Fremtidig klimautvikling i norsk Arktis

Transkript

1 8 remtidig klimautvikling i norsk Arktis Eirik J. ørland og Inger Hanssen-Bauer Landområdene i Arktis har siden 1970-årene opplevd større oppvarming enn noen andre områder på jorden. Beregninger med klimamodeller viser at den globale oppvarmingen vil føre til store klimaendringer i Nord-Norge og Svalbard videre utover i dette århundret. Den siste rapporten fra N s klimapanel (IPCC) fra 2007 slår fast at en stor del av økningen i temperatur både globalt og i Arktis siden 1950 svært sannsynlig skyldes økningen i konsentrasjon av drivhusgasser forårsaket av menneskelige utslipp. Også i Nord-Norge har det vært en betydelig temperaturøkning; både i løpet av de siste hundre år, og spesielt siden midten av 1960-tallet. I store deler av regionen er årstemperaturen nå nesten 1 ºC høyere enn for hundre år siden. Denne økningen har ikke foregått jevnt og trutt det er store variasjoner fra år til år og fra tiår til tiår. Etter en ganske kald periode rundt år 1900 fulgte den såkalte «tidlige 20de århundreoppvarmingen». Denne tok slutt på 1930-tallet. ortsatt er 1938 det varmeste år som er registrert i Nord-Norge siden instrumentelle målinger kom i gang for alvor for 150 år siden. Etter 1930-tallet var det en kjøligere periode, etterfulgt av den nåværende oppvarmingen som har dominert hele landet siden 1960-tallet. Av årstidene er det i Nord-Norge våren som har hatt den største temperaturøkningen. Middeltemperaturen om våren er nå nesten 1,5 ºC høyere enn rundt år Simuleringer med globale klimamodeller oppsummert av IPCC viser at oppvarmingen videre utover i det 21. århundre forventes å bli størst på de høyeste nordlige breddegrader, dvs. at den geografiske fordelingen av global oppvarming følger samme mønster som siden Sterkere oppvarming i nord enn i sør? Oppvarmingen i Arktis forsterkes av såkalte «tilbakekoplingsmekanismer» i atmosfære-hav-is-systemet, se figur 1: Når isen og snøen i Arktis smelter, vil de mørkere land- og havoverflatene som da kommer til syne absorbere mer av solenergien, og bidra til den arktiske oppvarmingen. I Arktis vil en større andel av overskuddsenergien man får på jordoverflaten på grunn av de økte klimagasskonsentrasjonene gå direkte til å varme opp atmosfæren. I tropene vil en større andel gå til fordamping. Den delen av atmosfæren som påvirkes av bakketemperaturen er mye tynnere i Arktis enn i tropene. Det fører til større temperaturøkning i Arktis. Ettersom oppvarmingen reduserer havisutbredelsen, vil den solvarmen som havene absorberer om sommeren lettere bli tilbakeført til atmosfæren om vinteren. Dette gjør at lufttemperaturen blir høyere enn den ellers ville blitt. ordi varme transporteres til Arktis via atmosfære og hav, vil endringer i sirkulasjonsmønstre også kunne føre til arktisk oppvarming.

2 Temperaturforhold i dagens klima igur 2a viser at det er store kontraster i lufttemperatur over nordområdene. Et fremtredende trekk er det milde vinterklimaet langs kysten av Nord- Norge. Gjennomsnittlig temperatur for perioden desember februar er over 0 ºC langs kysten fra Sørlandet og helt nord til Lofoten. I indre strøk av Nord-Norge er vintertemperaturen betydelig lavere. Kartet viser at det også er store forskjeller i midlere vintertemperatur over Svalbard fra ca. -10 ºC på sørvestkysten av Spitsbergen til under -20 ºC i områdene nordøst i øygruppen. Om sommeren er de midlere temperaturkontrastene over hele området betydelig mindre. I store deler av Nord-Norge er middeltemperaturen da ca. 10 ºC, mens den i Svalbardområdet er ca. 0 ºC. Nord-Norge om vinteren forekommet minimumstemperaturer på rundt -20 ºC. De laveste vintertemperaturene (lavere enn -50 ºC) er imidlertid målt på indre strøk av innmarksvidda. remtidig temperaturutvikling igur 2b viser hvordan de midlere temperaturforhold vinterstid forventes å endre seg frem til midten av dette århundret. or store deler av kystområdene i Nord-Norge viser kartet en økning på ca. 1,5 ºC mens økningen i indre strøk av innmarksvidda er på over 3 ºC. I Svalbardområdet er oppvarmingen vesentlig større, mer enn 6 ºC i østlige områder. En stor del av den kraftige temperaturøkningen i nordområdene våre skyldes faktorene vist i figur 1, og spesielt redusert isutbredelse. igur 2b er basert på nedskalering M92 (se faktaboks s. 15). Det er forskjeller mellom ulike klimamodeller i hvordan den globale oppvarmingen er fordelt over jordkloden. Dette gjelder spesielt i våre nordområder, der det er store forskjeller mellom ulike modeller i hvor raskt isutbredelsen i Arktis vil avta og i hvilken grad de ulike faktorene i figur 1 vil virke inn. Ulike nedskaleringsmodeller gir også ulike resultat. Mot slutten av dette hundreåret blir det også Kilde: Norsk ACIA-rapport. Det er store forskjeller fra år til år fra de midlere temperaturforhold som er vist i figur 2a. I f.eks. Longyearbyen og på indre strøk av innmarksvidda er forskjellen mellom høyeste og laveste registrerte månedsmiddeltemperatur for januar rundt 20 ºC. I Vardø, Tromsø og Bodø er tilsvarende verdi ca. 8 ºC. Januar mars er vanligvis den kaldeste delen av året. Men selv i denne perioden har det vært registrert temperatur over 0 ºC ved alle norske værstasjoner både i Svalbardområdet og på det norske fastlandet. På den annen side har det selv ved de ytterste kyststasjonene i igur 1: orsterkningsmekanismer for oppvarming i Arktis. 9

3 større forskjell i global og regional oppvarming for ulike utslippsscenarier. I tillegg vil det være forskjell mellom ulike modeller fordi naturlige klimavariasjoner slår ulikt ut i ulike klimasimuleringer. Naturlige klimavariasjoner gir størst utslag på liten geografisk skala. I tillegg øker forskjellen mellom de ulike klimamodellene når vi betrakter et begrenset geografisk område. or å få mer robuste resultat for Norge, er resultatene fra ulike klimamodeller, utslippsscenarier og nedskaleringer satt sammen i et såkalt «ensemble». or temperatur omfatter dette ensemblet 22 forskjellige fremskrivninger basert på dynamisk nedskalering og 50 basert på statistiske metoder. Basert på alle disse resultatene er verdien som underskrides av 10 prosent av nedskaleringene definert som «lav» (L) klimafremskrivning. Tilsvarende er «høy» (H) klimafremskrivning verdien som overskrides av 10 % av nedskaleringene. Middelverdien av alle klimafremskrivningene er definert som «middels» (M). Slike L, M og H beregninger er gjort på års- og årstidsbasis både for fastlands-norge samlet, og for ulike regioner i Norge. or noen av de dynamisk nedskalerte simuleringene er det laget detaljerte fremskrivninger med fin geografisk oppløsning. Disse eksempelfremskrivningene (se faktaboks s. 15) er brukt bl.a. til beregninger av vekstsesong, snøforhold og en del andre hydrologiske forhold. De er markert med punkter i figur 3 for å vise hvor representative de er i forhold til L, M og H-remskrivningene. Den grønne sirkelen viser at for temperaturendringer frem til (figur 2b) ligger M92- fremskrivningen tett opp mot M-verdien. igur 3 viser utvikling av vintertemperatur på innmarksvidda i perioden Verdiene viser avvik fra middeltemperatur i «normal»- perioden De blå kurvene viser at det har vært store år-tilårvariasjoner, med middeltemperatur enkelte vintre som er nesten 6 ºC lavere enn «normalverdien» og enkelte vintre som er mer enn 6 ºC høyere enn «normalen». De glattede kurvene viser at det også er variasjoner på 10- og 30- års skala. De grå kurvene viser at både L, M og H-fremskrivningene gir en betydelig temperaturøkning utover i dette hundreåret. Rundt år 2050 gir M- fremskrivningen en vintertemperatur på innmarksvidda som er ca. 3,5 ºC høyere enn i normalperioden Også i fremtidig klima vil det være store variasjoner fra år til år og fra tiår til tiår, men disse vil komme i tillegg til økning i gjennomsnittverdier slik de grå linjene i figuren indikerer. Tabell 1 gir en oppsummering av både historisk og fremtidig utvikling av årstemperatur i ulike deler av Nord- igur 2: a) Gjennomsnittlig temperatur (ºC) i vintermånedene (desember februar) i perioden (venstre) og b) remskrevet endring fra til (høyre). 10

4 Norge. Tabellen viser at frem til nå har økningen i temperatur i Nord-Norge vært omtrent som for Norge som helhet. Derimot er både L, M og H-fremskrivningene høyere for innmarksvidda og Varanger enn resten av landet. M-fremskrivningen for f.eks. Nordland/Troms innebærer at temperaturen i dette århundret vil øke tre ganger så mye som i perioden , og at årstemperaturen i år 2100 vil være 3ºC høyere enn i år Vekstsesong og «varme dager» Lufttemperatur er en av de begrensende faktorer for vekstsesongen i Norge. Ulike plantearter reagerer ulikt på temperaturforholdene, og det er også andre faktorer som spiller en rolle (nedbør, snødekke, stråling, jordsmonn, eksposisjon, osv.). Det er en rekke definisjoner på den temperaturbestemte vekstsesong, men i de nordiske land er det ofte benyttet antall døgn der Under: igur 3: a) Temperaturregioner b) Nedbørregioner a døgnmiddeltemperaturen er over 5 ºC. I Norge er vekstsesongen lengst (opptil 225 døgn i normalperioden ) ytterst langs kysten av Vestlandet. Over store deler av innmarksvidda er vekstsesongen mellom 90 og 120 døgn. På deler av Varanger-halvøya er den temperaturbestemte vekstsesongen under 70 døgn. Eksempelfremskrivningen M92 gir en økning i vekstsesongen på inntil en måned i b igur 4: Observert og fremskrevet temperaturutvikling om vinteren (desember februar) på innmarksvidda. Verdiene er gitt som avvik fra observert gjennomsnittlig temperatur i perioden Observert temperaturutvikling ( ) er vist som verdier for enkeltår (blå punkter), og som glattede variasjoner på 10-års (lilla kurve) og 30-års (blå kurve) tidsskala. remskrivning (grå linjer) av temperaturutvikling for det 21. århundret er vist som beregnet gjennomsnittlig trend. Lav (L) og middels (M) fremskrivning er stiplet, mens høy (H) fremskrivning er heltrukken linje. Eksempelfremskrivninger er avmerket som røde og grønne punkter. Temperatur ( C) Vintertemperatur, innmarksvidda, avvik fra "normal" B J B J Observert M H L HA2 MB2 M92 11

5 mesteparten av Nord-Norge frem mot rem mot slutten av århundret viser alle eksempelfremskrivningene at det over store områder er en økning i vekstsesong på mellom en og to måneder. Internasjonalt er det stor bekymring for økning i antall ekstremt varme dager. Begrepet «tropedøgn» er ofte brukt om døgn der dagtemperaturen er over 30 ºC, og nattetemperaturen ikke er under 20 ºC. Slike døgn forekommer meget sjelden hos oss. or å få en mer robust indikator for forekomst av varme døgn som kunne brukes både for observert og fremtidig temperatur i Norge, har vi benyttet hyppigheten av døgn der døgnmiddeltemperaturen er høyere enn Under: igur 5: Antall dager med døgnmiddeltemperatur over 20 C for a) perioden og b) perioden Kartene a og b er basert på hhv. eksempelfremskrivning M92 og HA2 (se faktaboks s. 15). % Årsnedbø r, Hålogaland, % av "normal" ºC. I perioden var det i hovedsak bare områder nær Oslofjorden som i gjennomsnitt hadde mer enn tre døgn/år med så høye temperaturer. I perioden hadde hyppigheten av slike varme døgn økt, slik at flere områder på Østlandet og i fjordområdene på Vestlandet og i Trøndelag i gjennomsnitt hadde mer enn 3 døgn/år med døgnmiddeltemperatur over 20 ºC. I Nord-Norge var slike døgn nærmest fraværende både i J B Observert og Men figur 5 tyder på at det i fremtiden vil forekomme atskillige slike «varme B J M H L HA2 MB2 M92 igur 6: Observert nedbørutvikling i Hålogaland gjennom det 20. århundret, og beregnede fremskrivninger for det 21. århundret. Verdiene er gitt i prosent av observert gjennomsnittlig nedbør i perioden or øvrige detaljer, se tekst til figur 4. a) b)

6 døgn» også i Nord-Norge. remskrivningen med M92 (figur 5a) viser at det i midten av dette århundret i gjennomsnitt vil være mer enn tre slike døgn /år i fjordstrøkene av både Nordland, Troms og innmark, med størst hyppighet innerst i Pasvikdalen. Eksempelfremskrivningen HA2 (figur 5b) viser en betydelig økning i varme døgn og dermed opp mot ti slike døgn/år i Pasvikdalen. Dette er om lag samme nivå som det i var i de varmeste områdene langs Oslofjorden. igur 7: Endring i antall dager med snødekke frem mot a) midten og b) slutten av dette århundret. Kartene a og b er basert på hhv. eksempelfremskrivning M92 og MB2 (se faktaboks s. 15), og er utarbeidet i samarbeid mellom NVE og met.no Nedbør or nedbør er det på samme måte som for temperatur utarbeidet L, M og H- fremskrivninger. or nedbør er det kun benyttet resultat fra de dynamiske nedskaleringene. or Nord-Norge er det gjort slike beregninger for fire regioner både for års- og årstidsnedbør. igur 6 viser utviklingen av årsnedbør i Hålogaland-regionen fra 1900 til Også for nedbør er det en tendens til økende verdier fra år 1900 til dagens nivå. Tabell viser at trenden i årsnedbør i denne regionen i perioden er på 1,9 % per tiår. Dvs. at årsnedbøren nå er ca. 20 % høyere enn for 100 år siden. Dette gjelder for store deler av Nord-Norge og for fastlands-norge som Tabell 1: Observerte og beregnede trender i årsmidler for temperatur (gitt i C per 10-år) og nedbør (gitt i % av verdi per 10-år) for forskjellige regioner (se fig. 3) og for Norge. ørste rad gir observert lineær trend i perioden Annen rad gir trend basert på observerte endringer fra til siste 30- årsperiode. Tredje til femte rad gir beregnede trender fra til ifølge henholdsvis middels, lav og høy fremskrivning (fra Hanssen-Bauer et al. 2009). helhet. Men tabell 1 viser at det for Varangerhalvøya ikke har vært noen lineær økning i årsnedbør i denne perioden. a) b) 13

7 igur 6 viser store år til år variasjoner i nedbør med verdier i enkeltår som er under 70 % eller over 150 % av gjennomsnittsverdien for normalperioden Slike svingninger vil det fortsatt være i det fremtidige klimaet i området. Men figuren viser at det også vil være en langsiktig økning i gjennomsnittlig årsnedbør. M-fremskrivningen tyder på at økningstakten i årsnedbør blir om lag som i det 20. århundret, og at økningen også vil omfatte Varanger. Tabell 1 viser videre at H-fremskrivningen for Helgeland innebærer en økning i årsnedbør på nesten 50 % i løpet av dette århundret. 14 I de mest nedbørrike områdene innebærer dette en økning i årsnedbør på godt over 1000 mm/år. M- fremskrivningen innebærer en økning i alle årstider over hele Nord-Norge. Den største økningen vil foregå om høsten. remskrivningene tyder også på at det vil bli flere episoder med kraftig nedbør, og at nedbørintensiteten vil øke i disse ekstremepisodene. Snø og flom De detaljerte eksempelfremskrivingene av døgnlig temperatur og nedbør er blitt benyttet som inngangsdata til hydrologiske modeller. På den måten er det mulig å beskrive bl.a. når snøen legger seg i forskjellige deler av landet og hvor mye vann som ligger lagret i snølaget gjennom vinteren. Dette danner igjen grunnlag for fremskrivinger av vannføring- og flomforhold. igur 7a viser endring i antall dager med snødekke. På kysten av Troms og innmark kan snøsesongen i midten av dette hundreåret bli en måned kortere enn i perioden Selv om fremskrivningene viser mer nedbør vinterstid, vil temperaturøkningen føre til at en stadig større del av nedbøren faller som regn, og at det vil bli flere smelteepisoder gjennom vinteren. Mot slutten av dette hundreåret (figur 7b) tyder derfor fremskrivningene på at snøsesongen i de kystnære områdene kan bli to måneder kortere enn i dag. Også snømengdene blir redusert. Dette innebærer at det vil være mindre snø tilgjengelig for skiaktiviteter og vannkraftproduksjon. I lavtliggende områder vil snøen nesten bli borte i enkelte år, men det vil fortsatt også være år med betydelige snøfall også i kystnære lavlandsområder. Høyere temperatur fører til at flomtidspunktet forskyver seg mot tidligere vårflom, samtidig som faren for flommer sent på høsten og om vinteren øker. Generelt forventes størrelsen på regnflommer å øke, mens smeltevannsflommer på sikt vil avta. Ballstad i Lofoten. oto: Bård Løken, Samfoto.

8 Litteratur: ACIA 2005: Arctic Climate Impact Assessment. Cambridge University Press. ørland et al. 2010: Klimautvikling i Nord-Norge og på Svalbard i perioden Klimaendringer i norsk Arktis. Norsk Polarinstitutt Rapportserie 135. Hanssen-Bauer et al. 2009: Klima i Norge Bakgrunnsmateriale til NOU Klimatilpassing. Norsk Klimasenter. Nedskalering De fleste globale klimamodellene har en grov geografisk oppløsning. or å forbedre detaljrikdommen i regionale og lokale klimafremskrivninger, nedskaleres resultatene. «Dynamisk nedskalering» baserer seg på de samme fysiske ligninger som blir brukt i de globale klimamodellene. Med denne metoden blir det matet inn data fra en global modell på yttergrensene av en modell med flere terrengdetaljer men begrenset geografisk utstrekning en såkalt regional klimamodell. I tillegg benytter den regionale modellen havtemperatur, utbredelse av havis og egenskaper ved bakken. «Statistisk» (eller empirisk-statistisk) nedskalering består i at man bruker historiske IPCC 2007: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the ourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate. Cambridge University Press. observasjoner til å finne statistiske sammenhenger mellom storstilt klima og lokale forhold. Under forutsetning av at disse sammenhengene ikke endres med tiden, kan de benyttes til å beregne fremtidig lokalt klima under de endrede storstilte forhold som beregnes av de globale modellene. Eksempelfremskrivning: Dynamisk nedskalerte verdier som er justert til detaljert (1x1 km) geografisk oppløsning. I denne artikkelen er det benyttet resultat fra følgende eksempelfremskrivninger: M92 (global modell ECHAM4 med utslippsscenario IS92a), MB2 (ECHMAM4, B2) og HA2 (HadAM3H, A2) orfatterne: Eirik J. ørland er seniorforsker ved Meteorologisk Institutt. Han arbeider med klimautvikling i fortid og fremtid, og har ledet arbeidet med klimautredninger i NorACIA. E-post: eirikjf@met.no Inger Hanssen- Bauer er professor i klima ved Høgskolen i Telemark og seniorforsker ved Meteorologisk institutt. Arbeider med klimavariasjoner og endringer i Norge og på Svalbard. E-post: Inger.Hanssen-Bauer@hit.no 15