Bjerknessenteret for klimaforskning er et samarbeid mellom Universitetet i Bergen, Norce, Nansensenteret og Havforskningsinstituttet. 

Motorveiene i sentrum av Shanghai. Foto: Ingjald Pilskog, Uni Research Klima

Årsaken til klimaendringene i dag

Det er klart at de gassene vi slipper ut når vi benytter fossile brensler og lever ut våre moderne liv, gir en økt drivhuseffekt. Drivhuseffekten er atmosfærens evne til å holde tilbake varme på jorden. Dersom vår atmosfære ikke kunne holde tilbake varme, så ville jordens gjennomsnittstemperatur vært -18°C istedenfor 15 °C. Vi mennesker har i løpet av de siste 150 årene økt CO2-innholdet i atmosfæren fra rundt 280 ppm til over 400 ppm. Beregninger utført i forbindelse med FNs klimapanels tredje rapport viser at denne økningen har medført en stigning i gjennomsnittstemperaturen med omtrent 0,85 °C fra 1880 til 2012. Når temperaturen på jorden øker endrer jordens klima seg; atmosfæren kan holde på mer vann, vinder og stormer blir kraftigere og nedbørsmønstrene endrer seg.

Forskere er enige i denne direkte sammenhengen mellom menneskeskapte utslipp av CO2 og andre klimagasser] og den økte gjennomsnittstemperaturen. Det som forskere ved Bjerknessenteret og andre klimaforskere undersøker i dag er hvordan de ulike delene av jordens klimasystem reagerer mer i detalj. For temperaturøkningen har ikke et lineært forhold til økningen i CO2-nivået. Det vil si at en viss mengde ekstra CO2 er ikke lik en gitt temperaturøkning som igjen gir en gitt reaksjon i andre deler av klimasystemet. Det er fordi klimasystemet har mange buffere og tilbakekoblingsmekanismer.

En buffer betyr at selv om vi forårsaker en endring i klimaet, så vil der være mekanismer som bringer det tilbake til det opprinnelige klimaet. Et eksempel er et vannglass med isbiter i. Så lenge der er isbiter i glasset, så vil vannets temperatur være 0 °C. Om vi heller noe varmt vann i glasset, så vil litt is smelte og redusere temperaturen slik at vannet fortsatt holder 0 °C. Vi sier at 0 °C er likevektspunktet til vannglasset med is. Om vi så tilfører så mye varme til glasset at all is smelter, så vil temperaturen begynne å stige. Vi sier da at isbitene fungerer som en buffer for vanntemperaturen.

Tilbakekoblingsmekanismer er fenomener som reagerer på endringer i temperaturen på en slik måte at det påvirker temperaturen igjen. Vannets kretsløp i atmosfæren er en slik tilbakekoblingsmekanisme som kan både gi økt, men også redusert gjennomsnittstemperatur. Ut fra hvor høyt på himmelen skyene henger, så vil de enten virke isolerende og holde tilbake varme, eller de vil reflektere solstråler vekk fra jorden før de blir omdannet til varme. Vi forstår denne mekanismen relativt godt og har tatt høyde for den i våre modeller. Permafrosten i polare strøk er en annen slik tilbakekoblingsmekanisme som kan føre til en drastisk økning i den globale temperaturen. Denne mekanismen vet vi nok om til at vi frykter den, men vi vet ikke nok til å lage en god nok modell av den og modellene våre er derfor usikre når det kommer til effekten av at permafrosten smelter.

Klimagasser

Det er ikke alle gassene i atmosfæren som bidrar til drivhuseffekten. Jordens atmosfære består for det meste av nitrogen (78%) og oksygen (21%). Den siste prosenten er hovedsakelig argon, men også karbondioksid (CO2), vann (H2O), metan (CH2) og nitrogenoksider (NOx). Det er de fire sistnevnte som står for nesten hele drivhuseffekten, mens nitrogen og oksygen bidrar ikke eller veldig lite. Enkelt sagt er dette fordi atmosfærens to hovedkomponenter er gjennomsiktig for varmestråling, mens drivhusgassene ikke er det. Du kan lese mer om detaljene [[her]].

Vi deler inn drivhusgassene i to kategorier, de langvarige «påtrykksgassene» og de flyktige «tilbakekoblingsgassene». Tilbakekoblingsgassene er de gassene som blir påvirket, enten fysisk eller kjemisk, av temperaturendringer. Påtrykksgassene er dem som ikke gjør det. Problemet med de siste er at det tar lang tid, for oss mennesker veldig lang tid, før disse gassene er ute av atmosfæren igjen.

Vann, H2O, er den klimagassen som det er mest av i atmosfæren. Det er også en tilbakekoblingsgass. Når temperaturen stiger, så øker mengden av vanndamp i atmosfæren. For hver grad temperaturen stiger, så kan luften holde på 7 % mer vann. Heldigvis så danner vanndamp fort skyer, og ut fra hvor høyt på himmelen skyene henger, så vil de enten virke isolerende og holde tilbake varme, eller reflekterende og sende sollyset ut i verdensrommet igjen før det har blitt til varme. Som kjent vil skyer også føre til nedbør som fjerner vannet fra atmosfæren igjen. Derfor er det slik at om det var bare vanndamp vi mennesker slapp ut, så ville det ikke vært et problem. Vår påvirkning av klimasystemet ville fort ha blitt ført tilbake til den naturlige tilstanden.

Karbondioksid, CO2, er den viktigste menneskeskapte klimagassen. Den utgjør cirka 0,04 % av atmosfæren, men den har størst betydning fordi den forblir i atmosfæren veldig lenge. CO2 er en naturlig del av karbonkretsløpet. Den slippes ut i atmosfæren når planter, dyr og mennesker puster, men blir også tatt ut av atmosfæren når planter trenger den til fotosyntesen.

Naturlig blir det sluppet ut store mengder CO2 til atmosfæren under vulkanutbrudd, og som vi kan se i studier av fortidsklima, så har dette ført til geologisk korte klimaendringer. Dette er den naturlige måten at karbon går fra langtidslagrene i jordskorpen ut i atmosfæren, men de mengdene og det tidsrommet som slike fenomener hender over, gjør at endringene ikke er så hurtige eller langtidsvarende som det vi har observert de siste 100 årene. Det er også slik at vulkansk aktivitet også kan slippe ut andre typer gasser, spesielt svoveldioksid og aske, som virker nedkjølende på jorden over korte tidshorisonter.

For de klimaendringene vi har sett siden den industrielle revolusjon, så er det CO2 som et sluttprodukt ved forbrenning av fossile brennstoff som har størst betydning. Vi mennesker har økt konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren med 45% siden starten av den industrielle revolusjon. Fra rundt 280 ppm til over 400 ppm. Dersom vi sluttet å slippe ut mer CO2 i atmosfæren over natten, så vil det vi har sluppet ut så langt fortsette å påvirke klimaet på jorden i tusener av år. Dette gjør at CO2 er den viktigste påtrykksgassen.

Klimavakten finner du oppdatert CO2-nivå for i dag.

Nitrogenoksider, NOx, er en kraftig klimagass som slippes ut eller frigjøres når vi dyrker jorden. Spesielt ved bruk av kommersielle og organiske gjødsler. Det er også et biprodukt ved forbrenning av fossilt drivstoff og biomasse, og produksjon av nitrogensyrer.

Klorfluorkarboner, KFK-gasser. Disse gassene som er et rent produkt av industrielle prosesser og brukt i mange sammenhenger i vårt moderne samfunn er best kjent som årsaken til hullet i ozonlaget. De virker også som drivhusgasser, men på grunn av reguleringer innført på 80-tallet, så har våre utslipp av disse gassene blitt drastisk redusert og stammer i dag stort sett fra ukontrollerte kilder som for eksempel gamle bossfyllinger.

Endringer i solstråling

Det er helt klart at endringer i energien som solen stråler ut har stor betydning for jordens klima siden solen er opphavet til energien i klimasystemet. Studier av fortidsklimaet viser at endringer i solens effekt har påvirket klimaet. Vi tror blant annet at endringer i solaktiviteten kan ha vært en av grunnene til den lille istid mellom 1650 og 1850. I denne perioden var Grønland stort sett utilgjengelig på av is og det ble dokumentert at isbreene i Alpene og i Norge vokste.

Dagens klimaendringer derimot kan ikke forklares ut fra slike endringer på solen eller i den innstrålingen vi har her på jorden. For det første har gjennomsnittsenergien som solen har sendt ut siden 1750 vært tilnærmet konstant eller steget svakt. For det andre, dersom solen stod bak temperaturøkningen på jorden, så ville atmosfæren blitt oppvarmet likt fra jordens overflate til verdensrommet. Istedenfor så observerer vi at de lavere delene av atmosfæren varmes opp, mens de øvre delene kjøles ned. Dette samsvarer med at drivhusgassene fanger varmen i de lavere delene hvor konsentrasjonen er høyest. For det tredje, så klarer vi ikke å gjenskape i modellene våre den temperaturøkningen vi har observert dersom vi inkluderer variasjonene i solstrålingen, men ikke økningen i drivhusgasser.