Kan det bli kallare under global uppvärmning?

I detta gästinlägg uppmärksammar Mats Almgren en lätt förbisedd effekt av polarisarnas avsmältning:

Det låter otroligt, men det skulle kunna ske. Att den globala temperaturökningen tar en flerårig paus under ett uppvärmningsskeende är kanske inte förvånande, men en klar temperaturminskningstrend skulle vara överraskande. Det beror delvis på vad man menar med uppvärmning, och på vilken global medeltemperatur man beräknar. Under uppvärmning mottar jordsystemet mer energi från solen än vad det återutsänder ut i rymden. Och den globala medeltemperaturen kan vara vilken som helst av de vanliga temperaturserierna, dvs. de som avser medelvärden av temperaturen nära jordytan – i luften över land, och i ytvattnet över hav. Vad som då krävs är att extra energin värmer haven på djupet, samtidigt som havens värmeavgång till luften (främst som latent värme i vattenånga) och rymden (som värmestrålning) försvåras. I en diger artikel från 2016: Ice melt, sea level rise and superstorms: Evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2°C global warming could be dangerous. (Hansen, J., M. Sato, P. Hearty, R. Ruedy, M. Kelley, V. Masson-Delmotte, G. Russell, G. Tselioudis, J. Cao, E. Rignot, I. Velicogna, B. Tormey, B. Donovan, E. Kandiano, K. von Schuckmann, P. Kharecha, A.N. LeGrande, M. Bauer, and K.-W. Lo Atmos. Chem. Phys., 16, 3761-3812, 2016) redovisas bl.a. modellberäkningar som visar att ett sådant skeende skulle kunna inträffa.

Försteförfattaren, James Hansen, tveklöst en av de främsta klimatvetarna, är ju välkänd långt utanför specialisternas krets, och många av de övriga författarna är också synnerligen välrenommerade. Trots det har denna artikel inte uppmärksammats så som man kunde vänta – kanske är den för lång och krånglig, kanske framstår den för återhållsamma vetenskapare som alltför klarspråkig och rättfram – James Hansen är inte rädd för att framföra sina välgrundade åsikter. För den som inte orkar tränga in i detta arbete (vilket är förståeligt, själv har jag fått jobba åtskilliga timmar med det, i flera omgångar) rekommenderas ett diskussionsinlägg: Scientific Reticence: a DRAFT Discussion, som just publicerats på James Hansens hemsida. Där refererar han helt kort några av huvudpunkterna i arbetet, liksom i några tidiga, och reflekterar över varför de mottagits på olika sätt.

De resultat som jag vill peka på i detta inlägg hör inte till det som författarna själva särskilt framhåller, det är snarare en biprodukt, som följer av de viktigare insikterna. Dessa rör effekterna av avsmältningen av främst inlandsisar på Grönland och shelfis och inlandsis i Antarktis, och de återkopplingar som tillförseln av smältvatten ger upphov till. Utan onormal isavsmältning är förhållandena sådana att kallt vatten med hög salthalt bildas vintertid kring isen i Antarktis och Arktis. Detta kalla och salta vatten har hög densitet och sjunker ner i djupet. I Antarktis sjunker det till botten och bildar havens bottenvatten, i Nordatlanten bildas djupvatten. Dessa vattenmassor deltar i den termohalina cirkulationen. Djupvattnet återförs (efter kanske 1000 år) till ytan kring Antarktis; det är här ventilationen av djupvattnet främst sker. Bilden antyder hur vid ökande isavsmältning alltmer sötvatten bildas, som har lägre densitet och lägger sig som ett lock över havsytan. Denna skiktning minskar bildningen av djupvatten, och det minskar också återföringen av det något uppvärmda djupvattnet. Havsytan blir kallare. Varmare vatten kommer att föras mot iskanten på större djup, 500-1000 m under ytan, och där smälta shelfisarna underifrån, just vid deras förankringspunkter. Ökad destabilisering av isarna, ökad smältning eller först isbergsbildning, leder till ytterligare bildning av färskvatten, som ytterligare förstärker skiktningen av havet. Under vintern bildas havsis lättare av färskvattnet än av saltvattnet; havsisen kan förväntas öka kring Antarktis. Nederbörden faller mer över havet, mindre över Antarktis inlandsis, vilket ytterligare ökar färskvattentillförseln.

De följande figurerna visar resultat av modellkörningar, där Hansen et al. har använt en beprövad General Circulation Model med tämligen låg upplösning, så att beräkningar över lång tid kunnat köras till rimlig kostnad. Dessa klimatmodeller innehåller ännu ingen realistisk modell för att beskriva isars smältning. I modellkörningarna brukar färskvatten tillföras runt Grönland och Antarktis, för att kompensera för snön som faller över dessa inlandsisar. På så sätt hålls en ungefärlig balans mellan snöackumulationen och massförlusten p.g.a. shelfisens smältning och isbergsbildningen.

Figurens resultat kommer från modellexperiment där man istället tillförde så mycket färskvatten att det också svarade mot minskningen av ismassorna i Antarktis och på Grönland, som den beräknats från observationer. Tillförseln för 2011 specificerades, och förändrades både tidigare och senare med en fördubblingstakt av 10 år. Andra körningar med både kortare och längre fördubblingstider genomfördes också. En fördubblingstid på 10 år är emellertid kompatibelt med de begränsade observationer som finns att tillgå, och har den fördelen att de effekter som uppstår blir tydliga efter rimligt långa körningar. När isavsmältning pågått så länge att havsytan höjts 1m (röd kurva) eller 3,8m (blå kurva), avbröts tillförseln av färskvatten. Detta är givetvis inte realistiskt, det gjordes för att se hur snabbt modellen svarar på förändringen.

Den övre figuren visar hur den globala medeltemperaturen förändrades i dessa modellexperiment. Vi ser att takten i temperaturökningen blir lägre när avsmältningen beaktas, och att temperaturen når ett maximum, här kring 2045. Avsmältning motsvarande 1m höjning av havsytan nås kring 2055 och 3,8m kring 2075. Detta är naturligtvis ingen prognos, det är ett experiment för att visa vad färskvattentillförsel genom avsmältningen kan innebära. Förhoppningsvis går det i verkligheten långsammare än i experimentet, så att minskningen i temperaturökningstakten blir mindre och ett eventuellt temperaturmaximum kommer senare. Det allvarliga är att även seriösa aktörer skulle kunna uppfatta den minskade temperaturökningstakten som ett tecken på att klimathotet inte är så allvarligt och att de åtgärder som vidtagits varit effektiva, medan i själva verket uppvärmningstakten ökat. Detta framgår tydligt av den andra grafen. Den visar hur skillnaden mellan inkommande och utgående energi i jordsystemet hela tiden ökar, och ökar särskilt snabbt när lufttemperaturen minskar.

Dessa resultat understryker ytterligare det faktum att globala medeltemperaturer – oavsett hur de mäts och beräknas – inte ger tillräckliga mått på jordens uppvärmning. Det är olyckligt att alla klimatförhandlingar så enögt riktas mot temperaturmål. De mesta av uppvärmningen sker i haven, och även andra mekanismer än färskvattentillförsel genom issmältning (även om det på sikt är allvarligast) kan ge perioder med minskad ventilation av haven, så att ännu mer av uppvärmningen hamnar där, och den globala temperaturen ökar långsammare.