Tag: Fornloftslag

Loftslagsafneitun með hjálp línurita, fyrri hluti.

Þekktur er íslenskur rafmagnsverkfræðingur sem heitir Ágúst H. Bjarnason er telur sig vera efasemdamann um hnattræna hlýnun af mannavöldum. Ágúst hefur í gegnum tíðina notað ýmis línurit til að mistúlka gögn og mælingar vísindamanna og hefur gert í áratugi. Bent hefur verið á að þeir sem mistúlka vísvitandi gögn og mælingar vísindamanna og telja sig vera þannig að efast um hnattræna hlýnun, eru í raun að afneita vísindagögnum og hafa í daglegu tali fengið á sig heitið loftslagsafneitarar (e. climate denialists).

Myndband sem útskýrir helstu einkenni vísindaafneitunar (e. science denial).

Nú nýlega birti Ágúst línuritasúpu í dreifiriti sem heitir Sámur fóstri (bls. 16-17), sjá einnig heimasíðu Ágústar sem virðist vera orðin að upplýsingaveitu fyrir loftslagsafneitara. Þar má sjá gömul og klassísk línurit sem notuð eru til að slá ryki í augu lesenda, í þeim tilgangi að þeir “efist” um loftslagsvandann sem við stöndum frammi fyrir. Með þessu ýtir Ágúst undir og hvetur til loftslagsafneitunar. Hér er fyrri hluti yfirferðar um línuritin sem hann birtir í sinni blaðagrein (seinni hluti birtist vonandi síðar ef tími gefst), texti undir myndum hans birtist hér eins og þær birtust hjá Ágústi.

Hitafrávik jarðar frá 1880 til dagsins í dag

Hér notar hann hnattrænt hitafrávik frá NASA-GISS gagnasafninu og telur að þar sé hitastigið ýkt.

Mynd 1:   Lóðrétti ásinn á líuritinu er þaninn gríðarlega mikið út. Um það bil einn millímetri á hitamælinum er stækkaður næstum 100 falt í 100 mm eða 10 cm. Allur lóðrétti skalinn kæmist á milli tveggja 1° strika á venjulegum útihitamæli.

Hér er í grunninn mynd sem sýnir meðalhitafrávik til ársins 2014 (meðalhiti hnattrænn og sýnir ágætlega breytingar milli ára). Hann teiknar síðan skýringar inn á myndina til að villa um fyrir lesendum. Þar gefur hann til dæmis í skyn að þetta sé lítil sem engin breyting á hitastigi, af því að hitafrávikið kemst fyrir milli strika á venjulegum hitamæli. Þetta gæti verið dæmi um svokallaða Red herring rökvillu, en mælikvarði meðalhitans skiptir ekki máli og tekur athyglina frá mælingunum sjálfum. Hann gerir lítið úr þessari breytingu, en það sést vel hversu alvarlegar breytingar þetta eru, þegar á það er horft að það þurfti bara um 4°C hækkun hitastigs til að koma jörðinni úr ísköldu jökulskeiði ísaldar og yfir í hlýjasta skeið nútíma (e. climatic optimum).

Það skal bent á að mynd Ágústar nær ekki nema til ársins 2014 en næstu fjögur ár þar á eftir hafa öll verið mun heitari en öll árin fyrir árið 2014 (sjá mynd hér neðar).

Hnattrænn hiti frá 1880-2018 (NASA-GISS). Svarta línan sýnir árlegt meðalhitafrávik og rauða línan fimm ára meðaltal. Sjá upplýsingar um gagnasafnið í Lenssen et al. (2019).

Eins og sést ef skoðað er nýtt línurit, án mistúlkana þá hefur hitastig haldið áfram að aukast og nú hafa menn þurft að teygja lóðrétta ásinn meir til að koma meiri gögnum fyrir. Fjögur síðustu árin ná ekki inn á mynd Ágústar – þrátt fyrir að þau gögn séu til og ber það vott um að notuð séu sérvalin gögn (e. cherry picking), enda munar alveg um fjögur heitustu ár síðan mælingar hófust (þannig að lóðrétti ásinn sem sýnir bara um 1,0°C mun er allt í einu kominn með lóðréttan ás sem sýnir 1,5°C).

Hitafrávik á nútíma (e. holocene)

Hægt er að áætla fornhitastig á yfirborði Grænlandsjökuls með því að skoða samsætur (e. isotopes) í ískjörnum jökulsins og hefur þannig fengist góðar vísbendingar um sveiflur í hitastigi við yfirborð jökulsins – sem dæmi eru stöðvarnar GISP (Greenland ice sheet project) og GRIP (Greenland ice core project). Ágúst notar GISP kjarna og niðurstöður vísindamanna sem rannsaka þá, en varar um leið við að hér sé um að ræða hitastig á Grænlandsjökli en ekki meðalhiti jarðar. Samt telur hann sig geta fullyrt að það sé “... ámóta hlýtt í dag og fyrir 1000 árum (Medieval Warm Period), allnokkuð hlýrra fyrir 2000 árum (Roman Warm Period) og töluvert hlýrra fyrir um 3000 árum (Minoan Warm Period)“.

Mynd 2:   Niðurstöður mælinga á ískjörnum fengnum úr rúmlega 3000 metra djúpri holu sem boruð var í Grænlandsjökul. Skammvinn hlýskeið á sögulegum tíma eru sýnd með grænu. Takið eftir að lóðrétti skalinn vinstra meginn sýnir lofthitann á Grænlandsjökli, en lóðrétti skalinn hægra meginn sýnir áætluð frávik í hnattrænum meðal lofthita, sem er talinn helmingur af hitabreytingunni á jöklinum.

Fyrst skal ítreka viðvörunarorð Ágústar um að þarna er alls ekki um að ræða hnattrænt hitastig, heldur mjög staðbundið hitastig og því ekki hægt að setja sama sem merki milli þessa línurits og hitasveifla hnattrænt.

Því næst er rétt að benda á að þarna er að auki beitt sama bragð og við fyrstu myndina, þ.e. að sýna ekki nýjustu gögnin og gefa í skyn að búið sé að uppfæra gögnin til nútímans (sjá einnig: Að fela núverandi hlýnun). Hvernig annars ætti hann að geta fullyrt að hitinn í dag sé jafn mikill eða lægri en þessi fyrri tímabil (fyrir 1000, 2000 og 3000 árum)? Þegar gögnin eru skoðuð betur, þá kemur í ljós að þau ná eingöngu fram til ársins 1855, töluvert áður en hin hnattræna hlýnun byrjaði.

En hvernig hefur hitastigið breyst upp á Grænlandsjökli síðastliðin 160 ár eða svo? Í grein sem kom út árið 2009 (Jason E. Box 2009) og var fjallað um á Skeptical Science (Confusing Greenland warming vs global warming), var kannað meðal annars hvernig hitastig hefði breyst á Grænlandi frá árinu 1840-2007. Einn af stöðunum sem kannaður var, er þar sem GRIP ískjarnarnir voru boraðir, en það er eingöngu í um 28 km fjarlægð frá þeim stað sem GISP kjarnarnir voru boraðir og fyrrnefnt línurit sem Ágúst birtir er byggt á.

Hitastig á GRIP staðnum. meðalhitinn á GRIP staðnum frá 1850-1859 (blá lína) og 2000-2009 (rauð lína). Einnig má sjá hitastig fyrir 1847 og 1855 fyrir GISP (rauðir krossar).

Á GRIP hækkaði hitastig um 1,44°C frá miðri 19. öld og fram til fyrsta áratugs 21. aldar. Í ljós kemur að hitastigið á Grænlandsjökli í byrjun þessarar aldar var orðið sambærilegt við hitastigið fyrir um 2000 árum. Síðan þá hefur hert á hlýnuninni á Grænlandi (samanber frétt á RÚV frá því í sumar – Grænlandsjökull bráðnar mjög hratt). Það er því ljóst að þetta línurit sem Ágúst birtir, sýnir alls ekki það sem hann vill sýna – að það hafi verið hlýrra fyrir 1000, 2000 og 3000 árum heldur en í dag.

Til eru fjölmargar rannsóknir þar sem tekið hefur verið saman hnattrænt hitafrávik undanfarin nokkur þúsund ár (sjá t.d. Hokkíkylfa eða hokkídeild?). Sem dæmi má nefna Marcott o.fl. 2013, en þegar búið er að taka saman áætlað hitastig síðustu 11.300 ár og leggja nútímahitamælingar saman við, þá er nokkuð augljóst að núverandi hlýnun er geysilega hröð og nú þegar er hitinn orðinn meiri en nokkurn tíma áður á nútíma (e. holocene).

Alkul á Kelvin

Að gamni þá fylgir með næsta línurit Ágústar, þó honum geti ekki verið alvara:

Mynd 3:   Sé teiknaður hitaferill sem sýnir hlýnun jarðar frá alkuli í Kelvín-gráðum, þá sést ekki nein breyting. Svo lítil er hún.

En að öllu gamni slepptu, þá segir hann um hitamælingar að “… rétta aðferðin er að miða við Kelvin gráður og þá fæst 0,3% hækkun á síðastliðnum 150 árum“.

Miðaldir og Loehle

Um næsta línurit höfum við á loftslag.is áður fjallað um (sjá Miðaldir og Loehle). Á því línuriti ætlast Ágúst til að lesendur sjái glöggt að hlýnunin nú sé ekki búin að ná þeim hæðum sem að miðaldarhlýnunin náði. Þannig hefur hann náð að sannfæra ansi marga um að hlýnunin nú sé minni en á miðöldum.

Mynd 5:      Hnattrænar breytingar í meðalhita lofthjúps jarðar síðastliðin 2000 ár.

Þess ber að geta að línuritið sem Ágúst notar er að öllum líkindum teiknað eftir óleiðréttu gögnum Loehle (Sjá leiðrétt gögn Loehle 2007).

En er þetta réttmæt mynd af hitastigi síðastliðinna tvö þúsunda ára ef miðað er við gögn Loehle? Áhugamaður um loftslagsbreytingar að nafni Rob Honeycutt, hafði samband við Loehle sjálfan og eftir töluverð samskipti þá afhenti Loehle honum hitagögn með sambærilegu vegnu meðaltali frá HadCRU (29 ára meðaltal) – til að framlengja línurit Loehle fram til loka síðustu aldar. Hann teiknaði það upp og fékk eftirfarandi mynd:

Svo virðist vera, að þrátt fyrir allt þá sé hlýnunin undanfarna áratugi einstök síðastliðin 2000 ár. Ef við síðan berum rannsókn Loehle saman við önnur línurit þar sem metið hefur verið hitastig síðastliðin 2000 ár (Mann o.fl., Crowley og Lowery, Jones o.fl., Moberg og Shaolin o.fl.), þá sést að þrátt fyrir allt, þá er enginn vafi á því að hlýnunin nú er óvenjuleg – einungis er spurningin sú, hversu mikið meiri er hlýnunin nú en á miðöldum:

Þannig að þó notuð séu gögn Loehle (sem þykja byggð á of fáum gagnasöfnum), þá er ljóst að niðurstaðan er sú að hlýnunin nú er meiri en á miðöldum, sem er allt önnur mynd en Ágúst vill teikna upp af hitabreytingum síðustu 2000 ár.

Hafísútbreiðsla Norðurskautsins undanfarin árþúsund

Eitt af því sem vísindamenn nota til að sýna fram á að hnattrænt hitastig er að hækka, er hafísútbreiðsla Norðurskautsins. Árið 2017 birtist í Nature áhugaverð grein um breytileika í hafísútbreiðslu Norður-Atlantshafsins og birtist þar línurit sem sýnir breytileika í hafís norður af Íslandi síðastliðin 3000 ár (sjá North Atlantic variability and its links to European climate over the last 3000 years).

Mynd 6: Útbreiðsla hafíss norðan Íslands síðastliðin 3000 ár.   Grein Paola Moffa-Sánchez & Ian R. Hall í Nature Communications 2017. Við erum stödd á ferlinum lengst til vinstri. Hafísinn hefur lengst af undanfarin 3000 ár verið mun minni en undanfarið. Litla ísöldin svokallaða sker sig þó úr.

Þetta línurit sýnir einungis breytileika á litlu svæði Norður-Atlantshafsins og því frekar vel útilátið að segja: “Að undanskilinni Litlu ísöldinni hefur hafís yfirleitt verið minni en í dag unanfarinn 3000 ár hið minnsta”.

Nákvæm gögn hafa verið söfnuð um útbreiðslu hafíss í um 40 ár byggð á gervihnattagögnum. Hægt er að sjá lengra aftur í tíman með svokölluðum vísum (e. proxy) sem sýna óbeint hvernig hafísútbreiðslan hefur verið í fortíðinni (samanber línuritið hér að ofan). Árið 2011 kom út grein þar sem rýnt var í vísa um fornútbreiðslu hafíssins á Norðurskautinu og nær það til hafíssútbreiðslu síðastliðna 1450 ára (sjá Kinnard o.fl. 2011 og umfjöllun loftslag.is um greinina Hafís Norðurskautsins síðastliðin 1450 ár).

Áhugavert er að skoða útlit línuritsins, en glöggir lesendur loftslag.is kannast kannski við útlitið – en það minnir mjög á hokkíkylfur sem orðnar eru fjölmargar (sjá Hokkíkylfa eða hokkídeild?).

Meiri óvissa er eftir því sem farið er lengra aftur í tíman – þá aðallega vegna þess að þau gögn sem nothæf eru fækkar. Engu að síður er augljóst að í lok tuttugustu aldar er niðursveiflan fordæmalaus – allavega síðastliðin 1450 ár – bæði hvað varðar magn og lengd tímabils.

Niðurstaða

Í þessari yfirferð hefur verið farið yfir fyrri hluta þeirra línurita sem fylgja nýlegri blaðagrein Ágústar H. Bjarnasonar um breytingu á meðalhita jarðar. Þar kemur glögglega fram mistúlkun og sérval gagna (e. cherry picking) sem eiga að hans mati að sýna hvernig núverandi hlýnun sé hverfandi í stóra samhenginu. Þannig sérvelur hann gögn sem sýna ekki hlýnunina undanfarin ár eða áratugi. En einnig birtir hann línurit sem sýna eingöngu mjög lítinn hluta hnattarins og þar með staðbundnar sveiflur í loftslagi sem segja ekkert til um hvernig loftslag er að breytast hnattrænt sem einnig er angi af því að sérvelja gögn sem passa rökunum. Mögulega má finna fleiri rökleysur, en greinilegt að sérvalin gögn eru í uppáhaldi hjá Ágústi.

Tengt efni á loftslag.is

Fimm einkenni loftslagsafneitunar
Eru vísindamenn ekki sammála?
Hafísinn ekki að jafna sig
10 loftslagsmýtur afhjúpaðar

12/12/2019
Íslenskir jöklar og loftslagsbreytingar
Jöklar Íslands blandast oft inn í umræðu um loftslagsbreytingar hér á landi, enda eru jöklar taldir góðir vísar um breytingar á loftslagi. Þó er ekki alltaf allt sem sýnist í þeim málum.

Hvað bræddi jöklana á Vestfjörðum?

Stundum birtast fullyrðingar um að fyrst loftslag hafi breyst áður, þá sé ólíklegt að losun CO2 af mannavöldum hafi eitthvað með núverandi loftslagsbreytingar að gera. Ekki er alltaf farið djúpt í vísindin, en stundum hljómar það trúverðugt, þó ekki sé það alltaf raunin ef það er skoðað ofan í kjölinn. Lítum á nýlegt dæmi:

HVAÐ BRÆDDI VESTFJARÐARJÖKLANA FYRIR 1934?
… þegar CO2 útblástur hafði aðeins náð 10% af því sem það er í dag.
Það skyldi þó aldrei vera að CO2 skattarnir væru óþarfir?

Ef við sleppum því að sannreyna hvort rétt sé farið með, þá má segja að hlýnun loftslags á fyrri helmingi tuttugustu aldarinnar hafi verið vegna samspils aukinnar sólvirkni, minni eldvirkni og aukningar á CO2 af mannavöldum. Ef undanskilið er CO2 af mannavöldum, þá hafa hinir þættirnir spilað litla rullu eftir miðja síðustu öld. Sólvirkni hefur verið nokkuð stöðug á þeim tíma og eldvirkni jókst sem hefur kælandi áhrif á Jörðina – á sama tíma og Jörðin hefur hlýnað mjög mikið af völdum aukningar CO2 af mannavöldum.

Breytingar í jöklum Íslands fyrri alda voru að miklu leyti af náttúrulegum völdum öfugt við nú. Ef skoðaðir eru hvaða þættir hafa helst áhrif á loftslag nú, þá kemur í ljós að helstu áhrifaþættir hinnar hnattrænu hlýnunnar er losun CO2 af mannavöldum (sjá færsluna Áhrifaþættir hinnar hnattrænu hlýnunar):

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).

Að gamni má samt benda á að ekki er allt sem sýnist varðandi gögnin sem myndin af jöklum Vestfjarða virðist byggja á:
1. Glámufannirnar voru líklega aldrei jöklar og hvað þá svona stórt svæði. Í grein eftir Odd Sigurðsson (2004) segir: “Fyrirliggjandi gögn, einkum sú staðreynd að jökullinn var ekki á Glámu árið 1893, við lok eins kaldasta aldarþriðjungs íslandssögunnar þegar flestir eða allir jöklar landsins voru í hámarki, benda eindregið til þess að Glámujökull hafi ekki verið til sem slíkur á sögulegum tíma”.
2. Drangajökull náði aldrei yfir þetta svæði sem sýnt er þarna. Í Jöklabók Helga Björnssonar (2009) stendur… “Sveinn Pálsson (1794) teiknaði hann [Drangajökul] allt of langt suður og á korti Björns Gunnlaugssonar (1848) nær hann suður á Steingsrímsfjarðarheiði svo að hann er sýndur tvöfallt stærri en hann var í raun og veru”. Þá er til nokkuð skýr mynd af því hvernig jökullinn leit út samkvæmt vísindamönnum, þegar hann var stærstur á Litlu Ísöld (Brynjólfsson o.fl. 2015).
Drangajökull. Stærð hans á hámarki Litlu Ísaldar má sjá í ljósgráum lit, en þá náðu skriðjöklar um 3–4 km lengra niður dalina en nú (Brynjólfsson o.fl. 2015)

Þó jöklarnir hefðu verið mikið stærri, þá skiptir það ekki máli – því öfugt við þær náttúrulegu breytingar sem voru í gangi í loftslagi fyrri alda, þá er hin hnattræna hlýnun nú nær eingöngu vegna aukinnar losunar CO2 af mannavöldum.

Ok og hin táknræna athöfn

Fyrr í haust var táknræn athöfn til að minnast þess að ekki sé lengur jökull á Ok. Sumum fannst það “…undarleg athöfn… jökullinn væri löngu horfinn” og að “… jökullinn hefði horfið vegna þess að Jörðin væri að koma út úr Litlu Ísöldinni”.

Ok árið 2012.

Reyndar hafa áður komið fram fullyrðingar um að hin hnattræna hlýnun sé vegna þess að Jörðin sé að koma út úr Litlu Ísöldinni og jafnvel hafa menn haldið því fram að yfirvofandi sé nýtt kuldaskeið (sjá Um yfirvofandi Litla Ísöld).

Það er vissulega ekki langt síðan okkar hluti jarðkringlunnar gekk í gegnum kuldatímabil sem kallað er Litla Ísöldin (hjá okkur má telja að hún hafi staðið frá um 1450-1900). Ekki er alveg eining um hvort þá hafi verið töluverð hnattræn kólnun eða lítilsháttar og að einhverju leiti staðbundin kólnun.

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 útskýrir ásvelta Jarðar (e. precession) 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 ásveltu, þ.e. rek Jarðar innan sporbaugsins (Mynd: National Science Foundation)

Þessi breyting á ásveltu 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).

*Ásveltan (precession) veldur því að jörðina rekur til innan sporbaugsins. Um tíma er jörð í sólnánd þegar sumar er á norðurhveli, en 10 þús árum síðar er hún í sólfirð þegar sumar er á norðurhveli. Þetta þýðir að hámarks-inngeislun sólar er meiri að sumarlagi í fyrra tilvikinu og mesti sumarhiti einnig meiri.

Í stuttu máli má því segja að Jörðin hafi verið að kólna smám saman síðustu árþúsundin, sérstaklega á norðurslóðum og Litla Ísöldin er að öllum líkindum hluti af þeirri kólnun. Því er það ekki svo að Jörðin hafi verið að jafna sig eftir Litlu Ísöldina, heldur er hlýnunin til komin af völdum aukinnar losunnar CO2 af mannavöldum.

Okjökull lét undan vegna þessarar hlýnunar og því eðlilegt að tengja hvarf Okjökuls við hnattræna hlýnun af mannavöldum. Án þeirrar hlýnunar hefði Okjökull að öllum líkindum haldið áfram að vera til og jafnvel stækkað, miðað við hina langdrægu kólnun sem var að eiga sér stað (sérstaklega á norðurslóðum).

Það að jökullinn hefði verið fyrir löngu horfinn, er hægt að deila um. Það er þó ljóst að vísindamenn töldu jökulinn ekki lengur til jökla árið 2014 (sjá „Jökullinn“ Ok er ekki lengur jökull), en þá segir Oddur Sigurðsson um Okjökul og skilyrði til að teljast vera jökull:

„Það er í fyrsta lagi að vera nógu þykkir til að hníga undan eigin fargi og til þess þurfa þeir að vera 40 til 50 metra þykkir og því nær þessi jökull alls ekki“.

Íslenskir jöklar og loftslagsbreytingar

Íslenskir jöklar breytast í takt við loftslagsbreytingar og þó að hægt sé í sumum tilfellum að telja upp jökla sem voru minni t.d. á Landnámsöld (mögulegt er að Ok hafi ekki einu sinni verið til þá) eða stærri í byrjun síðustu aldar (líkt og flestir jöklar á Íslandi), þá er staðreyndin sú að þær breytingar urðu vegna náttúrulegra orsaka og voru breytingar í Sólinni og sporbraut jarðar mikilvirkastar (auk eldvirkni) síðustu árþúsundin.

Það felur samt ekki þá staðreynd að hin hnattræna hlýnun sem nú er, er vegna aukinnar losunnar CO2 út í andrúmsloftið af mannavöldum og við því verður að bregðast með öllum ráðum.

Heimildir og ítarefni:

Oddur Sigurðsson 2004: Gláma

Helgi Björnsson (2009): Jöklar á Íslandi.

Brynjólfsson o.fl. (2015): A 300-year surge history of the Drangajökull ice cap, northwest Iceland, and its maximum during the ‘Little Ice Age’

Kaufman o.fl. 2009: Recent Warming Reverses Long-Term Arctic Cooling

Um áhrifaþætti hnattrænnar hlýnunnar:
- Tett o.fl. 2000
- Meehl o.fl. 2004
- Stone o.fl. 2007
- Lean og Rind 2008
- Huber og Knutti 2011
- Gillett o.fl. 2012
Tengt efni á loftslag.is

Áhrifaþættir hinnar hnattrænu hlýnunar

Um yfirvofandi Litla Ísöld

Orsakir fyrri loftslagsbreytinga

Hjólastóllinn – ný heildarmynd
21/10/2019
10 loftslagsmýtur afhjúpaðar
Fróðlegt myndband frá Potholer54, þar sem hann, enn og aftur, kryfur loftslagsmýtur til mergjar. Hann gerði þetta myndband til að draga saman 10 helstu mýtur sem hann hefur skoðað í fyrri myndböndum á síðustu 10 árum.

Potholer54 heitir raunverulega Peter Hadfield og er jarðfræðingur og vísindablaðamaður. Hann hefur í mörg ár haldið úti Potholer54 rásinni á Youtube þar sem hann hefur m.a. tekið upp allskyns mýtur og fjallað um þær á málefnalegan hátt.

Tengt efni á loftslag.is:
16/04/2018
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
Aukið við yfirlýsingu
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.
Heimildir og ítarefni

Yfirlýsinguna sjálfa og viðaukann má finna hér: http://www.geolsoc.org.uk/climatechange

Loftslag.is fjallaði um yfirlýsinguna á sínum tíma, sjá Yfirlýsing frá breska jarðfræðafélaginu um loftslagsbreytingar

Tengt efni á loftslag.is
13/12/2013
Plíósen – fortíðin er spegill framtíðar
Hér er nýjasta myndband Peter Sinclair, en það fjallar um jökulbráðnun og sjávarstöðubreytingar, með tilvísun í hitastig eins og það var á Plíósen.

Tengt efni á loftslag.is
11/12/2013
Orsakir fyrri loftslagsbreytinga

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.

Það er staðreynd að komið hafa hlýrri og kaldari skeið í sögu jarðar en nú er. En hvað hefur orsakað þessar breytingar í loftslagi áður fyrr? Um leið opnast fyrir spurninguna: Er þetta hlýskeið sem við upplifum núna náttúrulegt?

Undirliggjandi langtímabreytingar í hita jarðar

Miklar breytingar á hita hafa orðið í fyrndinni, svo miklar að við mennirnir eigum erfitt með að ímynda okkur það. Í jarðfræðilegum skilningi þá eru langtímabreytingar, þær breytingar sem tekið hafa milljónir, jafnvel milljarða ára (jörðin sjálf er talin vera 4,5 milljarða ára). Sem dæmi þá var orka sólarinnar í upphafi jarðsögunnar einungis um 70% af orkunni sem er nú í dag, en orka hennar hefur aukist smám saman síðan þá og í mjög fjarlægri framtíð munu breytingar sólarinnar einar og sér nægja til að eyða öllu lífi á jörðinni. Í upphafi jarðarinnar var andrúmsloft jarðar einnig allt öðruvísi en það er í dag. Líf tók að þróast og breytti andrúmsloftinu smám saman og í samvinnu við sólina hefur það skapað þær aðstæður sem við lifum við í dag.

Óreglulegar sveiflur í hita jarðar

Þrátt fyrir misgóð gögn um hitastig síðustu hundruði milljóna ára, þá er heildarmyndin nokkuð ljós:

Hér er áætlað hitastig jarðar aftur til byrjun Kambríum fyrir um 540 milljónum ára. Eins og sjá má vinstra megin á myndinni þá er hitastig núna frekar lágt. Mynd af wikipedia.

Þessar gríðarlegu hitasveiflur eiga sér margar ástæður og er ein af þeim magn CO2 í andrúmsloftinu. Það er þó langt í frá eina ástæða hitabreytinga fyrri jarðsögutímabila, eins og sést ef skoðað er áætlað magn CO2 í andrúmsloftinu fyrir sama tímabil:

Hér má sjá nokkrar mismunandi rannsóknir á magni CO2, aftur til loka Kambríum. Eins og sést eykst óvissan mikið eftir aldri. Mynd af wikipedia.

Það sem talið er að hafi hvað mest áhrif á sveiflur í hitastigi fyrri jarðsögutímabila er lega landanna, sem hreyfast af völdum flekahreyfinga (e. plate tectonics). Þegar stórir landmassar eru á pólunum er kaldara á jörðinni, heitara þegar pólarnir eru landlausir. Við flekahreyfingar kítast einnig saman flekar sem oft á tíðum mynduðu stóra fellingagarða (sambærilega við Himalayjafjöllin og Andesfjöllin sem dæmi). Þær breytingar breyttu vindakerfi heims og höfðu þar með mikil áhrif á loftslag jarðar. Lega landanna hefur einnig haft gríðarleg áhrif á sjávarstrauma og þar með hvernig hiti dreifðist um jörðina. “Nýlegt” dæmi er þegar Ameríkuflekarnir tengdust fyrir um 5 milljónum ára og Panamasundið lokaðist. Við það breyttust hafstraumar og talið er líklegt að það sé ein af ástæðunum fyrir því að ísöldin byrjaði smám saman fyrir um 2,6 milljónum ára.

Reglulegar breytingar í hita

Hitastigsferillinn sem við sáum hér fyrir ofan virðist mjúkur að sjá þegar hann er skoðaður – enda um langt tímabil að ræða, en undir niðri eru reglulegar hitastigsbreytingar sem verða á skemmri tíma. Þær breytingar sjást ekki í þeim gögnum sem til eru fyrir þessi fyrri jarðsögutímabil, en ískjarnar úr jöklum Grænlands og Suðurskautsins sýna okkur sveiflur sem eru töluverðar yfir þúsundir ára:

En hver er ástæða þessara reglulegu breytinga?

Sporbaugur 0, alveg hringlaga

Til að byrja að svara þessari spurningu verður m.a. að skoða sveiflur Milankovitch. Milutin Milankovitch var rússneskur vísindamaður sem rannsakaði og kortlagði loftslagsbreytingar fyrri tíma út frá gögnum um sporbaug braut jarðar, halla hennar um möndul sinn og snúning jarðar um möndul sinn. Þessi atriði hafa áhrif á loftslag jarðar og eftir að hann kom fram með þessa kenningu þá kom í ljós að þessi atriði féllu saman við hlý- og kuldaskeið ísaldar. Allir þessir þættir gerast með ákveðnu millibili og geta ýmist haft jákvæða svörun, þ.e. allir þættir ýti í sömu átt (til annað hvort hlýnunar eða kólnunar) eða “unnið” hver á móti öðrum og þar með dregið úr áhrifunum.

Sporbaugur 0,5 ekki hringlaga og miðjuskekkja

Sporbaugur jarðar breytist í tíma. Það má segja að það sé miðskekkja í sporbaugnum (sem ekki er hringlaga) og sú skekkja er ekki alltaf eins heldur breytist með tíma. Sporbaugurinn fer frá því að vera næstum hringlaga til þess að vera meira sporöskjulaga og tekur þessi sveifla u.þ.b. 413.000 ár. Einnig eru aðrir þættir í ferli sporbaugsins sem hafa áhrif og eru það sveiflur sem taka u.þ.b. 96.000 – 136.000 ár. Þessi breyting hefur áhrif á hversu langar árstíðirnar eru og hversu mikil inngeislun sólarinnar er. Þetta hefur misjöfn áhrif eftir á hvoru jarðhvelinu áhrifin eru í hvert skiptið. Þetta er þó eitt af þeim atriðum sem hefur áhrif til lengri tíma. Á myndunum hér til hliðar má sjá breytingar í sporbaug jarðar.

.

Möndulhalli jarðar sveiflast frá 22,1°-24,5°

Möndulsnúningssveifla jarðar

Möndulhallinn er einn af þeim þáttum sem hafa áhrif á þessar reglubundnu breytingar. Í dag er hallinn um 23,44° (sem er u.þ.b. við miðju þess sem hallinn getur orðið. Möndulhallinn fer frá því að vera 22,1°-24,5°. Þessi sveifla tekur um 41.000 ár. Þegar möndulhallinn er meiri, þá hitnar á báðum jarðhvelum að jafnaði, en sumrin verða heitari en veturnir kaldari. Það má því kannski segja í þessari sveiflu séum við í meðalstöðu.

Næsti þáttur sem er hluti af sveiflum Milankovitch, er svokallaður möndulsnúningur. Möndulsnúningurinn er einhverskonar snúðshreyfing. Þannig að það er misjafnt að hvaða fastastjörnum pólarnir vísa. Þessi sveifla tekur um 26.000 ár. Þetta hefur þau áhrif að það hvel sem er í áttina að sólu, við sólnánd, er með meiri mun á milli sumars og veturs, en hitt jarðhvelið hefur mildari sumur og mildari vetur. Staðan í dag er þannig að suðurhvelið upplifir meiri mun á milli árstíða, þ.e. að suðurpóllinn er í átt að sólu við sólnánd.

Eins og áður sagði, þá hafa Milankovitch sveiflur allar samanlögð áhrif, þar sem þær magna eða draga úr sveiflunum eftir hvernig þær hitta saman. Heildaráhrif þessara sveiflna, er einn af þeim þáttum sem hafa ráðið miklu um það hvort jörðin hefur upplifað hlý eða köld skeið í jarðsögunni:

Sveiflur Milankovitch. Myndin sýnir allar sveiflurna á einni mynd. Rauði ferillinn og svarti ferillinn sýna heildaráhrifin á tvo vegu. Svarti ferlillinn sýnir sólarinngeislun á sólstöðum á 65. breiddargráðu norðurs. Þegar inngeislunin er há, þá er hlýskeið og öfugt. Þetta fellur nokkuð vel að fyrri hlý og kuldaskeiðum ísaldar, til lengri tíma litið. Fyrir neðan eru svo tvö hitastigsproxý (götunga í sjávarsetlögum og ískjarna úr Vostock ískjarnanum) sem styðja þessa kenningu Milankovitch.

Milankovitch sveiflurnar eru því taldar frumorsök sveifla í hitastigsbreytingum ísaldar, í átt til kulda- og hlýskeiða.

Aðrir þættir hafa síðan magnað upp þessar breytingar, svokölluð magnandi svörun. Þættir sem taldir eru hafa magnað upp þessar breytingar eru t.d. aukning í CO2, en vitað er að við hlýnun sjávar þá minnkar geta þess til að halda CO2. Eins og sjá má á mynd hér ofar sem sýnir hitastig síðustu 650 þúsund ára og tengsl við meðal annars CO2, þá eykst CO2 í kjölfarið á hlýnun jarðar (sú aukning gerist almennt um 800 árum eftir að það byrjar að hlýna). Það má því segja að við það að hlýna af völdum Milankovitch sveifla, þá losnar meira CO2 sem veldur meiri hlýnun. Svipuð ferli eiga sér stað í átt til kólnunar, nema með öfugum formerkjum. Annar stór þáttur í magnaðri svörun til hlýnunar og kólnunar ísalda er t.d. hafís- og jöklamyndanir, en þeir þættir minnka og auka endurkast frá sólinni út úr lofthjúpnum.

Skammtímasveiflur í loftslagi/veðri

Áður er en farið yfir skammtímasveiflur í loftslagi, þá er rétt að geta að það er munur á loftslagi og veðri:

Loftslag er í raun tölfræðilegar upplýsingar á bak við hitastig, raka, loftþrýsting, vindstyrk, regn, efnasamsetningu lofthjúpsins og ýmsir aðrir veðurfræðilegir þættir á ákveðnu svæði yfir langt tímabil. Loftslag er því ekki veður, sem er gildi fyrrnefndra veðurfræðilegra þátta á ákveðnum stað og tíma.

Hitastig síðustu 1800 ár fyrir norðurhvel jarðar. Rauða línan sínar beinar mælingar en ýmsar óbeinar mælingar í ýmsum litum.

Hér fyrir ofan var minnst á langtímabreytingar af völdum sólarinnar, en einnig eru skammtímasveiflur í sólinni sem hafa áhrif á loftslag til skamms tíma, t.d. sólblettasveiflur og útgeislun sólar (sjá Sólin). Þessar sveiflur eru ekki miklar alla jafna, en þó er talið að lágmark í sólblettasveiflunni Maunder lágmarkið (e. Maunder Minimum – niðursveifla í sólblettum sem stóð frá árinu 1645-1715) hafi átt töluverðan þátt í að viðhalda litlu ísöldinni (e. Little Ice Age – kuldatímabil sem varð frá sirka 14. öld, sumir segja 17. öld og fram til sirka 1850) .

Maunder lágmarkið frá 1645-1715. Sólblettasveiflur síðustu 400 ára.

Eins og sést á myndinni, þá er niðursveifla í sólblettum í gangi núna. Því þykir ljóst að sú hækkun sem orðið hefur á hitastigi jarðar eftir 1950 er ekki af völdum sólblettasveifla.

Breytileiki í hafinu, þ.e. sjávarstraumar sem knúnir eru af mismunandi sjávarhita og hafa áhrif á loftslag eru nokkur t.d. El Niño–Southern Oscillation (ENSO) og Pacific Decadal Oscillation (PDO), einnig Norðuratlantshafsstraumurinn og fleiri. Þau áhrif er þó varla hægt að kalla loftslagsbreytingar, heldur frekar flökt eða breytileiki í loftslagi, þar sem þau hafa áhrif í stuttan tíma (nokkur ár til áratuga breytileiki), en þau dreifa hita um jarðkúluna og eru því mikilvæg yfir langan tíma (til kólnunar og hlýnunar), þar sem þau hafa áhrif á ferli sem geta valdið magnandi svörun TENGILL.

Hitastig jarðar mælt með gervihnöttum frá 1975 til ársins í ár. Takið eftir uppsveiflunni árið 1998 af völdum El Nino og niðursveiflunni eftir 1991 af völdum eldgossins í Mount Pinatubo.

Stór eldgosgeta valdið snöggum breytingum í stuttan tíma og þá til kólnunar (ár eða nokkur ár), t.d. eldgosið í Mount Pinatubo árið 1991 sem lækkaði hitastig jarðar tímabundið um sirka 0,4°C . Þau tímabil í jarðsögunni þar sem eldvirkni hefur verið mun meiri en nú, hafa þó getað valdið töluverðri kólnun þann tíma. Þess lags eldvirkni verður þó einungis nokkrum sinnum á hverjum hundrað milljón árum og veldur gríðarlegum loftslagsbreytingum í milljónir ára með tilheyrandi útdauða lífvera. Eldfjöll gefa frá sér CO2 í nokkuð miklu magni en það er þó einungis 1/130 af því sem menn losa á ári eins og staðan er í dag.

Það sama má segja um stóra loftsteina og halastjörnur sem lenda á jörðinni. Slíkir árekstrar valda miklum breytingum yfir stuttan tíma jarðsögulega séð og geta því valdið útdauða dýra í miklu magni, t.d. er talið að loftsteinn sem lenti á Mexíkó fyrir um 65 milljónum ára hafi átt töluverðan þátt í því að risaeðlurnar dóu út (aðrar kenningar eru til um þann útdauða en við ætlum ekki út í þá sálma hér).

Kenningin um loftslagsbreytingar af mannavöldum

Eins og sést af ofangreindri upptalningu á áhrifavöldum loftslagsbreytinga þá er margt sem hefur áhrif á loftslag. Undanfarna áratugi hefur breytingin þó verið óvenju hröð og lítið tengd þeim náttúrulegu ferlum sem þekktir eru, þó vissulega séu tímabundnar sveiflur, tengdar virkni sólar, El Nino og eldvirkni svo dæmi séu tekin.

Hitastig jarðar frá því mælingar hófust.

Það er nú talið nokkuð víst að núverandi breytingar í loftslagi jarðar sé af mannavöldum (sjá kaflann um Grunnatriði kenningunnar).

Það skal á það bent að auki, að þrátt fyrir að hitastig fyrr í jarðsögunni hafi oft verið hærra en það er nú, þá eru bara um 200 þúsund ár síðan maðurinn (homo sapiens) gekk fyrst um lendur Austur-Afríku og það eru einungis nokkur þúsund ár síðan siðmenningin varð til. Því hefur samfélag manna aldrei upplifað aðrar eins breytingar og nú eru byrjaðar, né þær sem mögulega eru í vændum.

03/12/2013
Hjólastóllinn – ný heildarmynd
Margir kannast við hokkíkylfuna klassísku, en nýjasta heildarmyndin er nokkuð umfangsmeiri en sú mynd og hefur fengið viðurnefnið hjólastóllinn.

Sú mynd sýnir áætlað hitastig frá því á síðasta kuldaskeiði ísaldar, fyrir um 22 þúsund árum, allan nútíma og fram til loka þessarar aldar sem nú er hafin (til 2100).

Mynd 1: Áætlað hnattrænt hitafrávik á síðasta kuldaskeiði ísaldar Shakun o.fl. 2012 (græn lína), hitastig á nútíma Marcott o.fl. 2013 (blá lína), ásamt hnattrænum hita síðastliðna rúma öld samkvæmt HadCRUT4 (rauð lína) og áætlað hitastig samkvæmt IPCC sviðsmynd A1B fram til ársins 2100 (appelsínugul lína).

Helsta nýjungin í þessu línuriti er bláa línan, en fyrr í þessum mánuði kom út grein í Science eftir Marcott o.fl. (2013) þar sem höfundar taka saman gögn frá 73 svæðum sem dreifð eru um jörðina og þykja saman gefa góða vísbendingu um breytingu á hitastigi síðastliðin 11 þúsund ára. Þar er um að ræða fyrstu almennilegu tilraunina til að taka saman hitagögn fyrir allan nútíma (e. holocene). Það línurit er því besta nálgun sem við höfum nú um þróun hitastigs á jörðunni, á nútíma. Línuritið endar um miðja síðustu öld og sýnir því glögglega hvernig hitastigið hækkar eftir 1850:

Mynd 2: Hitafrávik samkvæmt Marcott o.fl. 2013 (síðastliðin 11 þúsund ár) og ýmsar rannsóknir teknar saman af Mann o.fl. 2008 (síðastliðin 1800 ár), sjá einnig hér.

Þessi mynd ætti ekki að koma áhugafólki um loftslagsmál á óvart, því til hefur verið mynd sem sýnir samskonar þróun í hitastigi og oft er vísað til. Hér má sjá þá ágætu mynd sem sýnir samanburð milli þessara tveggja línurita:

Mynd 3: Hnattrænt hitastig frá Global Warming Art, með meðalhitafrávik í svörtu, ásamt Marcott o.fl. 2013 í rauðu.

Samkvæmt rannsókn Marcott og félaga þá er jörðin að hlýna hratt, jarðsögulega séð – hins vegar vara höfundar við að upplausn gagnanna grípi ekki vel fyrri sveiflur, sérstaklega ekki ef þær hafa varað stutt, þannig að ekki er hægt að útiloka að yfir önnur tímabil hafi hitastig breyst jafn hratt og nú. Samkvæmt línuriti þeirra þá reis hitastig upp í hæstu hæðir fyrir um 7 þúsund árum síðan, en eftir það lækkaði það smám saman. Þessi breyting er í takti við breytingar í sveiflum í möndulhalla halla og fjarlægð jarðarinnar frá sólu – svokallaðrar Milankowitch sveiflu (sjá t.d. hér).

Eftir 1850 eru áhrif losunar manna á gróðurhúsalofttegundum orðin greinileg á mynd Marcott og félaga.

Jarðsöguleg tímabil hafa upphaf og endi. Ef skoðað er fyrrnefnt línurit, þá má segja að hafið sé nýtt tímabil í jarðsögunni og að það hafi byrjað um 1850. Áður hafa komið fram tillögur um að kalla slíkt tímabil Anthropocene (mannskepnuskeiðið samkvæmt tillögu Trausta Jónsonar Veðurfræðings).

Ef við lítum aftur á mynd 1 í byrjun þessarar færslu, þá má sjá að 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.

Heimildir og ítarefni

Byggt á færslu á Skeptical Science, sjá The two epochs of Marcott and the Wheelchair

Shakun o.fl. 2012: Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation

Marcott o.fl. 2013: A Reconstruction of Regional and Global Temperature for the Past 11,300 Years

Mann o.fl. 2008: Proxy-based reconstructions of hemispheric and global surface temperature variations over the past two millennia.

Tengt efni á loftslag.is
08/04/2013
Súrnun sjávar hraðari en fyrir 55 milljónum ára
Endurbirting

…

Þýðing á umfjöllun í vefritinu Yale Environment 360.
Súrnun sjávar er yfirleitt kallað hitt CO2 vandamálið

Rannsóknaskipið Joides Resolution

JOIDES Resolution minnir óneitanlega á furðulegan blending olíuborpalls og flutningaskips. Það er þó í raun rannsóknaskip sem vísindamenn nota til að ná upp setkjörnum úr botni sjávar. Árið 2003 fóru vísindamenn í rannsóknaleiðangur með skipinu á Suðaustur Atlantshafið og náðu upp merkilegu sýni úr setlögum af hafsbotni.

Þeir höfðu borað niður í setlög sem höfðu myndast á milljónum ára. Elsta setlagið var hvítt og hafði myndast við botnfall kalk-ríkra lífvera og svipar til kalksteins eins og sést í hamraveggjum Dover á suðurhluta Englands (White cliffs of Dover).

Setkjarni sem sýnir setlög fyrir um 55 milljón árum. Skörp skil á milli karbónat skelja (ljósgrátt) og leirsets (rautt) bendir til þess að skeljar hafi leysts upp vegna súrnunar sjávar þess tíma.

Þegar vísindamennirnir skoðuðu setlögin sem mynduðust fyrir um 55 milljón árum síðan, þá breyttist liturinn á augnabliki (jarðfræðilega séð).

“Inn á milli í þessu hvíta setlagi er stór kökkur af rauðum leir” segir Andy Ridgwell, jarðfræðingur hjá Háskólanum í Bristol.

Með öðrum orðum, hin smágerða skeldýrafána djúpsjávarins nánast hvarf. Flestir vísindamenn eru núna sammála því að þessi breyting hafi verið út af lækkun á pH gildi sjávar. Sjórinn varð það tærandi að stofnar sjávardýra með kalkskeljar hnignuðu töluvert. Það tók síðan hundruðir þúsunda ára fyrir úthöfin að jafna sig á þessu áfalli og fyrir sjávarbotninn að verða hvítan aftur.

Leirin sem að áhöfn JOIDES Resolution drógu upp má líta á sem viðvörun um hvernig framtíðin getur orðið. Með þeirri miklu losun á CO2 sem nú er, þá er hætt við að sjórinn súrni líkt og þá.

Fyrr í vikunni birtu Ridgwell og Schmidt rannsókn sína í tímaritinu Nature Geoscience, þar sem þau bera saman það sem gerðist í höfunum fyrir 55 milljón árum við það sem er að gerast nú. Rannsóknir þeirra staðfesta það sem aðrir vísindamenn hafa talið: Súrnun sjávar í dag er meiri og hraðari en nokkuð sem að jarðfræðingar hafa fundið í jarðlögum síðustu 65 milljónir ára. Reyndar ef skoðað er hraði súrnunar og styrkur – Ridgwell telur að núverandi súnun sjávar sé að gerast tíu sinnum hraðar en í upphafi útdauðans fyrir 55 milljónum ára – þá má búast við endalok margra sjávarlífvera, sérstaklega djúpsjávartegunda.

“Þetta er næstum fordæmalaus jarðfræðilegur atburður,” segir Ridgwell.

Þegar við brennum jarðefnaeldsneyti, þá dælum við CO2 út í andrúmsloftið, þar sem lofttegundin veldur gróðurhúsaáhrifum. En mikið af þessu CO2 helst ekki við í loftinu, heldur dregur sjórinn það í sig. Ef ekki væri vegna þess, þá telja loftslagsfræðingar að jörðin væri enn heitari en hún er í dag. Jafnvel þótt sjórin bindi mikið af CO2, þá var síðasti áratugur sá heitasti frá því mælingar hófust. En þessi kolefnisbinding sjávarins gæti reynst dýrkeypt, þar sem hún er að breyta efnafræði sjávar.

Við yfirborð sjávar er er pH gildið venjulega um 8-8,3. Til samanburðar þá er hreint vatn með pH gildið 7 og magasýrur eru um 2. Í vökva er pH gildið ákvarðað út frá hversu mikið af jákvætt hlöðnum vetnisjónum eru flæðandi í efninu. Því meira af vetnisjónum, því lægra er pH gildið. Þegar CO2 binst sjónum, þá lækkar það pH gildi sjávar við efnahvörf.

Það magn sem menn hafa losað út í andrúmsloftið af CO2, frá upphafi iðnbyltingarinnar hefur nú þegar lækkað pH gildið um 0,1. Það gæti virst lítið, en það er það ekki. Skalinn sem pH kvarðinn byggir á er lógaritmískur (veldisfall), sem þýðir að það eru tíu sinnum fleiri vetnisjónir í vökva með pH 5 heldur en í vökva með pH 6 – og hundrað sinnum meira en í vökva með pH 7. Það þýðir að fall um eingöngu 0,1 pH þýðir í raun að styrkur vetnisjóna í sjónum hefur aukist um 30% síðastliðnar tvær aldir.

Breyting á pH gildi sjávar frá 18. öld til lok 20. aldar. Mynd fengin af earthtrends.wri.org.

Til að komast að því hvernig súrnun sjávar muni hafa áhrif á líf í sjónum, hafa vísindamenn gert tilraunir í rannsóknarstofum þar sem þeir fylgjast með lífverum við mismunandi pH gildi. Niðurstöður þeirra rannsókna hafa valdið áhyggjum – sérstaklega meðal lífvera sem nota kalk til að byggja brynju sína, líkt og hjá kóröllum og götungum. Aukið magn vetnisjóna við lægra pH gildi hvarfast við kalk sem breytir því í önnur efnasambönd sem gera dýrunum erfitt að byggja skel sína.

Þessar niðurstöður þykja slæmar, ekki aðeins fyrir þessar ákveðnu tegundir dýra, heldur fyrir vistkerfin í heild sem þau eru hluti af. Sumar þessara tegunda eru mikilvægar fyrir heilu vistkerfin í sjónum. Smásæjar lífverur sem byggja kalkskel eru sumar hverjar undirstöðufæða skelja og fiska, sem síðar eru fæða stærri lífvera. Kórallar á hinn bóginn eru aftur heimkynni um fjórðungs líffræðilegs fjölbreytileika sjávar.

En tilraunir á rannsóknastofum, sem ná yfir nokkra daga eða vikur, geta aldrei sagt til um það hvernig súrnun sjávar mun hafa áhrif á jörðina. “Það er ekki augljóst hvað þetta mun þýða í raunveruleikanum” segir Ridgwell.

Ein leið til að fá meiri upplýsingar um mögulegar afleiðingar súrnunar sjávar er að skoða sjálfa sögu sjávar, sem er það sem Ridgwell og Schmidt gerðu í sinni athugun. Við fyrstu sýn þá virðist sagan segja okkur að ekki sé neitt til að hafa áhyggjur af. Fyrir hundruð milljónum ára var mun meira CO2 í andrúmsloftinu og pH gildi sjávar 0,8 einingum lægra en nú. Samt sem áður var mun meira af kalki fyrir götunga og aðrar tegundir. Það var á því tímabili sem sjávarskeldýr mynduðu kalksteininn sem varð að lokum að kalksteinsbjörgunum í Dover (White Cliffs of Dover).

White Cliffs of Dover

Það er þó stór munur á jörðinni nú og fyrir 100 milljónum ára. Þá breyttist styrkur CO2 í andrúmsloftinu hægt og á milljónum ára. Þessar hægu breytingar komu af stað öðrum efnahvörfum sem breyttu efnafræði jarðar. Þegar jörðin hitnaði, þá jókst úrkoma, sem gerði það að verkum að meira af uppleystum efnum flutu með farvegum frá fjöllum og niður í höfin, þar sem þau breyttu efnafræði sjávar. Þrátt fyrir lágt pH gildi, þá var nóg af uppleystu kalki í sjónum fyrir kóralla og aðrar tegundir.

Í dag er styrkur CO2 að aukast svo hratt í andrúmsloftinu að það á sér fáar hliðstæður. Meiri veðrun samfara hlýnun, nær alls ekki að bæta upp þessa lækkun í pH gildi, næstu hundruðir þúsunda ára.

Vísindamenn hafa grandskoðað steingervingagögn fyrir það tímabil í sögu fortíðar sem gæti hvað helst gefið okkur vísbendingar um það hvernig jörðin mun bregðast við þessum aukna styrk CO2 í andrúmsloftinu. Komið hefur í ljós að fyrir 55 miljónum ára gekk jörðin í gegnum svipaðar breytingar. Vísindamenn hafa áætlað að 6,8 billjónir tonna af kolefni hafi losnað út í andrúmsloftið á um 10 þúsund árum.

Óljóst er hvað olli því að þvílíkt magn af kolefni barst út í andrúmsloftið, en það hafði töluverð áhrif á loftslagið. Hitastig jókst um 5-9°C og margar djúpsjávartegundir urðu útdauðar, mögulega vegna þess að pH gildi djúpsjávar lækkaði.

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).

En aðstæður við þessar fornu náttúruhamfarir (þekktar undir nafninu Paleocene-Eocene thermal maximum – PETM) eru ekki eins og þær eru í dag. Hitastig var hærra áður en kolefnissprengjan sprakk og pH gildi sjávar var lægra. Einnig var lega meginlandanna önnur en hún er í dag, vindakerfi lofthjúpsins önnur og sjávarstraumar aðrir. Allir þessir þættir hafa mikil áhrif á súrnun sjávar. Sem dæmi þá breytast áhrif lágs pH gildi á kalkmyndandi lífverur eftir þrýstingi og hitastigi sjávar. Neðan við visst dýpi sjávar, þá verður sjórinn of kaldur og þrýstingur of mikill að ekkert kalk er til staðar fyrir kalkmyndandi lífverur. Sá þröskuldur er kallaður mettunarlag (e. saturation horizon).

Til að hægt yrði að gera almennilegan samanburð milli PETM og aðstæðna í dag, bjuggu Ridgwell og Schmidt til líkön af úthöfunum fyrir báða tímapunkta. Þau gerðu sem sagt sýndarútgáfu af jörðinni fyrir 55 miljónum ára og keyrðu líkanið þar til það það sýndi stöðugt ástand. Þá kom í ljós að pH gildi sem líkanið leiddi í ljós passaði vel við það sem áætlað hefur verið, fyrir höfin, fyrir 55 miljónum ára. Einnig bjuggu þeir til aðra útgáfu sem sýndi jörðina í dag – með núverandi legu meginlandanna, meðalhita og öðrum breytum. Þegar líkanið varð stöðug þá var pH gildið það sama og í dag.

Ridgwell og Schmidt skeltu síðan í þessi líkön mikla innspýtingu af CO2. Þeir bættu 6,8 billjónir af kolefni á 10 þúsund árum á P’ETM tímabilinu. Með því að nota íhaldsamar spár um framtíðarlosun CO2 þá ákváðu þau að bæta við 2,1 billjón tonna af kolefni fyrir næstu aldir í líkanið fyrir jörðina eins og hún er í dag. Þau notuðu síðan líkönin til að áætla á hvaða dýpi kalk myndi leysast upp fyrir mismunandi dýpi sjávar.

Munur milli þessara tveggja líkana var sláandi. Niðurstaðan var sú að súrnun sjávar nú er að gerast um tíu sinnum hraðar en fyrir 55 milljónum ára. Á meðan mettunarlagið fór upp í 1500 metra dýpi fyrir 55 milljónum ára, þá mun það að öllum líkindum ná upp í um 550 metra að meðaltali árið 2150 samkvæmt líkaninu.

Sýnishorn af lifandi bertálkna (limacina helicina) (a) við pH gildi 8,09 og (b) við pH gildi 7,8 (mynd úr grein Comeau ofl)

Súrnun sjávar á PETM var nógu öflug til að koma af stað viðamikilum útdauða í djúpsjónum. Í dag gerist súrnunin hraðar og telja vísindamennirnir að þær breytingar muni setja af stað nýja bylgju útdauða. Steingervingafræðingar hafa ekki fundið útdauða í kóröllum eða öðrum kalkmyndandi tegundum við yfirborð sjávar á PETM. En þar sem súrnun sjávar nú er mun meiri en þá, þá er ekki hægt að útiloka að hún muni hafa áhrif á lífverur á minna dýpi. “Við getum ekki sagt með vissu hver áhrifin verða á vistkerfi grunnsjávar, en það er næg ástæða til að hafa áhyggjur”, segir Ridgwell.

Ellen Thomas, sérfræðingur í forn-haffræði í Yale University, segir að þessi nýja grein sé “mjög mikilvæg í sambandi við hugmyndir okkar um súrnun sjávar.” En hún bendir á að fleira hafði áhrif á lífverur sjávar á þessum tíma heldur en lækkun pH gildis. “Ég er ekki sannfærð um að þetta sé öll sagan,” segir hún. Hitastig sjávar jókst og súrefni í sjónum minnkaði. Saman þá höfðu allar þessar breytingar flókin áhrif á líffræði sjávar fyrir 55 milljónum árum síðan. Vísindamenn verða nú að ákvarða hvaða sameiginlegu áhrif þau geta haft í framtíðinni.

Jarðefnaeldsneytis knúið samfélag okkar er að hafa áhrif á líf um alla jörðina, samkvæmt rannsókn vísindamanna eins og Ridgwell – jafnvel lífverur sem lifa á yfir þúsund metra dýpi verða fyrir áhrifum. “Umfang aðgerða okkar geta orðið alveg hnattrænar,” segir Ridgwell. Það er möguleiki að setlög sjávar sem myndast næstu aldir muni breytast frá því að vera hvítt kalk og yfir rauðan leir, þegar súrnun sjávar mun hafa varanleg áhrif á vistkerfi djúpsjávar. “Það mun gefa fólki eftir hunduðir milljóna ára eitthvað til að bera kennsl á samfélag okkar”.

Ítarefni og heimildir

Umfjöllunin sem notuð er í þessari færslu, má finna á heimasíðu Yale Environment 360: An Ominous Warning on the Effects of Ocean Acidification

Greinina sjálfa má finna á heimasíðu Nature Geoscience (áskrift): Ridgwell og Schmidt 2010 – Past constraints on the vulnerability of marine calcifiers to massive carbon dioxide release

Umfjallanir loftslag.is um Súrnun sjávar má finna hér: Súrnun sjávar Archive og Afleiðingar – Súrnun sjávar

Þá viljum við minna á áhugaverðan fyrirlestur sem Jón Ólafsson haffræðingur mun halda laugardaginn 20. febrúar, en þar mun hann fjalla um súrnun sjávar auk annars – Sjór, súrnun og straumar.

…

Tengt efni á loftslag.is:
26/11/2012
Sumarhiti á Svalbarða ekki verið hærri í 1800 ár
Sumarhiti á Svalbarða hefur undanfarna áratugi verið hærri en nokkurn tíman áður síðastliðin 1800 ár, samkvæmt nýrri rannsókn.

Í rannsókninni voru skoðaðar leyfar þörunga í botni stöðuvatns, en hópur vísindamanna boruðu í setlög og tóku sýni. Með því að skoða hlutfall transfitu í setinu, sem þörungar framleiða, þá gátu þeir áætlað hitastig síðastliðin 1800 ár. Hlutfall mettaðrar og ómettaðrar transfitu breytist við það hitastig sem er sem þörungarnir lifa í. Því hærra hitastig sem er, því hærra er hlutfall mettaðrar transfitu.

Í ljós kom að sumarhiti á Svalbarða hefur verið að meðaltali 2-2,5°C hærri síðastliðin 25 ár, en á hlýjustu áratugum miðalda (MWP – Medievel Warm Period), sem skilgreint er sem tímabilið um það bil 950-1250. Til aldursgreininga voru notaðar efnavísar (e. chemical marker) úr öskulögum þekktra eldgosa frá Íslandi.

Þó aðeins sé um staðbundna rannsókn að ræða, þá er hér enn ein vísbending þess að miðaldarhlýnunin svokallaða hafi ekki verið eins mikil og útbreidd og áður var talið.

Heimildir og ítarefni

Góð umfjöllun um greinina er á heimasíðu Háskólans í Columbíu: High-Arctic Heat Tops 1,800-Year High, Says Study

Greinin birtist í fagtímaritinu Geology (ágrip): Mild Little Ice Age and unprecedented recent warmth in an 1800 year lake sediment record from Svalbard

Tengt efni á loftslag.is
06/10/2012