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.

Podcasts om klimatförändringarna av Inquiring Minds

En av mina favirtpoddar Inquiring Minds har startat en serie av avsnitt där de kommer dyka på djupet i klimatfrågan. Första avsnittet handlar mest om kommunikation och där har man en längre intervju med Bill Nye kanske mest känd från TV-serien the science guy. Ett ämne som tas upp är vadslagning med skeptiker.

Andra avsnittet handlar om hur isen på Grönland smälter och diskuterar processerna och osäkerheterna kring detta. Har vi mycket otur kan det sluta illa, i alla fall så vitt vi vet idag.

Inquiring Minds kommer att köra många fler avsnitt om klimatförändringarna framöver, håll ett öga på dem för att få en bra genomgång av de hetaste inom klimatfrågan.

Global temperatur för mars 2016

Så var det dags att titta på den globala medeltemperaturen för mars månad, eller mer exakt temperaturanomalin*. Först har vi UAH, som beräknar temperaturen från satellitmätningar. Där ser vi att anomalin för mars har gått ned med en tiondel jämfört med februari. Mars 2016 blir därmed delad tvåa, tillsammans med februari 1998. Det är därmed också den varmaste mars sedan mätningarna började.

BIldkälla: UAH/Roy Spencers blogg

Enligt markmätningarna från NASA GISS så hamnar också mars något under feburari. Mars 2016 blir därmed den enskilda månaden med näst högst anomali. Februari och mars 2016 ligger rejält över alla tidigare månader, och det senaste halvåret har varit extraordinärt!

Bildkälla: WoodForTrees.org, data från NASA GISS

Och här kan vi se hur värmen är fördelad globalt (NASA).

Bildkälla: NASA GISS

Här kommer en graf från Japans Meteorologiska Byrå (JMA). Den visar temperaturer för mars månad för olika år, och även här ser vi att mars 2016 är något utöver det vanliga. Enligt JMA hade mars samma anomali som februari.

Att det är så varmt nu beror framför allt på två faktorer: den långsiktiga globala uppvärmningen, och en kraftig El Nino. Men hur står sig innevarande El Nino mot tidigare episoder? Det visar den här grafen från NOAA, med de sju tidigare starkaste El Nino-episoderna. Den nuvarande (2015-16) visas med en svart kurva. Den är alltså något svagare än 1997-1998 och 1982-83.

Bildkälla: NOAA

Rekordvärmen har konsekvenser.  Från Australien rapporteras om omfattande korallblekningar vid Stora Barriärrrevet. De beskrivs som "de värsta vi har någonsin sett". De nordliga delarna av barriärrevet är värst drabbade. Korallblekningar inträffar när vattnet blir för varmt, vilket får korallerna (som är nässeldjur, släkt med sjöanemoner och maneter) att spotta ut de symbiotiska alger som är nödvändiga för deras överlevnad.

Bildkälla: XL Catlin Seaview Survey

På motsatta sidan jorden så har den grönländska smältsäsongen börjat ovanligt tidigt. Så här stor avsmältning har aldrig tidigare uppmätt i april - det brukar normalt ske i slutet av maj, och i undantagsfall i början av maj.

Bildkälla: PolarPortal, Danmarks meteorologiska institut.

Det sägs finnas en kinesisk förbannelse som lyder "Må du leva i intressanta tider"**. Det är precis vad vi gör nu, tyvärr. Och det är vårt eget fel.

Se också: AB, DN,

*Temperaturanomali: avvikelse från den genomsnittliga globala medeltemperaturen för en given referensperiod (i det här fallet för en viss månad).
** Uttryckets äkthet är dock omtvistad.

2,7 miljoner år gammal tundra under Grönlands is

Analys av jorden under de 3052 meterna is vid Summit högst upp på den Grönländska is-skölden visar att den är 2,7 miljoner år gammal. Det indikerar att Grönlands inre har varit istäckt under föregående interglaciärer ända sedan slutet av Pliocen. 

Rekonstruerad temperatur. Noll motsvarar modern temperatur (ca 1950)

 Wall Street Journal rapporterar om studien:

Så dumt att det blir kul

En video av en klimatförvillande skämtare verkar vara populär på klimatförvillarbloggar. Så som vanligt är med dylika skapelser så ligger det komiska värdet huvudsakligen i skämtarens egen ignorans, klumpighet och småaktighet (ungefär som hos Robert DeNiros rollfigur "Rupert Pupkin" i filmen "King of Comedy"). Den här videon ska föreställa ett svar på bloggen SkepticalSciences rulltrappa. Lägg märket till att den första grafen med "rulltrappan" föreställer globala temperaturer sedan 1970, medans den utzoomade kurvan föreställer temperaturer (uppskattade från isborrkärnor) från en plats (eller ett område) i centrala Grönland (Greenland Dome). Just det, man sätter hop globala temperaturer med lokala temperaturer, och dessutom är de senare från en plats med ett extremt klimat. Lägg också märket till att något skumt händer med skalan för den första grafen vid utzoomningen: y-axeln täcker egentligen 1,4 grader, men till sist ryms den inom ungefär en halv grad.

Så till slut blir det faktiskt en riktig bra illustration av hur förnekare ser på global uppvärmning, och kanske framför allt av hur svårt de har att begripa ordet "global".

Här är Grönland, med platser markserade där isborrkärnor tagits. Kurvan i filmen kommer förmodligen från GISP2. Kartan kommer från NSIDC.

Här är jorden, med väderstationer markerade. Kartan kommer från NASA.

Här är videon:


Och här är Robert DeNiro som den misslyckade komikern Rupert Pupkin:

Uppdatering 2013-12-08: lade till kartor med Grönland och jorden.

Grönlandsisen dag för dag hos NSIDC

Förra sommaren smälte det på 97% av grönlansisens yta under 11-15 juli. Är du nyfiken på vad som sker i år kan du följa utvecklingen dag för dag på National Snow & Ice Data Centers sida Greenland Ice Sheet Today.

From Ice to High Seas

Det europeiska ice2sea-projektet som studerar de smältande landisarnas bidrag till havsnivåhöjningen har kommit ut med en rapport (PDF):

From Ice to High Seas: Sea-level rise and European coastlines, 

The ice2sea Consortium, Cambridge, United Kingdom, (2013).

Jag har bara hunnit skumma den ännu, men eftersom det här är en blogg så får det räcka det för att skriva ett inlägg. Jag tycker att de här två figurerna från rapporten sammanfattar de viktigaste resultaten.

Den första figuren handlar om de tre stora istäckenas bidrag per år (fram till 2100). Figuren visar sannolikheter för olika bidrag för vart och ett av istäckena. Här ser vi att det är framför allt Grönland (blått) som kommer att bidraga till havsnivåhöjningen, och i andra hand Västra Antarktis (rött). Östra Antarktis kan intressant nog antigen bidraga till höjning eller till sänkning (grönt).

Och i nästa figur ser vi hur man förutsäger hur havsnivån kommer att påverkas av kombinationen av isavsmältning och termisk expansion för olika delar av jorden (fram till 2100). Termisk expansion innebär att havsvattnet utvidgar sig då det blir varmare, och detta leder till en höjning av havsnivån. Man visar två scenarier för isavsmältning, ett medelstort och ett högt.

Se även Vetenskapsradion "Havet höjs mindre än väntat", som dock verkar har fått den övre gränsen fel (man skriver 69 cm, men figuren ovan visar 89 cm).

Richard Alley: Slip Slidin' Away - Ice sheets and sea level in a warming world

Ökad kunskap om de smältande inlandsisarna

Ice sheet Mass Balance Inter-comparison Exercise (IMBIE) är ett internationellt samarbete mellan polarforskare för att ge en så god bild av förändringarna av de stora landisarna i Antarktis och på Grönland, och detta bidrag till havsnivåökningen, som möjligt. De publicerade nyligen resultatet av sin första sammanställning. Se figuren nedan:

Den som vill veta mer kan även följa de presentationer kring kryosfärens bidrag till havsnivåhöjningen som gavs på AGU 2012. Se video här (2 h)

Bilder på ett töande Grönland

I ett föregående inlägg skrev jag om bakgrunden kring smälthändelserna i slutet av juli. Här kompletterar jag med bilder och en animation som visar NASAs observationer genom åren.

Smältområden 1979-2009
De röda områdena visar där blöt snö registrerades under mer än tre dagar.


Smälthändelsen 11-15 juli

Samma satellitsystem som i animationen ovan.

Angående Grönlands is

För ungefär en månad sedan, den 11-15 juli, observerades smältning på 97% av Grönlands inlandsisyta. Något som fick stor uppmärksamhet. Den 24-31 juli inträffade en till smältperiod över 74% av ytan som fick mindre uppmärksamhet. Nedan följer några reflektioner kring detta.

Vad är det som observerats?

Vad som observerats är tillräckligt mycket smältning för att skapa ett lager från smältningen i snön. Se bild och beskrivning här. Normalt är det inte tillräckligt varmt tillräckligt länge i de centrala delarna av inlandsisen för att detta ska inträffa. Det har alltså inget direkt att göra med avsmältningen av inlandsisen. Sedan 30 år kan vi med satelliter observera dessa fenomen. Vid Summit, uppe på centrala isskölden, har iskärnor använts för att studera tidigare smälthändelser senaste 10 000 åren.

Hur ofta inträffar det?

NASAs pressutskick ledde till en del förvirring då det rubricerades med "Unprecedented" (aldrig tidigare observerats/inträffat) samtidigt som texten angav att

"Ice cores from Summit show that melting events of this type occur about once every 150 years on average. With the last one happening in 1889, this event is right on time," says Lora Koenig

Inte blev det bättre av att TT inte noterade "on average" i sin version något som slog igenom i svensk press. NASAs rubrik är uppenbart diskutabel men kanske mer intressant är frågan om hur det förhåller sig med smältningshändelserna genom historien.

Alley och Anandakrishnan fann nedanstående fördelning av smälthändelsena vid Summit (de gröna linjerna visar år med smältlager och den röda kurvan är 100-årsmedel för frekvensen):

Som synes är händelserna inte jämnt fördelade över tiden vare sig periodiskt återkommande eller över de 10 000 åren. De var betydligt vanligare för 6 till 8 tusen år sedan än de varit senaste 4 000 åren. Snittet för hela 10 000 årsperioden mellan två smältlager är 150 år, vilket är det medelvärde som Koenig anger i pressmeddelandet. Ser man till senaste 4 000 åren är snittet närmare en händelse per 250 år.

Andrew Rvekins vid New York Times har en artikel om pressmeddelandet som även innehåller ett klargörande av Koenig. Rekommenderas för den intresserade av debatten kring detta.

Smälthändelserna i ett sammanhang

Det kan vara intressant att sätta smälthändelserna i slutet av juli i ett större sammanhang. Glaciologen och Grönlandsspecialisten Jason Box har på sin blogg (som varmt rekommenderas) gjort just detta och nedanstående bygger till stor del på hans artiklar.

Till skillnad från de i Antarktis når temperaturen på Grönlands inlandsis upp till kring noll under sommaren även i centrala delar. Sommartemperaturen över Grönlandsisen har också stigit på liknande sätt som den globala medeltemperaturen. Denna ökning av medeltemperaturen under smältsäsongen bildar bakgrund till fenomenet.

Anomali för sommartemperaturen från medlet 1951-80

Sommarens sol med tillhörande värme får även isytan att mörkna. I kalla områden i första hand då iskristallerna rundas av och klumpar ihop sig. I varmare då smältning av snön exponerar glaciäris och smuts, stenar mm. (Box et al 2012). Mörkningen av isytan kan mätas med satelliter som mäter Grönlandsisens albedo. Albedot på sommaren har sjunkit tydligt senaste decenniet som synes nedan.

Det är stora mängder energi det är frågan om i ökad absorption. Albedominskningen senaste decenniet motsvarar en ökning av absorberad energi under juni månad med 10²⁰ Joule. Det motsvarar USAs årliga energiförsörjning (9*10¹⁹ J). Under hela sommaren har albedominskningen gett ett extra energitillskott på 1,5*10²⁰ J.

Det sjunkande albedot är en viktig återkoppling som ökar smältning och framför allt värmer snön under. Snön har nu mer värmeinnehåll på hösten vilket inför nästa år gör den lättare att smälta efter vinterns avkylning. I år slogs även rekord i lågt albedo med stor marginal, se diagrammet nedan. (Större snöfall under sommaren syns som toppar på kurvan.)

De direkta orsakerna till smälthändelserna beskriver Box som: 

The negative NAO combined with the ice albedo feedback delivered a 1-2-3-4-5 punch… 1.) the high pressure suppressed cloud formation that could reduce (slightly, its a minor effect) the solar energy reaching the surface; 2.) less cloud development reduces snowfall which can brighten the surface reducing absorbed solar heating; 3.) the “cold content” of the snowpack and ice surface had been reduced from the previous years of warming and in summer the NAO had been negative just like in 2012; 4.) warm south air (and enhanced solar absorption) heated the snowpack  and ice surface to the melting point; and 5.) the heating rounded the jagged snow crystal edges, reducing the snow’s reflectivity, allowing more solar absorption, a process that amplifies melting.

 Frågan är nu: När bildas nästa smältlager vid Summit?

Grönlands smältande glaciärer

Från glaciologerna vid Swansea University i Wales kommer en video om forskningen som sker på Grönland inom GLIMPSEprojektet. Projektet syftar bland annat till att mäta hastigheten på isavsmältningen och ge mer kunskap om processer och mekanismer som bestämmer var, hur och hur snabbt isen smälter. Vad man vill ta reda på är hur mycket vatten Grönlands glaciärer kommer att bidra med till havsnivåhöjningar i framtiden. Man arbetar med fältstudier, fjärranalysdata och modellering.

Satelliter visar den föränderliga isen på Grönland och i Antarktis

Grönland under sommaren 2010
Grönlands is mörknar under sommaren av avsmältningen.


Isströmmar i Antarktis
Genom att sätta samman miljardtals datapunkter från satellitbilder har forskare för första gången kunnat följa isströmmarna över hela Antarktis. Läs mer här om projektet.

Ny forskningsrapport om Arktis

En sammanfattning av en ny rapport om läget i Arktis, ”Impacts of climate change on snow, water, ice and permafrost in the Arctic” (PDF, hemsida) har just släppts av av Arktiska rådets arbetsgrupp för miljöövervakning (Arctic Monitoring and Assessment Program). Rapporten är avsedd att vara underlag till IPCC:s nästa rapport. I arbetet med rapporten deltog bl a Margareta Johansson från Lunds universitet, som berättar om rapporten i forskning.se.

– De förändringar vi ser är dramatiska. Och de är inga tillfälligheter. Trenderna är entydiga och avviker från mönstren om man jämför med ett längre tidsperspektiv, säger Johansson.

Det här har rapporten att säga om läget i Arktis nu:

• De senaste 6 åren är de varmaste som har uppmätts i Arktis.
• Det finns bevis för att förändringar i två komponenter av den arktiska kryosfären, snö och havsis, redan bidrar till att snabba upp uppvärmningen.
• Utbredningen och tiden för snö och havsis har minskat över hela Arktis, och permafrosten värms upp.
• De största ismassorna i Arktis - mångårig havsis, bergsglaciärer och det Grönländska och andra istäcken - minskar snabbare det senaste decenniet än vad de har gjort tidigare.
• IPCCs modellkörningar från 2007 underskattade de förändringar som vi ser nu.

Det här är vad man har att säga om framtiden i Arktis:

• Det maximala snödjupet kommer att öka i många områden, men den årliga perioden med snö kommer att bli kortare.
• Det arktiska havet kommer att bli nästan isfritt på sommaren inom detta sekel, och förmodligen inom 30 eller 40 år.
• Förändringar i kryosfären orsakar stora förändringar i ekosystemen, vilket påverkar de människor som är beroende av dessa.
• Förändringarna påverkar de arktiska samhällena på många nivåer, och kommer att ge upphov till både utmaningar och möjligheter.
• Transporter och åtkomst till resurser påverkas av förändringarna i snö, vatten, is och permafrost.
• Arktiska infrastrukturer (byggnader mm) kan skadas av förändringarna.

Förändringarna i Arktis är betydelsefulla även globalt sett:

• Mindre snö och is leder till att mer värme absorberas av solen.
• Utsläppen av koldioxid och metan kan öka när marken och sötvatten värms upp.
• Havsströmmar kan påverkas.
• Smältvatten från arktiska inlandsisar kommer att bidraga allt mer till en stigande havsyta, och havsytan beräknas att stiga med 0,9 till 1,6 meter.

Rapporten föreslår de här åtgärderna:

• Människorna i Arktis måste anpassa sig till förändringarna. Regeringar och internationella organisationer måste visa ledarskap.
• Det råder stor osäkerhet om hur fort förändringarna i Arktis kommer gå och vilka effekter de i slutändan kommer att få. Samordnad övervakning och forskning är nödvändig.

Isbjörnarna då? Jo, de omnämns tillsammans med sälar, valrossar och narvalar som arter som riskerar förlora sina habitat när stora delar av havsisen försvinner. Men det är bara en av många effekter av den arktiska uppvärmningen.

De här videorna från SWIPA har ett år på nacken. Det finns mer material på hemsidan.





Uppdatering 2011-05-09: Expressen skriver om rapporten, och noterar hur lite den har märkts i media.

2010

I veckan som gick så kom Världsmeteorologiorganisationen (WMO) med sin sammanställning av globala medeltemperaturen 2010 och viktiga väder och klimathändelser under året. De bekräftar den bild som tidigare givits av NOAAs National Climate Data Center (NCDC).

År 2010 är på delad första plats med 2005 och 1998 för det varmaste året sedan mätningarna startade i slutet av 1800-talet, 0, 53 °C varmare än normalperioden (1961-90) i WMOs sammanställning. Det var exceptionellt varmt på Grönland, i norra Kanada, stora delar av Afrika samt södra och västra Asien. I några områden var det kallare än normalperioden så som norra Europa och centrala och östra Australien. Decennietrenden med varje nytt decennie sedan 1960 varmare än det föregående fortsätter. Åren 2001 till 2010 var medeltemperaturen 0,46 °C över normalperioden vilket är det varmaste decenniet som uppmätts.

GISS temperaturanomalier 2010 mot medlet för 1961-1990. (Detaljerna i temperaturfördelningen över jorden kan skilja något mot de i texten beskrivna analyserna av WMO och NCDC då det är olika temperaturserier.)

Förra året var också det nederbördsrikaste som uppmätts och med stora variationer i nederbörd. Ett antal extrema väderhändelser inträffade under året så som värmeböljan över Ryssland, översvämningen i Pakistan samt torkan i Amazonas. I slutet av 2010 och början av 2011 skedde också stora översvämningar i Sri Lanka, Australien och Brasilien.

NOAA NCDC karta över viktiga väder och klimathändelser 2010. (Klicka på bilden för förstoring).

Den Arktiska havsisens utbredning under december var den lägsta sedan mätningarna startade. Detta efter en höst med den tredje lägsta utbredningen och den lägsta volymen som uppmätts. En ny studie av Tedesco et al visar också att smältsäsongen 2010 på den Grönländska inlandsisen var rekordintensiv.

 
Uppdatering: GRACE-mätningar visar att massminskningen av Grönlandsisen 2010 var den största sedan mätningarna började 2002.

Källor om inte länkat i texten:
NOAA NCDC
WMO

Missförstånd om landhöjning och isavsmältning

I bland annat SvD, DN och Aftonbladet fick vi igår läsa att avsmältningshastigheten för isarna på Grönland och Antarktis har överskattats med en faktor 2. Detta eftersom forskarna ”bortsett från” landhöjningen efter senaste is-maximum för 20000 år sen. Man får nog säga att det är en tämligen fantasifull beskrivning av verkligheten som verkar ha sitt ursprung hos TT. Det är naturligtvis ingen [forskare i fältet] som ”glömt” landhöjningen. Tvärt om så har hastigheten på landhöjningen och hur man lämpligast beräknar den varit identifierad som ett krux för beräkningen av isavsmältning runt polerna.

Det som hänt är att författarna till den aktuella artikeln i Nature Geoscience, Wu et al, har använt en ny metod för att beräkna landhöjningen. Man kom fram till att hastigheten för Grönlands landhöjning är högre än tidigare beräknat, medan Västantarktis landhöjning är lägre. För båda områdena blir slutresultatet en lägre avsmältningshastighet än tidigare rapporterad¹. Grönlands avsmältning föreslås korrigeras från 230±33 till 104±23 Gt per år, och Västantarktis avsmältning från 132±26 till 64±32 Gt per år. Både i den nya och de gamla publikationerna om isavsmältning använder man samma satellitmätningar (GRACE, Gravity Recovery and Climate Experiment), som pågått sen 2002. Det man egentligen mäter är förändringar i jordens gravitationsfält, som i sin tur beror på förändringar i bland annat ismassa. När man analyserar satellitdatan för att få fram förändringar i ismassan måste man ta hänsyn till landhöjningen, eller närmare bestämt omfördelning av massa hos litosfären, men också till omfördelning av massa hos atmosfären och hos det omgivande havet. Omfördelning av massa hos de två sistnämnda är mycket lättare att beräkna än den hos litosfären.

Med den gamla metoden räknar man först fram ett preliminärt värde på is-massabalansen, utan at ta hänsyn till landhöjningen. Parallellt gör man en separat modellering av hastigheten på landhöjningen. Slutligen tar man det preliminära värdet på ismassbalansen och korrigerar för det modellerade värdet för landhöjningen och får fram den ”verkliga” förändringen av ismassa.

Med den nya metoden använder man alltså samma grunddata från GRACE, men när man analyserar satellitdatan räknar man på förändringar i ismassa och landhöjning samtidigt, istället för att ta en i taget som andra forskargrupper gör². Den matematiska metoden för att analysera GRACEdatan på det nya sättet kräver att man ”gissar” ett startvärde för att beräkna landhöjningen. Det gissade startvärdet har Wu et al bestämt med hjälp av samma modeller som använts tidigare för att beräkna hela landhöjningen, och detta är den svagaste länken. För att förfina och korrigera det modellerade startvärdet har man därför använt sig av ett nät av markbaserade GPSer. En svaghet hos metoden är att det ännu inte finns tillräckligt med GPSdata för att få ett robust resultat. Nätet av GPSer har ännu inte blivit ordentligt utbyggt, så dels har man bara data från senaste åren, och dels bara från kustområdena på Grönland och Antarktis, inget från inlandet.

Problemet med GPSdata gör alltså att resultatet från Wu et als studie inte är speciellt stabilt än. Studien kan snarast användas som en indikation på att hastigheten på isavsmältningen som den tidigare rapporterats från GRACE troligen ska korrigeras nedåt och inte uppåt, och sen återstår det att se hur mycket.

¹När man säger att avsmältningshastigheten är hälften av den tidigare beräknade är det bland annat Velicogna 2009 man jämför med, vars resultat ligger till grund för ett tidigare inlägg här på UI om havsnivån.

²Däremot har Wu et al inte tagit hänsyn till förändringar i atmosfärens massa, men bidraget från atmosfären är litet, endast ± 5 Gt per år för det aktuella områdena.

Blogginlägget bygger till största delen på

David H. Bromwich, Julien P. Nicolas, 'Sea-level rise: Ice-sheet uncertainty', Nature Geoscience 3, 596 - 597 (2010) Published online: 15 August 2010 doi:10.1038/ngeo946

Grönlands is smälter i ökande takt

Från satelliter med mikrovågsdetektorer har man kunnat följa utvecklingen av avsmältningsområdena på Grönlandsisen sedan 1979. I takt med den ökande temperaturen i Arktis har dessa områden växt. Undersökningar av utflödet från den stora inlandsisen visar också en ökning under perioden.

Det är tydligt att isskölden förlorar mer is i sina randområden än tidigare men massbalansen för isen beror på balansen av inkomst, i form av snöfall, och utgift, i form av avsmältning och utflöde i havet, och snöfallet kan förväntas öka med ökande temperatur. Så för att finna om Grönlands is minskar eller ökar krävs metoder att mäta massbalansen.

Den klassiska metoden handlar om att mäta snötillväxten uppe på glaciären samt avsmältning och utflöden i glaciärens utkanter. Detta kompletteras med flyg och satellitmätningar av olika slag. En sammanställning har gjorts som visar att Grönland förlorat is under 60-talet, varit nära balans under 70- och 80-talet för att sedan börja förlora i snabbare och snabbare takt. Dock är felmarginalerna stora för denna typ av analys på en så gigantisk issköld som Grönlands, speciellt före satelliteran.

En helt annan metod att mäta massbalansen är att mäta just förändringen av massan direkt. Detta är sedan 2002 möjligt genom GRACE, Gravity Recovery and Climate Experiment, ett satellitsystem som med extrem precision kan mäta Jordens gravitationsfält och dess förändringar. GRACE mätningarna visar även de en accelererande avsmältning.

GRACE-mätningar av förändringen för Grönlands ismassa. För en uppdaterad graf fram till februari 2010 se här.

Det är även möjligt att studera fördelningen av isförlusterna med hjälp av GRACE. Den inre delen av isskölden, över 2000 m höjd, är i ungefärlig balans medan förlusterna sker i ytterområdena vilket är i överensstämmelse med förväntningarna. GRACE data visar att massförlusten 2007-2009 var ca 290 Gt/år (miljarder ton per år) och ökningstakten 30±11 Gt/år².

En ny undersökning med hjälp av exakta GPS-mätningar stödjer observationerna med GRACE av en accelererande förlust av Grönlandsisen. Forskarna har mätt höjdförändringar på olika platser längs Grönlands kust, Island, Kanada och Norden. I Norden stiger landet i konstant hastighet som resultat av landhöjningen efter senaste istiden, VISO i grafen till höger, medan i östra Kanada (STJO) är förändringen mycket liten.

Dock är förändringen på Island (REYK) och Grönland (KELY) helt annorlunda. Från att ha sjunkit vänder trenden och landet har börjat stiga, med andra ord accelererar Grönland och Island i höjdled under mättiden. Denna acceleration är kopplad till elastisk reaktion på minskande ismassa och i överensstämmelse med resultaten från GRACE.

Vi kan alltså med stor säkerhet sluta oss till att Grönlands is inte bara minskar med ca 300 Gt/år utan att den även gör det i accelererande takt. Med andra ord är isen tydligt ur jämvikt idag.


Mer läsning:
En genomgång av av forskningen kring Grönlandsisen och klimatförändring finns här

Om IPCC och havsnivåer – stiger vattnet oss över huvudet?

En ny kontrovers med IPCC i centrum kan vara under uppsegling, om än inte uppmärksammat på tidningarnas förstasida. Den här gången är det däremot inte den uttjatade laguppställningen “klimatskeptiker” vs “forskare”, med McIntyre et al i ena ringhörnan och CRU i den andra som gäller, utan en av författarna till IPCCs senaste rapport som protesterar i sann skeptisk anda. Skepticism är som bekant inte en ståndpunkt i en viss fråga, utan en metod och ett sätt att värdera argument och forskningsresultat (och bristen på sådana) både hos sig själv och hos andra. Därmed inte sagt att den som protesterar alltid har rätt. Men nog om detta, och till sakfrågan.

IPCC anger i AR4, WG1 2007 att den förväntade höjningen av havsnivån fram till 2100 kommer att ligga inom intervallet 18 – 59 cm (se tabell i Summary for Policy Makers). För den flitige läsaren av klimatrelaterade källor är det ingen nyhet att detta innebar en sänkning av IPCCs prognos för högsta höjning av havsytan med 29 cm jämfört med den föregående IPCCrapporten från 2001, Third Assesment Report (TAR). Sänkningen som vållade visst rabalder och sedermera diskuterades på Realclimate, var ett resultat av att man tog bort de så kallade dynamiska responserna ur projektionerna [1]. Detta minskade radikalt den beräknade avsmältningshastigheten hos Grönlands glaciärer. Antarktis beräknade ismassaförändring påverkades däremot inte eftersom man inte räknat med dynamiska responser där i förra versionen heller.

Men, om frågan om de dynamiska responsernas vara och icke vara är något av gammal skåpmat så är nu en ny fråga på tapeten:

Stefan Rahmstorf, forskare vid Potsdam Institute for Climate research, en av författarna till förra IPCCrapporten (WG1), och tillika skribent på Realclimate, har nämligen fått nog av vad han menar är IPCCs medvetna underskattningar av framtida höjning av havsytan och slagit näven i bordet med blogginlägget Sealevelgate. Rahmstorf menar att IPCCs siffra på max 59 cm havsnivåhöjning fram till 2100 är en underskattning av högstanivån på mer än 20 cm. 15 av dessa centimeter kommer av att havsnivåhöjningarna har beräknats från temperaturscenarier med en maximal temperaturhöjning på 5.2 ºC, när IPCCs intervall för temperaturhöjning sträcker sig ända till 6.4 ºC. Ytterligare 5 cm underskattning kommer av att höjningen av havsnivån bara är beräknad fram till år 2095 istället för till år 2100. Det riktigt stora problemet är att om man ser på de senaste 40 årens havsnivåhöjning så har enligt IPCCrapporten den uppmätta havsnivån stigit 50 % mer än vad modellerna förutsagt, men ändå används samma modeller för att beräkna framtida nivåer, utan korrigering. Detta skulle alltså innebära ytterligare en kraftig underskattning av havsnivån 2100. Slutligen indikerar modellerna att Antarktis glaciärer kommer att växa framöver tack vare ökad nederbörd till följd av uppvärmningen, och i IPCCs rapport (AR4, WG1, s 821) räknar man med att detta skulle bidra till en sänkning av havsnivån. Rahmstorfs invändning mot det sistnämnda är att det inte finns något stöd för en sådan effekt i historiska data [2].

Beräkning av havsnivån 1990-2100 enligt Vermeer och Rahmstorf, jämfört med IPCCs rapporterade värden i AR4. Röda data är observerad havsnivå.

Hämtat ur Vermeer & Rahmstorf 2009 (PNAS)

Varför spretar projektionerna då så mycket? En anledning är att mätresultaten som finns att tillgå har stora osäkerheter. Det finns två typer av mätningar av havsnivån: satellitmätningar som sträcker sig från 1993 och framåt, och tidvattenmätare som funnits sen slutet av 1800-talet men som anses ge någorlunda säkra mätningar först från 1961 och framåt. Tidvattenmätningarna är behäftade med ganska stora systematiska osäkerheter som kommer av att de mäter sträckan mellan botten och vattenytan. Faktorer som sedimentation får därmed stor inverkan, men även att stationerna har flyttats. Tidvattenmätarna ger en havsnivåhöjning på 1.8 +/- 0.5 mm per år för tiden 1961-2003. Detta stämmer någorlunda väl överens med modellerna, men inte med den observerade avsmältningen av is i polarområdena. Satellitmätningarna däremot, behäftade med egna osäkerheter som bland annat kommer av att det ligger en hel atmosfär mellan satelliten och havsytan, ger en ökning på 3.1 +/- 0.7 mm per år för tiden 1993-2003.

Förändring i havsnivån från 1970. Det grå fältet är projektionerna som rapporterades i IPCCs TAR från 2001. Från the Copenhagen Diagnosis, sid 39.

Rahmstorfs invändning att modellerna tydligt underskattar den uppmätta höjningen av havsnivån fanns med redan i The Copenhagen Diagnosis från i höstas (se nedan) utan att leda till någon större uppståndelse. När det gäller diskrepansen mellan maxtemperaturen hos de scenarier som används för modellering av havsnivån och maxtemperaturen som används hos övriga scenarion som rapporteras av IPCC kan man nog förvänta sig att det kommer att vara åtgärdat i nästa rapport som kommer 2013. Anledningen till att resultaten från modellkörningar med lägre temperatur och kortare tidsperiod alls är med, är att de var de modelleringsresultat som fanns att tillgängliga när rapporten skrevs, och forskningen har naturligtvis inte stannat där. Om Rahmstorfs protester får någon praktisk konsekvens återstår alltså att se, vilket inte gör det mindre viktigt att uppmärksamma frågan.

I väntan på detta kommer här en kort sammanfattning av vad som hänt på havsnivåhöjningsfronten sen sista IPCCrapporten:

Ett av de viktigare sammanfattande dokumenten är Copenhagen Diagnosis CD (n.b. att Rahmstorf står som huvudförfattare till en av de artiklar som citeras i CD). Dokumentet utgjorde underlag till COP15 i Köpenhamn, och är en halvtidsuppdatering av forskningsläget mellan senaste och nästkommande IPCCrapport. Uppsalainitiativet bloggade så klart.

Kontentan i CD var att den uppmätta höjningen av havsnivån för åren 1993-2008, de vill säga från det att det finns satellitmätningar att tillgå, är 3.4 mm/år. Detta stämmer överens med den observerade nettoavsmältningen från Grönland och Antarktis, men är 80 % högre än förväntat i IPCCrapporten Third Assesment Report (TAR) från 2001, där 1.9 mm/år angavs som bästa uppskattning för tidsperioden. Detta gällde alltså mätningar av havsnivån, modellerna som används i AR4 från 2007 indikerar fortfarande i stort sett samma ökningstakt (inom 10 %) som i TAR från 2001.

Ett antal peer-reviewade artiklar har förstås också publicerats, och här följer ett axplock av sådana som inte citerades i Copenhagen Diagnosis. [Text inom hakparentes är mina kommentarer].

Pritchard et al rapporterade i Nature att man med högupplösta satellitmätningar detekterat både snabb och långsam förflyttning av is [dvs. dynamiska responser], längs kanterna av både Grönlands och Antarktis ismassor. De beräknar att uttunningen av ismassorna tack vare dynamiska responser nu sker på alla latituder på Grönland, och även på vissa ställen i Antarktis. [Det verkar alltså här som om man bör plocka in dynamiska responser i nästa IPCCrapport]

Förändring i markytans (dvs. istäckets) höjd för perioden 2003-2007 (meter per år) på Grönland och Antarktis. Från Pritchard et al 2009 (Nature)

Velicogna rapporterar i Geographical Research Letters att avsmältningen [3] ökade i hastighet både på Grönland och på Antarktis under tidsperioden april 2002 till februari 2009. På Grönland ökade avsmältningshastigheten från 137 gigaton is per år 2002-2003, till 286 gigaton per år för 2007-2009, dvs. en ökning med 30 +/-11 gigaton per år för perioden 2002-2009. I Antarktis ökade avsmältningshastigheten med 26 +/- 14 gigaton/år för tiden 2002-2009, så på Antarktis smälter numer (2006-2009) 246 gigaton is bort per år. [Att hastigheten ökar skulle alltså innebära att ismassornas tillförsel av vatten till världshaven ökar med tiden, vilket pekar mot en ytterligare underskattning av havsnivån 2100.]

Förändring i total ismassa på Grönland för perioden april 2002 till februari 2009 (övre figuren), och motsvarande förändring för Antarktis (nedre figuren). Blå linje ofiltrerade data, röd linje flytande medelvärde för 13 månader (för att ta bort säsongsvariationer), grön linje är medelvärde beräknat med minstakvadratmetoden.
Figurer hämtade i Velicogna 2009 (Geophysical Research Letters)

Avslutningsvis så rapporterar Milne et al i Nature Geoscience att vid en genomgång av befintlig litteratur (review-artikel) fann man att majoriteten av tillgängliga studier föreslår att medelvärdet för höjningen av havsnivån kommer att bli mindre än 1 meter fram till 2100. Däremot kan höjningen skilja sig med flera decimeter beroende på var man mäter, höjningen av havsnivån kommer alltså inte att bli lika stor överallt. Milne et al föreslår därför att en viss del av den framtida forskningen bör fokusera på att skapa bättre förståelse för mekanismerna för var och hur dessa spatiala skillnader kommer att återfinnas, så att man kan identifiera högriskområden för extrem höjning av havsnivån.

Havsnivån påverkas av flera olika faktorer, vilket gör att havsytan höjs mer på vissa ställen, och till och med sänks på andra (figur a). De viktigaste faktorerna idag är tillförsel av vatten från smältande polarisar (figur b) och förändring i vattnets i densitet på grund av temperaturförändringar (figur c). Högerklicka för att öppna bilden i större format.

Ofta när man pratar om havsnivåförändringar tänker man sig att förändringen sker jämnt fördelat över jordytan, till exempel när man säger att Grönlands istäcke innehåller tillräckligt mycket vatten för att höja nivån med 7 m (vilket inte kommer att ske i brådrasket). I verkligheten är det mer komplicerat än så. När man mäter med satellit mäter man havsnivåns höjd relativt jordens centrum, och då måste man ta hänsyn till (isostatisk) deformering av den solida planeten och till att gravitationen och jordens rotation påverkar fördelningen av vatten och att denna förändras när is blir vatten och tvärt om.

Figur b visar modellerade resultat över hur avsmältning av Grönland (ovan) och avsmältning av västra Antarktis (nedan) skulle påverka havsnivån vid en smältningstakt som skulle resultera i en medelhöjning av havsytan på 1 mm per år. Största höjningen sker alltså på andra sidan jorden, sett från avsmältningsområdet, medan havsnivån sänks i närområdet.

Figur c visar havsnivåns medelförändring över tiden 1950-2003, uppskattad från den mätta temperaturen i haven.

Bild och text från Box 1 i Milne et al 2009 (Nature Geoscience)

Fotnoter

[1] De dynamiska responserna innefattar alla förändringar i ismassa som inte direkt kan kopplas till den uppmätta temperaturen eller nederbördsmängden. En av de mer citerade artiklarna i ämnet dynamiska responser (209 citeringar i dagsläget) är ett Letter to Science från 2002 av Zwally et al där man föreslår en mekanism för en dynamisk respons som skulle kunna öka avsmältningshastigheten högst väsentligt: Smältvatten från glaciärens yta skulle leta sig ner till marknivån och fungera som smörjmedel mellan markytan och isen. Detta får isen att ”flyta” ut mot havet och därmed öka takten på avsmältningen så att den blir högre än vad man kan vänta sig enbart med ledning av temperatur- och nederbördsförändringar. Den ökade avsmältningshastigheten leder naturligtvis till snabbare höjning av havsnivån.

[2] En möjlig förklaring kan vara att dynamiska responser historiskt sett har trumfat över nederbördsökningen, vilket lett till en nettoförlust av is.

[3] Gäller avsmältningen av total ismassa, dvs. inte att isen bara drar sig tillbaka vilket inte nödvändigtvis betyder att ismassan minskar i storlek.

Vad Sisyfos inte kunde uppnå

Sisyfos sten rullar ständigt tillbaka strax under toppen på kullen och han får börja om från början med sitt arbete. Vad han i evighet strävar efter är att nå en tipping-point¹. Inom klimatvetenskapen talar man ofta om tipping-points, men där ses de snarare som något man helst vill undvika.

Vad är en tipping-point?
Begreppet tipping-point har lite olika betydelser i olika sammanhang och även inom klimatologi används lite olika definitioner på tipping point. Man kan i huvudsak tala om två varianter:

A) En situation där klimatsystemet passerar en punkt där en ny jämnvikt inträder. Även om påverkan efter detta avtar eller upphör kommer systemet inte att återgå till den ursprungliga jämnvikten utan till den nya. Detta kan liknas med en kula på en bucklig bana.

B) En situation där man når en kritisk punkt där faktorer gör att klimatsystemet ändrar sig på ett nytt sätt och övergår från ett "spår" till ett annat. Systemet ändrar sig på ett oproportionellt sätt mot tidigare. Man kan likna detta med en uppskalning av en figur. Före tipping-pointen förändras alla delar enligt vissa proportioner medan efter inträder nya proportioner och figuren förvrängs mot tidigare. Denna typ av tipping-point kan vara reversibel i den meningen att om påverkan försvinner eller minskar återgår systemet det ursprungliga läget.

A) Tipping-point där systemet övergår mot en ny jämnvikt om kulan passerar toppen på höjden. B) Tipping-point där systemet förändras på ett nytt sätt vid passage av punkten.

Tipping-points påverkar både regionala och globala klimatet. Vissa tipping-points har stor inverkan regionalt men liten globalt andra påverkar även det globala klimatet tydligt. Inverkan av en tipping-point kan vara antingen förstärkande, neutral eller motverkande till den pågående uppvärmningen.

Till sin natur är tipping-points i ett komplext system som klimatet svåra att nå säker kunskap om så kunskapen kring dem varierar och mycket forskning pågår för att reda ut vilka som finns och hur de fungerar.

Misstänkta tipping-points världen över. (Källa: Köpenhamnsdiagnosen)

Några omtalade tipping-points i klimatsystemet

Arktis havsis: Det finns en uppenbar återkoppling för havsisen i Arktis. Is har högre albedo samt en isolerande verkan jämtemot havet under. Ju mer is som smälter under sommaren desto större havsytor kan värmas av sommarens sol. Höstens varmare vatten försvårar istillväxten under vintern vilket i sin tur bidrar till tunnare och mer lättsmält is nästa sommar. Den oväntat snabba avsmältningen i Arktis tolkas av flera forskare som att isen har passerat en tipping-point och går mot en förstärkt avsmältning. Vi får då räkna med fortsatt snabb avsmältning kombinerat med förstärkt årlig variation i isutbredningen närmaste decennierna. Dock finns det en viktig effekt som gör att denna tipping-point är av typ B (ovan). Ju tunnare is desto snabbare växer den till. Detta betyder att isen reagerar snabbt på en förändring av temperaturen mot det kallare. Det smältande Arktis bidrar i sig till att förstärka globala uppvärmningen då större och större mörka havsytor exponeras för sommarens sol.

Grönlands inlandsis:
Grönlands inlandsis är ett en enorm kupol av is som sträcker sig långt ner på annars isfria lattituder. Att isen finns kvar beror framför allt på två viktiga skäl: Isens stora höjd; temperaturen minskar i snitt med knappt 1 grad per hundra meter upp i atmosfären och allra största delen av inlandsisen är på över 1500 meters höjd; och att Grönlands is är tillräckligt stor för att drastiskt påverka sitt eget klimat. Om Grönlands inlandsis smälter tillräckligt mycket kommer den att hamna i en ostoppbar avsmältning då den minskande höjden i sig leder till ökande temperaturer som driver på avsmältningen. En tipping-point av typ A. En avsmältning av Grönland bidrar med över 6 m i global havsnivåhöjning och minskar märkbart jordens albedo vilket höjer temperaturen globalt.²

Lyckligtvis talar mycket för att Grönlandsisens tipping-point är vid globala temperaturer på minst 3 grader men troligen närmare 6 grader över dagens. Skeendet är också med mänskliga mått långsamt då det pågår under århundraden.

Västantarktiska isskölden: Stora delar av västra Antarktis is vilar på berggrund djupt under havet och stöttas upp av trycket från de stora shelfisarna. Berggrunden lutar också så att den är grundast vid kusten. Om shelferna fortsätter att brytas upp smälta finns det en risk att inte bara stödet i kanten försvinner, vilket får isen att strömma snabbare ut i havet och tunnas ut, utan att havsvatten också tränger in mellan berggrunden och isen när trycket ovanför minskar vilket fungerar som smörjmedel. Resultatet blir en, i glaciärsammanhang, snabb utströmning av inlandsisen i havet. En kollaps på detta sätt för västantarktisk skulle ge en havsnivåhöjning på drygt 3 meter och när den kommit igång ordentligt vara mycket svårhejdad.

Det finns flera tecken på att denna process påbörjats men osäkerheten är stor om hur känslig isskölden är för fortsatt temperaturökning.

Amazonas regnskog: Regnskogen i Amazonasområdet är beroende av en hög årlig nederbörd och korta torrperioder. Om torrperioderna blir för långa kan regnskogen skogen ersättas med mer savannlik vegetation. Denna förändring kan gå snabbt; en fråga om decennier till skillnad från hundratals år som gäller för de stora issköldarna. Det finns en klar risk att torrperioderna kommer att förlängas under global uppvärmning vilket kommer att påverka ekosystemen och eventuellt tunna ut skogen. Men de två största hoten idag är det extra trycket från skogsavverkning och bränder. Stora sammanhållna skogsområden bidrar till luftens fuktighet och därmed ökad nederbörd över området. Regnskogarna är också dåligt anpassade till skogsbränder och är därför känsliga för ökad torka och ökad förekomst av bränder.

Kombinationen av skogsavverkningen, avsiktliga eller oavsiktliga skogsbränder från ökad mänsklig aktivitet i området och klimatförändringar kan putta regnskogen över en tipping-point där återväxt inte längre är möjlig. Det mest utsatta området är östra amazonas där mänsklig aktivitet är som störst och samtidigt påverkan av klimatförändringen är märkbarast.

Indiska monsunen: Sommarmonsunen över indiska subkontinenten är oerhört viktig för klimatet, ekosystemen och människorna i hela området. Nederbörden under monsunen är avgörande för vattentillgången och för glaciärerna i Himalaya. Monsunen drivs av temperaturskillnaden mellan Indiska oceanen och den upphettade kontinenten. En viktig drivande faktor är den latenta värme som frigörs vid molnbildningen. Denna är i sin tur beroende på temperaturskillnaden mellan marken och havet. Denna återkoppling mellan de drivande faktorerna gör monsunen känslig för störningar.

Den globala uppvärmningen förväntas förstärka monsunen då temperaturdifferensen mellan havet och kontinenten ökar, denna förstärkning kan bli kraftig genom den förstärkande återkopplingen i systemet och leder till större variation i monsunen och intensivare regn. På kort sikt finns ett annat hot mot monsunens stabilitet. Det bruna molnet över sydostasien värmer luften men dämpar uppvärmningen av kontinenten. Risken är att detta når en kritisk nivå där monsunen avstannar.

Sahel: Sahelregionen söder om Sahara är beroende av den västafrikanska monsunen och det råder stor osäkerhet om hur den reagerar på uppvärmningen. Indikationer tyder på att Sahel kan bli fuktigare och grönare. En positiv effekt för alla i området.

Nordatlantiska driften: Strömmen av varmt vatten upp via Golfströmen till nordöstra Atlanten är extremt viktig för Europas klimat. Det varma vattnet kyls av i nordatlanten och sjunker ner för att föras tillbaka som en djuphavsström mot tropikerna. Driften blandar alltså om havet och är därför även mycket viktig för havets upptag av koldioxid då den för ner koldioxid från ytvattnet till havsdjupen. Hela cykeln är beroende på balansen mellan temperatur och salthalt för ytvattnet: Ju varmare havsvatten är desto lägre densitet har det (varmt vatten "är lättare" än kallt) , ju saltare havsvattnet är desto högre densitet har det.

Vattnet inte bara värms i tropikerna utan blir också saltare då avdunstningen är större än nederbörden. Det är alltså salt men varmt vatten som strömmar norrut. I norr överstiger nederbörden avdunstningen och ytvattnet späds ut med sötvatten. Salthalten och där med densiteten sjunker. Högst upp i norr bidrar isbildningen under vintern till att höja salthalten då isbildning pressar ut saltet under kristallbildningen. En tipping-point är om utspädningen motverkar densitetsökningen på grund av avkylningen och isbildningen så att vattnet inte längre sjunker ner i nordatlanten. Detta skulle drastiskt ändra cirkulationen, Europas klimat³ och upptaget av koldioxid i nordatlanten. Studier pågår för att reda ut hur tålig driften är för smältvatten från Grönlands inlandsis, minskning av havsis i Arktis och den förväntade ökningen av nederbörd.

Som framgår av ovanstående är kvantifieringen av nivåer och effekter av alla tipping-points osäkra och mycket forskning pågår. Vi lär få tillfälle att återkomma till detta i framtiden.

1 Jag använder det engelska uttrycket då det har blivit standard i klimatsammanhang även på svenska. Dock väljer jag att stava det med svensk ihopskrivning som tipping-point.

2 Kanske bör påpekas att Grönland smälter och bidrar till havsytans höjning även innan en tipping-point nås. Skillnaden vid passagen är att avsmältningen blir självgående.

3 Detta är det som Hollywoodiserades i The day after tomorrow

Referenser och mer läsning
Hofmann och Rahmstorf, On the stability of the Atlantic meridional overturning circulation

Lenton et al, Tipping elements in the Earth's climate system

Levermann et al, Basic mechanism for abrupt monsoon transitions

Mahli et al, Exploring the likelihood and mechanism of a climate-change-induced dieback of the Amazon rainforest

Notz, The future of ice sheets and sea ice: Between reversible retreat and unstoppable loss

Washington et al, Dust as a tipping element: The Bodélé Depression, Chad

Grönlands vikingar, döden på berget och träden i isen

Paleoklimatologi är vetenskapen kring klimatets historia före moderna mätningar började. Vi har tidigare tagit upp frågor kring globala temperaturen senaste 2000 åren och om istiderna. Nedan följer en titt på klimatet kring våra breddgrader sedan senaste istiden utgående från några observationer.

Under 980-talet koloniserade vikingarna Grönland och levde där på jordbruk, jakt och fiske tills kolonin krympte och dog ut under början av 1400-talet. Den första tiden tycks ha varit en tid av välmåga och kolonin växte till mellan 3000 och 5000 invånare med över 400 gårdar.¹ Kolonin levde dock alltid på gränsen för möjligheten till jordbruk och var beroende av kontakterna med Europa. Orsaker till kolonins utdöende är troligen en kombination av flera faktorer med där försämrat klimat högst troligt varit en viktig orsak.² Vikingarnas kolonier på Grönland har i klimatdebatten varit en viktig del av argumentationen kring en värmebölja under tidiga medeltiden då det är först på senare tid med ökande temperatur som lönsamt jordbruk kunnat bedrivas igen på Grönland.

Den 19 september 1991 fann makarna Simon en människokropp i en svacka vid Schnalstal glaciären högt uppe i Alperna på gränsen mellan Österrike och Italien. Först troddes kroppen vara från någon modern vandrare som förolyckats men undersökningar visade snart att den var mycket gammal. Den döde mannen, som döptes till Ötzi, liksom den utrustning som han hade med sig har av allt att döma legat frystorkad och orörd i isen sedan en höstdag för cirka 5300 år sedan. Även om det inte kan helt uteslutas att han någon gång smält fram tidigare för att sedan täckas igen snart därefter är det knappast troligt då de delar av kroppen och kläderna som exponerades under bara några dagar under omhändertagandet förstördes effektivt av vind och sol.³

Forskare vid Umeå Universitet har hittat mycket gamla väl bevarade rester av skog vid den smältande Kårsaglaciären väster om Abisko. Träddelen på bilden är nära 12 000 år gammal och fynden visar att dagens temperaturer sannolikt är de varmaste på 7000 år. Andra studier av samma grupp har även visat att ädellövträd förekommit i dagens fjällvärld för mellan 9500 och 8000 år sedan för att sedan försvinna i och med kyligare klimat.



Hur stämmer dessa observationer med de temperaturkurvor som forskarna får fram från borrhål i glaciärer, sjösediment, trädens årsringar med mer?

Kaufman et al har analyserat paleoklimatdata i Arktis senaste 2000-åren och kommit till slutsatsen att Arktis upplevt en svagt sjunkande temperatur under denna tid men den trenden har tydligt brutits under 1900-talet. Ovanpå denna trend finns variationer, med bland annat en höjning av temperaturen under 900-talet. Den sjunkande trenden stämmer väl med förändringen av instrålning under sommaren på grund av förändringar av jordbanan:

Blå - rekonstruerad temperatur, Röd- uppmätt. Figur: Köpenhamnsdiagnosen.

För ett längre perspektiv kan man använda Vinther et al, 2009 och deras rekonstruktion av Grönlands temperatur från 9700 fvt till slutet av 1900-talet.

Kurvan visar 20-årsmedelvärden fram till perioden 1960-80

Man ser här tydligt den snabba temperaturhöjningen vid istidens slut upp till ett temperaturmaximum följt senare av en långsam nedgång. Som jämförelse har jag markerat några av händelserna som nämns ovan. Naturligtvis beskriver inte ett fåtal borrhål på Grönland med någon precision vad som händer i Skandinavien eller i Alperna, dock kan man konstatera att den generella bilden är i överensstämmelse med de specifika händelserna.

För att återgå till vikingarna och Grönland så kom de alltså till ett land som hade haft en lång period av långsamt fallande temperaturer med tusentals år av orörd jordbildning och beväxning. Vikingarnas jordbruk hade också en stor inverkan på landskapet och deras egen försörjning. Något som man bör ha i åtanke när man gör jämförelser med 1900-talets tinande Grönland med dess trädlösa landskap och steniga randområden intill den stora inlandsisen.

1) Wikipedia
2) Jared Diamond, Collapse
3) Konrad Spindler, The Man in the Ice

Foto:
Ruin och Ötzi: Wikipedia Commons
Trädrest: Umeå Universitet