Bloggfærslur mánaðarins, maí 2009

Data Currantly Unavailable

Ansans, nú er ekki lengur hægt að skoða hafísútbreiðslu á heimasíðu NSIDC, nú birtist bara eftirfarandi mynd:

daily_temp_unavailable

Svo virðist sem söfnun gagna hafi farið hrakandi og að ekki væri lengur hægt að treysta á þau gögn sem síðan miðaði línurit sitt við.

Síðasta myndin sem ég á er frá því í byrjun maí:

20090504_Figure2
Gögn frá þessu ári blá, árið sem var með minnstu útbreiðslu þ.e. 2007, grænt og meðaltal áranna 1979-2000 dökkgrá (þarna er einnig tvö staðalfrávik frá meðaltalinu.

Þeir eru víst að reyna að setja af stað nema í nýjum gervihnetti og vonast til að geta haldið áfram að senda út gögn fljótlega - vonandi gerist það.

Á meðan er hægt að notast við japönsk gögn sem sýna útbreiðsluna nokkuð vel (held ég - veit ekki hvort þau eru minna eða meira nákvæm). Þau eru reyndar ekki með meðaltalið til að bera saman við, enda ná þau eingöngu aftur til ársins 2002.  Dálítið kraðak, en gögnin fyrir þetta ár eru sýnd rauð:

AMSRE_Sea_Ice_Extent
Hafísútbreiðsla norðurskautsins frá árinu 2002, af heimasíðu ijis.iarc.uaf.edu. Smellið tvisvar til að stækka.


Að hlusta á hlýnun jarðar!

Rakst á áhugaverða frétt á heimasíðu National Geographic um nýja rannsókn.

Hún fjallar um það hvernig jarðskjálftafræðingar hafa í gegnum tíðina síað út bylgjusuð sem jarðskjálftamælar nema þegar úthafsalda kemur af fullum krafti að landi - vegna truflana sem suðið veldur við mælingu jarðskjálfta.

Nú ætla menn að snúa þessu við og sía út jarðskjálftana til að sjá breytingu í þeirri orku sem úthafsaldan veldur þegar hún kemur að landi. Vísindamennirnir eru nú að vinna úr þessum bylgjugögnum, sem ná aftur til fjórða áratug síðustu aldar og hafa verið mældar á sambærilegan hátt allan þann tíma (vissulega stafrænt síðustu áratugi - en samt sambærilegar mælingar) og því ættu það að vera nokkuð áreiðanleg gögn.

Þar sem menn deila um það hvort stormar séu að aukast eða ekki við hlýnun jarðar, þá gæti þessi rannsókn skorið úr um það.

bylgja953214


CO2 og áhrif á loftslagsbreytingar. Nokkur mótrök.

Ég skrifaði langa og nokkuð ítarlega færslu fyrir stuttu sem heitir Hlýnun jarðar - gróðurhúsaáhrif og CO2. Kenningin. Hún hefði getað orðið mun ítarlegri ef ég hefði haft tíma (og ef ég hefði viljað að enginn myndi lesa hana sökum lengdar :) Ég var persónulega að vona að einhverjar spurningar myndu vakna, sem ég gæti notað í þessari færslu, en engar komu - svo ég ákvað að handpikka mótrök héðan og þaðan til að setja í þessa færslu - þ.e. mótrök gegn áhrifum CO2 á loftslagsbreytingar. Skoðum nokkrar fullyrðingar og mótrök við þeim (ég hefði getað haft þetta lengra og ítarlegra, ég splitta þessu einhvern tíman upp og skrifa meira um hvert atriði).

1: Eðlisfræðin á bakvið gróðurhúsaáhrifin er vafasöm.

Orka sólar kemur inn í lofthjúp jarðar sem ljós, jörðin hitnar og geislar frá sér bylgjum sem gróðurhúsalofttegundirnar gleypa í formi hita, sem gróðurhúsalofttegundirnar geisla aftur frá sér og hita upp neðri lög lofthjúpsins og jörðina. 

Gróðurhúsaáhrifin hafa verið þekkt í yfir öld og eðlisfræðin á bak við þau eru mjög vel þekkt - þetta er ekki kenning, heldur staðfest lögmál. Án gróðurhúsaáhrifanna væri meðalhiti jarðar um 33°C lægri en hann er.

4292

2: Það er einfaldlega ekki hægt að sanna að CO2 sé ástæða núverandi hlýnunar.

Það er einfaldlega ekki hægt að sanna vísindi, sannanir eru hluti af stærðfræðinni. Í vísindum eru gögn metin og besta kenningin sem útskýrir gögnin verður ríkjandi á þeim tíma. Þar sem það er hægt þá gera vísindamenn spár og búa til prófanir sem staðfesta, breyta eða eru í mótsögn við kenningu þeirra og þurfa að breyta kenninguna þegar ný gögn koma í hús.

Kenningin um hlýnun jarðar af mannavöldum vegna útblásturs CO2 stendur traustum fótum. Þetta er kenning sem leit dagsins ljós fyrst fyrir rúmri öld síðan af svíanum Svante Arrhenius og er byggð á eðlislfræðilögmáli, sem fjöldinn allur af gögnum styðja, bæði beinar mælingar og óbeinar auk þess bestu loftslagslíkön útbúin til að reikna út hitastig aftur í tíman staðfesta það miðað við þær breytur sem við vitum um á síðustu öld (hitastig, breytingar á CO2, eldgos og útgeislun sólar svo eitthvað sé nefnt). Öll þau gögn benda til þess að hiti jarðar sé að hlýna vegna aukningar CO2 í andrúmsloftinu og því er þetta besta kenningin sem við höfum í dag.

arrhenius1 
Mynd af Svante Arrhenius, stærri myndin tekin á Svalbarða, hann fékk Nóbelinn í efnafræði þótt kenningar hans um hlýnun af völdum CO2 hafi ekki fengið hljómgrunn í fyrstu (mynd tekin af heimasíðunni The Discovery of Global Warming)

3: Aðrar gróðurhúsalofttegundir eru mun áhrifameiri og í mun meira magni í lofthjúpnum heldur en CO2, t.d. vatn (vatnsgufa).

Rétt er það að CO2 er í mun minna magni en vatnsgufa - þetta litla magn CO2 hefur þó leitt til þess að meðalhitastig á jörðinni er 33°C hærri en án þess og því þarf ekki mikla lógík til þess að sjá að sú aukning sem hefur orðið frá upphafi iðnbyltingunnar (37% aukning) leiðir til hærra hitastigs á jörðinni (athugið að 37% aukning í magni CO2 þýðir ekki 37% aukning í hita, enda minnka hitastigsáhrif CO2 með vaxandi magni - þannig skil ég það allavega).

Magn vatnsgufu í lofthjúpnum er í raun í beinu sambandi við hita andrúmsloftsins. Ef þú gætir einhvern vegin aukið magn vatns í lofthjúpnum, án þess að breyta hitastigi þá færi væntanlega að rigna, einnig ef það væri fjarlægt á einhvern hátt úr lofthjúpnum þá myndi hann fljótt ná aftur sama rakastigi vegna uppgufunar. Loftslagsfræðingar tala því vissulega um að vatnsgufa sé mjög mikilvæg gróðurhúsalofttegund og það er tekið með í loftslagslíkönum, en það er svörun/afturverkun (e. feedback) en ekki kraftur sem stýrir hita.

wcmaindiagram2qg9

Því hefur vatnsgufa áhrif til mögnunar á hitastigi jarðar sem er í beinu sambandi við magn CO2 í andrúmsloftinu, en ekki áhrif eitt og sér.

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.

Um ský segir:

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.

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.

Reiknaðar hafa verið áhrif mismunandi breyta til hlýnunar og kólnunar og þar sjást áhrif CO2 greinilega, en einnig áhrif til kólnunar vegna skýja. Vatnsgufa er ekki með því þar er á ferðinni svörun (feedback) vegna aukins hita af völdum CO2.

geislunarbusk
Geislunarálag (í W/m2) frá upphafi iðnbyltingar og helstu orsakaþættir. Rauðar súlur sýna áhrif til hlýnunar jarðar en bláar til kólnunar (mynd úr skýrslunni Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi).

Aðrar gróðurhúsalofttegundir eins og t.d. tvínituroxíð (N2O) og metan (CH4) eru mun öflugri gróðurhúsalofttegund en CO2, en þær eru líka í mun minna magni. Því miður þá er möguleiki á að það geti breyst, því kenningar eru uppi um að við bráðnun sífrera á norðurhveli þá geti mikið magn metans losnað út í andrúmsloftið og að það muni hafa skelfilegar afleiðingar í átt til enn meiri hlýnunar jarðar.

4: Gróðurhúsaáhrif af mannavöldum er aðeins 2% á meðan 98% eru náttúruleg.

Þótt ótrúlegt megi virðast, þá virðist þessi fullyrðing vera nokkuð rétt, en þó einstaklega villandi. Gleymið því ekki að hin náttúrulegu gróðurhúsaáhrif hita jörðina um sirka 33°C, frá -18°C og upp í +15°C og hlýnunin sem CO2 veldur er því sirka 2% miðað við þau áhrif sem voru þá þegar til staðar fyrir iðnbyltinguna. Það er því ekkert rangt við þessa fullyrðingu, hún er meira yfir í að vera villandi og til að draga úr alvarleika aukningunarinnar af völdum manna. Að auki magnast upp hitabreytingin vegna vatnsgufu eins og ég nefndi hér ofar.

5: Það eru aðrar ástæður fyrir aukningu CO2 í lofthjúpnum og þar með aðrar ástæður fyrir hlýnun jarðar.

Aukningin er af mannavöldum og það skiptir öllu máli:

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 (ég hef einnig heyrt 20 milljón 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).

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

-

volcanoes_co2
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.  

Carbon_Dioxide_400kyr_Rev
Hér sést hvað stærðargráðan miðað við síðstu hlýskeið ísaldar. 

Eins og ég minntist á hér fyrir ofan, þá er aukning CO2 í andrúmsloftinu að mestu vegna bruna jarðefnaeldsneytis - það hefur verið staðfest með svokölluðum samsætumælingum (mælingum á hlutfalli milli samsætanna C12, C13 og C14). Hlutfall samsæta (ísótópa/isotopes) kolefnis í andrúmsloftinu hefur breyst á þann veg að ekki fer á milli mála hvaðan CO2 í andrúmsloftinu kemur - þ.e. frá bruna jarðefnaeldsneytis að mestu leiti, en einnig frá eyðingu skóga og jarðvegs. -jarðefnaeldsneyti er C14 laust (C14 er geislavirkt og helmingast á nokkrum þúsund árum, á meðan jarðefnaeldsneyti er tugir ef ekki hundruða milljón ára gamlar jarðmyndanir) og því hefur hlutfall þess minnkað í andrúmsloftinu.

Þá fer það ekki milli mála ef skoðuð eru línurit sem sýna útblástur vegna bruna jarðefnaeldsneytis að þarna hlýtur að vera samsvörun (berið það saman við línuritið hér fyrir ofan):

Global_Carbon_Emission_by_Type_to_Y2004
Útblástur CO2 vegna bruna jarðefnaeldsneytis frá 1800 og fram til ársins 2004 

Þá er ljóst að magn CO2 eykst ekki af náttúrulegum orsökum, eins og t.d. við útblástur eldfjalla.

44226451dipthreeapf27b9sd8 
Eldfjallið Anak Krakatau í Indónesíu, en eldfjöll gefa frá sér ýmis gös, meðal annars CO2. 

Fyrir fáeinum árum reiknuðu vísindamenn magn útblásturs CO2 frá eldfjöllum (bæði á landi og á botni sjávar) og útreiknað magn þess sem eldfjöll gefa frá sér samtals eru 130-250 milljón tonn af CO2 á ári - sem er slatti. Menn gefa frá sér um 29 milljarða tonna á ári í allt (tölur frá árinu 2006). Eldfjöll gefa því frá sér tæplega 1 % af því sem menn gefa frá sér af CO2. Þau hafa því sáralítil áhrif miðað við mennina, allavega undanfarna áratugi.

Þá er ljóst að aukning CO2 er ekki að koma frá sjónum, þrátt fyrir þá staðreynd að kalt vatn geymi CO2 betur en heitt vatn (og sjórinn er að hitna eins og öll jörðin). Málið er að við aukningu CO2 í andrúmsloftinu hefur sjórinn tekið að sér að dempa þau áhrif og sogið í sig meira af CO2. Það hefur leitt til þess að hafið hefur súrnað meira undanfarin sirka 200 ár en nokkurn tíman síðan fyrir 55 milljón árum - sá atburður leiddi til mikillar hnignunar og útdauða sjávarlífvera. Meira lesefni má finna með því að skoða tenglana sem eru í þessari færslu.

ocean_pH_change
Breyting á pH gildi sjávar frá 18. öld til lok 20. aldar (heimild earthtrends.wri.org).

Það er því ljóst að aukning CO2 í andrúmsloftinu er af völdum manna.

6: Það er lítil fylgni milli aukningar í CO2 og hitastigs - CO2 hefur verið mun meira í lofthjúpnum í fyrndinni án áhrifa manna og þá hefur jafnvel verið kaldara en nú er. 

Phanerozoic_Carbon_Dioxide
Hér eru nokkrar mismunandi rannsóknir á magni CO2 aftur til loka Kambríum (af wikipedia).

Phanerozoic_Climate_Change
Hér er áætlun á hitastigi jarðar aftur til loka Kambríum (af wikipedia).

Það er rétt að fylgnin virðist hafa verið minni í fyrndinni (Kambríum og Ordavisium sérstaklega), gögnin eru þó mjög léleg enda mörg hundruð milljón ára gögn óbeinna mælinga úr jarðlögum. 

En þá voru líka allt aðrar aðstæður en nú (lega og stærð landmassa) sem höfðu áhrif á hitastig - það er alþekkt að það er kaldara á jörðinni þegar stórir landmassar eru á pólunum, heitara þegar pólarnir eru landlausir - þeir sem þekkja eitthvað til jarðsögu vita hvað ég er að tala um.

En þrátt fyrir allt þá vita menn að  fylgnin er allnokkur núna og fylgnin hefur verið mikil síðastliðin 650 þúsund ár samkvæmt ískjörnum:

Svarta línan sýnir proxí fyrir hitastig þar sem kjarnarnir voru teknir og rauða línan er CO2.

Ástæða þess að CO2 var svona mikið hærra í fyrndinni er líklega gríðarlega mikil eldvirkni og það að aðrar lífverur voru á ferli á þeim tíma (sem sagt meiri eldvirkni og minni ljóstillífun). Nú er það aftur á móti losun manna á CO2 sem er höfuðorsökin aukningarinnar frá því fyrir iðnbyltingu. 

8: Ískjarnar sýna að CO2 eykst eftir að hitastig er byrjað að rísa. 

Það skal á það bent að það er vitað að CO2 er ekki fullkomlega í takt við hitastig í ískjörnum síðastliðna jökul- og hlýskeiða (munar eitthvað í kringum 800 ár sem CO2 eykst eftir að hitinn byrjar að aukast). Skýringunnar í þessari tregðu frá því hlýnar og þar til merkjanleg aukning verður á CO2 að leita í heimsöfunum. Það er ekki fyrr en þau taka að hlýna að CO2 losnar úr læðingi.

Þá var CO2 ekki frumorsök hlýnunar, heldur magnaði CO2 upp hlýnun sem var þá þegar komin af stað (vegna svokallaðra Milankovich sveifla).

Nú er CO2 aftur á móti að aukast og hitastig að aukast á sama tíma og aðrir náttúrulegir ferlar eru í niðursveiflu. 

9: Aukið CO2 er bara jákvætt, það eykur vöxt plantna og hjálpar til við ljóstillífun.

Plöntur eru mismunandi - sumar eru með innbyggt kerfi sem eykur magn CO2 í plöntuvef þeirra og þetta hefur ekki áhrif á þær plöntur, aðrar plöntur þurfa t.d. vatn til að ná í CO2 og þar sem vatn er af skornum skammti þá getur þetta haft jákvæð áhrif. Á móti kemur að hærri hiti eykur uppgufun og við það minnkar vatn. Það bendir margt til þess að þessi jákvæðu áhrif vari yfirleitt í örfá ár, eftir það fara aðrir þættir að hafa meiri áhrif (skortur á vatni og köfnunarefni).

Rannsóknir benda til þess að þetta hafi slæm áhrif á hitabeltisskóga (rannsóknir í Panama og Malasíu sem gerðar hafa verið í tvo áratugi samfellt hafa sýnt að vöxtur hefur minnkað um 50%). Þá er ekki vitlaust að benda á grein um gömlu trén í Yosomite, en samkvæmt þessari frétt þá eru þau að drepast, líklega vegna hlýnunar jarðar (því þau hafa lifað af talsverðar sveiflur undanfarnar aldir).

Vöxtur plantna getur þá aukist á norðlægum slóðum  - t.d. hér á landi þá meira vegna hlýnunar en aukins C02 (sjá t.d. Hnattrænar loftslagsbreytingar og áhrif þeirra á Íslandi - gefin út af Umhverfisráðuneytinu árið 2008, pdf-skjal 11 MB).

Hvað varðar uppskeru við matvælaframleiðslu, þá er hún töluvert flókin. Mikið af þeirri uppskeru sem ræktuð er þarfnast sérstakrar tegundar jarðvegs, loftslags, rakastigs, veðurs og fleira. Ef loftslag breytist það mikið að uppskera brestur, þá þarf að færa búin - en það er ekki víst að það sé alltaf hægt.


Fyrirlestur

Ég má til með að benda á fyrirlestur sem haldinn verður á föstudaginn næsta Í VRII byggingunni í Háskóla Íslands. Dr Goldberg um loftslagsmál.

Vitað mál er að hann hefur ekki sömu skoðanir og meirihluti vísindamanna varðandi ástæður hlýnunar loftslags, en það væri þó gaman að kíkja á hann, sérstaklega þar sem hann tók þátt í Heartlands-ráðstefnunni (sem er annáluð fyrir að vera styrkt með olíupeningum og því hluti af afneitunarmaskínunni - denial machine prófið að gúggla það).

Svo ég haldi nú áfram að tala illa um karlinn, þá er hann menntaður í málmsuðu og hefur aldrei stundað rannsóknir á loftslagi, þar með hef ég uppljóstrað menntasnobb mitt og snobb fyrir þeim sem stunda alvöru rannsóknir Cool

fyrilestur

 

Eins og ég segi, þá mun ég reyna að komast og vona ég innilega til þess að íslenskir sérfræðingar í loftslagsmálum mæti nú og ræði við kappan, því ég er alltof hlédrægur og óöruggur með mig til að fara að rífa kjaft opinberlega.


Rækjan

Áhugavert, ég rakst einmitt á grein um daginn þar sem fjallað var um rækjuna í Science.

Þar segir frá því að egg rækjunnar klekist út rétt fyrir þörungablóma vorsins, sem er megin fæða lirfunnar. Rækjan er aðlöguð að hitastigi sjávar á sínum heimaslóðum og hitinn ræður því hversu langan tíma eggin þurfa til að þroskast. Því mun breytt hitastig mögulega verða til þess að rækjulirfan hitti ekki að að koma úr eggi á réttum tíma.

En ein athugasemd við fréttina - hvers konar rækja er þetta eiginlega á myndinni sem fylgir þessari frétt?

499653A

 

Hér er mynd sem er nær lagi:

Raekja
Rækja - stóri kampalampi (Pandalus borealis), mynd af odinn.org.


mbl.is Íslendingur meðhöfundur að grein í Science
Tilkynna um óviðeigandi tengingu við frétt

Tvær góðar fréttir

Vil bara benda á tvær nýjar rannsóknir sem eru í jákvæðari kantinum.

Sú fyrri sýnir að kórallar eiga auðveldar með að aðlaga sig að breyttu hitastig en áður hefur verið talið. Snilldin við þetta er að þeir geta uppfært yfir í hitakærari þörunga sem hjálpa þá við að vinna fæðu úr sjónum. Sjá Corals upgrade algae to beat the heat. Ekki gleyma samt súrnun sjávar, né áhrif hlýnunar á aðrar tegundir sjávardýra.

Sú seinni sýnir fram á að hækkun sjávarborðs hefur mögulega verið ofmetin af völdum hugsanlegrar bráðnunar suðurskautsins. Sjá Flood risk from Antarctic ice 'overestimated'. Neikvæða í þessari frétt er að breyting á þyngdarafli jarðar gæti leitt til þess að magn sjávar á norðurhveli gæti aukist, svo áhrif hærri sjávarstöðu aukist á norðurhveli.


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).

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

-

volcanoes_co2
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:

Global_Carbon_Emission_by_Type_to_Y2004
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).

World-FlowChart

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:

buskapur
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:

geislunarbusk
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: 

HB_ErVedurfarAdBreytast_mynd2

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.


Hlýnun jarðar - gróðurhúsaáhrif og CO2. Sagan.

Það eru ýmis villandi mótrök í gangi varðandi CO2 (koldíoxíð) og áhrif þess á loftslag. Í ljósi þess þá ætla ég að fara yfir sögu kenningarinnar í stuttu máli, síðan fræðin á bak við kenninguna um hlýnun jarðar af mannavöldum og að lokum ætla ég að fara yfir helstu mótrökin sem haldin eru á lofti gegn kenningunni. Líklega verða þetta þrjár aðskildar færslur.

Fyrst vil ég minna á bloggfærslu þar sem ég skrifaði einfalda lýsingu á gróðurhúsaáhrifunum og er hún ágæt ef fólk vill fá mjög einfalda mynd af ástæðunum á bakvið hlýnun jarðar.

Upphafið.

Saga hugmynda og kenninga um loftslagsbreytingar er nokkuð löng (textinn hér er að mestu þýddur af heimasíðu um uppgötvun hlýnunar jarðar - Discovery of Global Warming og myndir teknar héðan og þaðan). Þegar vísindamenn uppgötvuðu ísaldir fortíðar varð mönnum ljóst að miklar loftslagsbreytingar hefðu átt sér stað í fyrndinni. Menn tengdu það breytingum í hita sólar, eldgos, fellingahreyfingar fjalla sem breyttu vindáttum og sjávarstraumum. Einnig komu fram hugmyndir um að breytingar hefðu átt sér stað í andrúmsloftinu.

Árið 1896 fékk sænskur vísindamaður að nafni Svante Arhenius þá hugmynd að með brennslu jarðefnaeldsneytis, sem myndi auka CO2 í andrúmsloftinu, myndum við auka meðalhita jarðar - það þótti þó ekki líklegt, þar sem eðlis- og efnafræðin á bakvið kenninguna var ekki nægilega þekkt.

arrhenius1 
Mynd af Svante Arrhenius, stærri myndin tekin á Svalbarða, hann fékk Nóbelinn í efnafræði þótt kenningar hans um hlýnun af völdum CO2 hafi ekki fengið hljómgrunn í fyrstu (mynd tekin af heimasíðunni The Discovery of Global Warming)  

Á fjórða áratug síðustu aldar, tóku menn eftir því að Bandaríkin og svæði umhverfis Norður-Atlantshafið hafði hlýnað töluvert síðastliðna hálfa öld. Vísindamenn töldu að þetta væri bara tímabundið skeið náttúrulegra breytinga af óvissum ástæðum. Reyndar hélt maður að nafni G.S Callandar á lofti kenningu um einhvers konar gróðurhúsaáhrif. En hver sem ástæðan var fyrir hlýnuninni, þá fögnuðu menn henni.

Á sjötta áratugnum fóru nokkrir vísindamenn að kanna gróðurhúsakenningu Callandars með betri tækni og útreikningum. Þessar rannsóknir sýndu fram á að CO2 gæti vissulega safnast upp í lofthjúpnum og myndi valda hlýnun. Mælingar sýndu loks fram á það árið 1961 að magn CO2 væri í raun að vaxa í lofthjúpnum.

Framfarir

Á næstu áratugum fleygði vísindunum fram, fram komu einföld stærðfræðilíkön sem reiknuðu út loftslagsbreytingar, rannsóknir á fornloftslagi út frá frjókornum og steingervingum skelja tóku kipp og smám saman áttuðu menn sig á því að alvarlegar loftslagsbreytingar væru mögulegar og höfðu  gerst. Árið 1967 sýndu útreikningar að meðalhiti jarðar gæti hækkað um nokkrar gráðu innan 100 ára af völdum útblásturs CO2. Ekki þótti ástæða til að hafa áhyggjur af þessu en sýnt hafði verið fram á að það þyrfti að rannsaka þetta betur.

200841203531821_

Umhverfisvitund vaknaði á áttunda áratugnum og uggur jókst varðandi athafnir manna og áhrif þeirra á umhverfið. Ásamt gróðurhúsakenningunni komu fram réttmætar áhyggjur vegna sóts og rykagna í andrúmsloftinu af völdum manna og afleiðingar þeirra til kólnunar - mælingar sýndu kólnun frá því á fimmta áratugnum á norðuhveli jarðar og voru fjölmiðlar sérstaklega ruglingslegir í umfjöllun sinni og blésu upp fréttir af næstu ísöld á einni blaðsíðu og þeirri næstu fréttir af geigvænlegum flóðum vegna bráðnunar jökulskjaldanna.

Það má eiginlega segja að þrátt fyrir allt, þá var það eina sem vísindamenn voru almennt sammála um á þessum tíma, að mikill skortur væri á þekkingu á loftslagskerfum jarðar. Söfnun loftslagsgagna jókst hröðum skrefum, allt frá mælingum hafrannsóknaskipa og yfir í gervihnattamælingar. 

Flókið púsluspil

Vísindamönnum varð smám saman ljóst að um flókið púsluspil væri að ræða og að margt hefði áhrif á loftslag. Eldvirkni og breytingar í sólinni voru ennþá talin vera frumkrafturinn á bak við loftslagsbreytingar og að þeir kraftar yfirgnæfðu áhrif manna. Jafnvel lítil breyting á sporbraut jarðar hefði áhrif. Það kom í ljós að stjarnfræðilegar hringrásir (fjarlægð frá sólu, breytingar í möndulhalla o.fl.) hefðu að hluta sett af stað jökulskeið ísalda. Ískjarnar úr jöklum Grænlands og Suðurskautsins sýndu einnig fram á mikil og geigvænleg stökk í hitastigi jarðar í fyrndinni.

solar

Með keyrslu betri tölvulíkana fóru að koma fram vísbendingar um hvernig þessar snöggu hitabreytingar ættu sér stað, t.d. með breytingum í hafstraumum. Sérfræðingar spáðu þurrkum, stormum, hærri sjávarstöðu og öðrum hörmungum. Þekkingin var þó ekki næg og urðu vísindamenn að mata líkön sín með upplýsingum sem ekki voru nægileg til að hægt væri að treysta þeim, upplýsingar um skýjahulur og fleira. Einnig voru raddir háværar um þekkingarleysi þess hvernig loftslag, lofthjúpurinn og vistkerfi jarðar verkuðu saman.

Mælingar sýndu að fleiri lofttegundir voru að aukast í andrúmsloftinu, lofttegundir sem myndu hafa áhrif til hlýnunar og væru skaðleg ósonlaginu [Með sameiginlegu átaki jarðarbúa gátu menn komið í veg fyrir eyðingu ósonlagsins en það er önnur saga]. Viðkvæmni lofthjúpsins var þannig opinberuð. Í lok áttunda áratugsins var ljóst að hitastig var enn að hækka og alþjóðleg vísindaráð byrjuðu að hvetja til minnkunar útblásturs gróðurhúsalofttegunda. Árið 1988 var heitasta árið frá því mælingar hófust fram að því (flest árin síðan hafa verið heitari). Vegna óvissu og vegna þess hve flókin loftslagskerfin eru deildu vísindamenn áfram um hvort ríki heims ættu að gera eitthvað í málinu. Samtök og einstaklingar sem voru á móti reglugerðum um losun CO2 byrjuðu að eyða miklum peningum í að sannfæra fólk um að vandamálið væri ekki til staðar.

Óvissan minnkar

Rannsóknir vísindamanna jukust hröðum skrefum og skipulögðu verkefni sem náðu um allan hnött. Ríki heims tóku saman höndum og settu á laggirnar vísindanefndir skipaðar vísindamönnum og embættismönnum til að komast að samkomulagi um hvað væri í raun að gerast.

Árið 2001 komst vísindanefndin (IPCC) að niðurstöðu um mjög varlega orðaða ályktun sem fáir sérfræðingar voru ósammála um.  Nefndin gaf út þá yfirlýsinga að þó að loftslagskerfi jarðar væri það flókið að vísindamenn myndu aldrei þekkja það algjörlega til hlýtar, þá væri það miklum mun líklegra en ekki að jarðarbúar myndu verða fyrir barðinu á mikilli hnattrænni hlýnun. Á þessum tímapunkti var kenningin um hlýnun jarðar því fullmótuð í raun. Vísindamenn voru búnir að púsla saman nægilega mikið af púslinu til að hafa mikla hugmynd um það hvernig loftslag gæti breyst á 21. öldinni og að það sem hefði hvað mest áhrif væri hvernig losun CO2 myndi þróast.

Frá 2001 hafa tölvulíkön þróast og magn fjölbreytilegra gagna aukist gríðarlega, sem styrkt hefur þá niðurstöðu að útblástur manna sé líklegt til að valda alvarlegum loftslagsbreytingum. IPCC staðfesti það í skýrslum frá árinu 2007, en enn eru töluverð skekkjumörk á áætluðum loftslagsbreytingum, meðal annars vegna óvissu um hversu mikið verður hægt að draga úr útblæstri CO2.

projections_ipcc_e

Í lok næstu aldar er því áætlað að hnattrænn hiti jarðar verði búinn að aukast um 1,4 - 6°C. Þrátt fyrir að enn sem komið er sé hitinn ekki farinn að nálgast þessi hitagildi, þá eru áhrif hlýnunar þegar farin að hafa áhrif á jarðarbúa. Dauðsföll af völdum hitabylgja í Evrópu, hækkandi sjávarstaða, meiri þurrkar og flóð, útbreiðsla hitabeltissjúkdóma og hnignun viðkvæmra dýrategunda.

Þekking manna eykst á orsökum hlýnunarinnar, enn koma þó mótbárur frá litlum hóp vísindamanna um að CO2 sé orsökin, en loks er þó útlit fyrir að ríki heims ætli að taka saman höndum og reyna að draga úr losun CO2 - það mun reynast gríðarlega erfitt verkefni, enda er stefnan sett á það markmið að reyna að forðast að hitinn fari yfir 2°C, miðað við árið 1990.

Næst fer ég í gegnum helstu atriði kenningunnar um hlýnun jarðar af völdum útblásturs CO2.


Vatnslásinn.

Segjum að það vanti vatnslás í vask í baðherberginu þínu, þú getur ekki skrúfað fyrir vatnið þannig að yfirvofandi er mikið vatnstjón ef þú bregst ekki við, vatn flæðir á gólfið og það hefur myndast pollur í baðherberginu. Þú hefur í fórum þínum vatnslás sem þú veist að passar fullkomlega. Þú veist að það er ekki mikil skynsemi í því að vera með einhverjar efasemdir, allar vísbendingar benda til þess að hann passi (sjónrænt séð þá passar hann, mælistærðir eru allar réttar og meira að segja ertu með í höndunum leiðbeiningarit sem segir slíkt hið sama). Nokkrir aðrir vatnslásar eru í verkfærakassanum, en þú sérð að þeir passa hreint ekki. 

Á sama tíma segir mágur þinn (sem er sjálfmenntaður sérfræðingur í pípulögnum) að það verði nú varla mikið vatnstjón - vatnsrennslið eigi nú varla sök á vatnspollinum í baðherberginu, því vatnspollurinn virðist standa í stað í baðherberginu á sama tíma og vatnsrennslið er stöðugt (pollurinn er jafnvel búinn að minnka) - á sama tíma er konan þín í einu horni baðherbergisins með ausu og eys vatni yfir í baðið, en útséð er að hún muni ekki hafa orku til að halda áfram mikið lengur og að hún yrði að taka sér pásu, svo ljóst er að pollurinn muni stækka.

Mágur þinn segði jafnframt að sjónmat þitt væri ekki rétt, mælingar vitlausar og að þetta leiðbeiningarit væri sett saman af sérfræðingum sem hefðu ekkert vit á lögnum (það hefði verið útbúinn af mönnum sem hefðu að vísu notið álits sérfræðinga í lögnum og tekið saman gögn frá þeim, en hefðu annars ekki mikið vit á lögnum).

Hvað myndirðu gera?

Myndir þú ekki skella vatnslásnum í og tengja? Væri þér ekki nákvæmlega sama þótt síðar kæmi í ljós að vatnslásinn væri ekki fullkomlega réttur, ef ljóst væri fyrirfram að hann væri langbesti vatnslásinn sem þú hefðir?

Líkingamál: Vatnsrennslið er kenningin um CO2 útblástur manna, mágur þinn er einn af þeim sem finna kenningunni um hlýnun jarðar af völdum CO2 allt til foráttu, konan þín er sólin og sjálf ausunin er minnkandi virkni sólar, vatnslásinn er minnkandi útblásturs CO2 og hinir vatnslásarnir aðrar kenningar, leiðbeiningaritið er skýrsla IPCC.


Climate Denial Crock - CO2

Það vill svo skemmtilega til að ég hef í bígerð smá umfjöllun um áhrif CO2 og nokkur mótrök gegn kenningunni um hlýnun jarðar af völdum útblásturs CO2. Þá kom inn nýtt myndband frá Greenman um CO2 sem er ágætis upphitun.


Næsta síða »

Innskráning

Ath. Vinsamlegast kveikið á Javascript til að hefja innskráningu.

Hafðu samband