Risk vi inte kan blunda för

Dagens Nyheter har idag (13-05-22) en huvudledarartikel som förtjänstfullt sätter bland annat naturkatastrofers samband med den globala uppvärmningen och de nya rönen om klimatkänsligheten i sitt sammanhang. 

Så visst, forskning pågår och temperaturkurvorna är inte huggna i sten. Men så länge det finns massivt stöd bland forskare för det långsiktiga sambandet mellan koldioxidutsläpp och stigande värme på jorden har mänskligheten ett problem som den inte kan blunda för.

Man kan tvista om hur stora offer det är rimligt att göra i dag för att reducera en beräknad risk för negativa effekter i framtiden. Att vi inte säkert vet hur stor temperaturökningen kommer att bli eller hur allvarliga följder den får är däremot inte något hållbart argument för passivitet.

All heder åt DN:s ledarredaktion som i rollen som opinionsbildare tar till sig det aktuella kunskapläget. Läs hela artikeln!

En lurad riksdagsman?

Lars Gustafsson är riksdagsman för  kristdemokraterna och tillika klimatskeptiker. Men hans klimatskeptisism  verkar (som så ofta är fallet) bygga på fundamentala missförstånd om klimatvetenskapen. Så här filosoferar Gustafsson om atmosfärens koldioxidhalt:

.... IPCC hävdar att 90 procent av ökningen har antropogent ursprung. Om man ser på fakta från Manua Loa framgår att den årliga ökningen av CO2 inte är likartad. Några talande exempel är direkt kopplade till temperaturen. 1991 var ökningen i CO2 +0,99 ppm medan 1992 +0,48 ppm, alltså en halvering. Tiden korresponderar helt med utbrottet på Pintatubo 1991, som sänkte medeltemperaturen kommande år. 1998 var ökningen +2,93 ppm medan 1999 +0,93 ppm. 1998 var det hittills största El Nino-året. 2011 var ökningen +1.84 ppm medan 2012 +2.66, där 2012 var ett varmare år. Det blir svårt att påstå att mänsklighetens fossilförbränning följer vulkanutbrott och naturens svängningar. Likaså kan antropogena utsläpp inte vara större än ökningen. Att människan bidrar till den ökade koldioxidhalten i atmosfären är klart, men troligen inte i paritet med IPCC:s påståenden. Däremot är temperaturens inverkan större på havens frigörande och bindning av koldioxid, än vad som kalkyleras med. ....

Som väljare och medborgare önskar man ju att våra folkvalda fattar beslut utifrån så korrekt information som möjligt. Man vet också att så tyvärr ofta inte är fallet. Gustafssons resonemang är ett exempel på det senare: kanske har han låtit sig luras av klimatförvillare. Vi har flera inlägg om den här frågan ( tex här, här, här, här, här och här). Men för att göra en lång historia kort, så visar den här grafen CO2-ökningshastigheten i atmosfären i Giga-ton kol per år (rött), våra utsläpp (blått), samt det naturliga nettobidraget som skillnaden mellan CO2-ökningen och våra utsläpp (grönt).

Från SkepticalScience (Anpassad från Cawley, 2011; data från CDIAC)

Vi kan lägga märket till ett par saker här. För det första varierar CO2-ökningshastigheten från år till år: i bland går det fortare, och ibland går det långsammare. Men den är hela tiden positiv, dvs det finns inget år då CO2 minskar. Våra utsläpp är dock större än ökningen, och det naturliga nettobidraget är alltså hela tiden negativt. Det går mer CO2 till haven och till växtligheten än vad som går från dessa reservoarer. Därför går det inte att skylla ökningen på haven och växtligheten. Vi kan också se att både våra utsläpp och ökningshastigheten stiger med tiden, och att de naturliga reservoarerna tar upp allt mer CO2.

Att CO2-ökningen går lite upp och ner från år till år beror på att de naturliga nettoupptagen varierar, och detta gör de som svar på temperaturvariationer (och dessa kan i sin tur orsakas t ex av El Nino/La Nina eller partiklar från vulkanutbrott). Framför allt tenderar haven att ta upp mer CO2 när det är kallt, och att ta upp mindre CO2 när det är varmt. Detta är välkänt, och något som IPCC tar hänsyn till. 

Hade det inte varit för det naturliga nettoupptaget så skulle alltså CO2-halten i atmosfären ökat ännu mer än vad den gör nu. Då hade CO2-ökningshastigheten legat på nivå med de mänskliga utsläppen, vilket betyder att den hade varit ungefär dubbelt så stor som nu.

Å andra sidan, hade det inte varit för våra utsläpp så hade det naturliga nettobidraget legat runt 0-linjen, och CO2-ökningshastigheten hade följt med. Då hade vi inte haft någon långsiktig ökning av CO2-halten. Den långsiktiga ökningen kan bara förklaras av våra utsläpp.

Lägre klimatkänslighet enligt ny tung studie

Här kommer lite goda nyheter. Det handlar inte om VM-guld i ishockey (grattis Tre Kronor!) utan om en ny studie om klimatkänsligheten:

Alexander Otto, Friederike E. L. Otto, Olivier Boucher, John Church, Gabi Hegerl, Piers M. Forster, Nathan P. Gillett, Jonathan Gregory, Gregory C. Johnson, Reto Knutti, Nicholas Lewis, Ulrike Lohmann,  Jochem Marotzke, Gunnar Myhre, Drew Shindell, Bjorn Stevens & Myles R. Allen 

Energy budget constraints on climate response 

Nature Geoscience (2013) doi:10.1038/ngeo1836. Published online 19 May 2013

Den här figuren sammanfattar studiens resultat.

Den visar hur forcings  ΔF och energiinnehåll  ΔQ  (x-axel) samt temperatur (y-axel) har ändrats i förhållande till referensperioden 1860–1879 för vart och ett av de fyra senaste decennierna och för de senaste 40 åren som helhet (grått). De grå fälten som utgår från nedre vänstra hörnet visar olika värden för klimatkänsligheten. TiIll vänster har vi jämviktsklimatkänsligheten (dvs på längre sikt) och till höger har vi den transienta klimatkänsligheten (dvs på kort sikt).
De goda nyheterna är att det mest sannolika värdet för jämviktsklimatkänsligheten hamnar vid 2 grader, vilket är lägre än en del tidigare studier.

NewScientist har kommentarer från några av författarna:

"If previous estimates [of how the climate will warm] were true, keeping the world below 2 °C would have been almost impossible however big our emission cuts," says Piers Forster of the University of Leeds in the UK, who contributed to the new study. "Now it looks like we have a chance, so we should take it." 

"Prior to this, a lot of us were feeling quite gloomy that whatever we did, we'll go over 2 °C," says Forster's colleague Myles Allen of the University of Oxford, UK. "It's not a foregone conclusion any more." That means the UN climate negotiations could still succeed. If a deal comes into force in 2020, and leads to rapid emissions cuts, "there remains a good chance we could hit the 2 °C target", says Allen.

Det finns dock andra färska studier som tittar på andra tidsperioder som har kommit fram till högre resultat, som PALAEOSENS-projektet som har tittat på klimatet på en geologisk tidsskala (se också här för en diskussion). Skillnaden kan bero på att det finns processer t ex inom kolcykeln som verkar på längre tidsskalor och som inte syns ordentligt under ett par årtionden/ett sekel.

Uppdatering: Här är den fullständiga bildtexten till figuren ovan:

Observations of the global mean temperature change plotted against change in forcing minus heat uptake (ΔF–ΔQ) for the equilibrium climate sensitivity (ECS) (a) and against ΔF for the transient climate response (TCR) (b), for each of the four decades 1970s, 1980s, 1990s and 2000s and for the 40-year period 1970–2009. Ellipses represent likelihood contours enclosing 66% two-dimensional confidence regions; best-fit points of maximum likelihood are indicated by the circles; and the curved thick and thin lines represent the 17–83% and 5–95% confidence intervals of the resulting one-dimensional likelihood profile in ECS (or TCR), respectively. All time periods are referenced to 1860–1879, including a small correction in ΔQ to account for disequilibrium in this reference period¹⁴. Straight contours show iso-lines of ECS (a) and TCR (b), calculated using a best-fit value of F_2x of 3.44 W m⁻² (also adjusted for fast feedbacks)¹⁰. Uncertainty in F_2x is assumed to be correlated with forcing uncertainty in long-lived greenhouse gases¹⁰. To avoid dependence on previous assumptions¹⁶, we report results as likelihood-based confidence intervals.

Det kom ett mail till Uppsalainitiativet

Hej

Jag tvivlar på att CO2 är en avgörande orsak till en påtaglig temperaturhöjning av Klimatet. När två saker inträffar samtidigt finns det 3 logiskt möjliga förklaringar. Antingen är A beroende av B, eller är B beroende av A eller också är både B och A beroende av en yttre faktor.

Jag blev tvivlande när jag förstod att det i oceanerna finns 50 ggr så mycket CO2 som i atmosfären.

Boende i Haninge med CocaCola pumpandes CO2 i vatten 24/7 vet jag att vatten löser CO2 men jag vet också att en läsk skall drickas kall, en varm öl längtar ingen efter. Vattnets förmåga att ”lösa” CO2 beror på temperaturen. När solen lyser på jorden blir atmosfären varmare, marken och haven likaså. Det varmare havet släpper iväg sin CO2 till atmosfären. Slutsats CO2 synkroniseringen med klimatet beror på solen. Det är inte CO2 som höjer temperaturen!

 CO2´s växthuseffekt är närmast försumbar och dom 4-5% fossil CO2 som finns i atmosfären kan rimligen inte ha någon avgörande effekt.

Vänligen korrigera mina tankefel.

Med vänlig hälsning

[frågeställarens namn]

Hej,

När det gäller koldioxid och temperatur - vad som styr vad och i vilken ordning är det snabba svaret att båda styr och följer varandra. Ändras den ena så påverkas den andra.

Ökar temperaturen så ökar mängden koldioxid i atmosfären, och även vattenångan som också är en växthusgas. Koldioxid släpps ut från jordlagret och landekosystemen, och ökar temperaturen riktigt mycket kan även haven börja släppa ifrån sig koldioxid. Men, det finns ju inget som hindrar att flera mekanismer sker samtidigt.

Att koldioxid är en växthusgas, dvs att en förändrad halt i atmosfären påverkar strålningsbalansen, är väl känt. Tidiga vetenskapliga publikationer daterar tillbaka till 1800-talet. Klimathistoriskt sett, vid tidigare övergångar från kallare till varmare klimat, är det som skett att när temperaturen ökat (pga ändrad solinstrålning) har växthusgaser släppts ut i atmosfären, vilket i sin tur ökat temperaturen ytterligare, vilket lett till att mer växthusgaser släppts ut osv. Denna återkopplingsmekanism pågår tills dess att en ny jämvikt har ställt in sig vid en högre global medeltemperatur. Läs mer om naturliga klimatförändringar här, om växthuseffekten här och här, och om hur stor andel av den totala växthuseffekten som koldioxid svarar för här.

 Det som är nytt den här gången jämfört med tidigare klimatförändringar är att vi börjat i andra änden på återkopplingsmekanismen. Människan gräver upp fossilt kol, bränner och släpper ut som koldioxid och andra växthusgaser. Mängden koldioxid i atmosfären är nu uppe i 394 ppm (årsmedel för 2012) vilket är en ökning med ca 120 ppm, ca 40%, sen före industrialismens början. Detta får temperaturen att öka, och sparkar igång hela processen med en  förstärkande återkoppling mellan temperatur och koldioxidhalt som får båda dessa att öka.

Bild 1. Global kolbalans med reservoarer och flöden. klicka för större bild.

Än så länge är det så att mängden koldioxid som människan bidrar till att släppa ut delvis hålls i schack av att en hel del av kolet tas upp igen i kolsänkor - världens landekosystem är en sådan kolsänka, havet (!) en annan - dit en del av den koldioxid som släpps ut i atmosfären försvinner. Jämför med den mycket förenklade (men tydliga) bilden ovan. Man talar om termen "airborne fraction" som är hur stor andel av människans utsläpp som stannar i atmosfären och bidrar till uppvärmningen (idag ca hälften av de totala utsläppen) och hur mycket som tas upp av kolsänkor. Än så länge verkar det som om airborne fraction är i det närmaste konstant, vilket innebär att mängden kol som binds in i kolsänkorna i haven och landekosystemen ökar ungefär lika snabbt som utsläppstakten från eldning av fossilt bränsle och utsläpp från förändrad markanvändning (skövling av regnskog t ex). Vi har alltså ännu inte sett till några återkopplingar i form av att haven eller landekosystemen totalt sett skulle ha blivit nettokällor till koldioxid och därmed ytterligare ökat på uppvärmningen. Detta ska man inte tolka som att det inte finns landekosystem eller havsområden som släpper ut kol, bara att det totalt, globalt sett, tas upp mer koldioxid än vad som släpps ut. Läs mer om kolcykeln här, och om källor och sänkor här.

Hur vet vi då att koldioxiden i atmosfären inte kommer från havet? Det enklaste svaret är att vi vet hur mycket fossilt kol vi släpper ut, och om vi ska anta att koldioxiden i atmosfären kommer från havet så måste vi förklara vart koldioxiden från de fossila bränslena i så fall tagit vägen? Vi släpper ju ut mer än vad som ansamlas i atmosfären. Mätningar av koldioxiden i haven visar att dess mängd ökar (se bild 2). Dessutom blir havet allt surare, vilket även det gör troligt att koldioxid binds in i havet, snarare än släpps ut. En annan försvårande omständighet är att det inte finns någon korrelation mellan ökningshastigheten av mängden koldioxid i atmosfären och havsytans temperatur så länge som det finns bra instrumentmätningar av atmosfärens kodioxidhalt, dvs sen 1958 då mätningarna i Mauna Loa-observatoriet på Hawaii startade. Snarare är det här koldioxiden som kommer först, medan havets ytvattens temperatur ändras med en fördröjning.

Bild 2. Koldioxidutveckling i atmosfären och havet runt Mauna Loa. klicka för större bild. 

Det finns ytterligare information som också anger att koldioxiden kommer från mänskliga utsläpp, och inte från t ex havet, landekosystem eller vulkaner, längre utläggning här.

Hur vet vi då att inte uppvärmningen beror på solen? Till att börja med eftersom temperaturförändringen i atmosfären och förändringarna i solintensitet inte följs åt – sedan 1960-talet har solintensiteten legat stilla för att sedan avta sakta, medan temperaturen ändå har ökat. Läs mer om detta här.

I IPCCs kunskapssammanställning från 2007 finns bland annat en graf (bild 3) som illustrerar detta genom att visa modellresultat från en ensemblekörning (många olika klimatmodeller körs parallellt) dels drivna med enbart naturliga variabler (solintensitet bland annat, nedre grafen), och dels drivna med både naturliga och mänskligt påverkande variabler (övre grafen). Det svarta strecket är observerade data, "spagettin" är alla individuella modellkörningarna, och rött respektive blått tjockt streck är medlet från modellkörningarna. Det vi ser här är att om man väger samman det vi "vet" om hur olika mekanismer styr temperaturen så kan vi inte återskapa 1900-talets temperaturökning utan att ta med mänskligt påverkade drivkrafter. 

Bild 3. Modell-illustrationer av hur mänskliga respektive naturliga drivkrafter påverkar temperaturen under 1900-talet. Klicka för större bild.

Att även små förändringar av sammansättningen i ett medium påverkar genomsläpplighet för strålning eller ljusets egenskaper är också väl känt. Liknande fenomen kan man ju enkelt studera hemma genom att hälla röd karamellfärg i en tillbringare vatten - det krävs inte mycket innan ljuset som passerar genom vätskecylindern ser rött ut. Men - viktigast att minnas är att det inte bara är koldioxidens egna, direkta effekt som är viktig när det gäller dess värmande effekt i atmosfären. En fördubbling av mängden koldioxid i atmosfären ger i sig själv bara strax över en grads värmande effekt, men precis som du påpekat så sker även andra processer där temperaturen i luften och oceanerna påverkar jämvikter av olika slag. I det här fallet påverkas även hur stor mängd vattenånga atmosfären kan innehålla, vilket i sin tur ger en ytterligare förstärkning av uppvärmningen.

Det är när man tar med denna indirekta effekt som man hamnar på "klimatkänsligheten", dvs hur stor temperaturförändring en fördubbling av koldioxidhalten de facto ger. Hur hög klimatkänsligheten är, är en källa till diskussion. IPCCs kunskapssammanställning landar i ett intervall troligen mellan 2 och 4,5 grader, med ett troligaste värde på 3 grader. Läs gärna mer om detta på Lunds universitets sida Klimatportalen.

Vänliga hälsningar

Mia

Arktis havsis - volym 1979 till 2012

En tonsatt animering av årliga minimumet för Arktiska havsisens volym. Baserat på PIOMAS. Animering och musik: Andy Lee Robinson.


Se även Robinsons spiraldiagram över volymen månad för månad:

From Ice to High Seas

Det europeiska ice2sea-projektet som studerar de smältande landisarnas bidrag till havsnivåhöjningen har kommit ut med en rapport (PDF):

From Ice to High Seas: Sea-level rise and European coastlines, 

The ice2sea Consortium, Cambridge, United Kingdom, (2013).

Jag har bara hunnit skumma den ännu, men eftersom det här är en blogg så får det räcka det för att skriva ett inlägg. Jag tycker att de här två figurerna från rapporten sammanfattar de viktigaste resultaten.

Den första figuren handlar om de tre stora istäckenas bidrag per år (fram till 2100). Figuren visar sannolikheter för olika bidrag för vart och ett av istäckena. Här ser vi att det är framför allt Grönland (blått) som kommer att bidraga till havsnivåhöjningen, och i andra hand Västra Antarktis (rött). Östra Antarktis kan intressant nog antigen bidraga till höjning eller till sänkning (grönt).

Och i nästa figur ser vi hur man förutsäger hur havsnivån kommer att påverkas av kombinationen av isavsmältning och termisk expansion för olika delar av jorden (fram till 2100). Termisk expansion innebär att havsvattnet utvidgar sig då det blir varmare, och detta leder till en höjning av havsnivån. Man visar två scenarier för isavsmältning, ett medelstort och ett högt.

Se även Vetenskapsradion "Havet höjs mindre än väntat", som dock verkar har fått den övre gränsen fel (man skriver 69 cm, men figuren ovan visar 89 cm).

Richard Alley: Slip Slidin' Away - Ice sheets and sea level in a warming world