Klimaendring

Klima er ingen statisk storleik, derfor har klimaendringar funne stad til alle tider. Auken i den globale gjennomsnittstemperaturen som har pågått i om lag 100 år no, er derimot i stor del menneskeskapt.

Den mest generelle definisjonen på ei klimaendring er ei endring i dei statistiske eigenskapane i klimasystemet når ein ser over ein lang tidsperioden, uavhengig av årsaka. Derfor vil ikkje svingingar over ein kortare periode enn eit par tiår, som El Niño, reknast som ei klimaendring.

Uttrykket vert stundom nytta til å vise direkte til klimaendringar skapt av menneskeleg aktivitet, i motsetnad til endringar i klima som kjem av naturlege prosessar på jorda. Det vert derfor stundom nytta spesifikt i miljøpolitikken som synonymt med menneskeskapt global oppvarming. I vitskaplege tidsskrift syner derimot global oppvarming til auke i overflatetemperaturen, medan klimaendring omfattar global oppvarming og alt anna som aukar drivhuseffekten.

Klimaendringane kjem av endringar i den globale energibalansen. På vidast skala avgjer energimengda me får frå sola og kor mykje energi som går tapt til verdsrommet likevektstemperaturen og klimaet på jorda. Denne energien vert så fordelt rundt kloden av vindar, havstraumar og andre mekanismar som påverkar klimaet i dei forskjellige regionane.

Faktorar som kan forme klimaet vert kalla klimapådrag eller «pådragsmekanismar». Dette omfattar prosessar som variasjonar i solinnstrålinga, avvik i omlaupsbanen til jorda, fjellbygging og kontinentaldrift, og endringar i konsentrasjonen av drivhusgassar. Det er mange tilbakekoplingsprosessar som anten kan forsterke eller minske dei opphavlege pådraga. Somme delar av klimasystemet, som hav og iskalottar, reagerer langsamt på klimapådrag, medan andre reagerer raskare.

Klimapådraga kan vere anten «interne» eller «ytre». Interne klimapådrag er naturlege prosessar innanfor sjølve klimasystemet (til dømes termohalin sirkulasjon). Ytre klimapådrag kan vere naturlege 8til dømes endringar i effekten frå solstrålene) eller menneskeskapte (til dømes utslepp av drivhusgassar).

Uavhengig om klimapådraget er internt eller eksternt, så kan klimasystemet svare raskt (til dømes ei brå avkjøling på grunn av vulkansk oske i lufta som reduserer sollyset), langsamt (til dømes termisk ekspansjon av oppvarming av havvatn), eller ein kombinasjon (til dømes brått tap av albedo i polhava når sjøisen smeltar, etterfølgd av ein meir gradvis termisk ekspansjon av vatnet). Derfor kan eit klima system svare raskt, men den fulle effekten av pådraga er kanskje ikkje fullt utvikla før fleire hundreår seinare.

Indre pådrag

Naturlege endringar i klimasystemet til jorda og vekselverknadane dei i mellom er årsaka til indre klimavariasjonar, eller «indre pådrag». Vitskapsfolk definerer generelt dei fem komponentane i klimasystemet til jorda som atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren, litosfæren (avgrensa til jordsmonn, berg og sediment) og biosfæren.

Variasjonar i havet

 

Havet er ein grunnleggande del av klimasystemet, og somme endringar i havet skjer over lengre tid enn i atmosfæren, sidan havet har ein masse som er fleire hundre gonger større og har ein særs høg termisk tregleik (som at temperaturen i djuphavet framleis syner spor etter den vesle istida).

Korttidssvingingar (år til eit par tiår), som El Niño – sørleg oscillasjon, den tiårige svinginga i Stillehavet, den nordatlantiske oscillasjonen, og den arktiske oscillasjonen, er klimavariasjonar og ikkje klimaendringar. På lengre tidsskala kan endringar i havprosssar, som den termohaline sirkulasjonen, spele ei nøkkelrolle i fordelinga av varme i verdshava.

 

Ytre pådrag

 

 

 

Omlaupsvariasjonar

Små variasjonar i jordomlaupet fører til endringar i fordelinga av sollyset som når jordoverflata i løpet av årstida og korleis sollyset vert fordelt over kloden. Det er svært lita endring i solskinet innanfor eit område frå år til år, men det kan vere store endringar geografisk og gjennom året. Dei tre typane omlaupsvariasjonar er variasjonar i jorda sin eksentrisitet, endringar i hellinga til rotasjonsaksen til jorda, og presesjonen til jordaksen. I lag skapar desse Milanković-syklusane som har stor innverknad på klimaet og er kjende for å samsvare med istider og mellomistider, samsvaret med kor stor Sahara har vore, og for å kome til syne i stratigrafiske arkiv.

IPCC skriv at Milanković-syklusane dreiv istidssyklusar; CO₂ følgde temperatuendringane med «eit etterslep på nokre hundreår»; som ei tilbakekopling forsterka av temperaturendringar. Djuphavet har eit etterslep når det gjeld temperaturendringar (termisk tregleik på slik skala). Når havtemperaturen endra seg, vart oppløysinga av CO₂ i hava endra, samt andre faktorar som påverkar utvesklinga av CO₂ mellom hav og atmosfære.

Soleffekt

 

Sola er den viktigaste energikjelda på jorda. Både lang- og korttidsvariasjonar i solintensiteten er kjend for å påverke klimaet globalt.

Tre til fire milliardar år sidan strålte sola ut berre 70 % av energien ho gjer i dag. Om ein hadde hatt den same atmosfæriske samansetnaden på jorda då som i dag, ville det ikkje eksistert flytande vatn på jorda då. Det er likevel spor etter vatn i den tidlege historia til jorda, i hadeikum og arkeikum, det såkalla svak sol-paradokset. Hypotetiske løysingar til dette paradokset er at atmosfæresamansetnaden var heilt annleis, med mykje høgare konsentrasjonar av drivhusgassar enn i dag. I løpet av dei neste om lag fire milliardar åra, har effekten frå sola auka og samansetnaden til jordatmosfæren endra seg. Oksygentilførsla i atmosfæren for kring 2,4 milliardar år sidan var ein av dei viktigaste endringane. I løpet av dei neste fem millionar åra vil sola til slutt døy og verte ei raud kjempe og så ein kvit dverg, som vil ha enorme effektar på klima. Som raud kjempe vil sola truleg ende alt liv på jorda som overleverer fram til då.

Soleffekten varierer òg på kortare tidsskala, mellom anna ein 11 år lang solsyklus og lengre svingingar. Variasjonar i solintensiteten vert rekna for å ha vore viktig i utløysinga av den vesle istida, og for noko av oppvarminga ein har sett frå 1900 til 1950. Ein forstår enno ikkje fullt ut den sykliske karakteren til solenergien, og han skil seg frå den særs langsame endringa som skjer i sola etter kvart som ho eldast og utviklar seg. Forsking indikerer at solvariasjonen har hatt effektar, mellom anna på Maunder-minimumet frå 1645 til 1715 som var ein del av den vesle istida frå 1550 til 1850, som markerte ei relativt avkjøling og større isbredanning enn i hundreår før og etter. Somme studiar peikar på at auka solstråling frå syklisk solflekkaktivitet har påverka global oppvarming, og at klimaet kan vere påverka av summen av alle effektane (solvariasjon, menneskeskapt strålingspådrag etc.).

Ein studie frå 2010 indikerer, at «effekten av solvariasjon på temperaturen gjennom atmosfæren kan vere motsett av dei noverande forventingane.»

I august 2011 gav CERN ut ei pressemelding i Nature der dei synte til dei første resultata frå CLOUD-eksperimentet. Resultatet indikerer at ionisering frå kosmisk stråling i stor grad aukar danninga av aerosolar når ein har svovelsyre og vatn, men i den nedre atmosfæren, der ein òg krev ammoniakk, er ikkje dette nok til å stå for aerosoldanninga og ein må ha andre sporstoff i tillegg. Det neste steget er å finne ut meir om desse sporstoffa, mellom anna om dei er av naturleg eller menneskeleg opphav.

Vulkanisme

 

Vulkanutbrot slepp ut gassar og partiklar i atmosfæren. Vulkanar store nok til å påverke klimaet har hatt utbrot fleire gonger per hundreår, og ført til avkjøling (delvis ved å blokkere for solinnstrålinga til jordoverflata) i periodar på nokre få år. Utbrotet til Pinatubo i 1991, det nest største utbrotet på 1900-talet (etter utbrotet til Novarupta i 1912) påverka klimaet i stor grad. Den globale temperaturen fall med om lag 0,5 °C. Utbrotet til Tambora i 1815 førte til året utan sommar. Mykje større utbrot skjer berre nokre få gonger per hundre millionar år, men kan føre til store global klimaendringar og masseutryddingar.

Vulkanar er òg ein del av den omfattande karbonsyklusen. Over ein lang (geologisk) tidsperiode, slepp dei ut karbondioksid frå jordskorpa og mantelen, og motverkar opptaket av CO2 i sedimentære bergart og andre geologiske karbondioksidsluk. US Geological Survey estimerer at vulkanutslepp er på eit mykje lågare nivå enn effekten av den noverande menneskelege aktiviteten, som genererer 100-300 gonger meir karbondioksid enn det vulkanane slepp ut. Ein studie indikerer at dei årlege vulkanutsleppa av karbondioksid, inkludert det som kjem frå midthavsryggar, vulkanbogar og heiteflekkvulkanar, berre tilsvarar 3-5 dagar med menneskelege utslepp. Den årlege mengda som menneskeleg aktivitet medfører kan til og med vere større enn mengda eom ein supervulkan kan sleppe ut. Det siste utbrotet til ein supervulkan var Toba i Indonesia for 74 000 år sidan.

Sjølv om vulkanar teknisk sett er ein del av litosfæren, som i seg sjølv ein del av klimasystemet, definerer IPCC vulkanisme eksplisitt som eit ytre klimapådrag.

Platetektonikk

I løpet av millionar av år vil rørslene til jordskorpeplater gjere at land og havfordelinga, samt topografien, endrar seg. Dette kan påverke både globale og lokale klimamønster og atmosfære-havsirkulasjonen.

Plasseringa til kontinenta avgjer geometrien til hava og påverkar derfor havsirkulasjonen. Plasseringa av hava er viktig i kontrollen av varme- og fukttransport over kloden, og derfor ein avgjerande faktor i det globale klimaet. Eit nyare døme på korleis tektonikken kontrollerer havsirkulasjonen er danninga av Panamaeidet for om lag fem millionar år sidan, som stengde for direkte blanding mellom Atlanterhavet og Stillehavet. Dette påverka i stor grad havdynamikken til det som i dag er Golfstraumen og kan ha ført til isdekke på den nordlege halvkula. Under karbontida, for om lag 300 til 360 millionar år sida, kan platetektonikk ha utløyst storskala lagring av karbon og auka isbredanning. Geologiske funn peikar på ein enorm monsunsirkulasjon på denne tida då superkontinentet Pangaea eksisterte, og klimamodellar indikerer at det var sjølve superkontinentet som var årsaka til desse monsunane.

Storleiken på kontinenta er òg viktig. Sidan havet har stor varmekapasitet, vil den årlege temperaturen variere mindre i kystområde enn i innlandet. Eit stort superkontinent vil derfor ha fleire område med klima som varierer sterkt gjennom året enn fleire mindre kontinent og øyar.

Menneskeleg påverknad

I samband med klimavariasjonar, er antropogene faktorar korleis menneskelege aktivitetar påverkar klimaet. Det er ein vitskapleg konsensus om «klimaet er i endring og at desse endringane i stor grad kjem av menneskeleg aktivitet.» og at det «i stor grad ikkje er mogeleg å snu».

Vitskapen har gjort enorme framsteg i å forstå klimaendringar og kva som skapar dei, og byrjar å hjelpe å utvikle ei sterk forståing for noverande og potensielle påverknader som vil råke folk i dag og i komande tiår. Denne forståinga er særs viktig fordi det tillet avgjersletakarane å setje klimaendringar i samanheng med utfordringar som møter nasjonane i verda. Det er framleis nokre uvisser, og det vil det alltid vere i å forstå eit så komplekst system som klimaet på jorda. Likevel er det mange truverdig bevis, basert på mange forsking innan mange fagfelt, som dokumenterer at klimaet er i endring og at desse endringane i stor grad er skapt av menneskelege aktivitetar. Sjølv om det framleis er mykje å lære, har kjernefenomenet, vitskaplege spørsmål, og hypotesane vorte undersøkt grundig og har stått fast i seriøse vitskaplege debattar og forsiktig evaluering av alternative forklaringar. (United States National Research Council, Advancing the Science of Climate Change)

Derfor er debatten i ferd med å endre seg til måtar ein kan redusere den menneskelege påvernaden og finne måtar å tilpasse seg dei endringane som alt har skjedd og som er venta å skje i framtida.

Av dei menneskeskapte faktorane er ein mest uroa over auken av CO₂-nivåa på forbrenning av fossilt brensel, etterfølgd av aerosolar (partiklar i atmosfæren) og sementproduksjon. Andre faktorar er arealbruk, ozonnedbryting, dyrehald og avskoging.

 

 

Bevis for klimaendringar er henta frå mange kjelder som kan nyttast til å rekonstruere tidlegare klima. Ein har meir eller mindre samanhenge temperaturmålingar frå heile jorda frå midten til slutten av 1800-talet og frametter. For tidlegare periodar er dei fleste bevisa indirekte, som endringar i vegetasjon og iskjerner, dendrokronologi, havnivåendringar og glasiologi.

Temperaturmålingar og tilknytte bevis

I tillegg til temperaturmålingar frå meteorologiske stasjonar, starta ein med radiosondeballongar og omfattande overvaking av atmosfæren frå midten av 1900-talet og frå 1970-åra og framover satellittovervaking. ¹⁸O/¹⁶O-forholdet i kalsitt og iskjerneprøvar kan nyttast til å rekne ut havtemperaturen i fortida, og er eit døme på indirekte bevis.

Historiske og arkeologiske bevis

Klimaendringar i historisk tid kan ein ofte sjå att i endringar i busetnads- og jordbruksmønster. Arkeologiske bevis, munnleg historie og historiske dokument kan òg gje innsikt i tidlegare klimaendringa. Effektane av klimaendringar har vorte knytte til kollapsen av forskjellige sivilisasjonar.

 

Isbrear

Isbrear vert rekna som ein av dei mest sensitive indikatorane på klimaendringar. Storleiken deira er avgjort av massebalanse mellom snøfall og smelting. Når temperaturen stig, trekkjer isbreane seg attende, med mindre snømengda aukar for å balansere den auka smeltinga. Det motsette vil òg gjelde.

Isbrear veks og krympar på grunn av både naturleg variasjon og ytre pådrag. Variasjonar i temperatur, nedbør og hydrologiske faktorar kan påverke utviklinga av ein isbre innanfor ein kortare periode. Derfor må ein studere isbreane over lengre tidsskala eller sjå på mange individuelle isbrear for å knyte isbrehistoria til klimaet.

Ein har halde isbreane i verda under oppsikt sidan 1970-åra, først med flyfotografi og kart, men no meir og meir med satellittar. Denne oversikta over meir enn 100 000 isbrear dekkjer eit totalt areal på om lag 240 000 km², og estimat indikerer at det gjenverande isdekket er kring 445 000 km². The World Glacier Monitoring Service samlar årleg data om tilbaketrekkinga til isbrear og massebalansen deira. Frå desse dataa har ein funne at isbrear verda over har krympa i stor grad. Isbreane trekte seg attende i 1940-åra, voks eller var stabile i 1920-åra og 1970-åra, før dei igjen starta å trekkje seg attende frå midten av 1980-åra og fram til i dag.

Den viktigaste klimaprosessen sidan midten og seint i pliocen (om lag tre millionar år sidan) er istid- og mellomistid-syklusane. Den noverande mellomistida (holocen) har vart om kring 11 700 år. Forma av omlaupsvariasjonar, har auken eller minken i kontinentale iskapper og endringar havnivået vore til god hjelp i å rekonstruere klimaet. Andre endringar som Heinrich-hendingars, Dansgaard–Oeschger-hendingar og yngre dryas syner derimot korleis isbrevariasjonar òg kan påverke klimaet utan omlaupspådrag.

Isbrear etterlet morener som inneheld mykje organiske stoff, kvarts og kalium som kan daterast, slik at ein veit når isbreane rykte fram eller trekte seg attende. På liknande vis kan tefrokronologiske teknikkar, kan mangelen på isbredekke identifiserast ved at ein finn jord eller vulkansk tefra, som ein òg kan datere.

 

Isreduksjon i Arktis

Minken av sjøis i Arktis, både i utstrekning og tjukkleik, over dei siste tiåra, er enno eit bevis på rask klimaendring. Sjøis er frose sjøvatn som flys på havoverflata. Han dekkjer millionar av kvadratkilometer i polområda, og varierer med årstidene. I Arktis vert noko av sjøisen liggande att år etter år, medan nesten all isen i Sørishavet kring Antarktis smeltar bort og frys til att kvart år. Satellittobservasjonar syner at sjøisen i Arktis no minkar med om lag 11,5 % per tiår, relativt til middelet i 1979 og 2000.

Vegetasjon

Ein kan få endring av type, fordeling og dekke av vegetasjon som følgje av klimaendringar. Somme klimaendringar kan føre til auka nedbør og høgare temperaturar, noko som fører til auka plantevekst og påfølgjande sekvestrasjon av luftboren CO₂. Større og raskare og meir omfattande endringar, kan føre til vegetasjonsstress, rask plantedød og ørkenspreiing i visse tilfelle. Eit døme på dette skjedde under regnskogkollapsen i karbontida (CRC), ei utryddingshending for 300 millionar år sidan. På denne tida dekte enorme regnskogar ekvatorområdet i Europa og Amerika. Klimaendringane øydela desse tropiske regnskogane, og det vart berre isolerte «øyar» av skog att, noko som førte til at mange plante- og dyreartar døydde ut.

Satellittdata ein har fått dei siste tiåra indikerer at den globale terrestriske nettoproduksjonen auka med 6 % frå 1982 til 1999, med den største delen av auken i tropiske økosystem, før dette fall med 1 % frå 2000 til 2009.

Pollenanalyse

Palynologi er studiet av noverande og fossile palynomorfar, inkludert pollen. Palynologi vert nytta til å finne ut den geografiske fordelinga av planteartar, som varierer svært mykje under forskjellige klimatilhøve. Forskjellige plantegrupper har pollen med særeigen form og overflatestruktur, og sidan den ytre overflata av pollen består av særs hardføre stoff, går dei berre sakte i oppløysing. Endringar i pollentype i forskjellige lag i innsjøar, myrer eller elvedelta indikerer endringar i plantesamfunn. Desse endringane er ofte teikn på klimaendringar. Som eit døme har palynologiske studiar vorte nytta til å spore endringar i vegetasjonsmønster gjennom kvartæristida og særleg sidan den siste istida.

 

Nedbør

Nedbør i fortida kan estimerast i den moderne perioden med det globale nettverket av nedbørsmålarar. Nettverket over hav og fjerntliggande område er tynt, men satellittdata har vore tilgjengeleg sidan 1970-åra Kvantifisering av klimavariasjonar i nedbør i tidlegare hundreår og epokar er mindre komplett, men ein har gjort tilnærmingar basert på marine sediment, iskjernar, grottestalagmittar og treringar.

Klimatologiske temperaturar påverkar nedbøren. Til dømes under siste glasiale maksimum for 18 000 år sidan, vart varmedriven fordamping frå hava og inn over kontinentale landmassar liten, og dette førte til store område med ekstreme ørkenar, inkludert polarørkenar (kalde, men med lite nedbør). I kontrast var klimaet i verda våtare enn i dag nær starten på den atlantiske perioden for 8000 år sidan.

Estimert nedbør over land globalt sett auka med om lag 2 % i løpet av 1900-talet, sjølv om den utrekna trenden varierer ut frå når ein sluttar utrekningane. Utrekningane blir òg kompliserte på grunn av ENSO og andre svingingar. Ein har òg sett ein generell auke i avrenning til elvar og høgare gjennomsnittleg jordfukt.

Dendroklimatologi

Dendroklimatologi er analysen av treringar for å avgjere klimavariasjonar i fortida. Breie og tjukke ringar indikerer ein frodig vekstperiode med god tilkomst på vatn, medan tynne, smale striper indikerer tider med mindre nedbør og dårlegare vekstvilkår.

Iskjernar

Analysar av is bora ut frå iskalottar som Antarktis kan nyttast til å syne eit samband mellom temperaturen og variasjonar i det globale havnivået. Lufta som er fanga i bobler i isen kan òg syne CO₂-variasjonar i atmosfæren langt tilbake i tid, lenge før mennesket byrja å påverke dette i moderne tid. Studiet av desse iskjernane har vore ein viktig indikator på endringar i CO₂ over mange tusen år, og gjev framleis verdifull informasjon om skilnader mellom gamle og moderne atmosfæretilhøve.

Dyr

Restane av biller er vanlege i sediment i ferskvatn og på land. Forskjellige billeartar lever gjerne under forskjellige klimatilhøve. På grunn av den lange rekkja biller som ikkje har endra genetisk samansetnad noko særleg gjennom tusenåra og at ein kjenner til kva klima dei forskjellige artane oppheld seg i, kan ein seie noko om klimatilhøva på staden der billa vart funnen.

På liknande vis har mengda av forskjellige fiskeartar vist seg å ha samanheng med observerte klimatilhøve. Endringar i primærproduksjon av autotrofe dyr i havet kan påverke matnettet.

Havnivåendringar

Globale havnivåendringar er estimert med hjelp av tidvassmålarar for det meste av det siste hundreåret. I nyare tid har ein nytta høgdemålarar i kombinasjon med satellittmålingar. For å måle havnivå før ein byrja å måle det, har forskarar datert korallrev som veks nær havoverflata på havet, kystsediment, strandvollar, ooidar i kalkstein og arkeologiske funn nær kysten. Den vanlege dateringsmetoden er å nytte uran-seriar og radiokarbon, med kosmiske radionuklidar, vert stundom nytta til å datere strandvollar som sjøen har trekt seg eit stykke unna.

• Climate Summit 2011 - London
• Climate Change Resources frå SourceWatch
• Global Climate Change frå NASA (USA)
• Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)