På sporet av en tapt istid

Av:Øyvind Paasche og Kerim H. Nisancioglu
 

Den nåværende mellomistiden – holosen – har allerede vart i 11700 år, og det store spørsmålet er selvfølgelig: Når slutter den? Eller har den kanskje allerede gjort det?   Foto: Cicerone/ Scanpix

Ønsket om å finne mønster i naturen som gjentar seg periodisk, er gjennomgående i de fleste harde vitenskaper, kanskje spesielt innen klimaforskning. Men det er få forunt å påvise slike systemer. Det var nok også serberen Milutin Milankovitch klar over da han i 1941 publiserte sitt opus magnum om hvordan variasjoner i jordas bane rundt sola, så vel som variasjoner i jordas rotasjon – til sammen orbitale parametre – bestemte fordelingen av solinnstråling over lengre tidsintervaller (Milankovitch, 1941). Det var tre sykluser som gikk igjen (23-41-100 tusen år), og det virket sannsynlig at det var disse som kontrollerte fordelingen av istid og mellomistid (figur 1). Det gikk 14 år før Cesare Emiliani kunne demon­strere at rekonstruerte globale havtem­peraturer gjennom nesten en halv million år reproduserte disse periodene, og da spe­sielt syklusen 41 ka (Emiliani, 1955). Det var midlertidig James Hays, John Imbrie og Nicholas Shackleton som stod for det – endelige – gjennombruddet . I et arbeid fra 1976, som siden er blitt en av de mest siterte artiklene innenfor paleoklimatisk forskning – der forstavelsen paleo står for langt tilbake i tid – dokumenterte de hvordan istidene hadde kommet og gått i samsvar med endringer i de orbitale para-meterne slik Milankovitch hadde anslått (Hays m.fl., 1976).

I løpet av de siste 50 årene har inte-ressen vært økende for hva som forklarer klimaendringer, og selv om de orbitale parameterne har blitt grundig dokumentert i et bredt spekter av paleoklimatiske arkiv, eksisterer det fremdeles uenighet omkring deres innflytelse på jordas klima, ikke minst hvordan de – i kombinasjon med drivhusgassene – vil være med på å styre framtidens klima.

Mellomistidene kortere enn istidene

Det er istidene som har dominert kli­maet på jorda de siste tre millioner år – kalt kvartær i den geologiske tids-skala. Hvis vi ser på data fra iskjerner fra Antarktis som går nærmere en mil­lion år tilbake i tid, er det klart at mellomistider – med et relativt varmt globalt klima – er korte, mens istidene er lange (EPICA, 2004). Det samme mønsteret finner vi også i sediment­kjerner tatt fra havet. Med et forholds-tall på omkring én til åtte kan vi gå så langt som å si at de varme periodene er avvik, mens istidsklimaet er normalen (figur 2). Den nåværende mellomistiden – holosen – har allerede vart i 11700 år, og det store spørsmålet er selvfølgelig: Når slutter den? Eller har den kanskje allerede gjort det?
 

For tre år siden utløste den amerikanske geo­logen Bill Ruddimann en voldsom diskusjon om hvorvidt jorda hadde vært på vei mot en ny istid for 5000 år siden (Ruddiman, 2003). Han sammenliknet innstrålings­forholdene på jorda den gangen med de siste tre mellomistidene (såkalte marine isotopstadier (MIS) som vist i figur 2). Ved å bruke disse som analog til dagens klima, konkluderte han med at den neste istiden burde ha begynt for 5000 år siden, men at noe måtte ha forhindret det (figur 3). Løs­ningen han fant – langt på vei det mest kontroversielle ved hypotesen – var at det var menneskene som ved å modifisere naturen gjennom for eksempel landrydding og kultivering av rismarker hadde endret den naturlige balansen av CO2 i atmosfæ­ren med cirka 20 til 40 parts per million (ppm). Han åpnet dermed en bakdør til klimadebatten og den rådende forståelsen av global oppvarming: Fordi menneskene hadde modifisert naturen for over 5000 år siden, hadde de samtidig sikret vårt fram-tidige samfunn .

Rudimanns teori har sitt utspill i en gåte­full økning i det atmo­sfæriske nivået av CO2 som begynte for 8000 år siden (figur 3). Fram til den industrielle revolu­sjonen – før menneske­skapte utslipp var kjent å spille en rolle – utgjorde denne en økning på cirka 20 ppm. En slik naturlig økning i nivået for CO2 inne i en mellomistid er ukjent – og har ingen analog i tidligere mellomistider. Tvert imot, fra iskjernedata er det kjent at nivået av CO2 har vært på vei ned på samme tid i alle de siste mellom-istidene. Dette betyr at det mangler en for­klaring på, ikke bare den observerte øknin­gen i CO2 på 20 ppm, men også en forven­tet naturlig reduksjon anslått til omtrent 20 ppm (se figur 3).

Påvirket tidlige tiders mennesker klimaet?

Spørsmålet vi sitter igjen med, er om det overhodet er mulig at vi mennesker kunne ha endret vegetasjonen på jordoverflaten så drastisk i løpet av de siste 8000 år? En økning på 40 ppm i atmosfærisk CO2 er mye selv i forhold til dagens utslipp. Til sammenlikning tilsvarer 40 ppm den totale økningen av atmosfærisk CO2 i perioden 1960 til 1990 på omkring 700 000 000 000 tonn – 700 gigatonn med karbon, og ville betydd at menneskene fjernet nesten 50 prosent av all skog som eksisterte for 8000 år siden. Den påståtte enorme endrin­gen i atmosfærisk CO2 er langt på vei til­bakevist av sveitseren Fortunat Joos, som har demonstrert at 40 ppm grunnet men­neskelig aktivitet langt på vei er umulig (Joos m.fl., 2004). Dette har Ruddiman tatt til etterretning, men framholder likevel at det menneskelige pådrivet – under 10 ppm var nok til å utsette en ny istid (Ruddiman, 2006).

Hva sier klimamodellene?

For å teste denne hypotesen har Ruddiman og kolleger brukt en global klimamodell og redusert nivået for CO2 i atmosfæren til det de antar burde ha vært det naturlige nivået i dag på 240 ppm uten menneskelig aktivitet (Ruddiman m.fl., 2005). Mod­ellklimaet de får, har en global temperatur to grader celsius kjøligere enn i dag, som er omtrent en tredjedel av veien til en full istid, og deler av Nord-Canada har snø året rundt. Dette tar de som bevis på at jorda ville ha vært på god vei inn i en ny istid i dag hvis ikke menneskene hadde blandet seg inn. To andre modelleringsgrupper som har gjort det samme eksperimentet, får ikke alltid i gang en ny istid med lavere CO2, men de klarer heller ikke å simulere den obser­verte økningen i CO2 de siste 8000 år kun med naturlige endringer i vegetasjonen (Crucifix m.fl., 2005; Claussen m.fl., 2005). Spørsmålet om hvorvidt vi burde vært i en istid i dag, forblir derfor åpent. Utfordrin­gen til Ruddiman og andre blir å forklare hvilke sterke vekselvirkninger som har vært involvert, slik at direkte utslipp av ni til 10 ppm CO2 fra menneskelig aktivitet over de siste 8000 år kunne ha forårsaket en total økning på oppimot 40 ppm.

Er en ny istid umulig?

Det er mange jokere som lurer i fram­tidens klima. Dagens høye nivå for CO2 på 380 ppm, 200 ppm over nivået fra siste istid, kan føre til irreversible endringer i overskuelig framtid. Kan det bli en ny istid med et framtidig globalt nivå av CO2 på over  500 parts per million? Solinnstrålingen vil vari­ere relativt lite i løpet av de neste 100000 årene. Ved 65 grader nord, i juni, vil vari­asjoner i solinnstråling være mindre enn fem prosent av dagens i løpet av de neste 25 000 årene, og enkelte hevder at en ny istid ligger kanskje så langt som 50000 år fram i tid (Berger & Loutre, 2002). Men det kan vise seg at dette faktisk er et minimumsestimat. Fordi CO2  har en relativt lang levetid i atmosfæren, vil de høye men­neskeskapte utslippene som er forventet – opptil 5000 giga­tonn – fortsette å prege klimaet i lang tid framover. Dette kan i kombinasjon med den anslåtte innstråling bety at vi ikke får en ny istid på flere hundre tusen år (Archer & Ganopol­ski, 2005). Da vil den naturlige rytmen mellom istider og mel­lomistider som har eksistert de siste tre millioner år være brutt, og en ny epoke styrt av andre mekanismer vil stå for tur.

Figur 2.

Målinger av oksygenisotop fra en sedimentkjerne fra bunnen av Nord-Atlanteren som angir globalt isvolum og temperatur de siste 600 tusen år før nåtid (Raymo et al., 1989). I de tidsperiodene der verdiene ligger over den røde linja, hadde vi mellomistider med lite is slik som i dag og et relativt varmt klima, resten av tiden var jorda inne i en istid. Slutten på de siste fire mellomistidene er markert (MIS: Marine Isotop Stadier 5, 7, 9, og 11) med en pil.

Figur 3.

CO2 -målinger fra iskjerner på Antarktis de siste 22000 årene og opp til preindustriell tid (ca 1770) viser signifikante endringer når en går fra istid til mellomistid (Monnin m.fl., 2004), og er her vist sammen med solinnstråling på 65 ºN som nådde en topp for 10000 år siden. Ifølge Ruddiman burde den nye istiden ha inntruffet for cirka 5000 år siden når solinnstrålingen var begynt å bli svakere, samtidig med at CO2 -nivået i atmosfæren var på vei ned, men fordi menneskene i tilstrekkelig grad hadde endret på naturen, begynte nivået for CO2  i atmosfæren å stige og forhindret dermed igangsetting av en ny istid. Befolkningstallet på jorda for 5000 år siden er estimert til å ha vært rundt fem millioner (skjematisk illustrert i de grønne trappene).

Artikkelen er tidligere publisert i Cicerone Nr. 6/2006