hraðar hér en annars staðar. Það er út af því að hér við land, sérstaklega norðan við landið, tekur hafið í sig mikið af koldíoxíði.” Ástæðurnar fyrir því að þetta gerist hraðar í sjónum í kring um Ísland eru að mestu kunnar, að sögn Jóns. Þær tengist meðal annars straumakerfi Norður-Atlantshafsins.
og
Jón segir hins vegar áhrifin af auknu magni koltvísýrings í höfunum vera tvíþætt: “Annars vegar lækkar sýrustig sjávar og hins vegar lækkar kalkmettun.”
Minni kalkmettun í höfunum hefur bein áhrif á kalkmettandi lífverur, en það eru lífverur sem mynda stoðvef eða skeljar úr kalki. Þetta eru til dæmis kóralar og skeldýr ýmis konar.
“Kóralar eru til dæmis farnir að líða fyrir þetta strax, og þetta er ein ástæðan fyrir því að kóralrifum er að hnigna. Þessar kalkmyndandi plöntur og dýr eru reyndar mjög mikilvægur þáttur í vistkerfum hafsins og skemmdir á þeim eða hreinlega eyðilegging þeirra mun hafa mikil áhrif á vistkerfið í heild.”
Nú er talin hætta á því, að við munum verða vitni að svipaðri súrnun sjávar og varð fyrir 55,8 milljónum ára (Paleocene–Eocene Thermal Maximum). Sú súrnun olli miklum útdauða sjávarlífvera.
1/6 af fæðu mannkyns er fengin úr sjónum og því eru miklir hagsmunir í húfi fyrir mannkynið (fyrir utan siðferðislega skyldu okkar að eyðileggja ekki lífsafkomu annarra lífvera).
Hvað er til ráða?
Eina fyrirsjáanlega lausnin til að stöðva súrnun sjávar er minnkandi losun á CO2 út í andrúmsloftið. Aðrar lausnir sem gætu virkað væri einhvers konar binding CO2.
Það má því segja að jafnvel þeir sem viðurkenna ekki staðreyndina um hlýnun jarðar af mannavöldum, ættu að geta tekið undir það að nú verði að bregðast við aukningu CO2 andrúmsloftsins, áður en illa fer. Við núverandi losun CO2, þá er talið að súrnun sjávar verði farin að nálgast hættumörk árið 2030 (við CO2 magn í lofthjúpnum í sirka 450 ppm) en nú þegar er talið að áhrifa súrnunar sjávar sé farið að gæta.
Tengdar afleiðingar
Það sem veldur súrnun sjávar er fyrst og fremst aukning CO2 í andrúmsloftinu. Við aukningu þess þá eykst upptaka sjávar á kolefni sem eykur sýrustig sjávar. Óbein aukning á súrnun sjávar er einnig fræðilega möguleg við hækkun sjávarhita,þá bráðna frosnir metanmettaðir vatnskristallar úr sjávarsetlögum og metan losnar út í sjóinn. Talið er að það geti aukið á súrnun sjávar.
Afleiðingar súrnunar sjávar eru aðallega þær að harðskelja sjávarlífverur missa smám saman getuna til að mynda skeljar. Við meiri súrnun er hætt við hruni vistkerfa, með tilheyrandi hnignun og útdauða sjávarlífvera. Möguleg aukaafurð þess er minnkandi geta sjávar til upptöku kolefnis.
Heimildir og frekari upplýsingar
Heimasíða EPOCA. Tengillinn vísar beint á blaðsíðu á íslensku – en hún er annars á ensku.
Fyrir þremur árum gaf breska jarðfræðafélagið (the Geological Society of London) út yfirlýsingu þar sem meðal annars kom fram að með því að skoða sögu jarðar þá sé ljóst að það stefnir í óefni vegna losunar á CO2. Þar kom fram að nóg væri að skoða jarðfræðileg gögn og að ekki þyrfti að reiða sig á loftslagslíkön eða hitastigsmælingar síðustu áratuga til að staðfesta það sem eðlisfræðin segir okkur: Með því að auka styrk CO2 í lofthjúpnum þá eykst hiti jarðar, sem getur leitt til hærri sjávarstöðu, breytt úrkomumynstri, aukið sýrustig sjávar og minnkað súrefni sjávar.
Í viðauka þeim sem birtist nú fyrir skömmu staðfesta breskir jarðfræðingar fyrri yfirlýsingu sína og bæta nokkru við. Í viðaukanum kemur meðal annars fram að með loftslagslíkönum sjái menn hraðar skammtímabreytingar við útreikninga á jafnvægissvörun loftslags (e. climate sensitivity – þ.e. hnattræn hækkun hitastigs við tvöföldun CO2 í lofthjúpnum). Almennt telja vísindamenn að með því að tvöfalda styrk CO2 í andrúmsloftinu, þá hækki hnattrænn hiti um 1,5-4,5°C, þá vegna hraðra breytinga líkt og breytingar á snjóhulu og útbreiðslu íss, auk breytinga í skýjahulu og vatnsgufu.
Jarðfræðileg gögn sem safnast hafa saman við rannsóknir á fyrri loftslagsbreytingum benda til þess að ef langtímabreytingar eru teknar með í reikninginn, t.d. bráðnun stórra jökulhvela og breytingar í kolefnishringrásinni, þá sé jafnvægissvörun loftslags tvöfallt hærri en loftslagslíkön gefa okkur. Einnig eru í viðaukanum tekin inn ný gögn sem sýna hversu samstíga breytingar á hitastigi og styrk CO2 í lofthjúpnum eru í gegnum jarðsöguna, samkvæmt ískjörnum frá Suðurskautinu.
Styrkur CO2 í lofthjúpnum er núna um 400 ppm, sem er styrkur sem hefur ekki sést síðan á plíósen fyrir 2,6-5,3 milljónum árum síðan. Á þeim tíma þá var hiti um 2-3°C hærri en hann er í dag og sjávarstaða talin allt að 20 m hærri en nú er, meðal annars vegna þess hve mikið minni jöklar Suðurskautsins voru. Ef áfram heldur sem horfir, þá mun styrkur CO2 í lofthjúpnum ná um 600 ppm í lok aldarinnar, en það væri meiri styrkur en verið hefur á jörðinni síðastliðin 24 milljónir ára.
Niðurstaðan er meðal annars sú að frekar lítil hækkun í styrki CO2 í lofthjúpnum og þar með hækkun í hitastigi, veldur töluverðri hækkun í sjávarstöðu – auk þess sem úthöfin verða súrari og súrefnissnauðari. Sambærilegur atburður í jarðsögunni og stefnir í nú*, er PETM (Paleocene-Eocene Thermal Maximum), en sá atburður olli miklum útdauða sjávarlífvera – það tók lífið á jörðinni um 100 þúsund ár að jafna sig á þeim atburði.
—-
*PETM var fyrir um 55 milljónum ára og þó hér sé talað um hann sem sambærilegan atburð við þann sem nú er hafinn, þá er hann um margt ólíkur -hann hófst við mun hærri hita og var ekki eins hraður og sá sem nú er hafinn (sjá hér)
Eina líklega skýringin á núverandi hlýnun er hin gríðarlega styrkaukning á CO2 og öðrum gróðurhúsalofttegundum sem orðið hefur frá upphafi iðnbyltingarinnar. Nýjar samantektir á loftslagi fortíðar ásamt útreikningum á breytingum í möndulhalla og sporbaugi jarðar, sýna að þær breytingar hefðu átt að kæla jörðina síðastliðin nokkur árþúsund – og gerðu það, þar til styrkaukning CO2 hófst af mannavöldum. Sú kólnun hefði síðan átt að halda áfram næstu þúsund ár hið minnsta. Þrátt fyrir það þá sýna gögn að tímabilið frá 1950-2000 er heitasta hálfa öldin síðastliðin 2 þúsund ár.
Mannkynið er að búa til nýjan heim, heim með loftslagi sem samfélög manna hafa ekki þurft að glíma við áður. Miðað við stöðuna í dag, þá lítur ekki út fyrir að þjóðir heims ætli, né vilji taka á þeim vanda sem við blasir. Til þess þarf festu, en einnig hugrekki til að standast þær freistingar sem skammtímagróði vekur og skynsemi til að sjá kostnaðinn sem þessar athafnir manna munu valda til framtíðar.
