Observerade och modellerade förändringar i molnigheten

En artikel som just har publicerats online i Nature handlar om hur man har använt satellitdata för att undersöka hur molnigheten har förändrats sedan 1980-talet. Man fann en tydlig minskning av molntäcket runt 40N och 40S, dvs i gränsen mellan de subtropiska och tempererade klimatzonerna. Man fann också att molnens toppar har stigit under perioden. Detta stämmer väl överens med vad man ser i körningar med klimatmodeller. Man identifierar orsakerna som en ökning av växthusgaser, samt en återhämtning från effekterna av två stora vulkanutbrott i början av perioden (El Chichón 1982 och Pinatubo 1991) .   

Så här sammanfattar man konsekvenserna av studien:

Expansionen av subtropiska torra zoner leder till att mindre solstrålning reflekteras tillbaka till rymden. När molnens toppar stiger så blir deras växthuseffekt starkare. Båda dessa förändringar har en uppvärmande effekt på klimatet. Våra resultat tyder på att radiativa drivkrafter genom en kombination av antropogena växthusgaser och vulkaniska aerosoler har producerat observerade förändringar i molnighet under de senaste årtiondena som utgör positiva återkopplingar i klimatsystemet. Vi förväntar oss att en ökning av växthusgaser kommer att få dessa trender i molnigheten att fortsätta i framtiden, såvida de inte motverkas av oförutsägbara stora vulkanutbrott. 

"Positiva återkopplingar" betyder att den uppvärmande effekten av växthusgaser förstärks. Den totala uppvärmningen blir större. Detta är tyvärr dåliga nyheter: hur stora återkopplingarna är inverkar på våra chanser att förhindra en farlig uppvärmning i framtiden.

Referenser
Joel R. Norris, Robert J. Allen, Amato T. Evan, Mark D. Zelinka, Christopher W. O’Dell & Stephen A. Klein. Evidence for climate change in the satellite  cloud record. Nature, publicerad online 11 juli 2016.

Se även en artikel i Washington Post från 11 juli: The world’s clouds are in different places than they were 30 years ago.

Evidence for climate change in the satellite

cloud record

Joel R. Norris

1

, Robert J. Allen

2

, Amato T. Evan

1

, Mark D. Zelinka

3

, Christopher W. O’Dell

4

& Stephen A. Klein

Harmagedon för 252 miljoner år sedan

Det var varken Al Gore eller James Hansen som först fick mig att uppmärksamma klimathotet: det var paleontologen Michael Benton och hans andlöst spännande bok When life nearly died: the greatest mass extinction of all time. Boken handlar om massutdöendet vid slutet av Perm-perioden för c:a  252 miljoner år sedan, när 96% av alla marina arter och 70% av alla landlevande arter dog ut. Lyckligtvis klarade sig den art av däggdjursliknande reptil som ledde fram till däggdjuren. Där finns en del kusliga paralleller med de nu pågående klimatförändringarna: koldioxid spelade en viktig roll. Jag hittade nyligen den här videon från Discovery Channel som handlar om utdöendet och dess orsaker, och där Michael Benton medverkar.

Dokumentären ger naturligtvis en något förenklad bild av forskningsläget. Teorin att utdöendet utlöstes av enorm vulkanisk aktivitet i Sibirien (vilket hävdas i dokumentären) har dock starkt stöd av nya forskningsresultat. Denna vulkaniska aktivitet pågick sannolikt under 100,000-tals år, och den totala volymen magma som släpptes ut beräknas ha räckt till för att täcka en yta så stor som USA med ett kilometer-tjockt magmatäcke. Detta ledde till en global ekologisk förödelse som närmast för tankarna till  Cormac McCarthys roman The Road.

De efterhängsna vulkanerna

Då och då har jag nöjet att komma ut bland folk och prata om växthuseffekten och den globala uppvärmningen. De senaste gångerna har flera personer ur publiken kommit fram till mig efteråt och frågat om inte vulkaner släpper ut mycket mer koldioxid än vad människor gör. Att denna fråga återkommande dykt upp på senaste tiden har slagit mig som lite udda. Är det bara en slump, eller är det någon gammal efterhängsen klimatmyt som väckts till liv där ute någonstans?

Svaret är nej. De årliga utsläppen från vulkaner ligger i dagsläget på någonstans runt 1% av de mänskliga utsläppen. Detta har vi skrivit om tidigare, läs här.

Vår röda grannplanet Mars har försumbara mängder
växthusgaser i atmosfären, och är en kall och öde plats.

Men vulkaner är ett spännande naturfenomen som definitivt spelat roll för jordens klimat. Sakta men säkert pågår en process då kol lagras i geologiska reservoarer genom vittring av jordskorpan och karbonatsedimentation i djuphaven. Här pratar vi långa tidsskalor. Detta är en del i den naturliga kolcykeln, och det som återför kolet till atmosfären är vulkaner. Utan vulkaner hade vi inte haft något liv på jorden, eftersom växthuseffekten hade varit för svag. Det hade varit för kallt för enkla organismer att börja utvecklas.

Vulkaner har antagligen spelat roll för många klimat­förändringar i jordens historia. För ungefär 56 miljoner år sedan (under det paleocena-eocena temperatur­maximumet) injicerades gigan­tiska mängder koldioxid i atmosfären, och temperaturen steg med 5-8°C på "kort" tid. Vid denna tid fanns det inte någon is alls vid polerna. Det är inte entydigt fastställt vad orsaken till kol­dioxid­utsläppen var, men troligtvis var vulkanisk aktivitet åtminstone en bidragande faktor. Denna period är den senaste i jordens historia som möjligen kan mäta sig med hur snabbt koldioxidhalten ökar i dags­läget.

Istider har kommit och gått under de senaste par miljoner åren.

Sedan ett par mil­joner år tillbaka är vi inne i en lite kallare fas (den geologiska period som kallas Kvartär) och is­tider kommer och går i regel­bundna cykler. De stora inlandsisar som återkommande har brett ut sig över Nord­­europa och Nord­amerika har läm­nat spår efter sig, i form av t.ex. stora utspridda sten­block. Andra udda inslag i landskapet är jättegrytorna, de stora urholk­ning­arna i bergen som man trodde var jättarnas kokkärl. De bildades genom att stenblock kilades fast i sprickor i berggrunden. Vatten som forsade förbi när inlandsisen så småningom smälte satte snurr på stenarna som gradvis gröpte ur berget. Redan under första halvan av 1800-talet fanns idéer om att detta var tecken på att det hade funnits en istid, eller till och med flera istider. Men det dröjde flera årtionden, till 1870-talet någonting, innan istids-teorin var fullt ut accepterad i vetenskapssamhället.

Svante Arrhenius var den förste att förutspå en global 

uppvärmning till följd av koldioxidutsläpp från fossila bränslen. 

Ett varmare klimat såg han som något positivt.

Flera sena 1800-talsforskare försökte hitta en förklaring till hur istiderna hade kunnat komma och gå som de hade gjort. Kunde vulkaner ha ett finger med i spelet? Vår egne Svante Arrhenius är känd för att räkna ut hur mycket tem­pera­turen skulle stiga vid en fördubblad koldioxid­halt i atmos­fären. Det är en viktig faktor i dagsläget för att förutsäga fram­tida klimat­för­änd­ringar, men Arrhenius stora in­tresse låg i att förstå just istids-mysteriet, och la fram idén att koldioxid hade spelat en viktig roll. Andra samtida veten­skaps­män hade varit inne på att solen kanske varierat i styrka, eller att geologiska hän­delser kunde ha ändra på mönstret av havsströmmar. Detta imponerade inte på Arrhenius. En förändring av växthuseffekten var mycket mer troligt, tyckte han. En istid hade kunnat sättas igång genom att atmosfären plötsligt fick en minskande kol­dioxidhalt, om till exempel kol bands som karbonater i högre takt än normal. Och vice versa: utträdet ur en istid kanske berodde på att massa koldioxid på något sätt hade släppts ut i atmosfären, till exempel under en period av kraftig vulkanisk aktivitet.

Varmt vatten håller mindre koldioxid än kallt vatten.

Svante Arrhenius hade rätt i att förändrad växthuseffekt var avgörande för istidscyklerna, men idag är den allmänna uppfattningen att det är de så kallade Milankovitch-cyklerna (periodiska förändringar i jordens rörelse runt solen) som triggar igång det hela. Om t.ex. jordens axel lutar extra mycket så att norra halvklotet får ovanligt mycket sol på sig under sommaren, då kan isen smälta så sakteliga och en uppvärmning komma igång. Åter­kopplingar i kolcykeln förstärker sedan en initial temperatur­förändring. Till exempel kan inte lika mycket koldioxid lösas i haven längre om de blir varmare. Koldioxid avges då till atmosfären och ökar på växthuseffekten, vilket ytterligare späder på uppvärmningen.

Den klimateffekt som oftast associeras med vulkanutbrott är egentligen något helt annat. Förutom koldioxid sprutar vulkaner också ut massa små luftburna partiklar. Om det är ett kraftigt vulkanutbrott kan dessa partiklar kastas ända upp i stratosfären där de kan stanna kvar i flera år och sprida sig runt jorden. Dessa partiklar reflekterar bort en del av solinstrålningen, vilket har en avkylande effekt på jorden. När Pinatubo hade ett massivt utbrott 1991 sjönk den globala medeltemperaturen med 0,5°C under ett par år.

Det mesta av detta har vi skrivit om tidigare, så i detta inlägg har jag hållit mig på en lite mer ytlig och lättsam nivå.

Läs här om vulkaners utsläpp av koldioxid.

Läs här om hur snabbt koldioxidhalten ökade under det paleocena-eocena temperatur­maximumet.

Läs här om istider, klimatförändringar och återkopplingar.

Läs här om när vi kan förvänta oss nästa istid.

Läs här om att härma vulkaner och på konstgjord väg injicera svavelpartiklar i stratosfären för att kyla av jorden och motverka den globala uppvärmningen.