Av: Odd Helge Otterå, klimaforsker, UNI, Bjerknessenteret, Bergen, Helge Drange, professor i oseanografi, Universitetet i Bergen.
Samspill. I 1824 fullførte Ludwig van Beethoven en av sine største symfonier. Verket bølger fremover med en intensiv første sats, etterfulgt av en livlig scherzo, en adagio og til slutt en korfinale. Ikke helt ulikt hvordan klimaorkesteret kan fungere, viser det seg.
Til vanlig følger klimaets orkester hverken partitur eller dirigent. Da er det tilfeldighetene – kaoset – som råder. Men som Beethoven har klimaet en rekke instrumenter å spille på. Samkjøres disse, kan musikk oppstå. Eller i vårt tilfelle, forutsigbare variasjoner i havstrømmer, vær og vind. Utfordringen er å finne dirigenten som sikrer samspill mellom atmosfære, hav og land, samt Solens, vulkanenes og menneskehetens påvirkning på klimaet.
Værfenomen
Vestavindsbeltet utgjør en viktig komponent av klimamusikken i våre nærområder. Denne varierer i styrke og posisjon fra år til år, og fra tiår til tiår. Det var for eksempel dette værfenomenet som var ansvarlig for den sterke kulden vi hadde sist vinter. En annen viktig komponent er den storstilte havsirkulasjonen i Atlanterhavet, som Golfstrøm-systemet er en sentral del av. Denne sirkulasjonen transporterer store mengder varme nordover, og bidrar til vårt milde klima. Å kunne forutsi variasjoner i vestavindsbeltet og havtemperaturen i Atlanterhavet er av stor samfunnsmessig verdi.
Klimavariasjoner
Målinger siden 1850 viser at havtemperaturen i Nord-Atlanteren har vekslet mellom varme og kalde perioder med varighet på flere tiår. En rekke regionale klimavariasjoner, som den langvarige tørkeperioden i Midtvesten i USA på 1930-tallet, langvarige endringer i det afrikanske og østasiatiske monsunregnet og variasjoner i styrken på tropiske orkaner er blitt knyttet til disse temperaturvariasjonene. De bakenforliggende årsakene er imidlertid dårlig kjent.
Dersom vi skal være i stand til å gi fornuftige anslag om hvordan klimaet i våre nærområder vil utvikle seg de neste par tiårene, er vi helt avhengig av kunnskap om de grunnleggende mekanismene og årsakssammenhengene som driver disse variasjonene. I tillegg er vi avhengig av at klimamodellene er i stand til å simulere havtemperaturen i Atlanterhavet på en realistisk måte. Spesielt viktig er det å avdekke hvem som holder taktstokken i orkesteret.
Simulere klimaet
I en ny studie i fagtidsskriftet Nature Geoscience har vi sett på dette. En global klimamodell – Bergen klimamodell – er brukt til å simulere klimaet for de siste 600 år, en periode som inkluderer den lille istid (ca. 1400–1850). Ett av spørsmålene vi ønsker å finne svar på, er i hvilken grad temperaturendringene i Nord-Atlanteren skyldes naturlig forekommende variasjoner mellom atmosfære, land og hav, eller om de er et resultat av ytre pådriv drevet av variasjoner i solinnstrålingen, vulkanutbrudd eller, for de siste hundre årene, menneskeskapte drivhusgasser.
Havstrømmer
Gjengs oppfatning frem til nå har vært at langtidsvariasjoner i temperaturen i Nord-Atlanteren er drevet av de storstilte havstrømmene. Vår modell støtter dette, men bare når solinnstråling og vulkanutbrudd holdes konstant. Men vi vet at både solinnstråling og vulkanutbrudd varierer. Når vi så inkluderer observerte og rekonstruerte variasjoner i solinnstråling og klimaeffekten av eksplosive vulkanutbrudd, finner vi en sterk årsakssammenheng mellom disse og endringer i Nord-Atlanterens temperatur. Spesielt spiller tropiske vulkanutbrudd en viktig rolle for klimavariasjonene i Nord-Atlanteren gjennom den lille istid.
Svovelgasser
Årsakssammenhengen er at eksplosive vulkanutbrudd sender store mengder svovelgasser høyt opp i atmosfæren. Her omdannes gassene til små partikler som skygger for solen. Følgelig faller Jordens gjennomsnittstemperatur. Samtidig intensiveres vestavindsbeltet i Nord-Atlanteren vinterstid de første par årene etter utbruddet. Dette fører til flere og sterkere stormer inn mot våre områder, og med det milde og regnfulle vintre i Nordvest-Europa. Det intensiverte vestavindsbeltet påvirker også havtemperatur og havstrømmer sør for Island og Grønland.
Fem til ti år etter vulkanutbruddet fører dette til at Golfstrøm-systemet intensiveres. Havet øker da transporten av varme fra tropene til våre breddegrader. Følgelig stiger temperaturen i Nord-Atlanteren. Denne oppvarmingen kan vare i flere tiår etter at vulkanutbruddet fant sted. Solens rolle i samspillet synes å være at lav solaktivitet, som ofte var tilfelle under den lille istid, forsterker vulkanenes klimavirkning.
Tilgjengelige observasjoner
Hvordan stemmer så modellen med tilgjengelige observasjoner? Temperaturmålinger fra Nord-Atlanteren dekker bare de siste 150 årene. For denne perioden samsvarer modellen meget bra med målt temperatur. Det er likevel viktig å bemerke at oppvarmingen i Nord-Atlanteren på 1900-tallet, og da særlig etter 1950, ikke kan forklares ved hjelp av variasjoner i Solen og vulkanutbrudd. Tvert om. For at modellen skal klare å simulere denne oppvarmingen, må effekten av menneskeskapte utslipp av CO{-2} og andre drivhusgasser inkluderes.
Variasjoner i havsirkulasjon og temperatur i Nord-Atlanteren lenger tilbake i tid kan utledes fra analyse av ulike typer mikrofossiler eller deres geokjemiske sammensetning i sedimentkjerner fra havbunnen. Sammenligninger med tilgjengelige arkiver av klimautviklingen for de siste tusen årene viser at modellen gjør en god jobb for denne perioden også. Dette betyr ikke at modellen er perfekt, men at den er egnet til å studere årsakssammenhenger.
Året uten sommer
Den kaldeste perioden i Nord-Atlanteren under den lille istid var ifølge modellen – og observasjoner – tidlig på 1800-tallet. Dette var en periode med lav solflekkaktivitet og flere store tropiske vulkanutbrudd, blant annet det kraftige Tambora-utbruddet i Indonesia våren 1815. Sommeren året etter er kjent som «året uten sommer» i deler av Europa og Nord-Amerika, med katastrofale følger for avlinger på den nordlige halvkulen. Lord Byron skildrer noe av den mørke og pessimistiske stemningen som rådet i sitt dikt «Darkness» fra 1816:
«[...] and the icy earth, swung blind and blackening in the moonless air; morn came and went – and came, and brought no day.»
Ifølge klimamodellen førte Tambora og lignende utbrudd i den lille istid ironisk nok til en styrking av den storstilte havsirkulasjonen i etterkant av utbruddene. Noen tiår etter utbruddene gikk det derfor mot varmere tider for Europas befolkning.
Taktstokken
Hvem holder så taktstokken i det atlantiske klimaorkesteret? Basert på vår studie finner vi at kraftige vulkanutbrudd – sammen med variasjoner i solstrålingen – er som en metronom i klimaorkesteret. Som dirigenten som leder orkesteret gjennom Beethovens niende symfoni.
Kronikken var på trykk i Aftenposten 30.09.10