Hovedresultater fra prosjektet er som følger.

Transkript

1 NorClim har fire hovedaktiviteter: (i) Å gi så gode klimascenarioer for Norge og Norges nærområder som mulig, inkludert tallfesting av usikkerhet, med fokus på perioden rundt 2030 og (ii) Å identifisere og undersøke mekanismer for klimavariasjoner og - endring på tidsskala fra år til hundre år. (iii) Å forbedre forståelse av grunnleggende klimaprosesser og arbeide mot at disse kan implementeres i, og med det forbedre, globale (og regionale) klimamodeller. (iv) Å etablere en nasjonal jordsystemmodell (Earth System Model) ved å samkjøre og forbedre modellsystemer og analyseverktøy i Norge. Hovedresultater fra prosjektet er som følger. Aktivitet (i), klimascenarioer: - Tilgjengelig informasjon om fortidens, dagens og framtidens klimautvikling i Norge og Norges nærområder har blitt samlet og analysert i rapporten Klima i Norge 2100 (Hanssen- Bauer m.fl. 2009), tilgjengelig. Denne rapporten var utgangspunkt for utarbeidelsen av NOU 2010:10, Tilpassing til eit klima i endring. - Hovedresultater fra Klima i Norge 2100, er - Lufttemperatur og vekstsesong. Det blir varmere i alle landsdeler og for alle årstider. Årsmiddeltemperaturen i Norge anslås å øke med 2,3 til 4,6 C innen Beregningene gir størst temperaturøkning i vinterhalvåret, og minst om sommeren. Årsmiddeltemperaturen anslås å øke mest i Finnmark, der beregningene gir en økning på 3,0 til 5,4 C. På Vestlandet er tilsvarende tall 1,9 og 4,2 C. Vekstsesongen blir betydelig lengre. Det beregnes en økning på 1 2 måneder over store deler av landet, og på 2 3 måneder i en del områder, fram mot Vind. Klimamodellene gir liten eller ingen endring i midlere vindforhold i dette århundret. Hyppigheten av høyere vindstyrker kan øke, men grunnet systematiske svakheter i klimamodellene er det for tidlig å konkludere om dette. - Nedbør. Det blir mer nedbør i hele landet. I gjennomsnitt for Norge beregnes årsnedbøren å øke med 5 til 30 prosent mot slutten av århundret. Vinternedbøren kan øke med over 40 prosent i deler av Øst-, Sør- og Vestlandet mot slutten av århundret. Sommernedbøren på Sør- og Østlandet anslås å avta mot slutten av århundret. For øvrig beregnes nedbøren å øke for alle årstider og i alle regioner. Den store naturlige variabiliteten kan likevel føre til at man lokalt kan oppleve perioder fra noen år til noen tiår med redusert nedbør. Det blir flere dager med mye nedbør, og gjennomsnittlig nedbørmengde for disse dagene blir høyere i hele Norge og for alle årstider. - Avrenning. Årsavrenning og nedbørendringer henger sammen, men økt temperatur vil også påvirke avrenningen. For Norge sett under ett beregnes det en økning i årsavrenning. Det forventes økt avrenning i vinterhalvåret og om høsten, og redusert avrenning om sommeren. I breregionen beregnes økt avrenning også om sommeren. - Snø. Snøsesongen blir kortere i hele landet. Reduksjonen blir størst i lavlandet, hvor 2 3 måneders reduksjon beregnes mot slutten av århundret. Gjennomsnittlig maksimal snødybde kan øke i høyfjellet og i områder i indre Finnmark fram mot midten av århundret. I andre områder avtar den. Fram mot slutten av århundret antas den å avta overalt. - Flom og tørke. Framskrivninger av flom er meget usikre, og det er store lokale variasjoner. Generelt forventes størrelsen på regnflommer å øke, mens smeltevannsflommer vil avta på sikt. Høyere temperatur fører til at flomtidspunktet forskyver seg mot tidligere vårflom, samtidig som faren for flommer sent på høsten og om vinteren øker. Større regnflommer kan skape problemer i små, bratte felt, og i urbane områder. Det beregnes små endringer i markvannsunderskudd på kort sikt, men betydelig økning i underskuddet mot slutten av århundret. Økt markvannsunderskudd om sommeren kan gi alvorlige sommertørker, med de følger det har for blant annet jord- og skogbruk, vanningsbehov og skogbrannfare. - Skred. Flere store nedbørhendelser i brattlendt terreng tilsier økt fare for flomskred. Det er klar sammenheng mellom nedbør og ulike former for snøskred. Høyere temperatur kan redusere faren for tørrsnøskred, men vil øke faren for våtsnøskred og sørpeskred i skredutsatte områder. Disse kan ramme andre steder enn tidligere. - Havtemperatur. Overflatetemperaturen vil kunne øke med omtrent 0,5 C i løpet av 65 år langs vestkysten av Norge og med 1,0 1,5 C i det vestlige Barentshavet. I Nordsjøen kan temperaturen i overflaten øke med 1,4 C på 100 år. - Strømningsforhold. Det forventes at innstrømningen til Nordsjøen forblir uendret, mens innstrømningen til Barentshavet kan avta noe. Det er en tendens til at polarfronten (møtet mellom «varme atlantiske» og «kalde polare» vannmasser) trekker seg noe østover og nordover. - Forsuring. Forsuringen av havet beregnes å akselerere, og i våre norske farvann forventes en nedgang på minst 0,5 ph-enheter i dette århundret.

2 - Sjøis. Både tjukkelse og utbredelse av det arktiske isdekket vil fortsette å avta utover i det 21. århundret. Arktis kan bli isfritt om sommeren fra rundt midten av dette århundret, men det forventes betydelig variasjon i utbredelse fra år til år. - Bølger. Det beregnes en økning i høyden av ekstreme bølger i Nordsjøen og Skagerrak på 6 8 prosent i løpet av dette århundret. Også i Barentshavet beregnes en viss økning, men resultatene er særlig usikre i dette området. Forøvrig beregnes små endringer i bølgehøyde i norske farvann. - Havnivå. I løpet av det 21. århundret kan havnivået langs norskekysten forventes å stige med rundt 70 cm langs kysten av Sør- og Vestlandet, rundt 60 cm i Nord-Norge og rundt 40 cm innerst i Oslo- og Trondheimsfjorden. Grunnet usikkerheter knyttet til de ulike bidragene til framtidig havstigning, kan havstigningen bli fra 20 cm lavere til 35 cm høyere enn verdiene gitt over. - For å undersøke robusthet og usikkerhet knyttet til regionale klimaframskrivninger har det blitt gjennomført 50 empirisk- statistiske nedskaleringer av årstidstemperatur for Norge og Europa. Det er funnet at 95- prosentilen til sommertemperatur forventes å øke med 3-5 grader over mesteparten av Europa, inkludert Norge, og at det er redusert sannsynlighet for vintertemperaturer under 0 grader. Størst reduksjon (60 prosent) av vintertemperatur under frysepunktet finnes hvor vintertemperaturen ligger rundt frysepunktet i dag. - Lange tidsserier av snøparametre, basert målinger fra NVE og Meteorologisk institutt, samt observert temperatur, nedbør, vind og snø (fra Meteorologisk institutt), har blitt brukt for å forbedre høy- oppløslige (1x1 km), daglige kart for nedbør og snøforhold, presentert på - Langtidsanalyse av antall snødager og snødybde er i tråd med forventningen om redusert snø i varmere/lavtliggende områder og mer snø i kaldere/høyere områder. Denne utviklingen forventes å fortsette ettersom global oppvarming forsterkes. - Langtidsanalyse av vind er vanskelig grunnet få og inhomogene måleserier. Konklusjonen er at det ikke har vært målbar endring av vind langs kysten av Norge siden En alternativ analyse som kombinerer observert og modellert trykk ved havnivå gir ingen statistisk signifikant endring av vind for perioden Omfattende testkjøringer med den regionale klimamodellen WRF med 30 og 10 km oppløslighet viser at modellen reproduserer observert nedbør over Norge på en god måte, og at modellen har mindre systematiske feil enn ERA- 40 reanalysen. Dette gjelder spesielt for ekstremnedbør, med viktige implikasjoner for klimatilpasning og effektforskning. For temperatur og vind er det mindre forskjeller mellom WRF og ERA Sammenligning mellom kjøringer med WRF med 30 og 10 km oppløslighet viser at 10 km oppløslighet bidrar til økt detaljinformasjon. - Sammenlignet med ndeskaleringsmodellene brukt i Europa, er WRF- oppsettet brukt i NorClim blant de mest realistiske modellene. - Nedskalering av havklimaet i Barentshavet har blitt gjennomført med oppløftende (realistiske) resultater basert på to høyst ulike globale klimamodeller (GISS og CCM). Aktivitet (ii), klimavariasjoner og -endring: - For første gang har innstrømningen av varmt og salt Atlanterhavsvann til De nordiske hav blitt koplet til passasjen av enkeltstående lavtrykk. Om lag 80 prosent av mellomårlig variasjon i nordgående volumtransport langs norskekysten kan knyttes til passasjen av lavtrykk (Richter m.fl. 2009).

3 - Temperatur- og saltmålinger har blitt kombinert med data for varmeutveksling mellom hav og atmosfære til å estimere transporten av Atlanterhavsvann inn i Barentshavet. Dette, og en ny syntese av varmefluksene mellom hav og atmosfære i De nordiske hav er beskrevet (Segtnan m.fl. 2011). - Modellkjøringer fra den fjerde hovedrapporten til FNs klimapanel (2007) har blitt analysert for å bedre forstå tiårs- variasjoner i klimaet i Nord- Atlanterhavet og Arktis. Resultatet utfordrer forståelsen av at den storstilte omveltningen i Atlanterhavet driver endringer av havtemperaturen i Atlanterhavet (Medhaug og Furevik, 2011). - Endringer i varme- og saltinnholdet i de Nordiske hav/arktis har blitt analysert basert på tilgjengelige observasjoner, og en ny syntese av utvekslingen av varme mellom hav og atmosfære er laget. Analysen viser den viktige rollen som Lofotenbassenget spiller for omdanning av varmt og salt Atlanterhavsvann til mer polare vannmasser. - Mekanismene som styrer den storstilte havsirkulasjonen i Atlanterhavet er studert. Spesielt er viktigheten av havsirkulasjonen i området sør for Grønland og Island (den nordatlantiske, sub- polare virvelen), og luftens nedkjølende effekt, kartlagt basert på resultater fra Bergen klimamodell (Medhaug et al., 2011; Langehaug et al., 2011). - En modellkjøring for de siste 600 år har blitt gjennomført med versjon to av Bergen klimamodell (BCMv2). Denne analysen viser at naturlig klimapådriv fra vulkaner og variasjoner i solinnstrålingen fungerer som en metronom for langtidsvariasjonene i Atlanterhavet, og at oppvarmingen på tallet bare kan forklares med menneskeskapt påvirkning av klimaet (Otterå m.fl., 2010 i Nature Geoscience). - Flere høyoppløslige (2-5 år) sedimentkjerner er analysert nord og sør for Grønland- Skotlandryggen. Kjernene indikerer at området sør for Grønland og Island spilte en nøkkelrolle for klimautviklingen gjennom de siste par tusen år, i samsvar med forståelsen av variasjoner i dagens klima i Nord- Atlanterhavet/De nordiske hav. - Rekonstruert klima fra sedimentkjernene beskrevet over har blitt sammenlignet med resultat fra modellkjøringer. Foreløpig analyse viser en oppløftende god sammenheng. Denne analysen vil fortsette. - Analyse av antall og intensitet av sommerstormer i nordområdene fra IPCC- modellene viser en robust sammenheng mellom intensiteten til stormene, styrken til den subpolare jetstrømmen og temperaturforskjellen i nord- sør- retningen. Dette gjelder i særlig grad for den arktiske kysten langs det Eurasiatiske kontinent. Aktivitet (iii), klimaprosesser: - Begrensning av global temperatur til 2.5 grader i 2100 medfører en reduksjon av verdens bruttonasjonalprodukt (GDP) i 2100 på like under 10 prosent sammenlignet med et business- as- usual scenario som gir en oppvarming på 4.7 grader. Kostnaden for områder med høye klimagassutslipp per GDP er betydelig høyere. - Foreløpige resultater indikerer at redusert GDP grunnet utslippskutt for å begrense oppvarmingen til 2.5 grader er mindre enn reduksjon av GDP

4 grunnet økt klimapåvirkning grunnet enn oppvarming på 4.7 grader. Dette gjelder også for rike områder på jorden. - Klima- kjemi modellen CAM- Oslo har blitt oppdatert med en avansert beskrivelse av gassfasekjemi i atmosfæren (MOZART). Dette muliggjør, for første gang i CAM- Oslo og blant få modeller internasjonalt, å modellere vekselvirkningen mellom kjemiske prosesser, aerosoler, skyer og klimaresponsen til disse. De første resultatene indikerer redusert produksjon av sulfat i gassform, som bidrar til å redusere aerosolenes klimaeffekt på skyer. - Behandlingen av naturlig forekommende aerosoler i NorESM har blitt utvidet. De første resultatene gir bedre samsvar med observert aerosolenes optiske dybde, men at bidraget fra sjøsalt er for lavt i stormbanede på midlere breddegrader og for høyt i subtropene. - En ny parameterisering for dannelse av heterogene iskrystallkjerner har blitt utviklet. Denne parameteriseringen er mer omfattende enn det som finnes i dagens klimamodeller. Innledende simuleringer med CAM- Oslo tyder på at mineralstøv, og ikke biologisk genererte aerosoler, gir hovedbidraget til dannelse av iskrystallkjerner. - En ny parameterisering for optiske egenskaper til isskyer har blitt utviklet. - En oppdatert beskrivelse av sot på snø og is er inkludert i NorESM, og de første testkjøringene har blitt gjennomført. - Forbedret fysikk i havkomponenten av NorESM har ført til forbedret havtemperatur i tropene i Stillehavet mye forbedret havis i Sørishavet. - Modellering av isråker har blitt gjennomført med en høyoppløselig, koplet hav- havismodell. - Forbedret parameterisering av små virvler i havet har blitt testet i en høy- oppløslig havmodell. Modellresultater bekrefter grunnleggende teori, og det arbeides med å overføre parameteriseringen til NorESM. - Hastighetsfeltet for De nordiske hav og Arktis, beregnet for årets fire sesonger og midlet over 10- år, har blitt kartlagt ved hjelp av en idealisert modell. - En modell- basert analyse viser at Barentshavets havklima er i stor grad bestemt av transport av varmt vann inn i Barentshavet, og at denne transporten har et potensiale for varslig noen år fram i tid. Aktivitet (iv), etablere en nasjonal jordsystemmodell: - NorESM er nå etablert som den norske jordsystemmodellen, basert på NCARs modell CCSM4.0, frigitt 1. april Det fysiske klimaet i NorESM inkluderer en landmodell som beskriver dynamisk vegetasjon, og hvor syklingen av karbon og nitrogen er eksplisitt beskrevet. - Havkomponenten i NorESM har blitt oppdatert med forbedret fysikk og numerikk, noe som har resultert i redusert modellavvik i forhold til observert havklima, særlig er et tidligere problem med for lav temperatur i tropene i Stillehavet og for lite havis i Antarktis blitt forbedret. - NorESM inkluderer, som en av meget få globale klimamodeller, både den direkte og indirekte effekten til aerosoler i varme skyer.

5 - En oppdatert beskrivelse av sot på snø og is er inkludert i NorESM, og de første testkjøringene har blitt gjennomført. - En 1150 år lang før- industriell (1850) oppspinning og kontrollkjøring av NorESM har blitt gjennomført som nødvendig grunnlag til referanse- og scenariokjøringene som vil være del av modellberegningene i neste IPCC- rapport (planlagt lansert tidlig i 2013). Denne kjøringen er meget stabil og viser svært liten endring av de viktigste klimafeltene. - En historisk klimasimulering for perioden er gjennomført. - Foreløpig analyse av differansen mellom modellert referanseklima for 1850 og 2000 gir en oppvarming på ca. 0.8 grader celsius, som er sammenlignbart med observasjonsbasert estimat på / grader. Dette resultatet er oppløftende gitt den store usikkerheten knyttet til klimaeffekten av aerosoler. - Klimafølsomheten til NorESM, definert som global oppvarming grunnet 1 prosent per år økning av CO2 i atmosfæren inntil dobling av atmosfærens CO2- nivå, er på 1.39 grader. Denne klimafølsomheten er innenfor men på nedre side av intervallet på 1-3 grader definert som svært sannsynlig av IPCC (2007). - Fire scenario- kjøringer fra er gjennomført (scenario RCP2.6, 4.5, 6.0 og 8.5). - Scenario- kjøring RCP4.5 er gjennomført for perioden En rekke kortere kjøringer med atmosfærekomponenten av NorESM er gjennomført. - CMIP5- kjøringene nevnt over er uten sammenligning de mest omfattende klimamodellkjøringene gjort i Norge (og Norden) til dags dato. - Fullstendig interaktiv sykling av karbon, gjennomført med Bergen klimamodell BCM- C, gir forsterket oppvarming sammenlignet med en kjøring med samme modell uten interaktiv sykling av karbon. Hovedårsaken til dette er økt nedbrytning av organisk materiale på land i et varmere klima. Interaktiv karbonsyklus i NorESM vil gjennomføres så snart de grunnleggende referanse- og scenariokjøringene er gjennomført. Det forventes at resultatene fra NorClim vil ha stor nytteverdi for klimaforskningen i Norge og internasjonalt i årene som kommer. Deltagelse i den femte hovedrapporten fra FNs klimapanel er en viktig del av dette. Men også faglige analyser av studenter (Master, PhD), PostDoc og forskere vil utgjøre en betydelig nytteverdi. Til dette kommer informasjon og rettledning til myndigheter, forvaltning, industri og allmennhet. NorClims konsortium har startet arbeidet med - Artikkel i KLIMA om prosjektet - Minimum tre faktaark om prosjektet med tema som i minimum vil dekke NorESM og modelleringen i NorClim, resultater fra nedskaleringen og beskrivelse av prosessforskning. Konsortiet vurderer resultatene fra prosjektet til å være i tråd med prosjektsøknad. For IPCC- kjøringene har prosjektet levert betydelig mer enn

6 beskrevet i prosjektsøknad. Dette har vært mulig grunnet egeninnsats fra partnerne. Det forventes en rekke publikasjoner basert på gjennomføringen av og resultater/kunnskap fra NorClim. Noe av dette vil katalyseres gjennom det nystartede klimaforskningsprosjektet EarthClim.