Klima på nordlige bredder - variasjoner, trender og årsaksforhold. Sigbjørn Grønås, Geofysisk institutt, UiB

Transkript

1 Klima på nordlige bredder - variasjoner, trender og årsaksforhold Sigbjørn Grønås, Geofysisk institutt, UiB

2 Disposisjon Enkle fakta om relevante klimaprosesser Store variasjoner fra år til år, fra dekade til dekade Variasjoner siste 100 år Årsaker til disse variasjonene Store dekadevariasjoner under global oppvarming Betydningen av Den nordatlantiske svingning/den arktiske svingningen Den lille istid

3 Enkle fakta om relevante klimaprosesser

4 Areal nord for bredde φ Prosent av totalt hemisfærisk areal som er nord for bredde φ: (1-sin φ)*100 Nord for 30 grader: 50 % Nord for 45 grader: 29 % Nord for 60 grader: 13 % Nord for 75 grader: 3.4 %

5 Årlig variasjon i innstråling ved toppen av atmosfæren

6

7

8 Varmetransport mot polene i hav og atmosfære PetaWatt Hele linjer: atmosfære Stiplet: hav To anslag for hver

9

10 Temperaturavvik fra middel for hver bredde - Årlig middeltemperatur

11 Store variasjoner fra år til år, fra dekade til dekade tilbakekopling fra albedo

12 Albedo Albedo: Reflektert kortbølget stråling fra en flate dividert med innkommende kortbølget innstråling. Et forholdstall mellom 0 og 1 eller i prosent fra 0 til 100.

13 Tilbakekopling fra albedo (pos. pådriv) Varmebudsjettet ved bakken (advection av varmere, fuktigere luft, pådriv fra økt GHG) øker smeltingen om sommeren, gir mindre frysing av sjøis. Albedo avtar. Absorbert innstråling gir mer smelting og oppvarming. Istykkelsen avtar og mister sin evne til å isolere. Viktig å studere total albedo, dvs ta med effekter av skyer. Snøalbedo

14

15

16 Arctic amplification of temperature anomalies SAT north of 60 o SAT northern hemisphere Moritz et al. 2002

17 J. Overland Wavelet Analysis of Dec-Jan Stockholm Temperature (Overland) 32 years 16 years 8 years 4 years 2 years

18 Variasjoner siste 100 år

19 Obs. anomalies of zonal SAT (relative to men temp ) Delworth & Knutsson 2000 Johannessen et al. 2003

20 SAT winter summer Johannessen et al

21 Temperaturvariasjon i Arktis siden 1910 (met.no, MOSJ) o C Årlig middeltemperatur

22 Temperatur Arktis siden 1910 (met.no, MOSJ) vinter vår sommer høst

23 Nedbør Arktis siden 1910 (met.no) Årlig nedbør, normalisert

24 Isen i arktis (Østerhus)

25 Variasjon i isutbredelse siden 1860 (MOSJ, Vinje)

26 Årsaker til disse variasjonene

27 Dagens pådriv på klimasystemet (IPCC)

28 Eksempel på naturlig variabilitet - ensemble fra GDFL > Samme utslippsscenario > Forskjellig start betingelser Ikke forutsigbarhet fra år til år, dekade til dekade Forutsigbarhet for trender

29 Simulering av global temperatur (IPCC)

30 ECHAM 5 OBS. SAT GHG forcing only GHG + sulfer Johannessen et al. 2003

31 Johannessen et al Obs. SAT Control run ECHAM5, abitr. periode

32 Dekadevariasjoner under global oppvarming

33 Scenarier til doblet CO2

34 20 year slice around double CO 2 (CMIP2) J.Räisänen SAT zonal mean anomalie s SAT increase at 2080 relative to global means for 19 models Red is mean for all 19.

35 Ensemble CMIP2 integrations, Bergen Climate Model AMOC, control

36 Zonal Mean SAT Response (BCM) Trend ( C/Decade) YEAR

37 Mean Response and Spread, Year 1-80 Arctic >75 N DJF CMIP2-CTRL (ensemble mean) % AMOC -0.7 Sv AMOC -4.9 Sv BCM P (weak-strong AMOC response) 20% T (weak-strong Faglig ped. dag AMOC response) 30%

38 Betydningen av Den nordatlantiske svingning /Den arktiske svingningen

39

40

41 NAO-indeks vinter. Positiv: sterk sirkulasjon fra sørvest Nedbør Bergen, mm/måned (des-mar)

42 Arctic amplification of temperature anomalies SAT north of 60 o SAT northern hemisphere AO-index Moritz et al. 2002

43 Recent anomalies in SAT Obs. trend in SAT SAT trend regr. on AO Moritz et al. 2002

44 Hoerling et al Note difference in scale

45 30 hpa height difference between max. and min. of a solar cycle. Interactive ozone Obs Solar forcing & calculated O 3, all years Solar forcing fixed O 3 Shindell et al. 1999

46 NAO et atmosfærisk fenomen Endringer starter i tropene Vekselvirkning stratosfære troposfære viktig Stratosfæresirkulasjon påvirker vertikal transport av bølger i troposfæren Slik kontrollerer den transport av bevegelsesmengde fra sør mot nord

47 Den lille istid

48 W/m 2 Vulkaner Ulike pådriv på klimasystemet siste 1000 år. (Watt per kvadratmeter) Solstråling Crowley 2000 Drivhusgasser Aerosoler

49 Klimapådriv sol, vulkanutbrudd Solstråling og vulkanutbrudd (Watt per kvadradmeter) AD W/m 2 Maunder minimum

50 Avvik i årlig middeltemperatur fra normal Oxford, England, fra Maunder minimum

51 Maunder Minimum - Negative radiative forcing from solar variation, enhanced by ozone photochemistry Shindell et al. 2001, Science Change from two equil. runs SAT SLP change EOF 1, SLP

52 Maunder Minimum SAT anomaly Fischer-Bruns et al. 2002

53 Bond-cycles Proxy for ice drift and and solar forcing, 14 C West of Ireland Ocean stacked Bond et al. 2001

54 Oppsummering Store tilfeldige variasjoner i Arktis fra år til år og fra dekade til dekade Store naturlige variasjoner (tilfeldige eller pådriv fra sola) over flere dekader Vekselvirkning stratosfære/troposfære viktig for variasjoner i NAO Vekselvirkning hav/atmosfære viktig på lang tidsskala Arktis kanskje ikke det beste sted å lete etter spor av antropogen global oppvarming.