Jonathan Foley: The other inconvenient truth

Professor Jonathan Foley från Institute on the Environment, University of Minnesota, berättar om den andra obekväma sanningen

Svagt eller inget samband mellan solaktiviteten och molnighet

Figur 1. Konstnärlig representation av solen och ett moln.

Följetången fortsätter. Finns det något samband mellan inflödet av kosmiska strålar och bildningen av moln? I så fall, hur pass betydande är det?

En av de viktigaste svårigheterna med att undersöka dessa frågor har varit dålig tillgång på data över molnighet. Nu har lyckligtvis det satellitbaserade instrumentet MODIS levererat data i drygt tio år, vilket möjliggör statistiska analyser och jämförelser med data för solinstrålning och flöde av kosmiska strålar. Både molnighet och kosmisk strålning har kraftiga variationer på korta tidsskalor och den hypotetiserade kopplingen mellan dem är momentan.

Benjamin Laken och hans medarbetare har i en artikel i  Journal of Climate gjort en sådan analys. Resultatet är nedslående för dem som trott att tydliga samband skulle finnas. Forskarna hittar inga signifikanta korrelationer mellan molnighet och solinstrålning eller flöde av kosmisk strålning.

Ny klimatvetenskap

Den senaste tiden har flera intressanta klimatvetenskapliga artiklar publicerats. 

Uppskattningar av klimatkänsligheten med hjälp av istider

Klimatkänsligheten, det vill säga hur känsligt jordens klimatsystem är för förändringar i strålningsbalansen, är en fråga som ofta berörs i klimatdebatten. Klimatförvillare vill gärna framställa en bild av att IPCC:s intervall på 2-4.5 grader för fördubblad koldioxidkoncentration enbart är resultat av beräkningar i datormodeller, vilket är fel. I senaste IPCC-rapporten sammanställs uppskattningar som gjort med hjälp av temperaturdata, både från den pågående uppvärmingen och från paleodata.

Nu har två nya uppskattningar kommit. Schmitter med flera använder senaste istidsmaximat och finner en något lägre klimatkänslighet (1.7-2.6 grader med 66 % sannolikhet) än många andra studier. Real Climate är kritiska, och som vanligt bör den intresserade lekmannen avakta och se hur resultaten tas emot i forskarsamhället. Det positiva med studien är extrema scenarier med klimatkänsligheter på uppemot 10 grader tycks vara väldigt osannolika. Det negativa, vilket inte har med studien i sig att göra, är att resultaten uttnyttjats i klimatförvirrarpropaganda. Bloggen World Climate Report tog sig friheten att sudda ut valda delar i ett diagram. Mer om detta (och studien och hur den ska tolkas) kan ni läsa i en intervju med Nathan Urban, en av artikelns författare.

Rohling med flera använder data från flera istidscykler för sin uppskattning och får en klimatkänslighet nära 3 grader och breda felmarginaler, precis i linje med IPCC:s sammanställning.

Analys av temperaturdata 1979-2010

Forster och Rahmstorf  subtraherar inverkan från solinstrålning, vulkaner och El Niño/La Niña från globala temperaturdata från land- och satellitmätningar. Resultatet är att uppvärmingen efter millenieskiftet fortsatt på samma sätt som innan, vilket inte borde vara någon överraskning för Uppsalainitiativets läsare.

Hos tamino kan ni läsa om metoderna och vad som menas med att justera data. 

Uppdatering av den vetenskapliga grunden för klimatarbetet

SMHI har i en ny rapport sammanställt kunskapsläget i klimatfrågan. Författarna Markku Rummukainen, Daniel J. A. Johansson, Christian Azar, Joakim Langner, Ralf Döscher och Henrik Smith skriver i sammanfattningen:

Det naturvetenskapliga kunskapsläget om klimatförändringarna förbättrats ständigt genom forskningen om klimatsystemet, klimatpåverkan, klimatets variationer och förändringar samt klimateffekter.

Kunskapsläget är väletablerat när det gäller den grundläggande fysiken bakom växthuseffekten, liksom att genomsnittstemperaturen vid jordytan stigit de senaste femtio åren. Det är också mycket sannolikt att det mesta av den observerade uppvärmningen beror på mänsklig klimatpåverkan.

Samtidigt finns det betydande osäkerheter när det gäller konsekvenserna av klimatförändringarna samt hur mycket utsläppen behöver minska för att man ska nå ett givet klimatmål. Värdet på klimatkänsligheten är den viktigaste faktorn för beräkningar av hur mycket växthusgaser vi kan släppa ut, givet ett visst temperaturmål.

Forskningen visar att det behövs stora och snabba utsläppsminskningar för att uppnå tvågradersmålet. För att nå ett lägre temperaturmål, till exempel ett 1,5-gradersmål, är de nödvändiga utsläppsminskningarna än mer omfattande.

...

Jämfört med IPCC:s AR4 från 2007, har nya forskningsresultat publicerats om klimateffekter. I denna rapport har vi fokuserat på havsnivåhöjningen, havsförsurningen, den biologiska mångfalden samt klimateffekter i Arktis.

Jämfört med genomgången av kunskapsläget i AR4 visar nya resultat att den framtida havsnivåhöjningen kan bli större, havsförsurningens effekter på marina ekosystem omfattande och även om en del arter kan vara anpassningsbara, kan världens ekosystem påverkas av skillnader i olika arters sårbarhet för klimatförändringarna. I Arktis sker snabba förändringar.

Sammantaget ter sig riskerna för allvarliga klimateffekter större jämfört med AR4. Denna rapport utgår från naturvetenskaplig klimatforskning sedan 2007. Rapporten förordar inte något specifikt temperaturmål, någon specifik utsläppsbana eller specifika policybeslut. Dessa är föremål för politiska avgöranden.

Globalt, regionalt, och lokalt

Stilla havet sett från rymden. Bilden tillhör NASA.

I Bulletin of the American Meteorological Society kom det för ett tag sedan en artikel med

rubriken "Att skilja mellan rollerna hos naturlig och mänskligt orsakad decennievis klimatvariabilitet." Artikelns sammanfattning lyder (min översättning):

Givet att, under de närmsta 10-30 åren, magnituden på de naturliga decennievisa variationerna kan komma att tävla med mänskligt orsakade klimatdrivkrafter på regionala skalor, så kan man föreställa sig att initialiserade decennievisa förutsägelser kommer att ge viktig information för klimat-relaterade hanterings- och anpassningsbeslut. Sådana förutsägelser är för närvarande en av de stora utmaningarna för klimatsamfundet. Detta förutsätter att man identifierar de fysikaliska fenomen - och deras motsvarigheter i modellerna - som kan ge ökad förutsägbarhet på decennie-tidskalor, inklusive en uppskattning av de fysikaliska processer genom vilka mänskligt orsakade drivkrafter kan växelverka med eller framhäva naturlig variabilitet. Ett sådant fysikaliskt ramverk är nödvändigt för att ge en konsekvent utvärdering (och insikter i möjliga förbättringar) av de decennievisa förutsägelseexperiment som planeras bli utvärderade som en del av IPCCs 5:e bedömningsrapport.

De naturliga decennievisa variationer som främst behandlas i den här översiktsartikeln är cirkulationsmönster i Stilla Havet och Atlanten. De regionala effekterna av de här variationerna är viktiga att förstå dels för att avgöra hur mycket olika faktorer bidrar till de regionala klimatförändringarna, och dels för att kunna ge underlag för planering om hur dessa förändringar ska bemötas. De regionala klimateffekterna anses vara ett viktigt område inför nästa IPCC-rapport.

Jag har satt ordet "regionala" i fetstil i sammanfattningen, eftersom det är ett viktigt ord i sammanhanget. Missar man det så är det lätt att dra tokiga slutsatser. "Regional" är inte samma sak som "global", utan syftar på ett delområde (t ex Norden) av jorden. Ett tredje begrepp är "lokal", som ofta syftar på en enskild plats eller ett mindre område, t ex Uppsala.

Att de regionala variationerna kan vara större än de globala (och de lokala större än de regionala) är inte överraskande. Det är en naturlig följd av att det vi betecknar globalt är ett medelvärde av regionala/lokala värden. Om man har ett antal variabler som varierar över tiden, så kommer deras medelvärde också att variera, men i regel inte lika mycket. Tänk dig t ex att du har en tärning som du slår 10 gånger. Tänk dig också att du har 10 tärningar som du slår 10 gånger var, och tar deras medelvärde varje gång. Tänk dig till sist att du gör det samma med 100 tärningar. Då kan resultatet se ut så här (simulerat):

En tärning: [4, 4, 1, 3, 1, 3, 3, 6, 4, 1]

10 tärningar, medel: [3.5, 3.3, 3.4, 3.1, 4.3, 3.6, 3.3, 4.2, 3.7, 3.1]

100 tärningar, medel: [3.48, 3.34, 3.43, 3.71, 3.63, 3.48, 3.54, 3.52, 3.62, 3.6]

Lägg märket till att spridningen blir mindre ju fler tärningar man har.

Samma sak med lokala och regionala klimatvariationer: de påverkar det globala klimatet, men påverkan är mindre globalt än lokalt eller regionalt. Därför är det viktigt att skilja mellan lokalt, regionalt och globalt. Nu är de lokala klimatvariationerna visserligen inte lika inbördes oberoende som tärningskasten i exemplet ovan eftersom lokala klimatet påverkas av regionala faktorer, och det regionala av globala faktorer, men principen för genomsnittets varians gäller likväl.

Därför vore det förhastat att utifrån artikeln ovan dra slutsatser om att de naturliga variationerna kommer att vara lika stora som de mänskligt orsakade variationerna på en global skala. De kommer även att påverka globalt, men inte lika mycket som regionalt.

Samma sak gäller när man tittar över längre tidsperioder. Om man t ex tittar 900 år bakåt på temperaturen i Jämtland, så är variationerna i regel större än globalt.  Därför är det även här viktigt att inse att lokalt eller regionalt inte är samma som globalt, annars kan det lätt bli tokigt.

Fredagsmys: Lär dig skillnaden mellan väder och klimat, annars....

Strålande nyheter

Den inomvetenskapliga diskussionen om eventuella samband mellan kosmisk strålning och molnbilning fortsätter. Det senaste inlägget (ingen betalvägg) kommer från Benjamin Laken och hans medarbetare och indikerar att snabba förändringar i flödet av galaktiska kosmiska strålar (GKS) påverkar förekomsten av moln på mellanbreddgrader, men bara i samband med hastiga förändringar i molnigheten. Denna effekt ger en ändring i den globala marktemperaturen på runt 0.1 grad under loppet av fyra dagar. Med hjälp av en global klimatmodell ser de att dessa variationer i temperaturen inte kan förklaras på något annat sätt än genom ändringar i molnigheten. Den globala effekten blir runt 0.05 grader. Artikelförfattarnas tolkning är att GKS är en andra ordningens effekt, det vill säga att deras inverkan blir märkbar enbart när de övriga förhållandena i atmosfären är lämpliga. 

Det finns två tänkbara mekanismer för hur GKS skulle kunna påverka molnigheten. Den ena, vars främsta företrädare är Henrik Svensmark, bygger på det välkända faktum att GKS är en viktig källa till joner i atmosfären. Jonerna ska enligt dessa kontroversiella idéer orsaka att nya partiklar bildas, som senare kan växa till och agera som molnkondensationskärnor. Fler molnkondensationskärnor ger tätare och mer långlivade moln. Läs mer här. 

Den andra mekanismen bygger på ideń att joniseringen orsakad av GKS påverkar den elektriska krets som finns i atmosfären. I korthet drivs en ström i atmosfären genom åskmoln och den strömmar sedan ner i områden med fint väder. Joniseringen ökar ledningsförmågan i luften. Forskare har föreslagit (se referenser i Lakens artikel) att detta i slutändan kan påverka hur partiklar förs bort från atmosfären. Artikelförfattarna tolkar sina resultat som mer konsistenta med den senare av mekanismerna.

Så ok, det var solen som orsakade den globala uppvärmningen (som är av godo, egentligen inte finns, och avstannade 1998) hela tiden? Nej, eftersom det saknas någon långsiktig trend i GCR-flödet kan det inte vara så, något vi på Uppsalainitiativet påpekat upprepade gånger. Figuren som visas ovan är från Oulu Cosmic Ray Station som har mätt flödet av kosmiska strålar sedan 1964. Testa gärna själva att generera figurer.

Det finns all anledning att hålla huvudet kallt när det gäller tolkningen av dessa resultat. Den statistiska metoden är ny och beläggen för respektive emot en koppling mellan molnighet och GCR har svängt fram och tillbaka de senaste åren. Det finns en risk för publiceringsbias, det vill säga att resultat som ger statistiskt signifikanta resultat tenderar att oftare resultera i publikationer än icke signifikanta resultat. Att som författarna gör välja ut en delmängd ur data är på många sätt riskfyllt. Därmed inte sagt att resultaten är fel, de måste bara undersökas vidare innan några definitiva slutsatser kan dras.

Kvävet och klimatmodellerna

I den ständigt växande samlingen vetenskapliga publikationer som på olika sätt behandlar klimatförändringar riktar vi in strålkastaren mot en kortare artikel från december 2009 i tidskriften Geophysical Research Letters.

Artikeln är intressant för att den tar upp ett viktigt problem med dagens generation vegetationsmodeller, dvs den del av en klimatmodell som beräknar hur vegetationen påverkar och påverkas av klimatet. Dagens vegetationsmodeller tar vanligtvis inte hänsyn till tillgång eller brist på näringsämnen (framför allt kväve och fosfor) när man räknar på hur växterna kommer att svara på ökningen av koldioxid. Resultatet blir att man riskerar att överskatta den tillväxtökning hos vegetationen som förväntas som svar på koldioxidökningen, vilket i sin tur innebär att man överskattar hur mycket koldioxid som kan bindas in av vegetationen (det vill säga försvinner ur atmosfären), vilket leder till att man underskattar temperaturökningen under den modellerade tidsperioden.

Vi tittar närmare på problemet:

Kväve är för växter ett av de viktigaste näringsämnena eftersom det ofta ingår som byggsten i proteiner, däribland viktiga enzymer i kloroplasterna. Mängden tillgängligt kväve påverkar därför direkt hastigheten för fotosyntesen, växternas mekanism för energiutvinning och kolinbindning. Därmed påverkas växtens tillväxthastighet, och hur mycket och hur snabbt koldioxid kan tas upp och bindas in som biomassa och därmed tillfälligt försvinna ur atmosfären.

Växter kan inte ta upp kvävgas (N₂) direkt ur atmosfären, utan är beroende av kväveföreningar i marken.

Trots att kvävgas utgör 78 % av volymen i atmosfären är därför tillgängligt kväve en bristvara för växter i majoriteten av jordens naturliga ekosystem [1]. Det finns två sätt för växtligheten att komma åt nytt kväve, antingen genom att utnyttja att vissa bakterier kan fixera kvävgas till användbara kvävemolekyler, eller genom att kväve tillförs utifrån via deposition av kväveoxider och ammoniak från atmosfären.

Dagens klimatmodeller räknar med antagandet att en ökande koldioxidhalt kommer att medföra en ökning av fotosynteshastigheten (”koldioxidgödsling”), vilket leder till en ökning av tillväxthastigheten och åter en ökning av mängden koldioxid som tas upp ur atmosfären. En ökad tillväxt leder till en ökande efterfrågan på kväve, men man har alltså inte tagit hänsyn till hur mycket kväve som faktiskt finns tillgängligt för växtligheten när man modellerar tillväxten under det närmsta århundradet. En av huvudanledningarna till detta är att man saknat bra metoder för att räkna på hur en sådan kvävebegränsning skulle se ut. Resultatet blir att man indirekt gör antagandet att kvävetillgången kommer att öka med ökande efterfrågan.

I den aktuella artikeln räknar författarna på något man kallar ”global Nitrogen deficit”, vilket man definierar som skillnaden mellan hur mycket kväve som finns tillgängligt för vegetationen, och hur mycket kväve som skulle behövas för att vegetationen ska kunna lagra in så mycket koldioxid som klimatmodellerna förutsäger. I studien ingår elva kopplade klimatmodeller [2], och man har räknat på tidsserien 1900 till 2050, respektive till 2099.

Resultatet av studien blev att nio av de elva testade modellerna krävde mer kväve än vad som kommer att finnas tillgängligt, och överskattar alltså hur mycket koldioxid som kommer att tas upp. Den beräknade extra uppvärmningen, när kväveunderskottet tagits med i beräkningarna, låg mellan 0.38 och 0.72 grader fram till år 2050, och 0.69 till 1.19 grader fram till 2099.

Studien är en av de första i sitt slag, och siffrorna ovan bör snarast ses som en fingervisning om storleksordningen på en eventuell inverkan. Författarna föreslår att nästa IPCC-rapport (2013) skall innehålla resultat från en ny generation kopplade klimatmodeller där även kvävet inkluderas i modelleringen, och fler resultat lär presenteras inom de närmsta åren.

Fotnoter

[1] Här används ordet ”naturliga” som samlingsnamn på all icke uppodlad mark, ett försök till översättning av engelskans ’unmanaged’ . Det är framförallt landekosystem utanför tropikerna som har kväve som huvudsakligt begränsande närningsämne. Tropikerna och haven begränsas istället framförallt av fosfortillgång, vilket också tas med i studien.

[2] Från C4MIP projektet

LänkarScience daily
Discovery news
Liknande studie (Science daily)
Liknande studie i Geophysical Research Letters

Referat: Klimatseminarium i Riksdagen

Thomas Palm som bevistade klimatseminariet i Riksdagen den 24/3 refererar här i ett gästinlägg begivenheten

Den 24/3 ordnades ett litet klimatseminarium i riksdagen av ledamöterna Ingemar Vänerlöv(KD), Lars Gustafsson (KD), Jan Ericsson (M) och Sven Yngve Persson (M). Jag var närvarande på inbjudan från Jan Ericsson som jag utbytt en del tankar med och tänkte här ge ett kort referat. Andra referat med lite andra åsikter återfinns här:

Ericson i Ubbhult

The Climate Scam

Förste talare var professor Michael Tjernström från meteorologiska institutionen vid Stockholms universitet. Bortsett från att han drog över tiden på ett spektakulärt sätt höll han ett utmärkt anförande om varför han tror på AGW [antropogen global uppvärmning]. Inget nytt för den som är insatt i debatten, men gav förhoppningsvis något matnyttigt till politiker som inte studerat just klimatfrågan tidigare.

Tjernström visade på 1900-talets temperaturkurva och hur pass väl klimatmodeller reproducerar den om man tar med CO₂, och hur dåligt det går om man ignorerar effekten från CO₂. Han gick längre tillbaka i tiden och visade på senaste millenniets temperaturer, den så kallade spagettigrafen, där trots osäkerheterna i data alla rekonstruktioner visar på att slutet på 1900-talet är rekordvarmt. I en längre rekonstruktion visade han data från Vostok med korrelationen av koncentrationen av växthusgaser och temperatur cirka 700 tusen år tillbaka och hur dagens halter av CO₂ och metan idag ligger långt utanför vad vi sett någon gång tidigare under denna period.

Näste talare var professorn i miljökemi Göran Petersson som hade en lite annan syn. Han oroade sig istället för en ny istid och tyckte våra CO₂-utsläpp bara var bra om de kunde skjuta upp en sådan. Petersson hävdade även att ingen ens försöker göra modeller för nästa istid. (Se: Kommer nästa istid?)

Petersson tvivlar dock på att CO₂ verkligen kan ha någon signifikant effekt. Han drog också fram temperaturkurvan under 1900-talet och konstaterade att den inte stämde så hemskt bra med en kurva över den ökade CO₂-halten. Detta är visserligen korrekt, men tråkigt nog för Petersson så hade ju Tjernström just visat på att klimatmodeller som tar med alla kända effekter inklusive CO₂ ger just en sådan hackig kurva. Nästa argument Petersson hade var att eftersom det redan finns så mycket CO₂ i atmosfären så ökar temperaturen bara logaritmiskt med halten. Sant, men också välkänt och medtaget i alla klimatmodeller så där slog han in en öppen dörr. Petersson var skeptisk till att det kunde finnas positiva återkopplingar i klimatet, men det argumentet verkade inte helt genomtänkt. Han nämnde inte ens vattenånga som är den största positiva återkopplingen.

Sen gick Petersson till försvar för den medeltida värmeperioden, där han avfärdade den kända ”hockeyklubban” och något förvånande gjorde det genom att hänvisa till en kurva från första IPCC-rapporten där värmeperioden är mycket framträdande. Vad Petersson kanske inte visste var att den kurvan baseras på en artikel av Lamb från 1965 som endast inkluderar centrala England. (Se här) Den säger alltså nästan inget om klimatet på hela norra halvklotet.

Tredje talare var Professor Sten Bergström från SMHI som talade om det svenska perspektivet. Bergström oroade sig mest för ökningen av havsytan som accelererat under senare år, och han visade på en kurva där ökningen nu balanserar landhöjningen i Stockholm medan i södra Sverige havsnivån stiger. Han gav exempel på hur det kan vålla problem till exempel genom att nivåskillnaden mellan Mälaren och Östersjön inte är större än att den riskerar att åter bli en havsvik om ett sekel om havet stiger som befarat. Däremot ansåg han att varningar för fler eller starkare stormar var förhastat, något underlag för sådana slutsatser finns inte.

Till sist talade professorn i fysikalisk kemi Peter Stilbs. Han talade mest om hur han misstrodde IPCC och hur han ansåg att klimatmodeller bara handlade om kurvanpassning och att man med tillräckligt antal frihetsgrader kan anpassa till vilken temperatur som helst. Ett argument som baseras på att Stilbs antingen inte känner till eller inte låtsas om all den forskning och de mätningar som ligger bakom hur man väljer parametrarna för hur moln, vattenånga, aerosoler etc uppträder.

Som synes var det en klar uppdelning mellan två klimatforskare som accepterar AGW och två som forskar inom andra områden som inte gör det. Denna skillnad återspeglades även i synen på ”climategate” och de upptäckta felen i IPCC:s rapport som Stilbs och Petersson gjorde stor sak av medan Tjernström och Bergström visserligen ansåg det pinsamt att det smugit sig in fel i rapporten men att det handlade om detaljer som inte förändrade resultatet i stort.

Thomas Palm

Finns det en global medeltemperatur?

Den 6 mars i år skrev Maggie Thauersköld-Crusell på sin blogg:

Redan 2006 menade forskargruppen Essex-McKitrick-Andresen att någon signifikant genomsnittstemperatur som stöd för den globala uppvärmningen inte finns. Rapporten kan laddas ner här.Essex-McKitrick-Andresen 2006-06-06 (1)

Är det fysikaliskt och matematiskt meningsfullt att tala om ett temperaturmedelvärde i det icke-jämviktssystem som klimatet utgör?

Den artikel M T-C refererar till är ett verk av matematikern Christopher Essex, ekonomen Ross McKitrick och fysikern Bjarne Andresen. De hävdar att det inte går att definiera något bra mått på en global medeltemperatur och därmed inte heller någon global uppvärmning. För att nå den slutsatsen gör Essex et al. ett antal hårresande fel*, som vi inte diskuterar i detalj här utan istället tar vi upp vilka praktiska konsekvenser ett avfärdande av begreppet medeltemperatur får för det dagliga livet. Istället för att använda en global medeltemperatur anser författarna att vi bör jämföra det spann av temperaturer som uppmäts. Exempelvis är solen varmare än Pluto eftersom att deras respektive temperaturspann inte överlappar.

Problemet är förstås att det här resonemanget inte bara är tillämpbart för olika himlakroppar eller olika tidsperioder i Jordens historia, utan för exempelvis olika länder eller årstider. Eller som i exemplet i artikeln, i ett kök. Om Essex et al.:s felaktiga resonemang hade varit korrekt hade det inte varit möjligt att ge meningsfulla svar på en rad både alldagliga och vetenskapliga frågor. Har det funnits en medeltida värmeperiod? Hur mycket kallare var Jorden under senaste istiden? Är det kallare på vintern än på sommaren? Är det varmare i Spanien än i Sverige? Dessa frågor har naturligvis meningsfulla svar; det är varmare på sommaren än på vintern. Det är lätt att observera att medeltemperaturen i Valencia är högre än i Göteborg, även utan att använda termometrar. Varför växer det inga apelsinträd eller palmer längs Hjalmar Brantingsleden, tro? Detta trots att det ibland kan hända att temperaturen i Göteborg överstiger den i Valencia.

Det som är uppseendeväckande, men ändå inte helt oväntat, är att Essex et al.:s nonsens dyker upp just nu, efter att ha legat i dvala i mer än två år. Varför, kan man fråga sig? Förklaringen är givetvis att det slutligen börjar gå upp för de så kallade 'klimatskeptikerna' att deras påstående om att den globala uppvärmningen avstannat är, och har hela tiden varit, fel. De två senaste månaderna har varit ovanligt varma enligt de satellitbaserade mätningarna, men lite mer moderata i de markbaserade. Vi här på Uppsalainitiativet har i sammanlagt tio poster sedan bloggens barndom (exempelvis från januari 2009) förklarat varför det är fel att tro att den globala uppvärmningen har avstannat. De två senaste månadernas värme har mycket lite med våra slutsatser att göra, de beror ju på långsiktiga trender och inte enstaka månader eller år. För dem som däremot tog det relativt kyliga året 2008 som intäkt för att kunna blåsa faran över för klimatet är detta naturligtvis problematiskt. Skulle det inte bli kallare, sa ni?

Nej, då är det naturligvis bättre att ifrågasätta hela konceptet om en global medeltemperatur. Strunta i den forna hjälten Roy Spencers idoga arbete att beräkna den och alla argument som någonsin framförts att klimatkänsligheten, som ju innefattar en global medeltemperatur, skulle vara låg. Huvudet i sanden, nu!

Någon som fortfarande undrar varför Stockholmsinitiativet och dess likar ofta kallas förnekare?

* Det mest genanta felet i Essex et al. är att de använder temperaturer i grader Celsius, istället för Kelvin, vid termodynamiska beräkningar. Som Eli Rabbett visat invaliderar detta fel artikelns centrala slutsatser totalt (de läsare som har Matlab/Octave kan testa själva). De mått på medeltemperaturen som används visar liknande beteende om beräkningarna utförs korrekt. En student som inte förstått att det nästan alltid är nödvändigt att använda temperaturer i Kelvin vid termodynamiska beräkningar kommer ha mycket svårt att klara ens grundkursen i termodynamik vid en svensk högskola.

Bildtack till NASA/Goddard Space Flight Center, The SeaWiFS Project and GeoEye, Scientific Visualization Studio.

Uppdatering: Open Mind svarar på ett argument mot meningsfull temperaturförändring: Att förändringarna är en slumpvandring. Men som sagt. Lustigt att dessa argument poppar upp nu och inte tex. 2008.

Koldioxid genom Fanerozoikum

Koldioxid är en viktig växthusgas, inget tvivel om den saken. Iskärnor visar att den globala temperaturen och atmosfärens koldioxid koncentration är starkt sammankopplade, där koldioxidökningen förstärker en pågående ökning av temperaturen, och vice versa. Men är detta samband mellan koldioxid och temperatur vanligt i Jordens förflutna innan Kvartär? Finns det indikationer i det förflutna på trösklar i koldioxidnivåer där kalla respektive varma perioder alltid infaller vid ett visst koldioxidintervall? Först, låt oss gå in på hur temperaturen har varierat under Jordens förflutna, mer specifikt under de senaste 542 Ma, den eon som kallas för Fanerozoikum.

Temperaturmätningar
Av naturliga skäl är den mest tillförlitliga uppskattningen av den globala temperaturen före Kvartär förekomsten av vidsträckta inlandsisar. Direkta bevis på omfattande nedisningar är tilliter (litifierad morän) och de olika slags märken ismassan lämnar efter sig på den underliggande berggrunden. Således vet vi idag att en kort nedisning inträffade i Ordovicium (ca. 446-444 Ma) och tre längre nedisningar i dels Devon-Karbon (ca. 361-349 Ma), Karbon-Perm (ca. 326-267 Ma) samt den nutida som inleddes för ca. 35 miljoner år sedan. Det finns även flera indirekta indikatorer på nedisningar som med viss försiktighet kan användas, exempelvis:

• snabba globala förändringar i havsytan som inte kan härledas till tektoniska orsaker
• enstaka större klaster i finkornigare sediment, så kallade dropp stenar eller ”ice-rafted debris”
• utbredning av olika temperaturkänsliga sedimentära bergarter som evaporiter och rev

Fig. 1. Från Royer m. fl., (2004). a) Temperaturavikelsen under Fanerozoikum jämfört med dagens temperatur.b) Den kosmiska strålningen under Fanerozoikum normaliserat mot dagens kosmiska strålning. c) Blå staplar motsvarar omfattande nedisningar och ljusblå kyligt klimat.

Under isfria perioder när den globala temperaturen varierar mellan kylig till varm kan man rekonstruera temperaturen via syreisotopvariationen över tid i marina karbonater (detta uttrycks som δ¹⁸O, kvoten i tusendelar mellan ¹⁸O/¹⁶O relativt till en standard). Syreisotoperna fraktioneras beroende på temperaturen, ju kallare det är, desto mer ¹⁶O evaporerar relativt till ¹⁸O och därmed kommer mer av den tyngre syre isotopen av vara tillgänglig för marina organismer (δ¹⁸O stiger).

Naturligtvis finns det flera faktorer att beakta för att uppskattningen av dåtida temperaturer via δ¹⁸O inte ska bli fel, exempelvis påverkar havens pH (surhet) karbonaternas δ¹⁸O. Tidigare rekonstruktionerna tog inte hänsyn till havsvattnets pH, vilket till stor del styrs av koldioxidmängden. Dessutom, om inte hänsyn tas till detta kommer relationen mellan koldioxid och temperaturen att bli felaktigt försvagad. Notera att den dåtida pH-korrigerade temperaturen är överlag högre, vilket stämmer bättre med paleoklimatologiska observationer under Fanerozoikum, särskilt under Mesozoikum, som karaktäriseras av en lång varm period med flera korta, kalla pulser (från indirekta bevis som fallande havsnivåer, droppstenar och även δ¹⁸O).

Notera att den kosmiska strålningen (Φ i fig. 1) och den okorrigerade temperaturrekonstruktionen förutspår långa och vidsträckta nedisningar, vilka passar illa med de direkta bevis som finns för de omfattande nedisningarna under Fanerozoikum. Däremot inträffar de mest omfattande nedisningar under Fanerozoikum samtidigt med de djupaste dalarna i den pH-korrigerade temperaturrekonstruktionen. Därmed tyder det på, åtminstone under tidsskalor av miljoner år, att kosmisk strålning har mindre påverkan på klimatet än vad som tidigare har föreslagits.

Koldioxid
Vad reglerar atmosfärens koncentration av koldioxid och hur kan vi överhuvudtaget veta något om hur atmosfären utvecklats under de senaste 600 Ma åren, i detta fall med avseende på koldioxid?

På geologiska tidsskalor kontrolleras atmosfärens innehåll av CO2 huvudsakligen av kemisk vittring¹ (hydrolys) av Ca-Mg silikater och den vulkaniska aktiviteten, vilket förenklat kan skrivas:

CO₂+(Ca,Mg)SiO₂ = (Ca,Mg)CO₃+SiO₂ (1)

Det vill säga, reaktionen från vänster till höger beskriver hydrolysen av Ca-Mg silikater i bergrunden på grund av att koldioxid i vatten bildar en svag syra. Allt eftersom reaktionen fortskrider till vänster dras koldioxid ur atmosfären och koldioxidnivåerna sjunker. Ca²⁺ och Mg²⁺ förs ut till haven där de sedimenterar som biogent och kemisk utfällda karbonater. När reaktionen går från höger till vänster beskriver den upphettningen av Ca-Mg karbonater, via vulkanism, metamorfism och diagenes, vilket frigör koldioxid till haven och atmosfären under bildandet av Ca och Mg silikater. Geokemiska modeller (GEOCARB III) av atmosfärens koldioxidinnehåll baserade på marina sediments ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-kvot bygger på att denna kvot varierar i takt med vilket håll reaktion (1) går, då ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-kvoten skiljer sig åt mellan kontinenterna och manteln. Stigande ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr-kvoter indikerar minskande koldioxidnivåer i atmosfären och tvärtom, det vill säga; snabbare vittring av kontinenter leder till ökat inflöde av kontinenternas Sr-isotopsignatur till haven vilket även minskar mängden koldioxid atmosfären och vice versa.

Flera proxy studier används vid rekonstruktionen av atmosfärens koldioxidnivå innan Kvartär, som : δ¹³C i pedogena karbonater (karbonater i "fossila" jordmåner, eng. paleosols), fytoplankton och levermossor (eng. liverworts), antalet stomata i växters ( C₃-växter) blad, samt δ¹¹B i planktoniska foraminiferer. Alla dessa metoder bygger på principen att de samvarierar med koldioxid i dag samt att de kan mätas tillförlitligt i ”Jordens arkiv”. Genom det vi vet om hur de olika proxierna relaterar till dagens förhållanden kan vi applicera denna kunskap på hur dessa har varierat i det förgångna.

Fig. 2. Radiative forcing från CO2 och solen genom Fanerozoikum. Viktigt att ha i åtanke är att Solen var svagare i Jorden förflutna, under nedisningen i senare delen av Ordovicium (ca. 440 Ma) var instrålningen ca. 4 % lägre än vad den är idag. Därmed var koldioxidtröskeln för nedisning betydligt högre än dagens. I grafen antas det att luminositeten ökat linjärt från 94.5 % av dagens ljusstyrka. Värdena är relaterade till de förindustriella nivåerna (CO2 = 280 ppm; solens luminositet = 342 W/m2). De mörka banden representerar perioder där direkta bevis för omfattande nedisning existerar. Efter Royer (2006)

Fig. 3. Koldioxid och temperatur variationen från slutet på Ordovicium till idag (460-0 Ma). Perioder med starka indikationer på utbredda inlandsisar markeras av mörkgråa staplar. Ljusgråa staplar markerar kyligt klimat. Horisontella prickade linjer representer möjliga trösklar för globalt kalla händelser respektive omfattande nedinsningar. Därmed kan 1000 ppm vara en tröskel till globalt sett kallt klimat och 500 ppm vara en tröskel till omfattande nedisningar. Efter Royer (2006).

Vad kan vi dra för slutsatts av att koldioxidnivåerna i atmosfären över lag samvarierar under Fanerozoikum (Fig. 2-3)? Ja, att koldioxid är den primära orsaken till klimatförändringar är inte säkert, men sett till vad Jordens förflutna säger oss så finns det mycket som indikerar på att koldioxid med stor sannolik är en av flera viktiga faktorer, som solens luminositet, kontinenternas konfiguration, Jordens albedo, orbitala parametrar, som styr det globala klimatet. Är man lagd åt det cyniska hållet kan man i alla fall glädja sig åt att om koldioxidnivåerna fortsätter att stiga kommer de utgöra en liten försäkring mot framtida istider.

Se även: AGU 2009: "Den största reglerratten"

¹Även fotosyntesen och mängden kol som begravs i marken inverkar på atmosfärens halt av CO2 men den är av mindre betydelse, och detta samband kan skrivas:

CO₂+H₂O = CH₂O+O₂ (2)

Denna reaktion är den som reglerar mängden syre i atmosfären, vilket produceras via fotosyntesen när reaktion (2) går till höger samtidigt som organiskt material begravs i sediment och för en tid stuvas undan kol-cykeln. När reaktion (2) går till vänster beskriver den oxidationen av organiskt material eller upphettning av sedimentära bergarter rika på organiskt material.

Refferenser i urval:
Berner, R. A. GEOCARBSULF: A combined model for Phanerozoic atmospheric O2 and CO2 . Geochim. Cosmochim. Acta 70, 5653–5664 (2006).
Berner, R.A., Kothavala, Z., 2001. GEOCARB III: A revised model of
atmospheric CO2 over Phanerozoic time. Am. J. Sci. 301, 182–204.
DeConto, R. M. & Pollard, D. Rapid Cenozoic glaciation of Antarctica induced by declining atmospheric CO2 . Nature 421, 245–249 (2003).
Fletcher B. J. et al., 2008. Atmospheric carbon dioxide linked with Mesozoic and early Cenozoic climate change. Nature Geoscience 1, 43-48.
Carne R.E., J.M. Eiler, J. Veizer et al., 2007. Coupling of surface temperatures and atmospheric CO2 concentrations during the Palaeozoic era. Nature 449, 198-202
Huber, B.T., Norris, R.D., MacLeod, K.G., 2002. Deep-sea paleotemperature record of extreme warmth during the Cretaceous. Geology 30, 123–126.
Kump, L. R. Reducing uncertainty about carbon dioxide as a climate driver. Nature 419, 188–190 (2002).
Montanez, I.P., Tabor, N.J., Niemeier, D., et al. 2007. CO2-forced climate and
vegetation instability during Late Paleozoic deglaciation. Science,315, 87-91.
Royer, D. L., Berner, R. A., Montanez, I., Tabor, N. J. & Beerling, D. J. CO2 as a primary driver of Phanerozoic climate change. GSA Today 14, 4–10 (2004).
Royer, D. L. CO2 -forced climate thresholds during the Phanerozoic. Geochim. Cosmochim. Acta 70, 5665–5675 (2006).
Shaviv, N.J., and Veizer, J., 2003, Celestial driver of Phanerozoic climate?: GSA Today, v. 13, no. 7, p. 4–10.
Siegenthaler, U. et al. Stable carbon cycle-climate relationship during the late Pleistocene. Science 310, 1313–1317 (2005).
Veizer, J., Godderis, Y., and François, L.M., 2000, Evidence for decoupling of atmospheric CO2 and global climate during the Phanerozoic eon: Nature, v. 404, p. 698–701.

Aerosoler, moln och klimat: Kosmiska strålar I

Vi har i en tidigare post givit en introduktion till luftburna partiklars inverkan på väder och klimat. Efter vår post om solens inverkan är det nu dags att gå igenom de påstådda sambanden mellan kosmiska strålar och molnbildning, och därigenom vårt klimat.





Så som filmen demonstrerar krävs det partiklar som vattenånga kan kondensera på för att dimma eller moln ska bildas. Annars håller sig vattenångan övermättad i luften. Partiklar med egenskapen att vara "attraktiva" för vattenånga att kondensera på kallas molnnukleationskärnor (CCN, Cloud Condensation Nuclei). En viktig egenskap är att de inte får vara för små, en diameter runt 100-200 nanometer ett vanlig tröskelvärde. En stor del av antalet partiklar i atmosfären är så kallade sekundära partiklar, vilket avser att de är bildade genom kondensation av gaser. Exempelpå detta är organiska ämnen, som vid oxidation i atmosfären blir mindre flyktiga (dvs får lägre jämviktsångtryck), blir övermättade och tillsammans med vattenmolekyler kondenserar till fast fas eller vätska. Svaveldioxid som blir till svavelsyra och kväveoxider som blir salpetersyra kan gå samma öde till mötes.

Figur 1. Blåaktigt dis bestående av sekundära partiklar i Blue Mountains, Australien.

Nukleationshändelser
Dock bildas som regel inte nya partiklar kontinuerligt i atmosfären. Så länge bildandet av mindre flyktiga ämnen i luften sker tillräckligt långsamt och det redan finns partiklar kommer de bildade molekylerna att fastna på de redan befintliga partiklarna istället för att bilda nya. Under speciella mikrometeorologiska förutsättningar, med snabb oxidation och få redan befintliga partiklar, kan nya partiklar bildas i stort antal. Dessa sk. nukleationshändelser har observerats i vitt skilda miljöer, allt från finsk barrskog som är nästan helt opåverkad av mänsklig aktivitet till kraftigt förorenade områden som exempelvis Mexico City.

Både naturliga och människoalstrade ämnen deltar i dessa processer. Det som händer i grova drag är att molekyler klumpar ihop sig till kluster, som sedan växer till genom att fler molekyler fastnar på dem. Den detaljerade beskrivningen av processen är dock oklar, mycket beroende på svårigheter med mätteknik. Sedan många år tillbaka finns mätutrustning som klarar att räkna partiklar med diametrar ner mot ungerfär 3 nanometer, vilket möjliggjort den mycket stora mängd studier som forskare gjort, både i lab och i fält. Dock har dessa instrument inte kunnat följa av de första stegen hos en nukleationshändelse.

Joninducerad nukleation

Det finns problem med de teoretiska beskrivningarna av nukleationsprocesser. De modeller som används ger ofta alldeles för få partiklar jämfört med mätningarna. Något saknas i vår förståelse, helt enkelt. Forskare har föreslagit ett antal lösningar på detta, varav joninducerad nukleation¹ är en. Idén är att den elektriska överskottsladdningen hos joner i luften kan stabilisera små kluster av några få molekyler så att de kan fortsätta växa, en tanke som är väl förankrad i de modeller som beskriver sådana system. Det är välkänt att kosmiska strålar är en viktig källa till joner i atmosfären, så vi har ett tänkbart orsakssamband:

Kosmiska strålar -> joner -> kluster -> partiklar -> CCN -> molndroppar -> täta moln med lång livstid -> högre albedo -> nedkylning

Forskare i Köpenhamn (bland andra Henrik Svensmark) har genomfört laboratorieexperiment² som visar att droppar av svavelsyra och vatten bildas mer effektivt i närvaro av joner. Bevisar då det att koldioxiden saknar klimatpåverkan, att Köpenhamnsmötet bör ställas in och en rättegång bör inledas mot klimatforskarna?

Nej, inte riktigt så. I laboratorieexperiment försöker forskare bara variera ett fåtal parametrar, medan de andra hålls konstanta. På detta sätt kan ett samband härledas, men det gör också att resultaten inte utan eftertanke kan tillämpas på den komplexa situation som råder i den verkliga atmosfären. I fallet med de danska experimenten finns flera sådana problem. Koncentrationen av svaveldioxid är högre än vad den vanligtvis är i atmosfären och experimenten följer inte partiklarnas tillväxt upp till den storlek som krävs för att de ska vara aktiva i molnnukleation. Dessutom finns andra, mer beprövade, hypoteser om att organiska ämnen bidrar vid nukleationen.

Det tycks florera ett missförstånd bland så kallade "skeptiker" i klimatfrågan som gör gällande att medan alla andra forskare satt introvert och trixade med datormodeller, kavlade Svensmark upp ärmarna och började göra experiment. Så är naturligtvis inte fallet, det pågår massor med experimentell forskning om aerosolers bildning och tillväxt på många institutioner över hela världen.

Mätningar i atmosfären
Nyligen har finska forskare³ utvecklat en mätuppställning som kan detektera partiklar som är ännu mindre än 3 nanometer och även avgöra ifall dessa är laddade eller inte. Mätningar i Hyytiälä i den finska barrskogen visade att joninducerad nukleation spelade en underordnad roll. Givetvis måste fler mätningar i olika miljöer tillkomma för att kunna dra fullständiga slusatser. Partikelbildning har studerats i Hyytiälä sedan 1990-talet och nyligen har statistiska analyser av de eventuella sambanden mellan kosmisk strålning publicerats⁴. Inga eller mycket svaga samband hittades.

Satelliterna då, dom borde väl kunna säga något? Jo, Henrik Svensmark med medarbetare har genom åren föreslagit ett antal olika korrelationer mellan kosmiska strålar och olika parametrar som beskriver aerosoler och moln. Dessa har granskats av andra forskare och har funnits vara falska eller spuriösa. Nu har en ny artikel⁵ publicerats där drastiska minskningar i flödet av kosmiska strålar på grund av händelser på solen kopplas till minskad molnighet. En annan studie⁶ visar ingen, eller ytterst liten, effekt av samma händelser.

Vi kan alltså dra slutsatsen att beläggen för en kraftig inverkan av kosmiska strålar på väder och klimat på Jorden är spretiga och ganska svaga. I en kommande post tänker vi ta upp frågan om hur väl den på pågående uppvärmningen kan beskrivas av förändringar i flödet av kosmiska strålar.

Referenser:1. Enghoff och Svensmark, 2008, Atmos. Chem. Phys., 8, 4911–4923.
2. Enghoff mfl., 2008, J. Phys. Chem., 112, 10305–10309.
3. Kulmala mfl., 2007, Science, 318, 89-92.
4. Kulmala mfl., 2009, Atmos. Chem. Phys, Discuss. 9, 21525–21560.
5. Svensmark mfl., 2009, Geophys. Res. Lett., 36, L15101.
6. Kristjánsson mfl., 2008, Atmos. Chem. Phys., 8, 7373-7387.

Noll rätt, professorn

I onsdagens Uppsala Nya Tidning har Stockholms-initiativets Wibjörn Karlén skrivit en insändare med rubriken Den globala uppvärmningen existerar inte. Wibjörn Karlén är professor emeritus i naturgeografi och är knappast okunnig om vetenskapen kring klimatförändringarna. Ändå innehåller insändaren anmärk-ningsvärt många uppenbara felaktigheter. Kanske ännu mer anmärkningsvärt att det inte finns några rätt.

"Många länder har insett att dyra åtgärder inte förhindrar variationer i klimatet."

Med de "dyra åtgärderna" menas sannolikt till exempel lagförslaget Waxman-Markey i USA. Congressional Budget Office och miljöskyddsmyndigheten EPA har beräknat kostnaden för detta åtgärdspaket till i storleksordningen cirka 50 cent per dag och hushåll. Det är ingen stor kostnad, men sammanlagt blir det naturligtvis i slutänden ändå mycket pengar, vilket också är anledningen till att det är osäkert om lagförslaget kommer att ta sig igenom senaten.

För de allra flesta kongressledamöterna handlar det dock inte om någon insikt om att klimatåtgärder skulle vara verkningslösa, vilket Karlén implicerar.

Detsamma gäller de styrande i andra länder, som till exempel Kina och Indien, där det finns en stor medvetenhet om faran i klimatförändringarna men där man anser sig behöva öka användningen av fossilenergi för att öka den materiella levnadsstandarden, och där man framför allt anser att de industrialiserade länderna bör bära en större del av bördan.

"En granskning av ett stort antal temperaturserier från skiljda (sic) delar av världen utlagda på nätet visar att temperaturen varierat, men den har inte stigit över temperaturen under första delen av 1900-talet."

Nu är det svårt att veta vad Karlén har hittat för temperaturserier på nätet, men studerar man data från tillförlitliga källor framgår att denna mening är uppenbart lögnaktig. (Med tanke på Wibjörn Karléns yrkesbakgrund är det otroligt att det skulle röra sig om ett misstag.)

Ovanstående graf kommer från USA:s National Climatic Data Center, en division av National Oceanic and Atmospheric Administration som sorterar under det amerikanska handelsdepartementet.

Ovanstående graf kommer från NASA, den amerikanska rymdflygstyrelsen.

Ovanstående graf kommer från Brittiska Metoffice Hadley Center.

Dessa kurvor anses vara de mest tillförlitliga temperaturserierna som finns att tillgå och de visar alla tydligt att 1990-talet var varmare än alla tidigare uppmätta år samt att 2000-talet är ännu varmare.

Förvisso används dessa data i den forskning som IPCC har till uppgift att sammanfatta, men de baseras ingalunda på IPCC (IPCC gör vad jag vet inga egna temperaturmätningar). Vilka data bygger Karlén sitt uttalande på?

"Trädringsserier, iskärnor, glaciärvariationer, mm visar inte att variationerna under 1900-talet avviker från variationerna under tidigare århundraden."

Även detta är fel som, framgår av nedanstående graf.

Denna sammanställning av temperaturrekonstruktioner visar tydligt just att temperaturen under senare delen av 1900-talet avviker ganska dramatiskt från de föregående två årtusendena. Karléns påstående är extra anmärkningsvärt då han själv står som medförfattare till den artikel som ligger till grund för den röda kurvan i figuren (den enda som sträcker sig ända tillbaka till år 0).

De häpnadsväckande påståendena i insändaren skulle, om de var sanna, väcka stort rabalder i forskarvärlden. Men hade Wibjörn Karlén varit intresserad av en vetenskaplig debatt hade han förstås valt att föra den i de vetenskapliga tidskrifterna. Att han i stället går ut på en insändarsida gör det tydligt att hans motiv är ett annat.

"Att inte agera är oförsvarbart" - rapport från Köpenhamn

Den stora klimatkonferens som hölls i Köpenhamn tidigare i år har nu resulterat i en rapport som beskriver forskningsläget i klimatfrågan.

Rapporten är en uppdaterad översikt över forskningsläget för mycket av den forskning som är relevant angående klimatförändringarna: klimatologin, förändringarnas inverkan på samhällen och miljö och de många verktyg och möjligheter det finns för att effektivt hantera utmaningarna klimatförändringen skapar.

Då rapportens trovärdighet säkert kommer att ifrågasättas av klimatskeptiker kan det vara intressant att se på granskningsproceduren. Denna beskrivs på följande sätt (sid. 5):

This report has been critically reviewed by representatives of the Earth System Science Partnership (ESSP), by the parallel session chairs and co-chairs, and by up to four independent researchers from each IARU university. This extensive review process has been implemented to ensure that the messages contained in the report are solidly and accurately based on the new research produced since the last IPCC Report, and that they faithfully reflect the most recent work of the international climate change research community.

Vad står då i rapporten?

För det första slås det fast att de vetenskapliga beläggen för allvarlig klimatpåverkan på grund av mänsklig aktivitet nu är överväldigande (sid. 6):

The scientific evidence has now become overwhelming that human activities, especially the combustion of fossil fuels, are influencing the climate in ways that threaten the well-being and continued development of human society. If humanity is to learn from history and to limit these threats, the time has come for stronger control of the human activities that are changing the fundamental conditions for life on Earth.

Rapporten är indelad i sex "nyckel-meddelanden" som vi refererar nedan med tyngdpunkt på de naturvetenskapliga aspekterna.

1 Klimattrender
Det konstateras att på flera viktiga punkter ligger förändringarna i överkant av vad som antogs i IPCCs senaste rapport:

• Nya data tyder på att värmeinhållet i havet ökat 50% mer än tidigare uppskattat. Denna nya uppskattning stämmer även bättre med observationer av havsytans höjning.
• Analyser av havsytans höjning och observationer av avsmältning från Grönland mm indikerar en höjning av havsytan på mellan 0,5 och 1,5 m under detta sekel vilket är dubbelt så mycket som tidigare uppskattning
  
• En av de mest dramatiska förändringarna sedan IPCCs senaste rapport är den snabba avsmältningen av sommarisen i Arktis.
• Utsläppen från fossila bränslen har accelererat och växer nu med 3,4% per år vilket är i övre gränsen av IPCCs utsläppsscenarier

Andra intressanta rön är att andelen koldioxid som tas upp av havet och i andra koldioxidsänkor har minskat de senaste 50 åren och tecken på att denna trend kommer att fortsätta. Klimatförändringarna är också mycket långsiktiga. Globala medeltemperaturen kommer knappt börja falla de första tusen åren efter att koldioxidutsläppen minskats till noll. Bland annat innebär det att havsnivåhöjningen kommer att fortgå under lång tid och länge efter detta århundrades meter-höjning är passerad. Risken att passera så kallade "tipping-points" som regionalt eller globalt förstärker klimatförändringen redan vid två graders global uppvärmning är högre än tidigare analyser visat. En direkt effekt av den ökande halten koldioxid i atmosfären är försurningen av haven som går extremt fort jämfört med tidigare förändringar och effekterna på marint liv har observerats.2 Effekter på samhällen och natur
Ökad värme har flera effekter på människors hälsa. Modellstudier tyder på att en ökning av medeltemperaturen på 2 °C kan minska skördarna av spannmål med 5-20% i Syd- och Sydost-asien samt Afrika söder om Sahara med stora effekter för livsmedelstillgångarna och framför allt barns hälsa. I många städer kommer en tvågradig ökning av globala temperaturen fördubbla, eller mer, de årliga dödstalen i värmeböljor. Vattentillgången kommer att försämras i många områden redan vid 1 till 1,5 °C global temperaturökning. Försurningen av haven och de snabba förändringen som temperaturstegringen och havsnivåhöjningen innebär ökar kraftigt trycket på Jordens ekosystem.

Den sammanlagda bedömningen av klimatförändringarnas inverkan visar högre risker för negativa konsekvenser än den bedömning som gjordes 2001:

3 Globala mål och tidtabeller
Snabb och uthållig utsläppsminskning koordinerat regionalt och globalt är nödvändig för att undvika farlig klimatförändring. Globala temperaturen har redan stigit 0,7 °C från förindustriell nivå och på grund av eftersläpningar i klimatsystemet är en ökning upp till 1,4 °C oundviklig. Till detta kommer tröghet i de sociala systemen som begränsar möjligheten att minska utsläppen snabbt. Koldioxidnivåerna i atmosfären är redan så höga att det är orealistiskt att hindra en passage av tvågradersgränsen åtminstone under en kortare tid. För att minimera den maximala uppvärmningen måste utsläppen börja minskas kraftfullt nu.

Ekonomer är inte överens om hur kostnader för klimatåtgärder och risker med klimatförändring ska hanteras i analyser. Trots detta finns det ett växande antal analyser som visar att både kostnaderna att motverka och parera klimatförändringar ökar ju längre man väntar. Ekonomiska analytiker håller i allmänhet med om att osäkerheterna i framtida klimatförändringar inte är ett rationellt skäl att försena program för utsläppsminskningar.

Även om det kan vara politiskt känsligt är det ett kritiskt steg mot minskade utsläpp att konsumenterna känner av kostnaderna. De politiska åtgärder som görs måste vara koordinerade globalt och uthålliga för att ge marknaden tydliga spelregler. Satsningar på innovationer och nya teknologier är också väsentliga. Analyser tyder på att det är möjligt tekniskt och ekonomiskt att begränsa temperaturhöjningen kring tvågradersnivån om alla möjligheter tas tillvara inklusive teknologier för att fånga in och lagra koldioxid.

4 Rättviseaspekten
Många av de människor som kommer att drabbas tidigast och mest av klimatförändringarna är de som redan har minst marginaler i dagens fattigare områden och i U-länder. En annan viktig rättviseaspekt är mellan generationerna. På grund av den långsiktiga verkan av koldioxidutsläppen i atmosfären och fördröjningar i klimatsystemet så är det framtida generationer som kommer att drabbas hårdast. Även de etiska frågorna kring människans roll i naturen är viktiga i och med den hotande katastrofen för den biologiska mångfalden.

Ökningen av koldioxidhalten sedan förindustriell tid kommer till allra största delen från industrinationerna medan idag är det flera av de nu snabbt industrialiserande länderna som ökar sitt bidrag mest. Detta måste behandlas i samband med förhandlingar kring begränsningar.

Arbetet med utsläppsbegränsning och parering av klimatförändringarna kan inte separeras från de vidare målen kring ekonomisk och social utveckling globalt och regionalt. De måste hanteras tillsammans.

5 Att inte agera är oförsvarbart
Vi har redan många verktyg och angreppsvägar i samhället - ekonomiska, teknologiska, beteende och styrning - för att effektivt hantera utmaningen från klimatförändringarna. Om dessa verktyg inte används fullt ut kommer inte utmaningen att kunna mötas och övergången till ett fossilbränsle-fritt samhälle misslyckas. Vinsterna med en koordinerad satsning på att snabbt motverka och parera är många. Bland annat arbetstillfällen i sektorn för förnyelsebara energikällor, minskning av kostnaderna- socialt, hälsomässigt, ekonomiskt och ekologiskt - på grund av klimatförändringarna samt förbättringar i ekosystemen.

Det är viktigt att satsa på forskning kring hur klimatåtgärder bäst utvärderas och följs upp då vi inte i förväg kan veta att de åtgärder som görs är de bästa. Detta är extra tydligt för åtgärder ämnade att hantera effekterna av klimatförändringarna. Det finns dock ett flertal sådana åtgärder som inte kan vara fel - så som säkerställande av vattentillgångar och satsning på katastrofberedskap - som direkt kan implementeras.

En av de största utmaningarna vi står inför med större befolkning på Jorden är att balansera lokala behoven av land för matproduktion och samhällsstrukturer mot det globala behoven av koldioxidsänkor, biologisk mångfald och produktion av biobränslen.



6 Att möta utmaningen

Övergången till ett hållbart samhälle måste ske på alla skalor - individuellt, lokalt, nationellt och internationellt - och på flera nivåer, från förändringar i vardagen till omvärderingar av värderingar och syn på världen. Den vanliga debatten kring klimatförändringar speglar underliggande värderingar. Till exempel förstärker fokus på att fördela bördorna rättvist och reducering av växthusgaser synen på att samhällsförändringarna är något ont som bör undvikas så långt som möjligt. Fokus på fördelarna och vinsterna med omställningen bygger en betydligt mer optimistisk syn på världen.

Vetenskaplig information, teknologier och ekonomiska styrmedel är alla delar av lösningen men de passerar genom filtret av individers och samhällens syn på världen. Religiösa och traditionella kunskapssystem, förståelse av relationen mellan människa och natur, värderingar och etik, alla avgör till slut om mänskligheten kommer att klara den förestående transformationen eller om mänskligheten slutar seklet i en miserabel +5 graders värld

Per-Olof Eriksson vilseleder i Ny Teknik

Per-Olof Eriksson, tidigare koncernchef i Sandvik och känd så kallad "klimatskeptiker", besökte i mitten av maj det omtalade riksdagsseminariet med Roy Spencer och Bob Carter. Där inspirerades han tydligen till att skriva en debattartikel i Ny Teknik. I artikeln, med rubriken "Vetenskapen oense i klimatfrågan" uttrycker han – återigen – sina tvivel på IPCC:s slutsatser om klimatförändringarna.

Tyvärr innehåller hans artikel en mängd felaktigheter. Låt oss ta oss an dem i tur och ordning:

Källén hänvisade till datormodeller från FNs klimatpanel IPCC, som visar att jordens medeltemperatur med hög sannolikhet kommer att öka med mellan 2 och 4,5 grader om 100 år om vi slutar att använda fossila bränslen som ökar mängden koldioxid i atmosfären.

Nästan rätt, men IPCC skapar inga modeller själva. IPCC sammanställer forskningsläget. Resultat från klimatmodeller ingår som en del av rapporterna. Dessutom, det scenario i IPCCs sammanställning som har den lägsta temperaturökningen har en ökning av temperaturen på 1,8 grader, men då i medeltal. Scenariot med den högsta temperaturökningen har ett medel på 4 grader. Det som kallas klimatkänslighet, alltså den förväntade temperaturökningen vid en fördubbling av koldioxidhalten, brukar annars ligga mellan 2 och 4,5 grader då man pratar kortare tidsperioder som fram till 2100.

Det har även publicerats fler scenarier efter IPCCs sammanställning. Ett sådant scenario kommer från MIT och bygger på antagandet att inget görs åt våra utsläpp av växthusgaser, vilket i den modellen gav en medianhöjning av temperaturen på 5,2 grader.

Det intressanta är att koldioxid är en relativt mild växthusgas, som endast står för några få procent av den totala växthusgaseffekten på jorden. Den helt dominerande växthusgasen är vattenånga, som gör att jordens medeltemperatur ökat från cirka minus 18 grader, om vi inte hade några växthusgaser alls till dagens 14-15 grader.

Detta är ett faktafel, möjligen resultatet av en visklek "klimatskeptiker" emellan? Har Eriksson någon vetenskaplig publikation som stöd för sina 95 procent, en källa ingen annan har sett? Enligt den etablerade vetenskapen står vattenångan för cirka 60 procent och koldioxid för omkring 25 procent av den "naturliga" växthuseffekten. De 95 procent som Eriksson anför har däremot cirkulerat runt i "skeptiska" kretsar i åratal, utan hänvisning till någon källa eller hänsyn till fakta.

Jorden vore således inte lämplig för oss människor utan växthusgaser. Av denna uppvärmning står vattenånga för cirka 95 procent och övriga växthusgaser för resterande 5. Säg att koldioxiden hittills bidragit med två grader, så förstår du att den inte ensam kan bidra med mer än högst ytterligare en grad.

Eftersom uppgiften ovan är fel blir alla slutsatser som bygger på uppgiften fel, även det här. Resonemanget är dessutom självklart ovidkommande. Om Eriksson verkligen trodde att de tiotusentals personer som ägnat sig år klimatforskning de senaste 50 åren skulle ha missat någon enkel poäng som denna borde han försöka publicera sina tankar i vetenskapligt granskad press, hellre än som en debattartikel i Ny Teknik.

Varför visar då modellerna två till tre grader så hög ökning? Jo, det förklarar Källén och "modellmakarna" med att det finns förstärkningsmekanismer som driver upp temperaturen. Klimatforskaren Roy Spencer, som ägnat sitt liv åt att mäta jordens medeltemperatur med hjälp av satelliter, har kommit till motsatt slutsats. Jorden har tvärtom stabiliserande effekter som motverkar koldioxidens växthusverkan.

Förstärkningsmekanismerna är högst reella och finns väl dokumenterade. Återkopplingen från vattenånga har vi till exempel redan beskrivit i två bloggposter, här och här.

De 10-20 år som gått sedan modellerna lanserades stödjer hans slutsatser. Den faktiskt observerade medeltemperaturen ligger idag klar under vad modellerna har förutsagt. Det är molnbildningen som är svår att förutsäga. Mera moln ger en kallare jord och mindre moln ger en varmare jord. Som fysiker inser jag hur svårt det är att göra datormodeller som förutsäger molnbildning. De energimängder som flyttas runt när vatten avdunstar för att sedan falla ut som vattendroppar i moln är mycket stora också i jämförelse med de strålningsenergier som växthuseffekterna bygger på.

En annan spridd myt är att den senaste tidens temperaturer skulle visa att modellerna är fel. Intresserade rekommenderas att läsa den vetenskapligt publicerade artikeln "Is the Climate Warming or Cooling?" där den myten avfärdas. Det är helt riktigt att det finns stora osäkerheter i klimatmodellernas behandling av moln. Självklart hoppas alla att molnen ska uppföra sig på precis det sätt som gör att den negativa återkopplingen blir stor och omintetgör ut de positiva återkopplingarna, men att hänga upp vår framtid på en sådan chansning vore dåraktigt. Vår okunskap går åt båda hållen: Kanske kan molnen ha en stabiliserande effekt, kanske gör dom de värre än vad vi tror idag.

Själv kan jag inte helt följa forskarnas resonemang beträffande förstärkning eller dämpning. Men när jag vet vilka stora temperaturextremer vår jord varit utsatt för under sin långa historia, inser jag att om vi inte hade stabiliserande effekter till normalvärden, skulle dem för länge sedan ha skenat och utplånat allt liv.

Att positiva återkopplingar dominerar betyder inte nödvändigtvis att temperaturen skenar.

Det är alldeles riktigt att "stabiliserande effekter" existerar: Jordens yttemperatur var till exempel ungefär 60 grader C under livets första stapplande steg trots att solen var cirka 30 procent ljussvagare. Detta brukar kallas "faint sun paradox", när den höga temperaturen med stor sannolikhet orsakades av växthusgaser. Framför allt eftersom att den tidiga atmosfären dominerades av koldioxid, men även metan.

Utan de så kallade "stabiliserande effekterna" och livets uppkomst på Jorden skulle Jorden vara en kopia av Venus, då solen i dag är mycket starkare än för 3,5 miljarder år sedan. Dessa så kallade stabiliserande effekter på koldioxid verkar dock över helt andra tidsskalor än vad antropogena utsläpp av koldioxid gör och det är mycket vanskligt att räkna med att de ska ta hand om den ökade mängden koldioxid som mänskliga aktiviteter har givit upphov till. Planeter strävar inte efter att "stabiliseras" vid det klimat Jorden har idag - inte ens Jorden gör det.

Livet på Jorden som helhet klarar alldeles utmärkt av en temperaturökning. Det blir tyvärr svårt för delar av Jordens befolkning att göra detsamma.

Sådana instabiliteter som IPCCs datormodeller förutsätter hade omöjliggjort livets evolution under jordens långa historia. Bob Carter har ägnat mycket tid åt att studera jordens historia och kunde livfullt berätta om tidigare extremer, som för övrigt för det mesta utgjorts av det vi kallar istid, då vårt land var täckt med flera kilometer is.

Enligt den etablerada förklaringen till istiderna är den primära orsaken till klimatförändringarna periodiska variationer i jordens bana runt solen, så kallade Milankoviccykler. De förändringar i strålningsbalansen som dessa orsakar är dock för små för att ensamma orsaka de stora temperatursänkningarna vid en istid. Positiva återkopplingar från vattenånga, koldioxid, albedo etcetera förstärker den initiala nedkylningen, precis som att vi kan förvänta förstärkningar av den uppvärmning som primärt orsakas av antropogena utsläpp av koldioxid.

En ny istid kommer inom loppet av några tusen år att ställa mänskligheten inför enorma prövningar. Kanske kan en uppvärmning av jorden med någon grad fördröja den katastrofen. Vi vet från historien att livets mångfald alltid har gynnats och kulturen blomstrat när jorden varit varmare, medan köldperioder alltid präglats av missväxt, pest och krig.

Förutsägelsen om en ny istid med den fina noggrannheten några tusen år är långt ifrån självklar och detsamma gäller påståenden om kopplingen mellan köld, pest och krig. Men visst finns det en poäng i att forskarna med större och större säkerhet kan förklara vad som reglerar och kan reglera temperaturen på jorden. I en oviss framtid skulle man kanske kunna använda detta för att både sänka och höja temperaturen på jorden. Till en början gör vi klokt i att inte höja temperaturen på jorden genom att släppa ut mer växthusgaser.

För övrigt känns det konstigt att Ny Teknik, som inte tar in repliker i sin tidning, släpper igenom debattartiklar på denna nivå, tyvärr är det inte första gången det har hänt heller.

Aerosoler, moln och klimat: Introduktion

Med aerosol menas fasta partiklar eller flytande droppar (båda kallas i fortsättningen partiklar) som är suspenderade i en gas. Tekniskt sett består aerosolen både av gasen och partiklarna, men ofta syftar man endast på partiklarna. Aerosolen i atmosfären är mycket komplex och det pågår intensiv forskning inom området. Den kemiska sammansättningen och storleken hos partiklarna är viktiga parametrar. Partiklar kan släppas ut direkt, eller bildas genom kondensation av ämnen i gasfas. Den sistnämnda processen kallas nukleation.

Det finns både naturliga och antropogena källor till partiklarna i luften. En av de viktigaste sakerna att komma ihåg är att till skillnad från många gasformiga utsläpp till atmosfären är partiklarna kortlivade. Om all mänsklig aktivitet plötsligt upphörde skulle de antropogena partiklarna vara borta från atmosfären inom några veckor. För en mer djupgående introduktion in i aerosolernas fantastiska värld kan ni exempelvis läsa här.

Förutom att påverka människors hälsa påverkar partiklarna väder och klimat på flertalet sätt. I bilden ovan (tagen från NASA visible earth) ser man ett tjock, gråaktigt täcke av partiklar över Kina. Täcket är ljusare än vad marken är. Således reflekteras mer av det inkommande solljuset ut i rymden, vilket medför att marken inte värms lika effektivt som utan partiklarna. Den långvågiga värmestrålningen påverkas dock inte lika mycket, vilket netto ger en avkylande effekt på marken. Denna effekt är i sig svår att kvantifiera, men det finns ännu svårare problem.

När fuktig luft kyls minskar jämviktångtrycket för vattenånga. (Lite slarvigt brukar man säga att luften inte kan hålla så mycket vattenånga, men det är egentligen fel. Luften påverkar i sig inte jämviktångtrycket för vatten.) Vattenångan kondenserar dock inte spontant till vattendroppar, utan det måste finnas aerosolpartiklar som kan agera som molnkondensationskärnor (Cloud Condensation Nuclei, CCN). Annars håller sig vattenångan övermättad. Om det finns många lämpliga partiklar får man ett moln med många små droppar, om det är ont om CCN blir det färre men större droppar. Molnet med många små droppar reflekterar solstrålningen mer effektivt än det glesa molnet. Dessutom har molnet med små droppar mindre sannorlikhet att bilda nederbörd, vilket kan förlänga dess livstid. Det finns ännu fler effekter som inte får plats här, men den intresserade kan läsa vad IPCC skriver (börjar på sid. 153).

De antropogena partiklarna genereras huvudsakligen vid förbränning, både av fossila och förnyelsebara bränslen. För dem som har råd finns ganska effektiva metoder att minska utsläppen av partiklar. Lagstiftning om bland annat katalytisk avgasrening och minskad svavelhalt i bränslen har förbättrat situationen i de rikare delarna av världen. I många utvecklingsländer bränns mycket biomassa under dåligt kontrollerade former, vilket medför stora hälsorisker. Dessutom släpps partiklar ut som kan påverka det regionala klimatet. Vilken effekt det exakt har beror både på vad för partiklar som släpps ut och de meteorologiska förhållandena på platsen.

Hur har då partiklarna påverkat den globala strålningsbalansen? Enligt senaste sammanställningen från IPCC har nettoeffekten sedan 1750 varit negativ, dvs. kylande.


Det här betyder alltså att utsläppen av partiklar i viss mån har motverkat effekten av växthusgasernas ökade halter och således maskerat en del av den uppvärmning vi kan förvänta oss. Minskningar av aerosolkoncentrationer är delaktiga i uppvärmningen i vissa regioner.