Loftslagsbreytingar – vísindin

Þetta er hluti undirsíðu af Loftslag.is. 

Hvað eru loftslagsbreytingar og hver er hinn vísindalegi grunnur á bakvið þær kenningar sem nú eru uppi um hlýnandi jörð?

Eitt af kortunum sem sýnir áætlaða aukningu á hitastigi jarðar (globalwarmingart.com)

Á þessum síðum verða skoðaðar kenningar um loftslagsbreytingar, þá sérstaklega þær sem eru í gangi núna – oft nefndar hlýnun jarðar af mannavöldum (e. Anthropogenic global warming – AGW).  Leitast verður við að svara því hvaða afleiðingar geta orðið vegna hækkandi hitastigs í heiminum og hvaða lausnir er verið að skoða til mótvægis hlýnun jarðar og aðlögun að henni. Á spurt og svarað verða sett fram ýmis hugtök og staðreyndir á aðgengilegan hátt. Síðast en ekki síst verður kíkt á nokkrar mýtur sem oft heyrast þegar rætt er um loftslagsmál. Þetta eru mýtur eins og “hitastigið fer ekki hækkandi”, “þetta bara er sólin” og margt fleira í þeim dúr.

Kenningin
Afleiðingar
Lausnir
Spurningar og svör
Mýtur

Vendipunktar í loftslagi

Vendipunktar í loftslagi (e climate tipping point) er þegar sú staða kemur upp að loftslagið fer skyndilega úr einu stöðugu ástandi og yfir í annað stöðugt ástand (oft við magnandi svörun). Eftir að farið er yfir vendipunktinn þá er mögulegt að ekki verði aftur snúið.

Menn eru ansi hræddir við slíka vendipunkta og því vilja sumir nú beita loftslagsverkfræði (e. Geoengineering) til að koma í veg fyrir að farið verði yfir þá.

Eftir því sem hlýnar, þá verða breytingar á ýmsum þáttum sem eru stöðugir við hitastigið sem var áður - það er t.d. talið nokkuð ljóst að við ákveðið hitastig þá fari bráðnun Grænlandsjökuls af stað og ekki verði aftur snúið - hann myndi bráðna að fullu (það gæti þó tekið töluverðan tíma - jafnvel hundruðir ára). 

James Hansen einn af helstu vísindamönnum hjá NASA og sá fyrsti sem talaði opinberlega um þá ógn sem hlýnun jarðar stefndi í, heldur því fram að ákveðnum vendipunkti sé náð og að ekki verði aftur snúið - að núverandi magn CO2 sé nóg til að þessum vendipunkti var náð.

"Further global warming of 1 °C defines a critical threshold. Beyond that we will likely see changes that make Earth a different planet than the one we know." Jim Hansen, director of NASA's Goddard Institute for Space Studies in New York.

Aðrir vísindamenn telja að um sé að ræða marga vendipunkta sem hafa áhrif á loftslagsbreytingar og að lítið þurfi til að færa nýja ástandið yfir í sama ástand aftur.

Dæmi

Dæmi um mögulega vendipunkta sem gætu fært loftslag yfir í nýtt stöðugt ástand eru t.d. eyðing frumskóga hitabeltisins, bráðnun hafíss og jökla, truflun á hafstraumum og vindakerfum (t.d. El NIno og monsún) og bráðnun sífrera.

Loftslagsbreytingar fyrri tíma

Það er staðreynd að það hafa komið 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:

Niðurstöður ískjarnaransókna. Proxý hitastig síðustu 650 þúsund ára (svarta línan). Rauða línan sýnir CO2 í andrúmsloftinu.

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 mikil 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, eru einn af þeim þáttum sem hefur 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.  

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 eldgos geta 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 töluverða 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 mögulegar eru í vændum.  

Heimildir og frekari upplýsingar

Allar helstu upplýsingarnar hér eru fengnar úr alfræðiorðabókinni Wikipedia.

Hlýnun.

Ég hef sagt nokkrum sinnum hér á þessu bloggi að hitastigsþróun undanfarinna nokkurra ára segi ósköp lítið um undirliggjandi hlýnun sem er í gangi vegna hlýnunar jarðar af mannavöldum (sjá Er að kólna? og Annar kaldasti apríl á þessari öld!).

Undanfarin nokkur ár hefur hiti jarðar nefnilega staðið í stað að mestu, sumir segja að loftslag sé jafnvel að kólna, sem er fjarri lagi (sjá þessar erlendu bloggfærslur: What cooling trend? og Global Warming? why is it so freaking cold?).

Ástæðan fyrir því að hitinn hefur nánast staðið í stað er sú, að þrátt fyrir hina sterku undirliggjandi hlýnun sem á sér stað, þá hafa náttúrulegar sveiflur í sólinni (sjá Er það virkilega ekki sólin?) og ENSO (sjá El Nino/La Nina - tímabundnar sveiflur í hitastigi.) verið í þannig fasa að þau hafa náð að draga úr hlýnuninni það mikið að hlýnunin hefur að einhverju leiti týnst, sérstaklega fyrir þá sem gleyma því að það er búið að hlýna töluvert undanfarna nokkra áratugi.

Það hefur þó valdið mér nokkrum áhyggjum að þrátt fyrir kuldafasa náttúrulegra sveiflna, þá hefur hitinn staðið í stað í hæstu hæðum (en ekki hefur kólnað jafn mikið og kuldafasarnir myndu valda venjulega), en heitustu ár frá því mælingar hófust hafa verið langflest undanfarin nokkur ár (sjá grein Sveins Atla: Heitustu ár í heiminum frá 1880).

Hitastig jarðar frá því mælingar hófust.

Því kemur það mér ekki á óvart að vísindamenn eru nú að spá aukningu í hlýnun jarðar næstu fimm árin (sjá fréttatilkynningu Hér, sjá síðan neðst í þessari færslu fyrirvara vegna fréttatilkynningarinnar*). Í fréttatilkynningunni er meðal annars sagt:

The analysis shows the relative stability in global temperatures in the last seven years is explained primarily by the decline in incoming sunlight associated with the downward phase of the 11-year solar cycle, together with a lack of strong El Niño events. These trends have masked the warming caused by CO2 and other greenhouse gases.

Lauslega þýtt: "Greiningin sýnir að hið tiltölulega stöðuga hitastig síðustu sjö ára, geti verið útskýrt að mestu með niðursveiflu í útgeislun sólar í hinni 11 ára sólblettasveiflu, ásamt skorti á sterkum El Nino. Þessi ferli hafa hulið hlýnunina sem er af völdum CO2 og annarra gróðurhúsalofttegunda".

Vísindamenn spá því nú að hlýnunin muni aukast töluvert næstu árin og að jafnvel verði slegið metið frá 1998. Það getur vel verið að við séum byrjuð að sjá þessa aukningu í hitastigi nú þegar (sjá færslu Emils: Meðalhiti jarðar í hæstu hæðum), enda virðist El Nino vera byrjaður:

Sjávarhiti í kyrrahafinu 1. júlí 2009 við miðbaug, er að minnsta kosti einni gráðu hærri en að meðaltali - sem er vísbending um El Nino (appelsínugula svæðið við miðbaug noaanews.noaa.gov).

Undirliggjandi hlýnun jarðar af mannavöldum hefur því haldið áfram að aukast samkvæmt þessari grein og munu náttúrulegar sveiflur næstu ára magna hitastigstölurnar upp í hæstu hæðir (með þeim fyrirvara að ekki komi eldgos sem dragi úr vægi hlýnunarinnar á móti) á svipaðan hátt og náttúrulegar sveiflur undanfarinna ára hafa lækkað hitastigstölur.

--- --- --- ---

Þessu tengt þá verð ég að minnast á undarlega rannsókn sem komst í gegnum ritrýningakerfi hins þekkta tímarits Journal of Geophysical Research, en greinin heitir Influence of the Southern Oscillation on tropospheric temperature. Þeir sem efast um hlýnun jarðar af mannavöldum hafa fjallað um þessa grein (sjá t.d. bloggfærslu eftir Ágúst og Watts).

Það hefur komið í ljós að þetta er gölluð grein. Aðferðafræðin er vafasöm og niðurstöðukaflinn líka. Ef ég skil þetta rétt, þá er aðferðafræði þeirra þannig að með tölfræðilegum aðferðum þá eyða þeir út trendinu sem er í hlýnun jarðar. Þeir semsagt eyða út sveiflur úr gögnunum, nema sveiflur sem eru með tíðnina 1,5-7 ár, sem þeir magna upp (sveiflur í ENSO magnast þannig upp) og álykta sem svo að það sé ekkert sem bendi til þess að það sé trend til staðar annað en það sem ENSO gefur og þar með sé engin hlýnun í gangi vegna útblásturs manna.

Það sem verra er, er að yfirlýsingarnar voru jafnvel mun sterkari í fréttatilkynningum um þessa "frábæru" grein og hvernig hún "afsannaði" hlýnun jarðar af mannavöldum. Fréttatilkynningarnar voru alls ekki í samræmi við umfjöllunarefnið. 

Sjá ágætar umfjallanir um þetta í erlendum bloggum: How not to analyze climate data, Mother nature’s sons, Old News og Is our whole dissembly appeared?

Eitt af því sem ég lærði af því að fylgjast með þessu fíaskó í kringum þessa grein, er að framvegis ætla ég að skoða fréttir og fréttatilkynningar sem fylgja nýjum greinum með varúð (ég mun þó birta það sem mér þykir áhugavert - en hafa fyrirvara á).

Einnig hefur þetta afhjúpað mögulegan galla í ritrýningakerfinu (það er nánast skandall að hleypa þessari grein í gegn, fer ekki ofan af því), en sem betur fer er þetta undantekning frekar en regla - það er ekki oft sem slíkar greinar sleppa í gegnum það kerfi - en það getur gerst.

Það er vitað mál að það er búið að fara mikið í pirrurnar á efasemdamönnum um hlýnun jarðar að þeir hafa ekki fengið birtar greinar eftir sig í ritrýnd tímarit, einfaldlega af því að vísindin eru ekki þeirra sterkasta hlið. Þeir hafa því reynt mikið að gera lítið úr því kerfi. Með einhverjum lúalegum vinnubrögðum tókst þeim að koma þessari grein í gegnum ritrýningakerfið, en um leið afhjúpa þeir skort sinn á vísindalegri rökhugsun. Ég verð ekki hissa þótt að ritstjóri þessa tímarits muni segja af sér - lágmarkið væri að sjálfsögðu að hann komi með opinbera afsökunarbeiðni. Yfirlýsingar um að ekki sé hægt að treysta þessum tímaritum eru þó ekki tímabærar (þetta er undantekning frekar en regla).

* Fyrirvari: Það er ekki hægt að treysta fréttatilkynningum um málið fyrr en búið er að lesa greinarnar og því skuluð þið taka umfjöllunum um fréttatilkynningar sem ég er að fjalla um með fyrirvara.

Magnandi svörun

Ástæðan fyrir því að ég var að pæla í orðasambandinu positive feedback í síðustu færslu (einnig nefnt amplifying feedback) og þýðingu á því yfir í íslensku (jákvæð svörun/magnandi svörun), er sú að það er frekar mikið notað hugtak í loftslagsfræðum. Þar er átt við ferli þar sem afleiðingin magnar upp orsökina og veldur keðjuverkun með hugsanlega slæmum stigvaxandi áhrifum. Á móti getur afleiðingin myndað negative effekt (neikvæða/mótvægis svörun) á móti orsökinni og dregið úr henni.

Magnandi svörun 

Við hlýnun jarðar eru ýmis ferli sem valda magnandi svörun (e. positive effect).  Við hlýnun eykst t.d. raki eða vatnsgufa í andrúmsloftinu og þar sem vatnsgufa er gróðurhúsalofttegund þá magnar það hlýnunina upp.

Annað þekkt ferli er hið svokallaða Ice-Albeido effect þ.e. þegar hafís bráðnar vegna hlýnunar jarðar þá endurspeglast minna sólarljós út úr lofthjúpnum og sjórinn gleypir meiri hita og því hitnar meira meiri hafís bráðnar.

Eitt af þeim ferlum sem valda mönnum hvað mestum áhyggjum er bráðnun sífrerans, en í honum er mikið magn kolefnis (Metan) sem hætt er við að losni út í andrúmsloftið. Það gæti  haft geigvænleg áhrif og magnað upp hlýnun jarðar margfalt hraðar og sett af stað atburðarrás sem ekki sér fyrir endan á. Hlýnun - nokkurt magn Metans losnar - hlýnar enn meir - meira magn Metans losnar og svo koll af kolli.

Annað þekkt ferli sem menn hafa áhyggjur af, er að hæfni sjávarlífvera til að vinna kolefni úr sjónum og þar með að binda hið sívaxandi kolefni (sem óhjákvæmilega eykst í hafinu vegna útblásturs manna) minnkar töluvert við hlýnun sjávar. Á meðan er hafið að súrna sem minnkar enn möguleika sjávarlífvera að vinna kolefni úr sjónum (sjá CO2 - vágestur úthafanna). Það veldur því að hafið tekur við minna af CO2 og því mun CO2 í andrúmsloftinu aukast hraðar sem því nemur og auka þar með á hlýnun jarðar.

Hvað með skýin

En ég minntist á negative feedback, þar sem afleiðingin vinnur á móti orsökinni, en hingað til hefur það verið talið allt eins líklegt að aukin skýjamyndun vegna hlýnunar jarðar geti unnið á móti hlýnuninni (þó menn hafi ekki verið sammála um það frekar en margt annað). Nýlega birtist grein í Science sem bendir til þess að þessu sé öfugt farið. Þ.e. að aukin hlýnun sjávar minnki lágský sem hafa hingað til verið talin líklegust til að dempa hlýnunina. Hér er því mögulega komið nýtt ferli sem veldur magnandi svörun. Það skal þó tekið fram að þetta er umdeilt eins og allt sem tengist skýjum hvað varðar loftslag, en ég mun fylgjast með þessu og skrifa um það hér ef ég frétti meira.

Hlýnun jarðar - gróðurhúsaáhrif og CO2. Kenningin.

Í síðustu færslu fjallaði ég um söguna og þróun kenningunnar um gróðurhúsaáhrifin og hlýnun jarðar, í stuttu máli má segja að sagan sé svona: 

Fyrir rúmum 100 árum sýndi Svíinn Svante Arrhenius fram á að aukinn styrkur koldíoxíðs gæti valdið hlýnun lofthjúpsins, en langur tími leið áður en fólk vaknaði almennt til vitundar um að mannkynið hefði áhrif á loftslag jarðar með athöfnum sínum. Árið 1990 kom út fyrsta úttekt Vísindanefndar Sameinuðu þjóðanna, sem færði sterk rök fyrir því að loftslagsbreytingar af manna völdum ættu sér stað. Fjórða úttektin kom svo út 2007 og þar er tekinn af allur efi: Loftslagsbreytingar af völdum manna eru ótvíræðar og munu valda mikilli röskun á komandi áratugum ef ekki er gripið í taumana. (Úr skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi - gefin út af Umhverfisráðuneytinu árið 2008, pdf-skjal 11 MB).

Nú ætla ég að fara yfir kenninguna sjálfa. Helsta heimildin sem ég ætla að nota í þessari samantekt er Ritið 2/2008 (og heimasíða Veðurstofunnar) auk wikipediu og fleiri heimasíðna. Í raun ættu allir sem hafa áhuga á loftslagsbreytingum að lesa það sem stendur í Ritinu, auk þess sem bókin Gróðurhúsaáhrif og Loftslagsbreytingar eftir Halldór Björnsson (2008) fer ítarlega yfir bakgrunn kenningarinnar. Ef eitthvað rugl er í túlkun minni á kenningunni, þá er það þó eingöngu mín sök og minn skilningur sem er í rugli - ekki heimildanna minna.

Gróðurhúsaáhrifin 

Sólin er sá frumkraftur sem eðlilegt er að telja að hafi mest áhrif á loftslagsbreytingar á jörðinni (sjá færslu mína um sólina), sú væri líka raunin nú ef ekki væri fyrir gróðurhúsalofttegundirnar. Sólin hitar jörðina með varmageislun, en ef sólin væri ein um að valda hitabreytingum á jörðinni þá myndi meðalhiti jarðar sveiflast í kringum -18°C (lægra þegar virkni hennar væri lítil, hærri þegar virknin væri mikil). Áhrif gróðurhúsalofttegunda hækka þar með hitastig jarðar um 33° eða upp í 15°C. Á heimasíðu veðurstofunnar er ágætt dæmi sem útskýrir þessi áhrif gróðurhúsalofttegunda á skiljanlegan hátt:

Reikistjarnan Venus er nær Sólu og styrkur varmageislunar Sólarinnar er rúmlega 2600 W/m² efst í lofthjúpi Venusar. En ólíkt Jörðinni er Venus skýjum hulin og skýin endurvarpa um 80% sólgeislunarinnar. Einungis tæplega 530 W/m² (um 9 ljósaperur) verða eftir til að hita Venus sem er ríflega helmingur þess sem fer í að hita upp Jörðina.

Ef varminn frá Sólinni réði yfirborðshita ætti Jörðin að vera heitari en Venus. Staðreyndin er samt sú að yfirborðshiti á Jörðinni er um 15°C en rúmlega 400°C á Venusi! Það getur því ekki verið rétt að varmageislunin ein sér ráði yfirborðshitanum.

Munurinn á Jörðinni og Venusi liggur í því að á Venusi eru að verki firna öflug gróðurhúsaáhrif. Þau hækka yfirborðshitann þar um tæplega 450°C. Sams konar áhrif eru miklu veikari í lofthjúpi Jarðar, þar bæta gróðurhúsaáhrif einungis 33°C við meðalhitann. Mikilvægi þessa er samt óumdeilt. Án gróðurhúsaáhrifanna væri -18°C hiti á yfirborði Jarðar og ólíklegt að líf hefði kviknað hér.

Samlíkingin við gróðurhús er nokkuð villandi, því þau ferli sem hita gróðurhús eru önnur en þau sem hita lofthjúpinn - orðið gróðurhúsaáhrifin (e. greenhouse effect) hefur þó verið notað það lengi að því verður varla breytt úr þessu. 

Gróðurhúsalofttegundir 

Gróðurhúsalofttegundirnar eru margar og þær helstu eru t.d. CO2 (koldíoxíð), N2O (tví-nituroxíð) og metan (mun fleiri eru til, en þær eru í það litlu magni að þær hafa lítil áhrif). Um Vatnsgufu segir heimasíða Veðurstofunnar:

Vatnsgufa (H2O) í lofthjúpnum er einnig öflug gróðurhúsalofttegund. Hún er þó venjulega ekki talin til hefðbundinna gróðurhúsalofttegunda því magn hennar er mjög breytilegt frá einu svæði til annars, ólíkt fyrrgreindum lofftegundum en magn þeirra er mjög álíka alls staðar í lofthjúpnum.

Á flestum stöðum á Jörðinni breytist magn vatnsgufu í lofti líka mjög hratt með tíma. Hringrás vatns í lofthjúpnum er mjög hröð, líftími vatnsgufu er mældur í dögum meðan framantaldar lofftegundir hafa líftíma sem er mældur í árum, áratugum, árhundruðum eða jafnvel árþúsundum.

Þegar vatnsgufa þéttist getur hún myndað ský og þó að ský séu ekki gróðurhúsalofttegund þá geta þau haft sambærileg áhrif. Eftir heiðskíra nótt er að jafnaði mun kaldara í morgunsárið en eftir skýjaða nótt. Munurinn liggur í því að skýin gleypa í sig varmageislun frá Jörðinni og endurgeisla svo hluta hennar til baka að yfirborði jarðar, rétt eins og gróðurhúsalofttegundirnar.

Að auki segir:

Ský hafa einnig mikil áhrif á orkujafnvægi Jarðar með því að spegla sólargeislun til baka út í geiminn. Skýin eiga því stóran hluta í endurspeglunarstuðlinum, sem er 0,3 eða 30% fyrir Jörðina. Fyrir Jörðina í heild vega speglunaráhrif þyngra en „gróðurhúsaáhrif” tengd skýjum, þ.e. skýin lækka yfirborðshita Jarðar.

Vitað er að gróðurhúsalofttegundirnar hafa aukist mikið frá upphafi iðnbyltingunnar (miðað við 1750). Styrkur CO2 er nú 37% meiri en fyrir iðnbyltingu og styrkur CO2 og metans er nú meiri en hann hefur verið í a.m.k. 650 þúsund ár. Ástæða aukningarinnar er að mestu leiti vegna bruna jarðefnaeldsneytis, en að hluta vegna breytinga í landnotkun (eyðing skóga t.d.). CO2 magn hefur verið mælt skipulega frá því á sjötta áratug síðustu aldar (en fyrri tíma gögn fást með óbeinum mælingum - t.d. mælingar á magni CO2 í loftbólum ískjarna).

Breyting í magni CO2 í lofthjúpnum frá lokum sjötta áratugs og til dagsins í dag.

-

Mynd sem sýnir CO2 magn úr ískjörnum (Law dome, Antarktíku) og svo samanburð við mæld gildi frá Hawai. Örvarnar sýna hvenæar nokkur stór eldgos urðu.  

Eins og ég minntist á hér fyrir ofan, þá er aukning CO2 í andrúmsloftinu að mestu vegna bruna jarðefnaeldsneytis (Þá er ljóst að magn CO2 eykst ekki af náttúrulegum orsökum, eins og t.d. við útblástur eldfjalla) - það hefur verið staðfest með svokölluðum ísótópamælingum (mælingar á hlutfalli milli C12, C13 og C14), en einnig fer það ekki milli mála ef skoðuð eru línurit sem sýna útblástur vegna bruna jarðefnaeldsneytis:

Útblástur CO2 vegna bruna jarðefnaeldsneytis frá 1800 og fram til ársins 2004.

Hér má síðan sjá hvaðan helstu gróðurhúsalofttegundirnar frá mönnum koma (smella á myndina til að stækka).

Geislunarbúskapur

Á einfaldan hátt þá sendir sólin frá sér orkuríka geisla sem skella á lofthjúp jarðar, hluti þeirra endurkastast, aðrir ná að hita upp jörðina sem sendir þá frá sér geisla sem ýmist fer út í geim eða að andrúmsloftið með hjálp gróðurhúsalofttegundanna gleypa þá, magna upp og geisla til jarðar aftur og magna þannig upp hita við jörðina.

Kiehl og Trenberth (1997) reiknuðu út hvernig orka sólar dreifist frá fyrstu snertingu við lofthjúp jarðar (sjá grein þeirra hér en greinin heitir Earth's Annual Global Mean Energy Budget og er ein af grundvallargreinum í þessum fræðum og notuð í nýjustu kennslubókum í loftslagsfræðum). Mynd þeirra er svona:

Orka frá sólinni kemur inn í lofthjúpinn, hluti speglast út í geiminn, hluta gleypir lofthjúpurinn og hluta gleypir yfirborðið. Yfirborðið hitar lofthjúpinn með beinni upphitun (Thermals) og uppgufun (Evapo Transpiration). Jörðin sendir einnig frá sér innrauða geisla (Surface Radiation) sem hita lofthjúpinn, sem gleypir geislana og geisla henni að miklu leiti aftur til jarðar. Þetta hitar yfirborðið sem geislar þá meiru til loftshjúpsins. Í heild fær yfirborðið um tvöfalt meiri varma með endurgeislun frá lofthjúpnum en það fær frá sólinni (Mynd úr grein Kiehl og Trenberth) 1997.

Aukning á gróðurhúsalofttegundunum eykur geislunina aftur til jarðar - jörðin hitnar. Útreikningar sýna að við tvöföldun á CO2 einu í andrúmsloftinu leiði til þess að hiti hækki um 1,5-4,5°C.

En aðrir þættir hafa breyst frá upphafi iðnbyltingarinnar og í skýrslu IPCC voru teknar saman þær upplýsingar sem til voru um hvað hefði breyst í geislunarbúskap jarðarinnar:

Geislunarálag (í W/m2) frá upphafi iðnbyltingar og helstu orsakaþættir. Rauðar súlur sýna áhrif til hlýnunar jarðar en bláar til kólnunar. Sýnd eru áhrif gróðurhúsalofttegunda, auk beinna og óbeinna áhrifa loftarða. Einnig eru sýnd áhrif ósóns, vatnsgufu í háloftum, áhrif breytinga á yfirborði jarðar á endurskinsstuðul, áhrif flugslóða, og breytinga á sólgeislun. Þriðji dálkurinn sýnir mat á geislunarálagi þessara áhrifavalda. Fjórði dálkurinn sýnir hversu víðfeðm áhrif hvers orsakaþáttar eru, og fimmti dálkurinn gefur til kynna stöðu vísindalegrar þekkingar á hverjum orsakaþætti (mynd úr skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi).

Langmesta breytingin er á geislunaráhrifum frá CO2 og þar er þekkingin mest en einnig er aukning í geislunaráhrifum metans (metan CH4 er þó í mun minna magni en CO2, en áhrif hvers mólikúls eru sterkari). Aðrar breytingar eru minni eða til lækkunar hita.

Gerð hafa verið loftslagslíkön sem endurspegla þekktar breytingar helstu áhrifavalda hitastigs jarðar og hvernig geislunarálag þeirra hefur breyst og niðurstaða þeirra plottað saman við mælt hitastig: 

a) Hitafrávik við yfirborð jarðar á síðustu öld. Svarta breiða línan sýnir athuganir, fíndregnu línurnar sýna niðurstöður margra loftslagslíkana þar sem geislunarálagið þróaðist í samræmi við aukningu gróðurhúsalofttegunda og náttúrulegra þátta (s.s. breytinga á sólgeislun og loftarða vegna eldgosa). Breiða rauða línan sýnir meðaltal líkananna. Stærstu eldgos á 20. öldinni eru einnig merkt inn á myndina.

b) Eins og í a) - nema í loftslagslíkönunum var ekki tekið tillit til áhrifa gróðurhúsalofttegunda. Mynd og texti af vedur.is - heimild IPCC. 

- 

Það er talið að 90-95% líkur séu á því að aukning gróðurhúsalofttegunda vegna athafna mannkyns valdi megninu af þeirri hnattrænu hlýnun sem átt hefur sér stað síðan um miðja síðustu öld. Án kælandi áhrifa loftarða er líklegt að gróðurhúsalofttegundirnar einar sér hefðu valdið enn meiri hlýnun. Einnig er talið að 1-5% líkur séu á því að þessar hnattrænu hlýnun megi útskýra með nátturulegum þáttum. Náttúrlegir þættir hefðu leitt til kólnunar frá því um miðja síðustu öld.

-

Á næstu dögum ætla ég að senda eina færslu í viðbót um hlýnun jarðar - gróðurhúsaáhrif og CO2, um nokkur mótrök gegn áhrifum CO2.

Straumar í Norður-Atlantshafi.

Ég varð bara að minnast á frétt sem ég var að lesa, aðallega af því að það fylgir góð skýringarmynd fréttinni.

Hún fjallar um nýjar rannsóknir á hitafari sjávar í Norður-Atlantshafi og hvernig nota megi þær til betri spáa um loftslagsbreytingar. Ég hef svo sem lítið um þetta að segja, þar sem ég hef litla þekkingu á málinu, en vísindamennirnir segja eftirfarandi (lauslega þýtt):

Hefðbundna skýringin er sú að breytileikinn í vatnsmassafærslum milli Norðurhafs og Norður-Atlantshafs stjórnist af breytingum í djúpsjó úr norðri. Við sjáum frávik sem hægt er að rekja til framlengingu Golfstraumsins yfir í Noregshaf.  

Breyting frá heitum (rautt) og yfir í kaldan sjó (blá) í Norðurhafi. Svarta örin sýnir framlengingu á golfstraumnum yfir í Norefshaf og gráu örvarnar kalda djúpsjávarflæðið til baka.

Rannsóknin er sögð bæta þekkingu á Hita-Seltuhringrásinni í Atlantshafi frá heita Golfstrauminum í yfirborði og yfir í kalda djúpsjávarstrauma (sjá t.d. vísindavefinn). Rannsóknin er því sögð setja ný viðmið við að meta hvaða hafsvæði og mælingar eru best til að skilja loftslagsbreytingar að fornu og nýju og þar með hvaða grunn skuli nota við framtíðar vöktun og líkanagerð í tengslum við loftslagspár varðandi Norður-Atlantshaf og Norðursjávarsvæðin.

Hvort eitthvað sé til í þessu veit ég ekki, en myndin er flott - greinin sjálf birtist í Nature Geoscience, 2009: Eldevik et al. Observed sources and variability of Nordic seas overflow.

Hlýnun miðalda í Evrópu.

Ég hef áður minnst á hlýnunina sem varð í Evrópu á blómaskeiði miðalda - það er ein af þeim rökum sem notuð eru gegn hlýnun jarðar af mannavöldum (útblástur CO2 var ekki á miðöldum og því er hlýnunin nú af náttúrulegum völdum). Rannsóknir sýna aftur á móti að hlýnunin sem varð hér í Evrópu var ekki hnattræn eins og hlýnunin sem við erum að verða vitni af í dag (og er af mannavöldum).  Óljóst hefur verið hingað til af hvaða völdum hlýnunin í Evrópu varð. 

Nú er komin fram kenning sem útskýrir þessa staðbundnu hlýnun (sjá frétt á NewScientist: Natural mechanism for medieval warming discovered). Rannsóknin byggir á árhringjum trjáa í Marokkó og dropasteinum í helli í Skotlandi undir mýri og ætlunin var að finna út hversu blautt eða þurrt var á þessum slóðum síðastliðin þúsund ár.

Dæmigerðir dropasteinar (mynd Wikipedia).

Veðrið á Skotlandi verður fyrir miklum áhrifum af lægðakerfi (sem kennt er við Ísland - Icelandic Low) og veðrið á Marokkó af hæðakerfi (Azores High). Á miðöldum var úrkoma mikil á Skotlandi og mjög þurrt á Marókkó og því var hægt að endurskapa þrýstingsmun á þessum slóðum á miðöldum.

Þessi þrýstingsmunur bendir til að á miðöldum hafi verið mjög sterk jákvæð Norður-Atlantshafssveifla (North Atlantic Oscillation - NAO). 

Norður-Atlantshafssveiflan er loftslagsfyrirbrigði, sem lýsir sveiflum í loftþrýstingi yfir Norður-Atlantshafi. Hún sýnir loftþrýstingsmun á milli Íslands og Asoreyja en sá munur segir til um stefnu og styrk vestanáttar yfir Norður-Atlantshafinu og er einn af aðalorsakaþáttum breytilegs veðurfars í Evrópu. Norður-Atlantshafssveiflan er öflugasta loftslagsfyrirbrigðið á norðurhveli jarðar, þar sem hún er til staðar alla mánuði ársins. Hún er þó öflugust yfir vetrarmánuðina, frá desember fram í mars.  (tekið af http://is.wikipedia.org).

Því sterkari sem sveiflan er, því meira af heitu lofti sem leikur um Evrópu. Þessi sterka sveifla varði í um 350 ár, frá 1050-1400.

Ástæðan fyrir þessum sterku hlýju vindum má rekja til þess að í Kyrrahafi var El Nino kerfið í neikvæðu La Nina ferli, sem þýðir að þar var kaldara en venjulega.

El Nino og Atlantshafssveiflan eru tengd með svokallaðri seltuhringrás:

Seltuhringrásin á upphaf sitt við Grænland, en þar sekkur kaldur sjór og dregur með sér heitan yfirborðsjó. Hringrásin nær um allan hnött (mynd af http://www.srh.noaa.gov/) 

Kenningin gerir ráð fyrir að svokölluð jákvæð afturhverf áhrif (positive feedback) milli La Nina og Norður-Atlantshafssveiflunnar gætu hafa styrkt hvort annað og haft áhrif á stöðugleika miðaldarhlýnunarinnar í Evrópu. Vísindamennirnir telja að breyting í annað hvort útgeislun sólar eða eldvirkni hafi hleypt þessu af stað og slökkt á því.

Talin er hætta á að hin manngerða hlýnun sem nú á sér stað geti sett El Nino í langtíma La Nina ferli, þrátt fyrir að líkön bendi til að það verði akkúrat öfugt. Ef það myndi gerast gætu svæði, sem nú þegar þjást af þurrkum vegna hlýnunar jarðar, orðið harðar úti af völdum þurrka og nefnd sem dæmi norðvestur Ameríka.

Hafís á norðurslóðum - Hver er staðan?

Á laugardag (þann 28. mars) birti Ríkissjónvarpið í kvöldfréttum sínum, frétt sem gefur að því er virðist góð fyrirheit um að hafís á norðurskautinu sé að jafna sig, en hann hefur bráðnað töluvert undanfarin ár. Ég kann ekki að setja inn myndbandsupptöku af fréttinni en í fréttinni sagði:

Þykknandi heimskautaís

Ísinn á norðurheimskautinu hefur þykknað og breiðst út tvo vetur í röð. Að auki bráðnaði lítið síðasta sumar. Vísindamenn telja að ef komandi sumar verður kalt þá megi gera ráð fyrir að ísinn nái nokkurn vegin eðlilegri útbreiðslu á ný.
Árið 2007 bráðnaði heimskautaísinn svo hratt að vísindamenn spáðu því að norðurheimskautið yrði íslaust eftir 10-15 ár. Bráðnunin er enn hröð, en kuldinn undanfarna tvo vetur hefur þó gefið hvítabjörnunum á heimskautinu gálgafrest.

Ég hef ætlað að skrifa um hafísinn undanfarnar vikur (stöðu hans, ástæður þess að hann hörfar hratt og hugsanlegar afleiðingar), enda oft að rekast á fréttir og upplýsingar um þau mál. Þessi frétt kom mér því nokkuð á óvart, því samkvæmt þeim upplýsingum sem ég hef séð í erlendum vefmiðlum þá er hafísinn alls ekki að jafna sig. 

Áður en lengra er haldið, þá er rétt að halda til haga mismun á flatarmáli hafíss en það er s.s. útbreiðsla hans, en rúmmál hafíss segir einnig til um þykkt hans og því betri mælikvarði á hversu líklegur hann er til að bráðna í framhaldinu.

Lagnaðarís að vetri er frekar þunnur en getur náð töluverðri útbreiðslu að vetri. Ef hann nær ekki að bráðna að fullu yfir sumartímann þá þykknar hann smám saman. Því er nokkurra ára gamall ís þykkur og þá tekur lengri tíma fyrir hann að bráðna. Eftir mikla bráðnun eftir hlýtt sumar, þá getur ísinn í sjálfu sér náð fyrri útbreiðslu við kaldan vetur en rúmmál hans nær ekki fyrri hæðum fyrr en eftir nokkur ár eða áratugi ef lítil sumarbráðnun er.

En að því sem við vitum um ástandið núna (myndir og upplýsingar að mestu fengnar af heimasíðu NSIDC National Snow and Ice Data Center), bendi einnig fólki á að lesa hafíssíðu Veðurstofunnar og þá einnig grein frá 2007. Einnig hefur Emil Hannes skrifað um hafísinn á bloggi sínu. Um daginn skrifaði hann góða grein þegar hafísinn var í vetrarhámarki .

Staða hafíss á norðurskautinu eftir sumarið 2008:

Síðasta sumar var frekar kalt (miðað við síðastliðinn áratug - samt með heitari sumrum frá því mælingar hófust). Þrátt fyrir það var útbreiðsla hafíss næstminnst frá því mælingar hófust (en gervihnattamælingar hófust í lok áttunda áratugsins).

Hér má sjá útbreiðslu hafíss eftir sumarleysingar frá 1978-2008. Breyting um 11,7 % á áratug (Mynd National Snow and Ice Data Center).

Útbreiðsla hafíss eftir sumarið 2008, meðalútbreiðsla sýnd sem bleik lína (Mynd National Snow and Ice Data Center).

Eftir mikla bráðnun 2007, þá hafði þykkt hafíssins minnkað að sama skapi.

Þykkt hafíssins, rautt þýðir eins árs ís, appelsínugulur tveggja ára ís, þriggja ára ís og eldri (Mynd National Snow and Ice Data Center).

Eins og sést á myndinni hér fyrir ofan, þá þynntist ísinn töluvert milli áranna 2007 og 2008, þrátt fyrir að hann hafi aukið útbreiðslu sína lítillega eða eins og vísindamenn NSIDC orðuðu það:

Warm ocean waters helped contribute to ice losses this year, pushing the already thin ice pack over the edge. In fact, preliminary data indicates that 2008 probably represents the lowest volume of Arctic sea ice on record, partly because less multiyear ice is surviving now, and the remaining ice is so thin.

Eftir síðasta sumar, þá var semsagt staða hafíss á norðuheimsskautinu frekar slæm, næstlægsta útbreiðsla frá upphafi og aldrei verið jafn þunnur.

Staðan eftir febrúar (það er heil vika í að tölur koma út fyrir mars, svo ég læt febrúar duga):

Fyrst skal það tekið fram að þrátt fyrir að það haldi áfram að hlýna, þá er því spáð að áhrif á lagnaðarís að vetri verði lítil, þ.e. að norðurheimsskautið verði áfram þakið ís að vetri til.

Eins og sést, þá er það aðallega sumarísinn sem hefur orðið fyrir mestum breytingum (graf fram til 2007 - www.vedur.is)

Þrátt fyrir það þá hefur orðið mælanleg breyting á hafísútbreiðslu.

Breyting í hafísútbreiðslu í febrúar, frá 1979-2009. Breytingin er um -2,8 % á áratug (Mynd National Snow and Ice Data Center).

Ef fréttin hjá Ríkissjónvarpinu er skoðuð í samhengi við það sem gögn benda til, þá er ljóst að farið er frjálslega með staðreyndir.

Ísinn á norðurheimskautinu hefur þykknað og breiðst út tvo vetur í röð.

Það er svo sem lítið við þessu að segja, það hefur eflaust bæst við lagnaðarísinn sem myndaðist árið 2007, en það gerist hvort sem er hvern einasta vetur.  

Að auki bráðnaði lítið síðasta sumar. Vísindamenn telja að ef komandi sumar verður kalt þá megi gera ráð fyrir að ísinn nái nokkurn vegin eðlilegri útbreiðslu á ný.

Það bráðnaði reyndar næstum jafn mikið síðasta sumar og árið 2007 og þá var metbráðnun. Það er reyndar rétt að ef það verður kalt í sumar, þá gæti hann náð eðlilegri útbreiðslu á ný. 

Árið 2007 bráðnaði heimskautaísinn svo hratt að vísindamenn spáðu því að norðurheimskautið yrði íslaust eftir 10-15 ár. Bráðnunin er enn hröð, en kuldinn undanfarna tvo vetur hefur þó gefið hvítabjörnunum á heimskautinu gálgafrest.

Þetta er að vísu rétt, en þessi frétt í heild er sett upp þannig að maður getur ekki annað en dáðst að bjartsýninni. Ef það verður kalt, þá mun hafísinn jafna sig.

Á maður að vera bjartsýnn eða svartsýnn?

Reyndar eru menn enn að spá því að bráðnunin (sumarbráðnunin) verði þannig að íslaust verði eftir örfáa áratugi, enda virðist margt benda til þess að það hafi orðið eðlisbreyting á ísnum sem gerir hann viðkvæmari en áður. Hann hefur einnig verið að bráðna hraðar en svartsýnistu líkön höfðu séð fyrir:

Samanburður ýmissa spálíkana fyrir bráðnun hafíss á norðurheimsskautinu, miðað við mælda útbreiðslu - svört lína, til 2007 (Mynd http://blogs.nature.com).

Svo virðsti vera sem að norðurheimskautið sé að hlýna mun hraðar en aðrir heimshlutar:

Eins og sést á neðri myndinni sem sýnir frávik frá meðalhita fyrir árið 2008, þá hlýnar norðurheimsskautið óvenju hratt. Efri myndin á meira við um afleiðingarnar sem ég fjalla um síðast í þessari færslu (mynd af www.NewScientist.com).

Nú eru komnar fram kenningar um af hverju það gerist, sjá t.d. þessa grein í NewScientist.

Þar segir meðal annars að sjórin á Norðurheimsskautinu virki eins og ofn sem hitar upp andrúmsloft svæðisins. Kenningar eru um að hér sé að verki svokölluð jákvæð afturverkun (positive feedback): þegar hafísinn bráðnar þá endurkastast minna af sólargeislum frá svæðinu, en það er ekki allt, í raun gleypir svartur sjórinn hitann í stað þess að ísinn endurkasti hitanum. Að auki er stærra svæði þaðan sem vatn getur gufað upp af. Vatnsgufa er þekkt sem mjög áhrifaríkt gróðurhúsalofttegund og það myndast hálfgerð hitagildra. Sjórinn hjálpar einnig til og ýtir hita upp í neðra veðrahvolf.

Niðurstaða og afleiðingar: 

Niðurstaðan er sú að það er ekki mikil ástæða til að vera bjartsýnn, best er að vera raunsýnn og áætla að þróun undanfarinna ára haldi áfram og að hafísinn bráðni svipað mikið ef ekki meira en síðasta sumar, sem því miður ef rétt er, mun geta valdið hrikalegum afleiðingum eins og grein í NewScientist bendir til. Ég hef minnst á hættuna áður við að sífrerinn bráðni í löndunum við norðurheimskautið, sjá einnig flæðirit sem var að hluta til unnin eftir að ég las þessa grein í NewScientist.

Í stuttu máli sagt þá er afleiðing hlýnunar og bráðnunar á norðurheimskautinu þau að sífrerinn bráðnar - losar metan og því eykur á hlýnunina (óstöðvandi hringrás hlýnunar) - þá eykst vatnsrennsli frá Grænlandsjökli og úr sífreranum og selta hans minnkar. Við það eru líkur á því að seltuhringrás úthafanna stöðvist:

Seltuhringrásin á upphaf sitt við Grænland, en þar sekkur kaldur sjór og dregur með sér heitan yfirborðsjó. Hringrásin nær um allan hnött (mynd af http://www.srh.noaa.gov/)

Líklega eru alvarlegustu fyrirsjánlegu afleiðingarnar þær, ef það slökknar á Monsúnvindum Asíu, að úrkomuleysi leiði til uppkserubrests fyrir milljónir manna, með tilheyrandi hungursneyð.  

Hlýnun jarðar - flæðirit

Ég bjó mér til flæðirit sem sýnir nokkra ferla í hlýnun jarðar, þetta er ekki endanleg mynd.

Smellið á myndina tvisvar til að sjá hana í réttri stærð.