Er von á nýju kuldaskeiði ísaldar

Hér er endurbirt færsla af loftslags.is frá því í fyrravetur og fjallar um sambærilegt efni og fréttin á mbl.is sem tengt er við. Í fréttinni er vísað í nýja grein sem ritstjórar loftslag.is eru ekki búnir að lesa en verður mögulega fjallað um á næstu dögum.

Það virðast rúmast vel innan marka rökfræðilistarinnar hjá þeim sem efast um hlýnun jarðar af mannavöldum að halda tvennu fram: Annars vegar að vísindamenn hafi spáð ísöld á áttunda áratugnum og því hafi þeir rangt fyrir sér nú og hins vegar að halda því fram að það muni ekki hlýna - heldur kólna og að jafnvel sé yfirvofandi önnur Litla Ísöld eða jafnvel nýtt kuldaskeið Ísaldar.

Þessi viðvörun er merkileg í ljósi þess að þeir sem vara við afleiðingum hlýnunar jarðar af mannavöldum, eru oft á tíðum kallaðir "Alarmistar" - í samhengi við það að margir efasemdamenn vara við yfirvofandi kólnun og meðfylgjandi erfiðu tíðarfari. 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 hitastigi 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).

Hjámiðjusveiflan veldur því að jörðin er nú um 1 milljón kílómetra lengra frá sólu en fyrir 2000 árum (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 niðursveiflu 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 - en fáir spáðu því að virkni hennar yrði sú minnsta í fyrra í yfir 100 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 nú 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)

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

Allt er þetta afskaplega áhugavert og verður mögulega fjallað um það síðar hér á loftslag.is og þá einnig hitastig fyrr á Nýlífsöldinni - en margt áhugavert var á seiði, sérstaklega fyrstu 10-15 milljón árin í byrjun Nýlífsaldar, sem einnig á erindi við pælingar um loftslag framtíðar. 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 (hjámiðju), 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) - Berger og loutre 2002.

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.

Þeir sem enn eru í einhverjum vafa um að kuldaskeið sé í vændum, ættu að skoða hvort einhver sönnunargögn bendi til þess að kuldaskeið sé í vændum. Jöklar um allan heim eru að hopa hratt, sífreri á norðurslóðum fer minnkandi, 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

Umhverfisráðuneytið 2008: Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi

Sjá einnig heimasíðuna Skeptical Science: We’re heading into an ice age

Tengdar efni af loftslag.is:

• Er hlýnun jarðar slæm?
• Mýta - Það er að kólna en ekki hlýna
• Mýta - Það er kalt á Klonke Dinke og því er engin hnattræn hlýnun
• Mýta - Ískjarnar sýna að CO2 eykst eftir að hiti byrjar að rísa á hlýskeiðum ísaldar

Segja að næstu ísöld muni seinka

Athugasemdir

[Kuldahrollur (IP-tala skráð) 11.1.2012 kl. 12:04]

Það er mikil guðsblessun þessi gróðurhúsaáhrif eg þau megna að bjarga jörðinni frá glötun, að minnsta kosti tímabundið. 

Það er víst ekki verið að fjalla um eitthvað í líkingu við Litlu Ísöldina, heldur alvöru ísöld sem kemur á um 100.000 ára fresti og varir í um 90.000 ár. Ísland undir kílómetra af klaka...  Meirihluti jarðarbúa ferst...

Takist okkur að seinka þessu er til mikils að vinna...

[Höskuldur Búi Jónsson, 11.1.2012 kl. 12:16]

Kuldahrollur: Við höfum seinkað þessu samkvæmt þessari rannsókn og þeirri sem tengt er við. En öllu má ofgera og nú þarf að minnka útblástur áður en illa fer í hina áttina - en alveg jafn ólífvænlegt er á jörðinni ef hitaöfgar eru í hina áttina.

[Emil Hannes Valgeirsson, 11.1.2012 kl. 12:34]

Út frá innihaldi pistilsins er varla hægt að segja að gróðurhúsaáhrifin komi til með að bjarga okkur undan kuldaskeiði því ekkert slíkt er yfirvofandi hvort sem er, fyrr en eftir kannski 28 þúsund ár eða jafnvel 50 þúsund ár - og það þykja mér vera athyglisverð tíðindi ef rétt eru.

[Höskuldur Búi Jónsson, 11.1.2012 kl. 12:57]

Emil: Vísindamönnum ber ekki saman um það - og það eru því í raun ekki nein ný tíðindi í því (fyrir utan að textinn okkar er allavega ársgamall)

En flestir vísindamenn eru þó sammála um að engin hætta sé á að næsta kuldaskeið ísaldar skelli á fljótlega, þ.e. næstu (tug)þúsundir ára eða svo.

[Vilhjálmur Eyþórsson, 11.1.2012 kl. 21:05]

Þessi pistill er alveg óvenjulega skynsamlegur í samanburði við svo margt annað á þessari síðu og batnandi mönnum er best að lifa. En hér gengur aftur ofuráherslan á kodíoxíð, sem virðist orðin einhvers konar trúarbrögð áhangenda hinnar voðalegu hlýnunar. Málið er, að hlýnun og afturhvarf til loftslags eins og það var fyrir t.d. eitt til tvö þúsund árum væri öllum fyrir bestu, mönnum, dýrum, jurtum, fuglum og fiskum. Eyðimerkur mundu gróa upp að hluta og gífurleg landflæmi í norðri aftur verða vel byggileg, eins og þau voru fyrir aðeins fáeinum árþúsundum (ekki ármilljónum, en margir virðast ekki skilja muninn á þúsund og milljón). Nýtt jökulskeið núverandi ísaldar kemur fyrr eða síðar og væri ágætt, ef aukið koldíoxíð gæti seinkað því. Fátt bendir þó til að svo fari, því miður.

[Höskuldur Búi Jónsson, 12.1.2012 kl. 08:37]

Vilhjálmur: Athugasemd þín er óvenjulega jákvæð - en líklega vegna misskilnings. Þessi pistill hefur nefnilega birst áður og að hann sé nú allt í einu orðinn skynsamur segir kannski meira um það á hvaða plani þú kýst að nálgast hlutina.

Afturhvarf til loftslags eins og það var fyrir nokkrum þúsund árum er ekki lengur í boði, því hlýnunin er orðin meiri en svo. Hins vegar gætum við komið í veg fyrir frekari hlýnun með ófyrirsjáanlegum öfgum í veðri, með því að draga úr losun gróðurhúsalofttegunda eða með því að auka  bindingu þeirra.