Ozon-hålet börjar återhämta sig

Ozonhålet vid Antarktis i oktober 2015. Bildkälla: NASA Ozone Hole Watch.

En grupp forskare från MIT, NCAR i Boulder samt Leeds University har kommit fram till att ozonhålet över Antarktis börjar återhämta sig. Ozonhålet brukar växa till i september varje år och nå sin största utbredning i oktober. De här forskarna tittade särskilt på september och fann att hålet hade minskat för den månaden under perioden 2000 - 2015. Detta är en god nyhet, och bakom denna nyhet döljer sig en intressant historia om hur ozonhålet upptäcktes och vad som gjordes åt det.

Bildkälla: NASA

Ozon (O3) finns både i troposfären (som vid polerna sträcker sig från markytan till 8 km upp) och i stratosfären (från 8 till 50 km). Ozonansamlingen i stratosfären kallas för ozonskiktet, och det blockerar skadlig UV-strålning från solen. UV-strålning kan bl a orsaka hudcancer hos människor. Ozonskiktet är alltså viktigt för oss, men det var nära att vi helt ovetande förstörde det.

Bildkälla: Pinerest

År 1928 kom man på att man kunde använda klor-föreningar som kallas freoner (CFC på engelska) som kylmedium i kylskåp, frysar och luftkonditioneringsanläggningar. Dessa föreningar var säkrare än dem man använde tidigare: de senare var ofta giftiga, brandfarliga eller explosiva. Freoner blev snart standardmedia för kylning, och de började också användas som drivmedel i sprejflaskor. Vad man inte visste var att freoner från utsläpp och läckage kan föras upp i stratosfären, där freon-molekylerna bryts upp av UV-strålning så deras klor-atomer frigörs. Klor-atomerna reagerar sedan med ozonmolekyler och förstör dem. En enda klor-atom kan förstöra upp till 100,000 ozonmolekyler.

Bildkälla: ozonedepletion.info 

  Bilden ovan sammanfattar reaktionerna. När ozonhålet ovanför Antarktis bildas är dock det sista steget lite annorlunda: klormonoxid-molekylerna reagerar med varandra i stället för med fria syreatomer, eftersom det är ont om de senare. Dessutom finns det andra molekyler som kan binda klor-atomerna och på så sätt stoppa dem från att förstöra mer ozon. Men när det blir särskilt kallt (när vi har sommar på norra halvklotet) så binds dessa molekyler till ispartiklar i polarstratosfäriska moln (även kallade pärlemormoln) och kloret frigörs igen, som klor-molekyler. När så solen kommer upp igen (i slutet av augusti) så splittras molekylerna till kolatomer som kan börja förstöra ozonet än en gång. Det hela är ganska komplicerad, och Antarktis är en plats med speciella atmosfäriska förhållanden.

Under lång tid hade ingen någon aning om att det här pågick i stratosfären. Det var ren tur att två forskare, F. Sherwood Rowland och Mario Molina, i början av 1970-talet blev nyfikna på vad som hände med freonerna i atmosfären. De fann att freoner kan finnas kvar i troposfären i decennier, men när de kommer upp i stratosfären så bryts de ner av UV-strålningen och kan reagera med bl a ozon. De slog larm om att ozonskiktet var i fara, och deras upptäckt ledde till att flera länder, däribland Sverige, förbjöd freoner i sprejburkar. Rowland och Molina tilldelades ett mycket välförtjänt Nobelpris 1995, tillsammans med Paul Crutzen som hade visat att även kväveoxider kunde skada ozonskiktet.

Bildkälla: Scientific Assessment of  Ozone Depletion: 2014. Utgiven av WMO.

Ozonhålet över Antarktis uppstod först i slutet av 1970-talet. Det är egentligen inte så mycket ett hål som en uttunning av ozonskiktet. Det finns helt enkelt färre ozon-molekyler där. Ett liknande "hål", om än mindre, uppstod också över Arktis under vårmånaderna. 1987 visade provtagningar från flygplan över Antarktis ett tydligt samband mellan mer klor-monoxid och mindre ozon. Samma år skrev Europeiska Gemenskapen och 26 länder på Montreal-protokollet, som syftade till att fasa ut användningen av freoner. 2009 hade alla FN-medlemmar skrivit på protokollet.  

Det årliga ozonhålet över Antarktis är den mest dramatiska effekten av freon-utsläppen, men en uttunning av ozonskiktet syns också globalt. Den verkar dock ha stabiliserats under 1990-talet och en blygsam återhämtning kan nu skönjas. Att återhämtningen går långsamt beror på att freonerna är långlivade i troposfären. Därigenom kan de fortsätta att fylla på stratosfären i decennier.

Bildkälla: NAS.

Tack vare ett par nyfikna forskare som inte var rädda för att slå larm, och tack vare ett ansvarsfullt agerande av världens länder så lyckades man avvärja hotet mot ozonskiktet. Freoner hade visserligen varit till stor nytta som kylmedium, men riskerna med deras användning visade sig vara allt för stora. Industrin klagade högljutt men hittade dock snart alternativ till freonerna - vi har ju fortfarande kylskåp, frysar och luftkonditionering. Om inget hade gjorts, så kunde 60% av ozonskiktet varit borta år 2060.

Det fanns dock de som kämpade emot av ekonomiska och ideologiska skäl, och de argument de använde (och fortfarande använder) påminner mycket om de argument som "klimatskeptiker" använder. Ibland är det rent av samma personer: Fred Singer, Patrick J Michaels och Sallie Baliunas deltog i förnekandet av freoners skadlighet för ozonskiktet. Många organisationer med klimatförvillande på agendan har också varit aktiva i förnekandet av freon-ozon-problemet, som Cato Institute, George C Marshall Institute, Heritage Foundation och Heartland Institute.  Man ser också förnekanden poppa upp på klimatförvillarbloggar då och då, som det här inlägget från "The Climate Scam" från 2011  (senare exempel finns också). Många klimatförvillare ser troligen vad som hände som ett farligt föredöme: forskare upptäckte ett hot och det internationella samfundet agerade för att avvärja det. De kanske rent av ser Montreal-protokollet som ett huvud på den "gröna hydran" som de inbillar sig försöker förslava världen.

Mera läsning:

• The Depletion of Earth's Ozone Layer. En bra populärvetenskaplig översikt från National Academy of Sciences.
• Scientific Assessment of  Ozone Depletion: 2014. En tung rapport, utgiven av WMO.
• Frequently Asked Questions About The Ozone Hole, från Weather Underground.
• SMHI om ozonskiktet och ozonhålet.

Som bonus: ett videoklipp med (den sannolika) presidentkandidaten Donald Trump om hårsprej och ozonskiktet. Se här för ett bemötande från FactCheck.org.

Hur vet vi att våra koldioxidutsläpp har orsakat en global uppvärmning?

Den här kurvan (från NASA) torde vara bekant för våra läsare. Den visar hur den globala genomsnittliga temperaturen vid mark- och havsytan har ändrats sedan 1880.

Den här kurvan (från NOAA)  är kanske också bekant. Den visar hur den totala värmemängden i haven har ökat ned till 700 m djup sedan 1955. Även ned till 2000 m kan man se en ökning. Ökningen är dock störts närmast havsytan.

Det går faktiskt ner mycket mer värme i haven än vad som stannar i atmosfären.

Vad beror denna uppvärmning på?  Den kan knappast bero på intern variabilitet, dvs att värme flyttas omkring inom och mellan atmosfär och hav. Den El Nino som har drivit upp temperaturen det senaste året är ett exempel på intern variabilitet där varmt vatten tillfälligt ligger kvar vid havsytan, men dess påverkan rör sig om något år. El Nino och liknande fenomen kan inte förklara varför atmosfären och haven blir varmare samtidigt.

Så det måste vara något annat. Det finns många faktorer som påverkar klimatet. Så här ser t ex det ut om vi tar ett längre tidsperspektiv (PAGES 2k). Det har gått upp och ned, men mest ned p g a ändringar i jordaxelns lutning och i jordbanan. Variationer i vulkanisk aktivitet och solinstrålning har också påverkat, liksom intern variabilitet.

Men någon gång under 1800- och 1900-talen händer något som bryter mönstret, och vi får plötsligt en snabb uppvärmning!

Den viktigaste drivkraften bakom denna uppvärmning är tillförseln av koldioxid (CO₂) och andra växthusgaser till atmosfären.  Så här har atmosfärens koldioxidhalt ökat sedan slutet av 1950-talet då man började med systematiska mätningar (NOAA).

Vi vet att denna ökning av koldioxidhalten  beror på mänskliga aktiviteter, och då främst förbrukning av fossila bränslen. Våra CO₂-utsläpp är så stora att de räcker gott och väl till att både höja halten i atmosfären och i haven (där CO₂ blir till kolsyra) och tas upp av biosfären.

Att koldioxid är en växthusgas som absorberar infraröd strålning som är på väg att lämna jordytan och skickar tillbaka en del av den har varit känt sedan 1859, så den teorin är årsbarn med evolutionsteorin. Den är också jämngammal med genetiken och teorin för elektriska och magnetiska fält. För att förklara hur växthuseffekten fungerar på molekylnivå krävdes dock kvantmekaniken. Här är en pedagogisk TED-video som förklarar detta på en väldigt grundläggande nivå:

När både koldioxidhalten i atmosfären och temperaturen går upp så är detta alltså ingenting som har förvånat vetenskapssamfundet. Det som händer är precis vad man kan förvänta sig. Det enda som har varit en överraskning är att så mycket CO₂ stannar kvar i atmosfären.  Fram till 1950-talet trodde man nämligen att haven skulle absorbera koldioxidtillskottet. Då upptäcktes att havsvattnets kemi gjorde att mycket av koldioxiden som tas upp av haven snart återvänder till atmosfären.

Idag har vi nya högteknologiska metoder för att studera effekterna av koldioxid, och de bekräftar vad vi redan visste . Så sent som förra året lyckades t ex forskare från Berkeley mäta inkommande infraröd strålning vid två platser i Alaska och Oklahoma, extrahera de delar som borde absorberas av koldioxid, och matcha detta mot uppmätta koldioxidhalter. Resultatet kan ses i den här video: koldioxidens effekt på strålningsbalansen är väldigt tydlig.




Observationer av koldioxidens inverkan på strålningsbalansen har tidigare också gjorts med satelliter, bl a av forskare från Imperial College.

Ett mönster som är typisk för koldioxid och andra växthusgaser är att de har en värmande effekt på atmosfären närmast jordytan (troposfären), men i stället en avkylande effekt högre upp (stratosfären och mesosfären, se också här). Detta kan observeras med hjälps av satelliter. Här är tre temperaturkurvor från Remote Sensing Systems (RSS), baserade på satellitmätningar.

Lägre troposfären

Lägre stratosfären

Övre stratosfären

 När vi går från troposfär till stratosfär så övergår uppvärmningen till en avkylning, och högre upp blir avkylingen ännu tydligare. Kurvan för lägre stratosfären visar visserligen inte bara effekten av mer växthusgaser som CO₂, utan även minskningen* av ozon (O₃) som värms av inkommande ultraviolett strålning. De två tillfälliga topparna är orsakade av vulkanutbrott, som släpper ut partiklar som värms upp av solinstrålningen. För övre stratosfären så är det dock bara växthusgaser som ligger bakom avkylningen. Det här mönstret utgör ett tydligt "fingeravtryck" för att det är växthusgaser som har påverkat temperaturen. Om det i stället hade varit t ex ökad solinstrålning som låg bakom uppvärmningen så borde både troposfären och stratosfären har värmts upp.

Men på tal om solinstrålningen, så är det viktigt att inte stirra sig blind på växthusgaser. Hur kan andra faktorer såsom solinstrålning, vulkaner samt ändringar i jordaxelns lutning och jordbanan ha påverkat temperaturen? Kan dessa ligga bakom en betydande del av uppvärmningen? Det är naturligtvis en fråga som har intresserat klimatforskarna. För den som är intresserad av frågan så gjorde nyligen forskare från NASA en grafisk sammanställning för Bloomberg som väldigt pedagogisk - klicka gärna på länken för att se mer.  Så här ser det ut för naturliga faktorer (vulkaner, solinstrålning, jordaxel och bana - grön kurva) jämfört med observerade temperaturer (svart kurva):

Hade det bara varit för naturliga faktorer så skulle globala temperaturen sedan 1880 bara ha ändrats med någon tiondels grad (uppåt eller nedåt). Det  är bara i slutet av 1800-talet och början av 1900-talet som vi möjligen urskilja ett värmande bidrag (om än blygsamt) från naturliga faktorer.

Så här ser det ut för antropogena faktorer (växthusgaser inlusive CO2, markanvändning, ozon, aerosoler från utsläpp - blå kurva):

De antropogena faktorerna  har alltså dominerat under perioden 1880-2005.

 För den som vill gräva djupare i frågan om hur man kan göra skattningar av olika faktorers påverkan så finns ett helt kapitel i IPCCs senaste rapport att tillgå (stor PDF-fil). Här tittar man på mer än bara globala medeltemperaturen. "Fingeravtryck" för olika faktorer som den avkylning av stratosfären som vi diskuterade här ovan är viktiga för att bena ut de olika faktorernas bidrag.

Vår förståelse av växthuseffekten och av koldioxidens bidrag till den globala uppvärmningen vilar på en solid fysikaliskt grund och har bekräftats av observationer på olika sätt.  Det är helt enkelt en väldigt väl underbyggd förklaring till uppvärmningen. Andra faktorer spelar också in, men förutom den avkylande effekten av aerosoler så har dessa sannolikt inte varit så viktiga under det senaste seklet som helhet. Och även om någon ny överraskande kandidat (som kosmisk strålning) skulle dyka upp så negerar inte det vad vi vet om effekten av koldioxiden. Koldioxiden är och kommer att förbli en nödvändig del av varje vetenskaplig förklaring till den globala uppvärmningen.

*Minskningen av ozon är också skapad av mänskliga aktiviteter, närmare bestämt utsläpp av freoner och andra gaser som bryter ned ozon.

Merchants of Doubt del 2 - argument, metoder och motiv

I mitt första inlägg om boken Merchants of Doubt av Naomi Oreskes och Erik M Conway gick jag igenom de områden som boken tar upp: tobaksrökning, SDI och atomvintern, surt regn, freoner och ozon, passiv rökning, global uppvärmning, samt DDT och malaria. Detta är områden som har drabbats av förnekarnas aktiviteter. I det här inlägget följer jag upp med att försöka sammanfatta förnekarnas metoder och motiv såsom de beskrivs i boken. Den som har tillbringat lite tid på förnekarbloggar känner säkert igen de olika argumenten och taktikerna.

Lögner och inkompetens
Att ljuga på olika sätt - hitta på, förvanska, förneka, förtiga mm - är förmodligen det viktigaste vapnet i förnekarnas arsenal. Det bästa exemplet är hur tobaksindustrin tidigt var fullt medvetna om tobaksrökningens skadeverkningar - t o m deras egna forskare hade visat det - men under flera årtionden ljög man framgångsrikt om vad man visste.
Det kan vara svårt att skilja på avsiktliga lögner och kombinationen av inkompetens och önsketänkande. T ex är det fullt möjligt att zoologen och anti-miljövännen Dixie Lee Ray på fullt allvar trodde att klorföreningarna som skadade ozonskiktet kom från vulkaner, och att freoner var för tunga för att nå stratosfären.
Lögner och inkompetens förekommer naturligtvis ofta som element bland de följande typerna av argument.

Peka på osäkerhet
Verkligheten är komplex och våra förmågor att observera den är begränsade, och därför kommer vetenskapen alltid att innehålla osäkerheter. Därför är osäkerheter ett tacksamt argument för förnekare. Ta fallet med rökning. Det finns en rad olika orsaker till att folk får lungcancer, och både miljöfaktorer (t ex asbest, luftföroreningar) och genetiska faktorer spelar in. Det är också långt ifrån alla rökare som drabbas av lungcancer, och även för de som drabbas tar det i regel decennier innan sjukdomen utvecklas. Dessutom är människokroppen väldigt komplex och det finns individuella skillnader. Därför kommer det alltid att finnas hål i vår kunskap om lungcancer och andra sjukdomar, och därför kan det vara svårt att med säkerhet koppla i ett enskilt fall av lungcancer till rökning. Men osäkerhet betyder inte att vi inget vet. I fallet med rökning visste forskarna redan på 1960-talet tillräckligt mycket för att fastslå att tobaksrökning var skadligt. Men genom att kräva total säkerhet kan man skjuta upp åtgärder nästan för alltid.
Som epidemiologen Austin Bradford Hill, till att börja med skeptisk mot tobakens skadeverkningar men senare övertygad, sade:

Allt vetenskapligt arbete är ofullständigt - vare sig det bygger på observationer eller experiment. Allt vetenskapligt arbete riskerar att bli omkullkastat eller förändrat av ny kunskap. Det ger oss inte friheten att strunta i den kunskap som vi redan har, att skjuta upp åtgärder som synes behövas vid en viss tid. Vem vet, frågar Robert Brown, att världen inte upphör i kväll? Sant, men utifrån tillgängliga bevis gör de flesta av oss sig klara för att pendla kl 8.30 nästa dag.

Peka på alternativa förklaringar
En del av osäkerheten i vetenskapen beror på att ofta kan finnas flera faktorer som påverkar. T ex är tobaksrökning inte den enda orsaken till lungcancer. Vulkaner släpper ut svavelföreningar och kan orsaka surt regn. Vulkaner släpper ut klorföreningar som, om de skulle nå upp till stratosfären, kan skada ozonskiktet. Vulkaner släpper ut aerosoler som kan påverka klimatet. Vulkaner släpper även ut koldioxid, som princip också kan påverka klimatet, men mängderna är i praktiken för små. Allt detta är naturligtvis någon som forskarna tar hänsyn till, och man arbetar därför med att skilja olika faktorer åt. T ex kunde man fastställa att det sura regnet kommer från mänskliga aktiviteter genom isotop-analyser, och på samma sätt har man även kunnat fastställa att koldioxidökningen i atmosfären och klorföreningarna i stratosfären kommer från mänskliga aktiviteter. Men förnekarna ignorerar naturligtvis sådana attributionsstudier: att det i princip finns alternativa förklaringar räcker för dem. Att dessa alternativa förklaringar är redan är medräknade, eller är osannolika, avfärdade eller spekulativa struntar man i regel i.

"Mänskliga aktiviteter är för små för att påverka"
Ett argument, som egentligen bara är ett påstående utan någon slags underbyggnad, är att mänskliga aktiviteter är obetydliga i det stora hela. Den brittiske mekanikprofessorn Richard Scorer, som anlitades av freontillverkarna för att turnera i USA för deras sak, hävdade att mänskliga aktiviteter var för små för att påverka atmosfären, och att atmosfären var mycket robust och dynamisk. Samma argument har vi hört många gånger om klimatet.

"Det blir för dyrt och svårt"
En annan typ av argumentation är att hävda att det skulle bli för kostsamt att göra någon, och att de teknologiska och politiska utmaningarna är för stora. I Nierenberg-panelen som inrättades av den amerikanska regeringen för att studera surt-regn-problemet, var Fred Singers främsta bidrag att hävda att det skulle vara för dyrt och svårt att göra något åt problemet. Den slutsatsen kom han fram till bl a genom att helt ignorera de skador på ekosystemen som det sura regnet orsakade. Singer påstod senare apropå ozon-problemet att det skulle bli för dyrt att ersätta freoner med andra föreningar, och att dessa föreningar kunde vara giftiga, brandfarliga och frätande, och dessutom mindre effektiva. Det visade sig senare att Singer hade fullständigt fel: de ersättningar som togs fram var minst lika effektiva och säkra.

"Fattiga människor drabbas"
Ett specialfall av "dyrt-och-svårt"-argumentet är att påstå att åtgärderna särskilt skulle drabba fattiga människor. Detta argument har vi sett användas retrospektivt på det mest perversa vis i fallet med DDT och malaria, när olika förnekare har anklagat biologen Rachel Carson och EPA (amerikanska miljöskyddsmyndigheten) för miljontals afrikanska barns död.

"Det löser sig"
Ett argument som på sätt och vis är motsatsen till "dyrt-och-svårt"-argumentet är att den fria marknaden och den tekniska utvecklingen kommer att lösa problemen, och göra allting bättre. Men teknisk utveckling drivs inte bara av marknadskrafterna; statliga initiativ spelar också stor roll. Industriell tillverkning av standardiserade maskinkomponenter, vilket är centralt i det moderna industrialiserade samhället, utvecklades först av den amerikanska militären. Internet är ett annat uppenbart exempel. Och själva Oreskes och Conways bok utgör en lista på fall där regleringar och andra statliga ingripanden har varit motiverade och har gjort stor nytta (i den utsträckning de har varit tillräckliga, vilket inte alltid har varit fallet).

”Vi kan anpassa oss”
Det hävdas även att det är bättre att vi anpassar oss till problemens konsekvenser än att vi göt något åt dem. Ett närmast komiskt exempel är Reagans inrikessekreterare (kortvarig på den posten) Donald Hodel, som föreslog att vi skulle anpassa oss till ozonuttunningen genom at bära hattar och långärmade skjortor.

"Forskarna har en politisk agenda"
Att anklaga sina meningsmotståndare för att politisera vetenskapen och ha en dold politisk agenda är en närmast självklar taktik när man själv drivs av politiska motiv. Därför föll det sig naturligt för Russell Seitz (kusin till Fred Seitz) från Harvard Center for International Affairs, och senare hos det konservativa James M Olin-institutet, att i samband med atomvinter-diskussionen hävda att forskarna var styrda av politiska motiv:

Aktivister bad vetenskapsmännen om ett medvetande-höjande verktyg och gavs en sekulär Apokalyps för att använda till att predika för vår räddning från kärnvapensdårskap.

Seitz attackerade också vetenskapen som helhet: vetenskapen hade inte mycket med objektivt sanningssökande att göra, utan handlade om "icke-rationella faktorer som retorik, propaganda, och personliga fördomar." Till och med National Academy of Sciences (NAS), där Fred Seitz en gång hade varit ordförande, hade enligt Russell Seitz nu tagits över av det liberala nätverket.
Tobaksindustrin lät 1993 distribuera en handbok för förnekare: Bad Science. Den hade samma sorts budskap:

Alltför ofta manipuleras vetenskapen för att uppnå en politisk agenda.
Statliga myndigheter ... förråder allmänhetens förtroende genom att bryta mot principerna för god vetenskap pga en önskan att uppnå politiska mål.

Detta kom alltså från den tobaksindustri som under årtionden ljög för beslutsfattarna och allmänheten om vad man visste om tobaksrökningens skadeverkningar.
En viktig bakgrund till den här sortens argument är att amerikanska konservativa tenderar att betrakta miljövänner som förklädda kommunister: "ett grönt träd med röda rötter." Därför blir forskning om miljöproblem automatiskt misstänkt.

"Forskarna är bara intresserade av prestige och anslag"
Besläktat med argumentet om den dolda politiska agendan är argumentet att forskarna drivs av egenintresse. T ex beskrev Singer om drivkrafterna bakom ozonforskningen som:

För forskaran: prestige, mer forskningsanslag, presskonferenser, och tidningsartiklar. Också kanske känslan att de räddar världen för framtida generationer.

"Forskarna fuskar"
Ett argument som följer på de två föregående är att forskarna fuskar och bedrar beslutsfattarna och allmänheten. Vi såg i mitt föregående inlägg hur Ben Santer, ledförfattare till attributionskapitlet i första IPCC-rapporten, utsattes för sådana (grundlösa) anklagelse från Seitz och Singer. En liknande behandling fick Robert Watson, NASA, som av Fred Singer under ett kongressförhör anklagades (också här utan grund) för att ha lurat och bedragit kongressen.
Russell Seitz, i sin attack på vetenskapen, utgick från enskilda fall (inom andra områden) då forskare faktiskt hade fuskat - sådant händer ibland - men använde dem för att skapa en felaktig bild av att vetenskapen är genomsyrad av fusk.

Organisation: tankesmedjor, astroturfing
Mycket av förnekeriet organiseras av olika tankesmedjor, stiftelser och institut på högerkanten, t ex George C. Mashall Institute (skapat av Seitz, Jastrow och Nierenberg och aktiva inom bl a SDI, ozon, passiv rökning, global uppvärmning), Heartland Institute (som organiserar en årlig klimatförnekarkonferens, och även är/var aktiva bl a inom DDT och passiv rökning), Heritage Foundation (bl a ozon, global uppvärmning), Competitive Enterprise Institute (bl a passiv rökning, DDT), American Enterprise Institute (bl a DDT), Cato Institute, Tobacco Institute, och Fred Singers egna Science and Environmental Policy Project.
Dessa tankesmedjor får/har fått finansiering av företag som Philip Morris, Exxon, Mobile Oil, General Motors och Chase Manhattan. De finansieras även av rika konservativa donatorer såsom Joseph Coors och Richard Mellon Scaife.
Även så kallad "astroturfing" utnyttjas. Uttrycket kommer från det engelska ordet för konstgräs, och handlar om att bygga upp fejkade gräsrotsrörelser för att skapa ett sken av folkligt stöd. Ett exempel är FOREST (Freedom Organisation for the Right to Enjoy Smoking Tobacco), en engelsk organisation som skapades av den brittiska industrigruppen Tobacco Advisory Council. FOREST bedrev propaganda som hävdade att forskarna, för att uppnå sina frihetsfientliga mål, hade perverterat vetenskapen på ett sätt som kunde jämföras med kommunisterna och nazisterna.

Efterlikna riktig vetenskap
En viktig del av dessa organisationers strategi är att försöka efterlikna riktig vetenskap. Därför anordnar man egna konferenser, ger egna tidskrifter och publicerar rapporter med ett vetenskapligt utseende. Ett exempel är en rapport författad av Fred Seitz, med layouten tagen från rapporter från NAS (National Academy of Sciences), där Seitz tidigare hade varit ordförande. Rapporten medföljde en lista på "klimatskeptiska vetenskapsmän" som cirkuleras av Oregon Institute of Science and Medicine. Hos NAS var man inte roade: man gick ut med ett uttalande där man tog avstånd från Seitz rapport.

Tillgång till media
För att nå ut med sitt budskap använder sig förnekarna av media (tidningar, radio, television, nu också internet); referee-granskade vetenskapliga tidskrifter är inte lika populära. Redan i fallet med tobaksrökningen lyckades man göra sig hörd i media - trots att man inte hade mycket av substans att komma med - genom att spela på media strävan efter balans. Man argumenterade att eftersom media rapporterar om åsikter att rökningen är skadlig, så måste även åsikter om att den inte är skadlig få höras (oavsett om dessa åsikter kommer från en liten grupp personer medan tobakens skadlighet stöds av en överväldigande majoritet av forskarkåren). Och media spelade med - en studie från 1999 av Gail Kennedy och Lisa Bero visade att 62% av alla tidningsartiklar om ämnet publicerade mellan 1992 och 1994 framställde frågan om tobaksrökningens skadeverkningar som vetenskapligt kontroversiell. Media tycker naturligtvis om kontroverser - de är mer spännande och säljer bättre än när alla är överrens. Dessutom har många tidningar och radio- och TV-kanaler en politisk inriktning som gör de benägna att lyssna på förnekarna, och media är beroende av annonsintäkter från bl a tobaksbolag och oljebolag.
Förnekarna publicerar även böcker. En studie publicerad nyligen i Environmental Politics fann att av de "miljöskeptiska" böcker som publicerades i USA under 1990-talet så hade 92% länkar till tankesmedjor och stiftelser på högerkanten. För 1980-talet var siffran 100%.

Maktens öra
Huvudpersonerna i Oreskes och Conways bok - Seitz, Nierenberg, Jastrow, Singer - hade god tillgång till maktens öra. I synnerhet inom det republikanska partiet hade de sympatisörer, och de inbjöds både till Vita Huset och till kongressen. Robert Jastrow skröt 1991 i ett brev till American Petroleum Institute:

Det anses allmänt inom det vetenskapliga samfundet att Marshall-rapporten var ansvarig för administrationens motstånd mot koldioxidskatter och begränsningar av konsumtionen av fossila bränslen.

Motiv
När det gäller företag som Philip Morris och Exxon så fanns det uppenbarligen ekonomiska skäl till förnekeriet, och det gäller också de PR-firmor och adkovatbyråer som de anlitade. Men vad driver en gång i tiden framstående forskare som Seitz, Nierenberg, Jastrow och Singer att förneka väl underbyggd vetenskap, och ofta inom områden där de saknar expertis? Svaret som Oreskes och Conway ger är att det beror på deras ideologi. Det rör sig om personer som har en starkt kapitalistisk och marknadsfundamentalisk ideologi. Deras aktiviteter är en direkt fortsättning på deras arbete under kalla kriget. Då bekämpade man Sovjetkommunismen, och nu bekämpar man regleringar av marknaden (förtäckt socialism) på hemmaplan.

Kväveoxider/nitrater, del två: Förbisedda bovar i atmosfären?

När vi planerade att undertecknad skulle skriva en uppföljare till Mias artikel om kvävet i klimatmodellerna, var jag inte beredd på hur pass utförligt och noggrant hon skulle presentera saken, så jag har sedan genomläsningen av denna grunnat på om det överhuvudtaget finns något relevant kvar att säga som introduktion i ämnet. Nåväl,  jag kan vaska fram en del matnyttigt om de huvudsakliga förloppen uppe i atmosfären - kväveoxidernas och nitraternas kemiska effekter - även om processerna egentligen är mer komplicerade än som kommer att nämnas här:

Om vi börjar med att se till marknivå, så bildas överskott av växthusgasen marknära ozon (O₃) genom att kvävedioxid, (NO₂), reagerar med kemiskt lättflyktiga organiska ämnen, så kallade VOC-er (Volatile Organic Compounds). Detta går till ungefär på följande vis: Normala dagtida ozonreaktionerna vid markytan:

1)  NO₂ + ultraviolett ljus ☼ → NO + O  (Solens strålar bryter ner kvävedioxiden)

2)  O₂ + O → O₃  (Den ensamma syreatomen som är över från 1, reagerar med luftens syre, och blir till ozon)

3)  NO + O₃ → NO₂ + O₂   (Kvävemonoxid reagerar med ozon.)

Ovanstående kedja renderar i sig ingen nettoproduktion av ozon, men om de lättflyktiga organiska ämnena, VOC, tillförs i systemet, kommer VOCns radikaler att reagera med kvävemonoxiden, NO, och bilda nytt NO₂ så att nedersta ledet (3) kan hoppas över och översta reaktionen (1) börja om igen, vilket kan få nettoalstrandet av ozon att öka avsevärt.  Även kolmonoxid, CO, har denna effekt.

Kvävedioxiden kommer i städerna främst som utsläpp från olika motorfordon, från bensinångor, vissa industrier, etc. Inandning av det marknära ozonet, alias "dåliga ozonet", kan orsaka halsirritation, hostande, värk i bröstet, förvärrad astma, emfysem, etc. Dessutom leder höga markozonhalter till nötning på växtlighet och ekosystem: minskade skördar, sämre överlevnad för trädplantor.

Nattetid, lite längre upp, domineras de kemiska reaktionerna av nitrat-radikaler (här betecknade NO₃), vilka bildas genom reaktion mellan ozon (O₃) och kväveoxid NO₂, förutom det som finns naturligt i atmosfären samt utsläpp från bl a jordbruk. Dessutom reagerar NO₂   med NO₃-radikalen, och bildar dikvävepentoxid N₂O₅, en omvändbar process; N₂O₅ agerar mestadels som ett nitratlager.

NO₂ är alltså huvudsakliga ozonreagenten bland kväveföreningarna, men molekylen bildas av de andra sorterna också, genom olika reaktioner. Vid soluppgång sker lejonparten av nedbrytningen till NO₂: genom att det energirika UV-ljuset - med fotonenergin E=h*f - bryter isär nitratmolekylerna.

Lustgas

En annan väsentlig gas i sammanhanget är dikvävemonoxid/dikväveoxid, N₂O, sk lustgas, en växthusgas som dock inte reagerar i troposfären. Däremot gör den en hel del för att bryta ner ozon uppe i stratosfären. Gasen är praktisk att använda vid forskning om och spårning av luftpaketens och luftskiktens förflyttningar, tack vare att dess livstid ligger på över hundra år (på 20 km:s höjd över havet) vilket är en avsevärt längre stund än vad atmosfärens dynamiska processer tar.

Dikväveoxid är en värmeuppfångande växthusgas i samma liga som metan och koldioxid; att reglera även den skulle nog vara nyttigt för klimatet.Gasen ifråga bildas naturligt när kväve i mark och vatten äts av olika bakterier. Molekylerna stiger upp i stratosfären, där majoriteten av dem bryts ned till ofarliga molekyler av kväve, N₂, och syre, O₂, med hjälp av solens strålar.
Men en del av gasen förblir intakt, och kan överleva i hundratals år. Substansen reagerar så småningom med energirika syreatomer och producerar en dödligare förening, kvävemonoxid (NO). Denna molekyl fortsätter sedan med att förstöra ozon. 

N + O₃ → NO + O₂
NO + O → N + O₂
N + O₃ + NO + O → NO + N + 2O₂

Dikvävemonoxidens nedbrytning av ozonlagret är en process som har varit känd sedan 1970-talet, då forskarna oroade sig för miljöeffekterna av flygande överljuds-plan, som släpper ut en hel del ozonnedbrytande kväveoxider.  Huvudsakligen beror problemet dock inte på att dessa plan släpper ut just kväveoxider, utan på att de i regel flyger på högre höjd i stratosfären, där det "goda ozonet" håller till, och det är där kväveoxiderna agerar som ozonförstörare (Nere i troposfären och vid markytan agerar ämnena  - i synnerhet NO₂ - istället som ozon-bildare). NO alstras genom att luftens O₂- och N₂-molekyler reagerar med varandra i den heta jetmotorn. Atmosfärens huvudbeståndsdelar är ju kväve och syre. När kväveoxiden sedan kommer ut i den svalare luften reagerar den delvis med syre, O₂  och delvis med kväve N₂ => NO₂, kvävedioxid, och N₂O

Dikväveoxidens förmåga att förstöra ozon är jämförbar med andra ozon-utarmande ämnen, som kallas hydroCFC-föreningar, (efterföljare till CFC men som också är på väg att avvecklas), men trots att utarmnings-potentialen ligger på samma nivå, kan lustgas ändå ha en mer negativ inverkan eftersom den finns i mycket rikligare mängd.  

Globala mänskliga utsläpp av N₂O ligger på hela tio miljoner ton per år, jämfört med drygt en miljon ton från all CFC.  Forskare menar att människans roll vid produktionen av den skadliga gasen i stort sett har förbisetts. i klimatmodelleringen. På grund av förbränning av fossila bränslen som producerar gasen, samt kvävebaserad gödsling, reningsverk och andra industriella processer som inbegriper kväve, beräknas ungefär en tredjedel av den lustgas som släpps ut per år vara antropogen (människoorsakad).

 

Även om just överljudsflygplans-transporter inte riktigt hunnit bli standard ännu, så lär N₂O-utsläppen (från annat håll än flygplan) nuförtiden förstöra så mycket "bra ozon" som 500 överljudsplan-flygningar per dag vanligen gör. Utsläppen har ökat med ca 0,25 procent per år sedan sedan förindustriell tid.

"Lustgas är, liksom, den bortglömda gasen", säger Don Wuebbles vid University of Illinois i Urbana-Champaign (enligt en artikel i New Scientist, 28 Aug 2009), han som utvecklade metoden för att kvantifiera kemisk ozon-utarmnings-potential.  "Den har alltid ansetts vara [en naturlig växthusgas]. Folk har bara glömt att den ökat." 

/Cecilia

Källor och fördjupning: 
* Lower Atmosphere - Night-time Conditions and Chemistry, 
* Upper Atmosphere, Chlorine Chemistry
(Dr Elmar Uherek, Max Planck Institute for Chemistry)
 * Nitrous Oxide (N2O): The Dominant Ozone-Depleting Substance Emitted in the 21st Century
(A. R. Ravishankara, John S. Daniel, Robert W. Portmann, Science Express, 27 August 2009) 
* Laughhing Gas is the Biggest Threat To the Ozone Layer 
(New Scientist, aug, 2009) 
* Stratospheric Ozone Depletion  
(Chap. 2, The world environment 1972-1992)
* How Does "Bad" Ozone Affect Human Health and the Environment?
(US Environmental protection Agency)
* Tropospheric ozone, smog and ozone-NOx-VOC sensitivity
(Dr Sanford Sillman, University of Michigan)

Bilder i inlägget: 
1. NASAs satellitfoto av smoglager över centrala New York
2. "Aufgeschnittener Metall Katalysator für ein Auto", foto från: Stahlkocher
Katalysatorer fungerar bl a så att de med hjälp av rhodium och platina reducerar NOx-utsläppen. De river ut kväveatomen från inkommande NO/NO₂-molekyler och håller fast kväveatomen, lösgör syret i O₂-form. Kväveatomen kommer så småningom att binda ihop med någon av sina likar som sitter fast på katalysatormetallen, och bilda N₂.  2NO → O₂ + N₂ ,  2NO₂ → N₂ + 2O₂.  För att minska kolmonoxidutsläppen  bränner/oxiderar katalysatorn kolmonoxiden med hjälp av platina/palladium vilket resulterar i: 2CO + O₂ → 2CO₂
3. Formler från Lower Atmosphere - Night-time Conditions and Chemistry,
4. Dikvävemonoxid-molekyl-modell från NOAA Research 
Eftersom molekylen har flera "laddningscentrums"förskjutnings-riktningar, så är det en växhusgas. Den har dessutom dipolmoment, dvs att denna elektronförskjutningslinje även går längs med molekyllinjen ("vågrätt").
5. NASAs F-15B Research Testbed, aircraft #836 (74-0141), med tillhörande Quiet Spike-funktion
NASA bedriver flera forskningsprojekt för att försöka minska temperaturen inuti jetmotorn, så att mindre kväveoxider bildas där. Detta kräver dock stor precision och datorisering av förbränningsskeendet.

Varför kyls stratosfären och mesosfären, egentligen?

Det sägs och observeras att övre delar av atmosfären är under kylning. På 30 - 80 kilometers höjd (stratosfär/mesosfär, beroende på vem man pratar med) mäts trenden till ca 2 - 3 grader per decennium.

Varför händer detta? Helt säker kan man inte vara men här kommer två troliga förlopp:

Först ett par ordförklaringar: Med begreppen värmestrålning och infraröd strålning/ir-strålning menar jag samma sak. Stratosfären (ca 12 km - ca 60 km) är alltså den del som ligger över troposfären (havsytan - ca 12 km). Den består av i princip samma gaser som troposfären - kväve, syre, växthusgaser - men är glesare, kallare och med högre ozon-halt.

Mänsklig aktivitet kan påverka stratosfären på två sätt:

1. Utarmning av ozon
2. Ökning av växthusgaser i både troposfär och stratosfär.

Ozon-anledningen är lättast att få grepp om så vi börjar med den:

I troposfären sker värmeöverföring i huvudsak genom sk konvektion, och inte genom att solens strålar direkt värmer den. Konvektionens förlopp är att luften värms upp genom kontakt med den uppvärmda marken. Luften närmast markytan expanderar medan den värms, stiger uppåt i turbulent rörelse, och blandas med annan luft.

Ifall luften inte någonstans värmdes upp genom solstrålning, utan endast från jordytan och genom konvektion, skulle temperaturen successivt minska med höjden över marken, vilket stämmer de första 12 kilometrarna, men ungefär på den nivån (och vid ca -55 C temperatur) når man den sk tropopausen, där temperaturen börjar öka igen, pga ett visst solstråle-absorberande skikt lite högre upp: ozonlagret.

Konvektion finns bara där varm luft stiger, vilket den inte gör om temperaturen ovanför är högre än denna varma lufts, så tropopausen fungerar alltså som en sorts barriär mellan troposfären och stratosfären. Pga konvektion är troposfären turbulent och väl blandad. Stratosfären däremot, med sin temperaturökning med höjd, är stabil och uppdelad i lager.

Stratosfärens ozonskikt absorberar alltså solens ultravioletta strålar på deras väg nedåt i jordatmosfären. Genom absorption värms ozon-molekylerna, och därmed stratosfären. Vid ozonutarmning medelst t ex freoner, minskar lagrets förmåga att absorbera strålarna, och de åker istället rakt igenom stratosfären, utan att värma den lika mycket.

Vad gäller växthusgasernas påverkan på stratosfären så är förloppet mer komplicerat.

I troposfären, som är närmast jordytan, hindrar växthusgaserna, genom absorption, värmestrålningens väg uppåt från jordytan.

I den tunna, glesare stratosfären däremot, hjälper växthusgaserna istället till med utstrålningen av värme, mot rymden.

När troposfärens halt av CO₂ och vattenånga ökar, blir denna nivå mer och mer mättad; mindre och mindre ir-strålning kan komma därifrån ut mot stratosfär och senare rymd. Det är från dessa övre lager som atmosfären avger värme till rymden och värme kan endast lämna atmosfären i form av radiation . Andra växthusgaser, som ozon, CFC, finns i mindre mängd, så de absorberar inte lika mycket värmestrålning.

I stratosfären sker värmeledning i huvudsak sker genom konduktion (molekyler som krockar med varandra) och radiation/strålning (utsändning och absorption av infraröd strålning). Mer sällsynt är konvektion, dvs uppvärmning genom att sjok av molekyler transporteras/stiger och diffunderar. Koldioxid- och vattenånge-molekyler kan omvandla den värme de tillskansat sig genom konduktion/krockande, till strålning.

Fast uppe på dessa tunna, glesare nivåer av atmosfären har de utsända värmefotonerna, de som färdas med infraröda våglängder, stor chans att åka ut i rymden direkt, utan ytterligare förhalning, eftersom det inte finns så mycket molekyler i närheten för att absorbera dem.

Ökad koldioxidnivå i atmosfären kyler alltså stratosfären på två sätt:

Dels genom att troposfären mättas mer och mer och ir-strålning inte slipper uppåt mot stratosfären så lätt, och dels för att ökningen av växthusgaser däruppe gör att mer ir-strålning lämnar atmosfären. Vid kylning minskar volymen, enligt allmänna gaslagen, och stratosfären, mesosfären och jonosfären (ca 300 km upp) dras samman; dessa lager "faller" nedåt mot oss.

Några frågor? (-:

/Cecilia


Till ovanstående artikel har jag fått viktiga bidrag i form av synpunkter och länkar, från skribenterna Mia och Anders M.


Källor & fördjupning:
Atmospheric Optics: Tropopause and Lower Stratosphere

Stratospheric Cooling - Dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz

Tango in the Atmosphere: Ozone and Climate Change: Jeannie Allen, NASA Earth Observatory

Why is Earth's Upper Atmosphere Cooling? - Moises Velasques-Manoff

New Scientist: Orbital tracking reveals thinning upper atmosphere

Debatewise: CO₂ and global warming

Tanya Philips - Troposphere and stratosphere meet blogosphere

Photos:
1. NASA: Sunset Over Tropopause, Aug 10, 2003
2. Meteorology for everyone, Dask.org: Stratosphere
3. Arctic Stratospheric Cloud, NASA
4. Wikimedia Commons: Water Vapor in the Stratosphere

Twingly:
SvD: Carlgren svarar på läsarnas frågor, Varmaste decenniet hittills,
Recension: Global nedkylning
DN: Skadlig skandal