7 okt. 2009

En kärnfråga

Analyser av iskärnor är ett av de viktiga verktygen för att studera paleoklimat och därmed viktiga för förståelsen av global uppvärmning. En fråga som nyligen dykt upp i diverse kommentarer på bloggar och dylikt är om hur gammal den yngsta koldioxiden i iskärnor är. För att svara på frågan är det bäst att först se på hur isen bildas och hur luft innesluts i den.

Glaciärer och isbildning
En glaciär i någorlunda jämvikt har ett ackumulationsområde där glaciären tillförs vatten då snöfallet under året överstiger avsmältningen och ett ablationsområde där avsmältning, kalvning av isberg och liknande bortför vatten från glaciären. Mellan dessa områden strömmar isen sakta. När jämnvikt råder för glaciären är höjden vid ackumulationsområdet konstant då varje års ackumulation motsvaras av en lika stor bortströmning mot ablationsområdet. Uppe på de stora issköldarnas centrala delar i Antarktis och Grönland går temperaturen normalt aldrig över nollstrecket1 och rörelsen ner till stora djup långsam och nära vertikal, vilket gör dem ypperliga som källor till paleoklimatologiska iskärnor.


Grönländska isskölden i genomskärning

Snön som faller under ett år överlagras av nästa års snöfall samtidigt som den sjunker neråt. Snön omvandlas samtidigt då snökristallerna växer ihop och förändras med tiden och ökande tryck från snön ovanför. (Den grovkorniga snö som legat ett år eller mer kallas firn.) Fortsatt sammanväxning av iskristallerna leder till att genomskinlig solid glaciäris bildas. Hur lång tid denna process tar varierar mycket beroende på det lokala klimatet (temperaturen, snömängd mm.). Det går generellt snabbast om smältvatten under sommaren bidrar till isbildning, och långsammast i kalla glaciärer utan smältvatten och med liten årlig nederbörd.
Isbildning i glaciärer

Koldioxid i glaciärisens bubblor
När snön packas ihop kommer det allra mesta av den luft som finns mellan kristallerna att pressas ut (upp) men en liten del blir kvar innestängd i luftbubblor och förseglas av omgivande is från omvärlden. Det är luften i dessa bubblor som analyseras för att bestämma bland annat koldioxidnivån. Förseglingsdjupet är 40-120 m för de kalla issköldarna. Ovanför förseglingsdjupet sker ett utbyte mellan luften i isen och atmosfären ovanför genom diffusion. Nära ytan är utbytet med atmosfären stor för att sedan minska när snön blir kompaktare och porerna mellan kristallerna blir färre. Resultatet är att luften i bubblorna är yngre än isen runtom. Hur mycket yngre beror på hur snabbt ackumulationen av snö sker och förseglingsdjupet. För iskärnor i från Vostok inne på den Östantarktiska isskölden med mycket liten årlig nederbörd och sträng kyla är skillnaden upp till 6000 år2. Koldioxiden i isens bubblor är alltså då 6000 år yngre än isen. För den snabbt ackumulerande Law Dome vid kanten av Antarktis issköld är skillnaden kring 30 år. De snabbt ackumulerande områdena är också de där isen snabbast når förseglingsdjupet vilket betyder att åldern på den yngsta koldioxiden i isbubblorna, de som är just under förseglingsdjupet, blir litet. För Law Dome är den inte mer än ca 10 år.

Genom att använda olika iskärnor kan man alltså mäta koldioxidnivåns förändringar inom ett mycket stort tidsintervall från årtionden till hundratusentals år och kalibrera mätningarna mot varandra och mot instrumentmätningarna de senaste 50 åren.

Desinformation
Mycket av de mer märkliga påståendena kring iskärnor och mätningar i dessa har sitt ursprung hos en Dr Jaworowski och hans nu 12 år gamla artikel "Another global warming fraud exposed. Ice core data show no carbon dioxide increase". Jaworowski är en av de mest opåliliga människorna i hela klimatfrågan och artikelns påståenden har många gånger verderlagts, men så kallade "klimatskeptiker" tycks inte bry sig om faktagranskning bara det står det de vill höra, så vi får bereda oss på att leva med artikeln de närmaste decennierna också.

Läs mer:


1) Detta gäller de centrala delarna av på Grönlands issköld då temperaturen når över noll även långt in på skölden och avsmältning sker under sommaren Exceptionella år kan även smältning ske i de centrala delarna. Dessa områden blir större och större pga den globala uppvärmningen. I Antarktis är temperaturen under noll året om utom i kustzonen och på Antarktiska halvön.
2) Iskärnor som sträcker sig under så lång tid att klimatet hinner ändra sig varierar även ådersskillnaden mellan koldioxid och is. Under istiderna var det inre av Antarktis kallt och nederbördsfattig jämfört med idag.(
Inte för att dagens Antarktis direkt är varmt och fuktigt.) vilket ger extremt låg ackumulation.

27 kommentarer:

  1. Docent i glaciologi7 oktober 2009 19:46

    Hej,

    Det är läge för två korrektioner här, för att inte sprida mer desinformation.

    Ni skriver: "Uppe på ackumulationsområdena på de stora issköldarna i Antarktis och Grönland är temperaturen aldrig över noll och rörelsen ner till stora djup långsam och nära vertikal, vilket gör dem ypperliga som källor till paleoklimatologiska iskärnor."

    Här finns två faktafel. Visst är temp över noll även i stora delar av ackumulationsområdet (under sommaren). Det sker *omfattande* smältning även i ackumulationsområdet, det är bara det att denna ablation är mindre än ackumulationen som fallit där. Dvs man har ett nettomasstillskott ovan jämviktslinjen sett över ett år, även om smältning skett i delar av ackumulationsorådet. Det är alltså inte så att temperaturen ovan jämviktslinjen alltid är negativ som skrivs här.

    Nästa sak rör isrörelsen under ackumulationsområdet. Isrörelsen är inte nära vertikal under hela ackumulationsområdet som ni skriver. Detta gäller enbart under isdelarzonerna, dvs i de mer centrala delarna av ackumulationsområdet. I *huvuddelen* av ackumulaionsområdet finns både en vertikal och en horisontell komponent hos rörelsen. I ackumulationsområdet nära jämviktslinjen är rörelsen i princip horisontell. Iskärnorna tas i huvudsak vid isdelarna, eftersom isrörelsen där är i princip vertikal. De tas inte, som antyds här, var som helst i ackumulationsområdet.

    Lite färre sakfel och mer kritisk granskning av innehållet i de "tillrättaläggande" inläggen i denna blogg vore klädsamt.

    SvaraRadera
  2. Hej Docent i glaciologi
    För att förstå din tolkning av

    "Uppe på ackumulationsområdena på de stora issköldarna i Antarktis och Grönland är temperaturen aldrig över noll och rörelsen ner till stora djup långsam och nära vertikal, vilket gör dem ypperliga som källor till paleoklimatologiska iskärnor.

    så vill jag bara klargöra att vid isdelaren är troligen T alltid under noll eller har jag fel? I annat fall kan jag inte se något fel i det Anders M skrev. Sen angående rörelsen så är det ju ganska klart vad som syftas, det är ju svårt att inte förså vad texten och den medföljande figuern menar. Den tolkningen är du nog ganska ensam om, men tydligen kanske det är nödvändigt med klarare text(?).

    Angående temperaturerna: är verkligen T över noll även i stora delar av ackumulationsområdet vid Antarktis och Grönland? Visst är det så att Antarktis har medeltemperaturer under nollsträcket, vill minnas att det rör sig om -10 till -2 grader. Dessutom, inlandet (där ackumulationen sker)är av naturliga skäl kallare, för att inte tala om Östantarktis som åtminstone jag skulle bli förvånad om det som du skriver Det sker *omfattande* smältning även i ackumulationsområdet. När det gäller grönland så stiger T över noll under sommaren på en del platser, men är inte istäcket till allra största delen alltid under noll även där?
    Calle

    SvaraRadera
  3. Docent i glaciologi7 oktober 2009 22:19

    Hej Calle,

    Jo det stämmer. Vid isdelaren på Grönland är temperaturen (nästan på alla ställen, varje år) alltid under noll. Men det är inte det som står i texten. Det är stor skillnad på att tala om ackumulationsområdet (generellet sett) och isdelaren, som utgör en ganska liten del av ackumulationsområdet.

    När det gäller hastigheten är figuren förstås rätt, men texten missvisande. Rörelsen är inte nära vertikal (generellt sett) i ackumulationsområdet, men den är det vid isdelaren. Om artikeln är menad att reda ut begreppen kring var iskärnor tas är det viktigt att både text och figur blir riktig.

    Vad gäller temperaturen är det inte så lyckat att i texten beskriva Grönländska inlandsisen tillsammans med den Antarktiska. När jag svarade tänkte jag mest på den Grönländska isen eftersom illustrationen visar den. På Grönland är lufttemp i stora delar av ackumulationsområdet över noll under sommaren (men inte under vintern). Det är samma fenomen som på de flesta mindre glaciärer. Omfattande smältning sker ovanför jämviktslinjen under sommaren. Anratktis däremot präglas i princip helt och hållet av sk högpolära förhållanden, utan smältning på ytan ens under sommaren.

    SvaraRadera
  4. Docent,

    Lite svårt att förstå din invändning faktiskt. Självklart är det så att ackumulation även sker i områden där isen smälter undr sommaren. (Det står faktiskt i första stycket om glaciärer och isbildning.) Men uppe på de centrala områdena av Grönland och överallt utom vid kusterna i Antarktis är temperaturen under noll året om. Och det vet du, eller hur?
    Men visst, jag gör en mindre ändring för att förtydliga. Då upenbarligen docenten är misnöjd.

    SvaraRadera
  5. Hej!
    Jag har en annan undring. Temperaturer är ju generellt lägre på högre höjd, och Grönlands issköld når ju uppåt 3000 m öh. Om vi ser en minskning av denna is bör det innebära en minskad höjd. Då får vi ackumulationszoner (och en isyta generellt) med högre årsmedeltemperatur. Vad innebär detta för framtida massbalans? Det borde uppstå en sorts förstärkningseffekt, eller är denna försumbar?

    SvaraRadera
  6. John>> Man kan ju alltid spekulera, men nämn en enda förstärkningseffekt som vi har observerat i modern tid.
    Detta med tanke på att CO2-halten sägs ha ökat med 35-40% på 100 år, men medel-T har endast ökat med 0,7 K.
    Borde vi inte ha sett en hel del förstärkningseffekter redan och i samband med dem betydligt större ökning av T?

    Referera helst till avhandlingar/artiklar som påvisar de observerade förstärkningseffekter i klimatet de senaste 100 åren som du kan komma på.

    SvaraRadera
  7. Patrik:
    Man kan ju alltid spekulera, men nämn en enda förstärkningseffekt som vi har observerat i modern tid.
    Jag har förklarat det här för dig tidigare, så det börjar bli lite tröttsamt, Patrik. Men vi kan väl ta länkarna igen: här och här.

    Och du kan fortfarande få fullängdsartiklar om vi har en mailaderss.

    SvaraRadera
  8. ErikS>> Skrev jag inte observerade förstärkningseffekter?

    Det du ger mig är teorier.

    SvaraRadera
  9. Vilka kriterier ställer du upp för att något ska vara "observerat", Patrik?

    Har du läst Desslers artikel?

    SvaraRadera
  10. Nej, inte läst Dessler, har ju glömt att skicka dig min mailadress. Den kommer!

    Ett kriterium för att det ska vara observerat borde till att börja med vara att inte motsatta effekten har observerats.
    En CO2-ökning med nästan 40% och en ökning av T med blygsamma 0,7 K i ökning under samma tid är snarare ett belägg för att teorierna om förstärkningseffekter är bristfälliga än motsatsen.
    Tycker du inte?

    SvaraRadera
  11. Patrik:
    Orkar inte gå in i den diskussionen med dig nu. Min fråga var ställd till artikelförfattaren och var inte särskilt konstig. Den antog heller inte förekomsten av några andra bevisade förstärkningseffekter. Eftersom vi inte kan dokumetera framtiden måste vi använda hjärnan och fundera över vad som kan komma att hända.

    SvaraRadera
  12. Så det gällde inte observationer av positiva återkopplingar, Patrik? Utan istället resultat från beräkningar man kan utföra på en post-it lapp utan att skriva liten text? Märkligt att personer som ofta betonar hur komplext klimatsystemet och att det därför inte går att uttala sig om med någon som helst säkerhet plötsligt tror att ett par rader ekvationer duger.

    Huvudorsakerna till att temperaturhöjningen varit såpass låg (och till osäkerheterna i bestämningen av klimatkänsligheten) är två. Dels finns en tröghet i klimatsystemet (det tar tid att värma upp haven) och att även andra komponenter i klimatsystemet har ändrats.

    SvaraRadera
  13. ErikS>> Du försöker vrida resonemanget till något annat än det jag frågade om.

    När, var, hur har man observerat att A har påverkat B som i sin tur har påverkat C... Och detta har resulterat i ett förändrat klimat. I modern tid alltså. Inte i sedimentlager eller trädringar. Inte heller i modeller.

    Jag talar alltså om observationer av tydlig orsak-verkan, t.ex. som den man gör när man kopplar en lampa till en strömkälla och kan se och dokumentera att lampan faktiskt tänds.

    När, var och hur?

    SvaraRadera
  14. John,
    Intressant notering. Vad jag kan se så kommer denna effekt att märkas i avsmältningszonerna på längre sikt. Se här s. 2177-2188

    SvaraRadera
  15. Bevisligen har det ägt rum flera mycket snabba och kraftiga klimatförändringar under årtusendena: http://www.mynewsdesk.com/se/pressroom/su/pressrelease/view/kiselalger-beraettar-om-hur-ekosystem-reagerar-paa-klimatfoeraendringar-277929

    Frågan är vad som ensamt orsakade dessa förändringar, om det inte var så att en rad förstärkningseffekter och återkopplingar samverkade.

    Att dessa effekter inte skulle kunna slå till i vår tid, känns lite som önsketänkande. Själv ser jag CO2 som en förstärkningseffekt till till den solenergi vi tar del av dagligen, och en försärkningseffekt som vi kan påverka.

    SvaraRadera
  16. Tack för tipset, Anders. På sid 2178:

    "This feedback arises because a lowering surface in the ablation zone creates a warmer surface
    climate and thus more melting. This is a positive feedback and is found to significantly speed up the wastage of the ice sheet..."

    Intressant.

    SvaraRadera
  17. Jag tror f.ö att det samband Patrik efterlyser blir svårt att hitta i modern tid, eftersom vi talar om långa fördröjningar, massor av variabler, och effekter som maskerar varandra. Att sambanden inte är så enkla som en lampknapp och en lampa betyder inte att de inte finns.

    SvaraRadera
  18. Patrik, den här diskussionen går som du kanske märkt på tomgång. RTFA innan du kommenterar igen, snälla?
    Dessutom kan du kanske läsa lite om vetenskaplighet i den här texten, speciellt kapitel 3 som handlar om observationer.

    SvaraRadera
  19. Får jag föreslå att vidare diskussion om förstärkningseffekter generellt tas på öppna tråden?

    SvaraRadera
  20. Docent,

    Populärvetenskap är svårt. Det ligger i sakens natur att det man säger inte alltid stämmer till 100%. När man skall förklara komplicerade sammanhang så måste man alltid förenkla, och även om man väger ord på guldvåg så finns alltid risken att det man skriver kan missuppfattas. Vi tar tacksamt emot hjälp från expertis i arbetet med att fila på våra framställningar och korrigera sådant som eventuellt kan förstås som sakfel.

    Men varför denna tråkiga ton, och varför detta tal om "desinformation"? Du drar implicit en parallell mellan å ena sidan en måhända diskutabel populärvetenskaplig formulering, och å andra sidan det systematiska desinformationsarbete som bedrivs från exempelvis Stockholmsinitiativets håll. Denna parallell finner jag totalt orimlig. Vi på UI har över huvud taget ingen agenda av det slag du antyder, som skulle leda oss att tillrättalägga information så att den skall peka i någon viss riktning. Vår enda agenda är att så lättfattligt som möjligt försöka presentera vetenskapens metoder och resultat, alldeles oavsett om den stödjer eller går emot någon specifik hypotes om hur klimatsystemet fungerar.

    Men som sagt, vi behöver all experthjälp vi kan få i detta folkbildningsarbete. Du får väldigt gärna hjälpa oss.

    Men det här med att smyga omkring och vara anonym, vad skall det vara bra för? Det finns väl ingen som kan ha något emot att du hjälper oss med den agenda jag här specificerat? Om du liksom jag arbetar inom högskolan ingår ju dessutom detta slags folkbildningsarbete i den s.k. "tredje uppgiften" som är en av högskolans centrala arbetsuppgifter.

    Och din docenttitel får avsevärt större tyngd i sammanhanget om du berättar vem du är.

    SvaraRadera
  21. John,
    Har inte kunnat låta bli att gräva lite mer i detta.
    Här är en nyare artikel där de kommer till i stort sett samma slutsatser sid 3414-
    "Din" effekt är viktig i ett långt perspektiv, tycks det som.
    En annan intressant grej är att det finns skäl att anta att det kan finnas olika stabila tillstånd för Grönlands is. Se här

    SvaraRadera
  22. Hej!

    Anders,

    Poängen med temperaturen är att det är plusgrader i stora delar av *ackumulationsområdet* på Grönland under sommaren, med mycket smältning som resultat (tvärt om mot vad som stod i texten). Under år av extra stor avsmältning kan smältning t.o.m. ske tvärs över hela södra delen av Grönländska inlandsisen, tvärs över isdelaren. 2007 var ett sådant exceptionellt år.


    Olle,
    Tack för ditt svar. Jag tycker nog inte att det bara är frågan om att texten kan missuppfattas, det är snarare så att den innehåller sakfel. Men visst, jag håller med dig, det är inte alltid lätt att formulera sig, speciellt inte inom ämnen som man inte har riktigar utbildning inom.

    Jag beklagar den tråkiga tonen jag höll, det var onödigt. Och jag håller med om att kopplingen mot desinformationkanske var lite väl hårt dragen.

    All the best.

    SvaraRadera
  23. Docent,

    Ja, ursprungliga texten var inte bra. (Fast jag tycker nog du även läste in en del som inte stod där i din första kommentar.) Tyckte det räckte med "uppe på" för att förmedla huvudbudskapet. Det var fel. Jag har nu återigen ändrat. Hoppas det är passabelt nu. Men visst är det så att det blir bra iskärnor för paleoklimatologi från dessa områden pga av litet/inget smältvatten och den nära vertikala rörelsen med lite sjuvning ody? Det var trots allt min huvudtanke med den omdiskuterade meningen.

    Får väl glädja mig åt att trots min brist på utbildning så lyckades jag få så mycket rätt ändå.

    SvaraRadera
  24. Docent i glaciologi8 oktober 2009 20:53

    Andrs,

    Visst är det så. Våra nyttiga iskärnor får vi från isdelarzonerna hos inlandsisarna där ackumulationen är låg, isrörelsen i huvudak vertikal, och smältningen oftast obefintlig.

    Närmare bottnen hos isen kan man ha probblem med att smältning av den basala isen (mest pga det geotermiska värmeflödet) har tagit bort de äldsta delarna av informationen.

    Ett annat problem i sammanhanget kan vara att själva isdelarzonen flyttat på sig under tidernas lopp, när inlandsisen långsamt ändrar form. Det gör att isen man provtar vid dagens isdelare tidigare i historien kan ha legar vid sidan av dåtidens isdelare, och därmed kan ha varit utsatt för en horisontell isrörelse som stört stratigrafin. Men det är en annan historia.

    Bra att få texten justerad, om det nu är folkbildning man är ute efter. Bra att du tog upp ämnet på bloggen

    SvaraRadera
  25. Docent och Calle,
    Bra att det visst är så :)

    Docent,
    Ja, det är bra att det går att ändra. Jag vill naturligtvis att det ska vara så korrekt som möjlig.

    SvaraRadera
  26. Det är inte så lätt om man inte är vetenskapsman påICCP att få glaciärer och is att smälta vid Antarktis eftersom medeltemperaturen ligger på -55C*

    SvaraRadera
  27. Anonym,
    Det vore svårt även för forskare vilket också är anledningen att de inte påstår något sådant. Isen rör sig (se bilden i inlägget) från de centrala områdena ut mot kusten. Där möter isen havet och bildar mer eller mindre stora ishelfer eller istungor ut i havet. Dessa når områden där temperaturen kring noll och havsvattnet får dem att "kalva". När temperaturen ökar kan olika saker hända beroende på lokala förutsättningar. Shelfer kan brytas upp. Ökad nederbörd kan leda till mer kalvning och större rörelse hos isen. Detta kan i sin tur bidra till mer havsis (den förhållandevis tunna is som bildas på havsytan varje vinter).

    SvaraRadera

Tips: Använd gärna signatur när du kommenterar. Det underlättar samtalet