Temperaturen stiger medan luftfuktigheten minskar – eller?

Gästinlägg av professor Mats Almgren

Det brukar hävdas att i förvillarkretsar att det enda man vet om en effekt av en höjning av koldioxidhalten är att en dubbling av den skulle ge en temperaturökning med ungefär 1,2 grader. Detta är den direkta effekten, vilken inte brukar förnekas. Men att det därutöver skulle finnas återkopplingar som förstärker temperaturhöjningen till någonstans mellan 1,5 och 4 grader, är något som ivrigt bestrids. Det är speciellt återkopplingen från vattenånga vid en ökning av temperaturen som anses vara ett påfund av alarmister, helt utan verklighetsförankring. Ibland sägs det t.o.m. att luftfuktigheten har gått ner när temperaturen ökat. Ett exempel på detta sågs nyligen i ett inlägg på Stockholms initiativets blogg, där den mångkunnige, men ofta något selektive, signaturen tty skrev följande:

Flera av antaganden som ”förstärkningsteorin” bygger på kan förresten lätt motbevisas. Så brukar man t ex ofta utgå från att den relativa fuktigheten ska förbli konstant vid stigande temperatur. Så fungerar klimatet dock inte i verkligheten: Titta på denna vädermodell, skulle relativa fuktigheten vara temperaturoberoende borde färgen i medeltal vara densamma från pol till ekvator: https://earth.nullschool.net/#current/wind/surface/level/overlay=relative_humidity/orthographic=-58.28,89.70,296/loc=23.251,5.758

Jag måste erkänna att jag inte förstår hur ty menar att denna bild av globen skall läsas. Den relativa fuktigheten är kodad i färger, men hur förklaras inte. Och hur menar tty att man ska bedöma ”medeltalet” av färgerna? Ska man inte också försöka bilda sig en uppfattning om medelvärdet över året? Det blir lite svårt. Det intryck jag fick, när jag tittade, var att relativa fuktigheten var relativt jämn över hav, men varierade och var mestadels relativt låg över land. Så denna glob gav föga upplysning. 

Jag sökte då istället på nätet och fann bl.a. följande:

Den bilden visar hur specifika fuktigheten nära ytan varierade över klotet år 2013, som avvikelse från medelvärdena under 1981-2010. Man kan se att det förmodligen totalt var något våtare under 2013 än under jämförelseperioden, men att det över land på många håll var torrare. Detta visas klarare i följande figur, från samma källa, som visar hur relativa fuktigheten över land (åter nära ytan) varierar med tiden. Här ser man en klar minskning mot slutet, när temperaturen har stigit. Kanske det är sådana resultat som förvillat förvillarna?

Men observera att detta gäller fuktigheten strax över jordytan. Det finns en hel atmosfär ovanför detta skikt. Att relativa fuktigheten nära marken kan minska när ytan värms upp kan åtminstone delvis förklaras av att fukten till största delen kommer in över land från hav, och över hav ändras fuktigheten med vattenytans temperatur. När nu landytan värms snabbare än havet, och fukthalten följer havstemperaturen, så blir det en minskning av den relativa fuktigheten över land.

Hur är det då i resten av atmosfären? Det vi behöver ha reda på är hur den totala mängden vattenånga har varierat. Det som brukar hävdas av meteorologer (t.ex. av Lennart Bengtsson) är att fuktigheten ökar med ca 7% för en grads temperaturhöjning. Det är den ökning av vattenångans jämviktstryck som följer av Clausius-Clapeyrons ekvation vid nuvarande medeltemperaturer. Det innebär då att relativa fuktigheten i medeltal över hela atmosfären skulle hålla sig ungefär konstant. Arrhenius antog i sina beräkningar i slutet på 1800-talet att så var fallet, som en medveten första approximation. I nutidens avancerade klimatmodeller görs inga sådana antaganden, men att det är så följer ur resultaten. Klimatmodellerna är dock inte att lita på i allt, och det borde gå att finna mätdata som belyser saken.

Jag har dock inte lyckats hitta några lättillgängliga dataserier eller grafer över sådana mätresultat. Så jag valde därför att titta på vad reanalysprodukterna säger. Som jag framhöll i en tidigare post, så är styrkan med dessa just att man kan få ut den information man behöver (om man vet hur man ska hantera dem). Lyckligtvis finns en site http://cci-reanalyzer.org/Reanalysis_monthly/tseries.php där man kan få ut tidsserier av bl.a. ”precipitable water” som är allt vatten i gasform som finns i en kolumn från jordytan och upp till stratosfären. Man kan välja mellan en rad olika reanalysprodukter.

I figuren har jag valt precipitable water från medelvärdena av fyra tredje generationens reanalysprodukter under tiden 1979-2012. Man kan alternativt titta på resultaten av de enskilda produkterna. De skiljer sig åt ganska mycket, men samtliga ger en ökande trend.

Det är ju helt klart att mängden vattenånga i atmosfären har ökat, med ungefär 4,3 % från 1980 till 2010. Under samma tid har temperaturen alldeles över ytan, enligt samma samling av reanalysprodukter, ökat med ungefär 0,42 grader. Det skulle betyda att vattenångan ökat med ca 10% per grad, vilket då är något mer än vad Clausius-Clapeyrons lag förutspår för jämviktstrycket. Men man kan nog inte vänta sig någon god numerisk överensstämmelse. Både temperaturer och värdena på precipitable water varierar mycket mellan de olika reanalyserna.

Slutsatsen är emellertid att mängden vattenånga i atmosfären har ökat med temperaturökningen, så som man har all anledning att förvänta sig, och att återkopplingen från vattenångan då också är en realitet. Det finns andra återkopplingar, och andra forcings, som är betydligt mer osäkra.