Siden starten på den industrielle revolusjon på slutten av 1700-tallet har menneskeskapte pådriv slik som økte drivhusgasser og aerosoler, ozonendringer og bruk av landområder spilt en stadig viktigere rolle for klimaendringer.
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:
- Jordbanen er formet som en ellipse, men graden av ellipseform varierer i sykluser på 100 000 og 400 000 år.
- 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.
- 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.
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.