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

Faktasider

2 results

Sol, vulkanutbrudd og CO2

Sol, vulkanutbrudd og CO2 Anonymous (ikke bekreftet) fre, 05/01/2015 - 15:53 Sol, vulkanutbrudd og CO2

Ser man imidlertid på de siste 10 000 år, perioden etter den siste istiden, var det i all hovedsak naturlige klimapådriv, slik som endringer i solinnstråling og vulkansk aktivitet, som påvirket det globale klimaet. Bidraget fra naturlige pådriv er både positivt og negativt, mens bidraget fra CO2 hele tiden er positivt og akkumuleres år for år.

Endringer i jordas stilling i forhold til sola

Sola er kilden til alt liv på jorda, og en viktig drivkraft for klimaendringer. Den totale solinnstrålingen ved toppen av atmosfæren er ikke bare avhengig av hvor mye energi sola avgir til en hver tid, men også posisjonen og orienteringen av jorda i forhold til sola. Variasjonene i jorda sin posisjon bidrar til å forklare de langvarige temperaturendringene på jorda, slik som under istidene.

Posisjonen og orienteringen av jorda i forhold til sola kan beskrives ved de såkalte orbitale parametrene:

  1. Jordbanen er formet som en ellipse, men graden av ellipseform varierer i sykluser på 100 000 og 400 000 år.
  2. Hellingen på jordaksen i forhold til jordbanen varierer i sykluser på ca. 41 000 år. Hellinga på jordaksen er grunnen til at vi har årstider på jorda.
  3. Jorda er som en snurrebass som roterer om sin egen akse i løpet av et døgn. Jordaksen vil likevel ikke peke mot samme punkt til en hver tid. I stedet vil den svinge sakte rundt (presesere). På grunn av dette fenomenet vil datoen for perihelion (punktet i jordbanen der jorda er nærmest sola) endre seg over tid i sykluser på ca. 19 000 og 24 000 år.

Den nåværende mellomistiden har vært preget av en rekke endringer i de orbitale parametrene. For ca. 6–7 000 år siden bidrog en kraftigere helning på jordaksen til økt solinnstråling om sommeren på den nordlige halvkule, mens tropene fikk mindre solvarme. Samtidig gjorde endringer i jordas presesjon at sesongvariasjonene i nord ble forsterket. Disse endringene bidrog til en kraftig økning i sommertemperaturer på den nordlige halvkule, noe som igjen kan forklare hvorfor store norske breer som Hardangerjøkulen og Folgefonna var borte på denne tiden. I tropene var det generelt kaldere mens monsunregnet var kraftigere enn i dag. Dette kan bidra til å forklare hvorfor Sahara var et frodig område på denne tiden.

Variasjon i solinnstråling

Den totale solinnstrålingen varierer over tid, og kan relateres til den velkjente
11-års syklusen i solflekkaktivitet. Høyere solflekkaktivitet gir økt solinnstråling til jorda og omvendt. Direkte observasjoner av solflekker på sola viser at siste halvdelen av 1600-tallet var en periode med unormalt lite solflekkaktivitet. Siden har det vært en jevn økning i solflekkaktiviteten fram til i dag. Direkte målinger av solinnstrålingen fra satellitter viser ikke noen klar positiv trend siden 1978. Dette indikerer at endringer i solinnstrålingen ikke alene kan forklare den pågående globale oppvarminga.

Vulkaner og klima

Vulkanutbrudd er viktig for endringer i vær og klima, særlig de første par årene etter utbruddet. Den viktigste klimaeffekten av vulkanutbrudd skyldes utslipp av svovelgasser, som raskt omdannes til aerosoler. Disen av aerosoler reflekterer noe av den innkommende solstrålingen, og fører dermed til en nedkjøling ved jordoverflaten. Vulkaner slipper også ut vanndamp og karbondioksid, men på grunn av de store mengdene som allerede eksisterer i atmosfæren vil selv ikke et stort vulkanutbrudd føre til en merkbar endring av CO2-konsentrasjonen globalt. På veldig lange tidsskalaer (tusen til millioner av år) kan imidlertid utbrudd fra mange gigantiske vulkaner ha hevet konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren nok til å gi global oppvarming.

Bjerknessenteret har benyttet Bergen klimamodell, inkludert vulkanutbrudd og variasjoner i solinnstråling, til å simulere klimaet under den ’lille istid’ (1400–1850 tallet). De naturlige pådrivene forklarer mye av variasjonene både i rekonstruerte og simulerte temperaturer på den nordlige halvkule for denne perioden (se
figur 1). De kaldeste periodene i den ’lille istiden’ opptrer gjerne i perioder med spesielt kraftige utbrudd, slik som Kuwae i 1453 og Tambora i 1815, og i perioder med en rekke påfølgende utbrudd, slik som på 1600-tallet.

Utvikling av pådrag
Figur 1: Øverst: Naturlige og antropogene klimapådriv. Antropogene pådriv betegner atmosfærens innhold av drivhusgasser grunnet menneskeskapte klimagassutslipp. Nederst: Simulert temperaturutvikling på den nordlige halvkulen for de siste 600 år. Den blå kurven viser simulert temperatur når kun naturlige pådriv inngår i modellen, mens den røde kurven viser simulert temperatur når alle pådrivene inkluderes. Skyggeleggingen viser spredningen av temperaturrekonstruksjoner basert på indirekte data. Kilde: Bjerknessenteret og IPCC 2007.

De siste hundre års klima

Klimamodeller kan kjøres med naturlige pådriv, med menneskeskapte pådriv og med begge samtidig. Figur 1 viser at det er kun når forskerne inkluderer både naturlige og menneskeskapte bidrag at modellen er i stand til å simulere den langsiktige positive temperaturtrenden som er observert over de siste hundre årene (den røde kurven i nedre del av figuren). I følge modellen skulle temperaturen på den nordlige halvkule sunket de siste tiårene dersom det ikke hadde vært for de menneskeskapte utslippene av klimagasser. Dette indikerer at observert oppvarming i all hovedsak skyldes menneskeskapte utslipp.

På en kort tidsskala, som en tiårsperiode, kan de naturlige variasjonene overgå menneskeskapt klimaendring og føre til at vi får noen kalde år, men på lengre sikt vil den menneskeskapte oppvarmingen dominere utviklingen.

 

Referanser

Otterå, O.H. (2008): Simulating the Effects of the 1991 Mount Pinatubo Volcanic Eruption Using the ARPEGE
Atmosphere General Circulation Model, Adv. Atm. Sci., 25(2), 213–226.

Intergovernmental Report for Climate Change (IPCC), Fourth Assessment Report 2007.

 

Golfstrømmen

Golfstrømmen Anonymous (ikke bekreftet) fre, 05/01/2015 - 13:20 Golfstrømmen

Klimavariasjoner og endringer i vår region er sterkt påvirket av varmen som hav og atmosfære bringer med seg fra sørligere breddegrader. Uten Golfstrømmen og vestavindsbeltet  ville Norge vært 10–15 grader kaldere. Global oppvarming kan føre til endringer i havsirkulasjon og Golfstrøm-systemet, for eksempel hvis vesentlige deler av innlandsisen på Grønland smelter.

Hva er Golfstrømmen?

Jorden mottar mer varme fra solen ved ekvator enn ved polene. Denne ubalansen utlignes ved at varme kontinuerlig fraktes fra tropene med storstilte vinder og havstrømmer mot høyere breddegrader. Golfstrømmen er den dominerende aktøren i dette for havets del. Den spiller en nøkkelrolle i vårt milde klima da vestavindsbeltet over Europa i stor grad får sin varme fra Golfstrømmen.

Golfstrømsystemet – fra Mexicogulfen gjennom Nordatlanteren og delvis inn i Norskehavet – avgir sin varme til atmosfæren her i nord. Den varme strømmen i overflaten balanseres av en kaldere returstrøm sydover i Atlanterhavet (se Figur 1). Strømmen sydover skjer både i dypet og i overflaten.

Golfstrømmen
Figur 1. Golfstrømmens forlengelse mot Arktis. Figuren viser hvordan den varme Golfstrømmen gradvis nedkjøles på sin ferd nordover gjennom Nordatlanteren og inn i Norskehavet til den møter isen i Arktis (i grått). Tilbake strømmer kaldt vann både i overflaten og i dypet. Illustrasjon: Marius Årthun, UiB/Bjerknessenteret (temperaturdata fra www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/).

Når Golfstrømmen når våre breddegrader, er den blitt så sterkt nedkjølt (og dermed tyngre) at den blandes med vannet under. Den dype returstrømmen består av disse «nyblandede» vannmassene. Blandingen må svare til strømmens styrke, ellers endres systemets likevekt. Varmen som Golfstrømmen avgir i nord får den fra solen i tropiske farvann. Dette varmeopptaket må også være i balanse med strømmens styrke for at systemet ikke skal endres.

Hva skjer hvis Golfstrømmen stopper?

En forrykning av sirkulasjonen er et mulig utfall av dagens menneskeskapte oppvarming. En kollaps av greinen inn i Norskehavet kan for eksempel følge dersom vesentlige deler av innlandsisen på Grønland smelter. Dette enorme ferskvannstilskuddet vil «legge brakk» Norskehavets overflatelag. Det blir med andre ord så mye lettere enn de underliggende vannmassene at omformingen fra overflate til dypvann stopper opp. Ved en kollaps vil det nordeuropeiske klimaet nærme seg det mer enn 5 grader kaldere enn middelklimaet for våre breddegrader.

Klimamodellene viser at styrken på Golfstrømsystemet kan bli svekket med omlag 10–30 % i løpet av dette århundre ved fortsatt global oppvarming. Dette betyr redusert varmetransport fra sør mot nord i havet. Men siden økende lufttemperatur mer enn kompenserer for den reduserte varmetransporten i havet, vil temperaturen øke i Norge selv med en redusert Golfstrøm.

Det er også slik at vi forventer at den østligste greinen av Golfstrømsystemet – den som strømmer inn i Norskehavet like nord for Skottland – vil opprettholdes selv om Golfstrømmen svekkes lenger mot sør. Det er derimot mulig at områdene ved Island og Sør-Grønland vil oppleve mindre temperaturøkning grunnet svekkelse av den vestlige greinen av Golfstrømmen.

Referanser

Intergovernmental Report for Climate Change (IPCC) Fifth Assessment Report, WG1 Climate Change, The Physical Basis, 2013.

Dokken, T.M., m.fl., 2013: Dansgaard-Oeschger cycles: interactions between ocean and sea ice intrinsic to the Nordic Seas, Paleocean., 28, 491-502.

Eldevik, T., m.fl., 2014: A brief history of climate – the northern seas from the Last Glacial Maximum to global warming. Quat. Sci. Rev., 106, 225–246.

Glessmer, M.S., m.fl., 2014: Atlantic origin of observed and modelled freshwater anomalies in the Nordic Seas. Nature Geoscience, 7, 801–805.

Hátún, H., m.fl., 2005: Influence of the Atlantic Subpolar Gyre on the Thermohaline Circulation. Science, 309, 1841–1844.

Onarheim, I.H., m.fl., 2015: Skillful prediction of Barents Sea ice cover. Geophys. Res. Lett., in press.