Klima i endring hva er faktorene?

Transkript

1 Klima i endring hva er faktorene? Temperatur- og havnivåsvingninger gjennom år En refleksjon over Vostok iskjerne, Milankovitch og temperatur proxydata fra Fairbanks University Alaska Presentert av Jan Arvid Jørgensen

2 ISTID Fra Wikipedia Bering Sea Summer Ice Winter Sea ice Scandinavia Winter sea ice

3 Professor Atle Nesjes presentasjon av iskjerneboringer bl.a på Grønnland og Vostok og Dome i Antarktis ledet av Raynaud m.f. 2005, gjengitt i Cicerone 2006

4

5 Svingninger av havflatenivå Det er vel verd å merke seg at global oppvarming og nedsmelting av is over landmassene i nord, er en trend som har pågått om lag de siste år. Havet har i flere tusen år steget jamt og trutt, med ca 17,5 mm per år i perioden BC til BC. Global oppvarming er følgelig normalsituasjonen. Det kan vi leve med. Større grunn til bekymring bør det være dersom oppvarmingen er på retur. Det leser vi av historien om den lille istid.

6 Istider og korte mellomistider de siste år Som kjent står jordaksen 66,5 o på jordas bane rundt sola, også kalt ekliptikken, men svinger mellom 67,9 o 65,5 o i løpet av ca år i års sykluser. Denne helningen til jordaksen, 67,9 o 65,5 o, kaller vi henholdsvis minimumshelning og maksimums helning. Det er verd å merke seg at isbindingen av havvann jf Vostokiskjernen, har alltid vært stor når vi har minimumshelning, dvs når jordaksen står med 67,9 grader på ekliptikken. Når jordaksen har hatt minimumshelning, har iskappen over Nordkalotten, ligget med en snitt tykkelse på ca 1450 meter over land. Havnivået lå da ca 63 meter under dagens havflate. Se fig. 4 a, b, c, d.

7 000 år BC Min.tilt jordakse Havnivå Fig. 4 a BC Istykkelse over land = 920 meter

8 Fig. 4 a BC Istykkelse over land = 920 meter

9 BC Istykkelse over land = 1978 meter

10 Istykkelse over land: År BC Istykkelse meter meter meter

11 Istykkelse over land: BC BC BC BC BC meter 2162 meter 989 meter 1656 meter 2139 meter

12 CO 2 - argumentet Iskjerneanalysene fra Vostok viser at selv med et relativt høyt og stabilt CO 2 innhold i atmosfæren fra år BC til ca år BC, sank den globale temperaturen og verden ble atter ledet inn i en dyp og langvarig istid. Vi kan lese av neste fig. at det samlede temperaturfallet i hele perioden, var på ca 8 o C. Det skjedde på tross av at CO 2 innholdet var nærmest konstant i hele denne perioden. Den nordlige hemisfære ble etter hvert dekket av et hvitt teppe som bredde seg over Canada, nordlige USA, Storbritannia, Skandinavia og deler av Russland. Isbreen nådde etter hvert helt ned til Nord-Tyskland og Wales på de britiske øyer. Store deler av Mellom-Europa som utgjorde randsonene til isbreen, ble omgjort til tundra. Det synes derfor ikke å være i samsvar med den rådende oppfatningen i dag hvor det hevdes at et høyt CO 2 -innhold gir en global temperaturøkning, se neste plansje over temperaturfallet.

13 Vostok ett høyfjellsområde ca 3500 meter over havet

14 CO2 og andre klimagasser Ovennevnte periode for mer enn hundre tusen år siden, var sannsynligvis uten innflytelse av menneske, eller utslipp av drivhusgasser forårsaket av menneskelig aktivitet. De naturlige klimagassutslipp syntes betydelige, men hadde følgelig ingen avgjørende betydning for klimautviklingen. Hvor stor påvirkning kan dagens menneskeproduserte CO 2 utslipp i atmosfæren ha på den globale temperaturen? I nedre grense av det menneskerelaterte CO 2 -utslipp, setter vi i følge Store Norske Leksikon, ca 6 milliarder tonn fra fossilt brensel, og ca 130 milliarder tonn CO 2 fra hav og vulkaner. Øvre grense er ca 18 milliarder tonn i følge Kininmonth 2004, mot ca 360 milliarder tonn, dvs et forhold på ca 0,046 0,055, i snitt ca 0,05, eller 5 % menneskerelatert CO 2 - utslipp. Når forholdet mellom det menneskerelaterte og det naturlige utslippet av CO 2 i atmosfæren, er ca 1/20 19/20, ut fra isotopsporinger, synes det menneskerelaterte CO 2 utslippet per år, å være bagatellmessig. Tatt i betraktning at CO 2 som drivhusgass, utgjør totalt ca 2 % 5 %, og vanndamp og skyer etc. utgjør mer enn ca 95 %, gir det menneskerelaterte CO 2 utslippet, et bidrag på mindre enn 2 promille til sum drivhusgasser i atmosfæren. Kan vi regulere den globale temperaturen med en 2 promille justering av klimagassene?

15 Land under is: km2, 1 m havsynk utgjør 23 m is på land Havets overflate synker og verden blir kaldere etter hver gang jordaksen har min.tilt Umh = Under vår tids middelhavninvå Synk i løpet av neste år etter min.tilt ved følgende årstall: Min. jordaksetilt år BC år BC år BC år BC år BC år BC år BC år BC år BC Umh i meter Is-tykkelse i m Synk etter år Umh i meter Is-tykkelse i m

16 Presesjon, snitt år Jordaksens svingning 20.des jun Is - Tiltutslag min 67,9 grader, maks 65,5 grader År MAX år MIN år økn Max år Min år Avvik middeltemp Temp avvik middel minsk minus 7,5 grader C økn minus 7,5 grader C økn minus 5,5 grader C økn minus 7,5 grader C økn minus 7,5 grader C økn minus 6,0 grader C minus 7,5 grader C minsk minus 3,0 grader C økn minus 6,0 grader C minsk minus 1,5 grader C minsk minus 5,0 grader C minsk minus 2,5 grader C minus 6,0 grader C økn minus 1,0 grader C økn minus 3,0 grader C økn minus 5,5 grader C økn Snitt temp minus 5,2 grader C økn minsk Presesjon, sammenfall sommer og jordbane nærmest sola, påvirker ikke issmeltingen i nevneverdig grad. I ovenstående tabell ser vi at isen minsker bare i 7 tilfeller, men at minsk istykkelsen øker hele 12 ganger i perioden når sommeren på den nordlige hemisfære økn er nærmest sola.

17 Interglaciere kulmineringstidspunkter fra år BC, og tid fram til den påfølgende jordakses minimumshelning, se fig 5 a, b, c og d. Fig. 5 a Kulmineringstidspunktet i år BC og tiden fram til min. helning år

18 Fig. 5 b Kulmineringstidspunktet i år BC og tiden fram til min. helning år

19 Fig. 5 c Kulmineringstidspunktet i år BC og tiden fram til min. helning år

20 Fig. 5 d Sammenstilling av de tre forgående mellomistider og kulmineringspunktet for vår mellomistid

21 Interglaciere kulmineringstidspunkter sett i forhold til jordaksens minimumshelning Ut fra en snittbetraktning skulle vår mellomistid ha kulminert i år Vi fikk riktig nok en liten istid i år 1315, men i år 1850 regner vi den for avviklet. Ut fra ovennevnte betraktninger om jordaksens og polarsirkelens forskyvning, er vår mellomistids eksistens ca 40 år fra å sette ny rekord målt fra neste gang jordaksen har minimumshelning i år Kulmin.år BC: År år = år. Det gir følgende: År år = 40 år Kulmin år BC Antall år Jordakse min.helning Forventet kulminering etter vår tidsregning år år BC ( )år = År år år BC ( )år = År år år BC ( )år = År 1800 Snitt År ( )år = År 1300 Tab 2

22 Jordaksebevegelsen Figuren viser en skisse av jordbanen og dens betydning av jordaksens helning 23,5 grader fra normalen på ekliptikken. Dersom jordaksen sto vinkelrett på ekliptikken (jordens bane rundt solen) ville vi ikke ha årstider

23

24 Milankovitch og polarsirkelvandringen Polarsirkelen vandrer for tiden ca 14,4 meter nordover per år pga jordaksens bevegelse mellom 67,9 65,5 grader over ca år i års sykluser (Polarsirkelgloben på Saltfjellet burde stå på skinner) utsagn til Jan Mangerud Et grovt estimat over energitapet på Nord- og Sydkalotten som følge av polarsirkelens vandring de nærmeste år: (Solvarme er redusert fra W/m 2 til 1 kw/m 2 ) Solinnstråling på jorda ved forskjellige jordakseendringer: Jordradius = 6370 km Omkrets = km Helning = 66 o og 33 Cos 66,5 o = 0, og R = Jordradius = 6370 km 1. Maks omkrets ved 65,5 o = R cos 65,5o x 2 pi = km 2. Omkrets lang polarsirkelen 66,5 o = R cos 66,5o x 2 pi = km 3. Min omkrets ved 67,9 o = R cos 67,9o x 2 pi = km Arealet av 14,4 meters belte rundt jordkloden ved polarsirkelen og solinnstrålingen: Innstråling av jordflate ved helningsvinkel og (energi ca 1 kw per m2) 1. 24,5 o (65,5) = kw 0,41469/m2 x 14,4 m x m = ,56 kw 2. 23,5 o (66,5) = kw 0,39875/m2 x 14,4 m x m = ,02 kw 3. 22,1 o (67,9) =kw 0,37622/m2 x 14,4 m x m = ,34 kw Årsproduksjon/reduksjon: 1. 12h(halv døgn) x 365/2 x 99,1 GW = 217,0 TWh BC h(halv døgn) x 365/2 x 91,6 GW = 200,6 TWh AC h(halv døgn) x 365/2 x 81,6 GW = 178,7 TWh AC Samlet vannkraftproduksjon i Norge per år ca 120 TWh Samlet energitap på Nordkalotten i sommerhalvåret ca 200 TWh (Vinterhalvåret får tilsvarende utgjevningsvarme)

25 En redusert grøntvekstsesong En indikasjon som viser at vi går mot kaldere tider, er et samlet energitap på Nord- og Sør-kalotten hver sommer. Det er en følge av at jordaksen retter på seg og flytter polarsirkelen nordover med for tiden ca 14,4 meter i året. Tilsvarende forskyvning av polarsirkelen sydover finner vi i Antarktis-området. Varmetapet som følge av redusert midnattssol bare på Nordkalotten, ligger hvert sommerhalvår langt over Norges samlede vannkraftproduksjon på ca 120 TWh. Tapet er ca 200 TWh per år, men minke litt til ca 180 TWh om ca år. Tapet akkumuleres. Om 20 år vil det være på TWh,. Det er mer enn hele USA bruker i el.kraft per år. Om 100 år vil det samlede tap være på formidable ca TWh. Tilsvarende varmetap er det på Sydpolen, men i motsetning til i nord, er det lite åpent hav syd for den sydlige polarsirkel. Her har vi en nærmest evigvarende vinter. Det gir derfor liten endring i temperaturmagasineringen. Det eneste er at her kan vi anta at forskyvningen som gir redusert midnattssol, vil påvirke den sesongavhengige krillproduksjonen i området rundt Sydpolen på samme måte som grønnplanktonveksten reduseres på den nordlige hemisfære. På den nordlige halvkule vil polarsirkelens vandring nordover gi en vedvarende redusert grøntvekst i hav og på land hver sommer de neste ca år. Siden grønnplankton i hav og grønt - tilveksten på land, er sesongavhengig, vil en avkortet sommersesong gi en minsket avling. Dermed avtar også energimagasineringen i hav og på land som ellers ville vært bundet i grønttilveksten. Selv om jordaksebevegelsen medfører at solvarmetilførselen øker vinterstid, og reduserer solvarmen med tilsvarende mengde om sommeren, blir varmetapet på land og i hav sannsynligvis samlet sett, større om sommeren som følge av polarsirkelens vandring nordover. En tilsvarende effekt oppstår også rundt sydpolen. Det skyldes blant annet at vinterhalvårets Albedo vil være tilnærmet uendret, mens varmetapet i sommerhalvåret øker. Et i sum, redusert varmeopptak hvert år, både som følge av sviktende energimagasinering som følge av redusert vekstsesong i sommermånedene, og mindre påført solvarme, må medføre et globalt varmetap. Dermed rykker istiden på den nordlige halvkule, nærmere for hvert år. Vi har ingen foreliggende tall på differansen av Albedo sommer/vinter, selv om Milankovitch regnet den som betydelig. En måte å beregne det på kan være å kvantifisere algeproduksjon og måle reduksjonen av grønnplankton i syd og nord, over år.

26

27 Raske temperaturendringer, fra fig 1 Vostok Det er grunn til å merke seg karakteren til de tidligere påviste bråe klimaendringer som vi leser ut fra iskjerneanalyser både fra Grønnland og Antarktis. Det synes som temperaturen alltid stiger ganske raskt, for så å avta dramatisk over kort tid. Det reiser et fundamentalt viktig spørsmål. Hvordan tolker vi mennesker en positiv voksende eller avtagende trend, tror vi den vil vare evig?

28 Neste istid Det er ikke mulig å regne ut når neste istid setter inn, men vi kan vise til flere indikatorer som peker mot en snarlig klimaendring. Etter vårt syn er de viktigste følgende: 1. En indikator er en gjennomsnittsberegning av tiden mellom kulmineringstidspunktene for de forskjellige mellomistider, og fram til jordaksens påfølgende minimumshelning, som viser at vår mellomistid allerede burde være på hell for ca 700 år siden. 2. En annen indikator er som nevnt jordaksens bevegelse som fører polarsirkelen for tiden ca 14,4 m nordover og følgelig gir tapt sommervarme og en redusert grøntvekstsesong hvert år de neste år. 3. Den tredje indikatoren er de uforklarlige raske temperaturendringer og variasjoner i solas varmepåtrykk på jorda med tilhørende variasjoner av solflekkaktivitetene gjennom store og små tidsintervaller. Se fig En fjerde indikator er jordas nåværende presesjon som medfører at vår sommer er for tiden lengst borte fra sola. Først om ca år vil presesjon plassere sommertiden på den nordlige hemisfære nærmest sola, men da er vi sannsynligvis langt inne i neste istid siden jordaksen på det tidspunktet vil ha minimumshelning. 5. En femte indikator er mulige vulkanutbrudd med massive utslipp av svoveldioksid lik Tamborautbruddet i 1815 og Krakatau-utbruddet i 1883 som senket middel - temperaturen på jorda med ca 1-2 o C over flere år. 6. En sjette indikator er en eventuell nedsmelting av deler av isdekket over Nord- Canada og Grønnland. Dersom store mengder kaldt ferskvann møter den salte, varme havstrømmen fra Golfen, kan det endre den nordlige gren av Atlanterhavsstrømmen, også benevnt som Golfstrømmen. (For tiden synes nedsmelting og tilfrysing å være i tilnærmet balanse siden verdenshavene har hatt en ubetydelig endring i havnivå, ca pluss/minus 1-2 cm fra år 1949 og fram til i dag. Kilde NGO, (nå Statens kartverk). 7. En syvende indikator er havnivået. Stiger det vil Golfstrømmen bli ustabil. Synker havets overflate med for eksempel 1 meter, vokser isbindingen over land med ca 23 m. Iskappen vil da dekke et område på ca km 2 over den nordlige hemisfære. Det utgjør Skandinavia, deler av Russland, De baltiske stater, Polen, Nord-Tyskland, Storbritannia, Grønnland, Canada og halve USA. Siden havflaten jf pkt 6, ikke endrer seg nevneverdig, kan vi konkludere med status quo.

29 Klima i endring hva er faktorene? Temperatur proxydata fra Fairbanks University Alaska Presentert av Jan Arvid Jørgensen

30 SET s klimaseminar 14.oktober 2010 To poenger fra Syun-Ichi Akasofu, Fairbanks University Alaska, : Sammendrag Den globale temperaturstigningen startet ca , med en økning på ca 05 C o /per 100 år, lenge før 1946, da menneskeskapt CO 2 begynte for alvor å stige i atmosfæren. Denne lineære temperaturstigningen synes å være en naturlig stabilisering og ettervirkning av den lille istid. Det var også starten på en opptining av de isbreer som ble dannet under den lille istid. Denne nedsmeltingen er ikke slutt og foregår fortsatt. Det andre poenget er den multi desennier svingningen, multi-decadal oscillation, pluss/minus, som gir ca 0,15 C o /10 år, hvilket regnes som en naturlig variasjon. Den var positiv fra , negativ fra , positiv fra og negativ i dette første desenniet i det 21.århundre. Syun-Ichi Akasofu mener at det er viktig å kartlegge de naturlige temperaturendringene korrekt for å kunne danne seg et riktig bilde av den globale oppvarmingen. Da blir det mulig å kunne identifisere og beregne det menneskeproduserte bidraget til den globale oppvarmingen.

31

32 The upper part of Figure 5b shows temperature variations in the middle Qilian Mountains (see the insert map) during the last 1000 years, based on the ring width and the carbon stable isotope in tree rings (Liu et al., 2007). The lower part is shown in order to compare with the data by Esper et al. (2002) and Frank et al. (2007), which are shown also in Figure 5c. One can see that the period between 1600 and 1800 was also cold in Asia, as in the other parts of the world, and that the recovery from the LIA began in about Figure 5b

33 Figure 4e: Inferred temperature changes in Japan and China from A number of famines occurred during the colder period in Japan and political upheavals occurred during the cold period in China (Maruyama, 2008; modified). Syun-Ichi Akasofu, Fairbanks University Alaska, , sier videre at selv om det er noe tvil om den eksakte tidsfestingen av den lille istid, LIA, og de eksakte temperaturer under LIA, så er det fullt mulig å påvise at perioden mellom 1500 og 1800 var svært kaldt i store deler av verden inkludert syd- og nord Amerika. (Se Gribbin, 1978, Lamb, 1982, Crowley og North, 1991, Fagan, 2000, Burroughs 2001, Serreze og Barry, 2005, Nunn 2007.

34 Klima i endring hva er faktorene? Det synes klart at den lille istid ble skapt av naturlige årsaker, og videre at den nesten lineære temperaturstigningen fra , begynte før den store økningen av CO 2 i atmosfæren rundt 1946 og framover. Det indikerer at temperaturstigningen i hovedsak er naturlig og er en fortsatt ettervirkning av den lille istid som verden er i ferd med å riste av seg. All temperaturøkning over disse verdiene 0,5 C o /100 år og 0,15 C o / 10 år kan med stor grad av sannsynlighet tilskrives menneskelige aktiviteter. Syun-Ichi Akasofu, Fairbanks University Alaska,

35 Klima i endring hva er faktorene? Takk for oppmerksomheten! Med vennlig hilsen Jan Arvid Jørgensen

36

37