Inte bara en klimatkänslighet

En av de mest omdiskuterade måtten på jordens klimatsystem är klimatkänsligheten, med vilket vanligen menas hur stor en förändring i den globala medeltemperaturen vi kan förvänta oss efter tillräckligt lång tid som resultat av en viss förändring av strålningsbalansen¹. (En mer utförlig förklaring hittar ni här). Ofta används den förändring av strålningsbalansen som uppnås av en fördubblad koncentration av koldioxid i atmosfären (~3.7 W/m²) som ett referensvärde.

Att sammanfatta alla aspekter av ett komplext system, så som jordens klimat, i ett enda tal är av uppenbara skäl omöjligt, men detta hindrar inte att vissa mått kan vara användbara för att beskriva systemet. Det är viktigt att poängtera att klimatkänsligheten i regel antas vara oberoende av orsaken till förändringen i strålningsbalansen. Det betyder att exempelvis 1 W/m² extra i instrålning från solen ger samma temperaturändring som 1 W/m² från ökade koncentrationer av växthusgaser. Detta är en sanning med viss modifikation², men tillräckligt tillförlitligt för de flesta resonemang som förs.

Men hur lång tid är tillräckligt lång tid? Svaret beror på vilka återkopplingar vi vill och har möjlighet att ta med i beräkningen. Om vi enbart låter temperaturprofilen i atmosfären ändras, utan att faktorer som mängden vattenånga i atmosfären förändras, får vi den strålningsfysiska klimatkänsligheten. Den är förhållandevis rättfram (fast givetvis inte enkel) att beräkna, just eftersom att atmosfärens sammansättning, albedo med mera antas vara konstanta. Den strålningsfysiska klimatkänsligheten är ungefär 1 ^oC. ³

In kommer återkopplingar, vilka agerar på olika tidsskalor. På tidsskalor om timmar till månader sker förändringar av mängden vattenånga i atmosfären, temperaturavtagandet med höjden samt molnighet. På år till decennieskala sker bland annat förändringar av snötäcke, vegetation och havsisutbredning. På än längre sikt tillkommer tex. förändringar av de stora inlandsisarna.
En ytterligare form av återkopplingar är de som påverkar kolcykeln. Varmare hav tenderar att lösa mindre koldioxid vilket påverkar mängden i atmosfären. Växthusgasutsläpp från tinande permafrost och förändring av koldioxidupptaget i skog och mark är ytterligare exempel på kolcykelåterkopplingar.

Klimatkänsligheten beror alltså på vilka skeenden som inkluderas och vilken tidsskala som avses. Tre olika klimatkänsligheter  brukas ofta i klimatforskningen.

Transienta klimatkänsligheten
Denna är temperaturökningen vid den tidpunkt då koldioxidnivån fördubblats under förutsättning att koldioxidnivån ökat med 1% per år. Transienta klimatkänsligheten används ofta i modellerings-sammanhang då det tar mycket lång tid att uppnå temperaturjämvikt efter koldioxidökningen på grund av havens stora värmekapacitet. Den transienta klimatkänsligheten är lägre än jämviktskänsligheten samt påverkas av hur snabbt värmeupptaget i haven antas ske. (IPCC AR4 8.6.2, IPCC AR4 9.6.2)

Transienta klimatkänsligheten enligt Stott et al., 2006, IPCC AR4

Jämviktskänsligheten
Det är den mest använda klimatkänsligheten. Den temperaturökning som förväntas då temperaturjämvikt uppnåtts efter en fördubbling av koldioxidhalten. I praktiken inkluderas framför allt förhållandevis snabba återkopplingar. Jämviktskänsligheten kan bestämmas på många olika sätt så som vi skrivit om i ett tidigare inlägg. Troligen är jämviktskänsligheten 2,0 - 4,5°C.

För klimatmodeller är den klassiska varianten kallad Charney-känsligheten, efter Charney-rapporten från 1979, som inkluderar de återkopplingar som syns i figur A ovan. Dock inkluderar moderna klimatmodeller även andra återkopplingar i mer eller mindre omfattning vilket gör att de kan beskrivas som jordsystem-modeller.

Jordens systemkänslighet
När man inkluderar även långsamma återkopplingar och effekter på tex. kolcykeln för att så bra som möjligt återspegla jordens hela klimatsystem inklusive på lång sikt. Då kan man tala om jordens systemkänslighet för att tydliggöra detta. Denna är inte så väl utforskad som de två övriga  men det mesta talar för att den är högre än den vanligen angivna jämviktskänsligheten. Till exempel fann en studie av Lunt et al 2010 att den är 30-50% högre.

¹Jorden mottar energi i form av strålning från solen och strålar i sin tur ut energin i världsrymden. Mottar mer energi, eller skickar ut mindre, kommer temperaturen öka. Därigenom ökar utstrålningen vilket etablerar ett nytt fortvarighetstillstånd, dvs. att den utsända energin är lika stor som den mottagna. En förändring i strålningsbalansen kallas 'radiative forcing' på engelska. 

²För förändringar i strålningsbalansen som orsakas av faktorer med ovanlig fördelning vertikalt eller horisontellt är svårare att tillämpa klimatkänsligheten som mått (läs mer på RealClimate och i senaste IPCC-rapporten). 

³För temperaturskillnader är temperaturenheterna ^oC och K desamma.