Klima, is og forskerfeil

Klima, is og forskerfeil Per Jan Langerud pjl Eget forlag

Innhold 0 Forord...5 1 Sola, atmosfæren og drivhuseffekten...7 Jordens atmosfære...9 Drivhuseffekten...11 Absorpsjonsdiagrammet...14 2 CO 2 -kretsløpet...23 Hvor mye CO 2 tåler vi mennesker?...29 3 De tre astronomiske variasjonene...35 Himmellegemer på avveie...39 4 Temperaturen de siste 10 000 år...41 Syndfloden en klimakatastrofe?...44 Jutulhogget...46 Vinteren sviktet på 1930-tallet...50 5 Arktis med Svalbard og Grønland...55 Permafrost...65 Grønland...69 Jakobshavnbreen...73 Nødlanding på Grønlandsisen...76 6 Antarktis...83 Den Antarktiske halvøy...90 7 Klimapolitikk og forskerfeil...97 IPCC og hockeykølla...100 3

0 Forord Det er skrevet flere bøker om klima de siste årene, men denne blir nok noe annerledes enn de andre. Det er ikke så mye detaljer om klima, men mer om hva som er resultatet av vårt klima. Det er et kapitel om astronomi, sola og atmosfæren, samt et ganske omfattende kapitel om CO 2 kretsløpet og forhold vedrørende CO 2. Men det er lagt mest vekt på temperatur- og isforholdene på jorda, hvor jeg prøver så langt det er mulig på en lettfattelig måte og få fram hva som er virkeligheten om dette basert på troverdige forskningsdata og observasjoner, samt logiske slutninger. Det er tre steder på jorda som har blitt gjenstand for mange tvilsomme forskningsrapporter, og hvor det i flere tilfeller har blitt trukket feilaktige konklusjoner. Jeg tenker da på Antarktis, Arktis med Svalbard og Grønland med Grønlandsisen. Et kapitel om politikk og forskerfeil hører også med. Jeg vil takke prof. Ole Humlum ved UiO for at han har stilt alle sine grafer til disposisjon for bruk i boka. Førsteamanuensis Tom Victor Segalstad ved UiO-NHM og prof. Einar Sletten ved UiB har også bidratt med nyttige opplysninger til boken. Jeg vil også takke Arild Eugen Johansen som er ansvarlig for layout og formgiving. Per Jan Langerud August 2012 5

1 Sola, atmosfæren og drivhuseffekten Sola, vår eneste stjerne Sola er en stjerne som bare består av gass, 75 % hydrogen og 25 % helium. I solas indre er temperaturen omkring 15 millioner grader, og trykket er 250 milliarder ganger høyere enn luftrykket ved jordoverflaten. Gassene i solas indre er presset sammen til en enorm tetthet, og en 1 liters melkekartong med slik solgass ville veid 150 kg. Solforskerne kan fortelle at sola nå er omtrent halvveis i sin levetid, og når det sentrale hydrogenet i sola er brent opp om ca. 10 milliarder år, vil dens størrelse øke sterkt, og den vil bli så enorm at den vil sluke planetene Merkur, Venus og Jorda. Strålingsenergien vil øke kraftig, sola begynner å brenne og blir til det som kalles en rød kjempe. Dette vil vare i ca. 100 mill. år til den er utbrent, og den vil da trekke seg sammen og tilslutt bli til det som kalles en hvit dverg. Ellers deler man gjerne solas ytre deler inn i tre lag, og innenfra er det fotosfæren, kromosfæren og koronaen. Fotosfæren er den man ser som en lysende solskive, og herfra kommer det meste av sollyset og temperaturen ligger på nesten 6 000 grader. Sol strålingen har størst intensitet ved en bølgelengde på 490 nanometer (0,00049 millimeter), som ligger i det synlige dagslysspekteret. Fotosfæren ser prikkete eller kornete ut på bilder, noe som skyldes gasstrømmer som går ut og inn i sola. Kromosfæren ligger over fotosfæren og er fra 5-10 000 km tykk. Temperaturen går fra ca. 10 000 grader og øker mot overflaten. Kromosfæren sender ut UVstråling og synlig lys. Koronaen er solas ytre lag og temperaturen her er 1 til 2 millioner grader. Koronaen er ikke kuleformet og sender noen ganger ut lange utløpere i verdensrommet, såkalte protuberanser. 7

Sola har også en solflekkaktivitet som sees som mørke områder hvor temperaturen er lavere. Antall solflekker varierer og har et maksimum med ca. 11. års mellomrom, og da har man også mest røntgen- og UV-stråling. Når det er mest solflekker er det også mer solvind partikler og flere flotte nordlys å se. Disse variasjonene følger en sinuskurve. Men det har også vært unntak fra disse variasjonene, da det i årene fra ca. 1640 til ca 1710 nesten ikke var solflekker, og i denne perioden var det meget kaldt både i Nord- Amerika og Europa, noe som faller sammen med den lille istiden. Denne perioden kalles også Maunders minimum, etter astrofysiker Walter Maunder og vises på grafen under. Grafen over viser solflekkaktiviteten gjennom de 400 årene fra 1600 til år 2000. På 16-1700 tallet ser vi at det var lav solflekkaktivitet, noe som faller sammen med den lille istiden. Dette kalles Maunders minimum. Diameteren på sola er 109 ganger så stor som jorda og avstanden til jorda er ca. 150 millioner kilometer. Sollyset bruker 8,31 minutter på denne strekningen frem til jorda. Den totale effekten av sol strålene som treffer jordatmosfæren normalt på stråleretningen, i jordas gjennomsnitts avstand fra sola er 1367 watt/ m 2 som en middelverdi. Dette kalles også solarkonstanten. Solarkonstanten varierer med bare 0,1 %, og når sol aktiviteten og solflekkantallet er størst hvert 11. år så ligger effekten på 1367,9 watt/m 2 og når aktiviteten er lavest ligger effekten på 1365,8 watt/m 2. Siden halvparten av jorda alltid ligger i skygge og kuleformen medfører at gjennomsnitten for hele jordkula i døgnet bare blir ca. 25 % av sol effekten på 1367 watt, dvs. ca. 342 watt/m 2. Ellers er det vel nesten unødvendig å si at solas eksistens er en betingelse for alt liv på jorda. For den som vil vite mer om sola kan jeg anbefale boka til solforsker Pål Brekke som har tittelen Sola vår livgivende stjerne. Boka utgis av Nordlyssenteret. ISBN: 978-82-994583-7-5 8

Jordens atmosfære Atmosfærens høydeområder De nederste 10-12 km av atmosfæren kalles troposfæren og er det som kalles værsonen. Temperaturen i troposfæren avtar med ca. 6,5 grader pr. km og kan i ca. 10 km høyde ligge på ca. 60 kuldegrader. Årsaken er at jordoverflaten varmes opp av solenergien, og varmen overføres til atmosfæren ved konveksjon (varm luft som stiger) og varmestråling. Overgangssonen mellom troposfæren og stratosfæren kalles for tropospausen. Stratosfæren ligger mellom ca. 12 og 50 km og temperaturen øker med høyden, fra ca. -60 til ca. 0 C i 50 km høyde. Dette skyldes hovedsakelig at lufta varmes opp på grunn av ozonlaget som har sin største konsentrasjon i 20-25 km høyde og absorberer UV-stråling fra sola. Overgangen mellom stratosfæren og mesosfæren har fått navnet stratospausen. Mesosfæren ligger i fra 50 til nærmere 90 km høyde og er den kaldeste delen av atmosfæren, i 90 km høyde kan temperaturen gå helt ned i 125 kuldegrader. Mesosfæren er ikke bare meget kald, men den er også ekstremt tørr, da den kan være opp til hundre millioner ganger så tørr som luft fra Sahara. Den siste av overgangsonene kalles mesopausen. Termosfæren ligger over mesosfæren og går opp til ca. 500 km høyde, og her stiger temperaturen fra ca. 100 kuldegrader til 12-1400 varmegrader i 500 km høyde, noe som skyldes at solstrålene absorberes av oksygen- og nitrogenmolekyler. I den nedre delen av termosfæren er det et område som kalles ionosfæren, og den strekker seg fra ca. 90 km til ca. 150 km høyde. Ionosfæren reflekterer radiobølger fra jorda, og det er i dette laget at meteorer og gamle utbrukte satellitter brenner opp på grunn av den høye temperaturen på opptil 1400 varmegrader. Exosfæren er navnet på den ytterste delen av atmosfæren og man regner med at den går opp til ca. 1200 km høyde, men overgangen er egentlig gradvis over til det tomme rom. I exosfæren er det også meget høye temperaturer, fra 12 til 1400 grader. Atmosfærens sammensetning Mengden av gasser i atmosfæren domineres totalt av de to gassene nitrogen og oksygen, som står for henholdsvis 78 og 21 % av atmosfærens sammensetning. Den tredje største er argon som står for ca. 0,93 % pluss noen få gasser til som det er liten forekomst av. Til sammen blir dette 99,96 % av atmosfæren, 9

men ingen av disse er drivhusgasser. Drivhusgassene CO 2, metan og lystgass med flere utgjør bare ca. 0,04 % av atmosfæren. De gassene som er nevnt her er såkalte tørre gasser, og vanndampen blir derfor ikke tatt med i slike oversikter. Men vanndampen er en meget kraftig og dominerende drivhusgass som regulerer hele atmosfæren og virker både som termostat og regulator. Volumprosenten av vanndamp i atmosfæren kan være opp til ca. 5 %, dvs. at volumet av vanndampen kan være over 130 ganger så høyt som volumet av CO 2 som står for mindre enn 2 % av drivhuseffekten. Forutsetningen for at en gass skal kunne kalles drivhusgass er at den absorberer (fanger opp) utgående varmestråling fra jorda (infrarøde stråler) med bølgelengder fra 4 til 100 mikrometer (1 mikrometer er 0,001 millimeter). Den globale middeltemperaturen er 15 C, men uten drivhuseffekten ville den ha vært -18 C, og verdenshavene ville ha vært islagt. Dvs, at hele drivhuseffekten hever den globale temperaturen med 33 C. Av disse 33 C står CO 2 for mindre enn 1 C. Månen har ingen drivhuseffekt og har derfor en middeltemperatur på minus 18 C, og når den ikke har noen atmosfære som kan holde på varmen så kan nattetemperaturen gå ned i minus 150 C, mens dag temperaturen kan være over 100 varmegrader. Oversikt over atmosfærens gasser Gasser som ikke er drivhusgasser. Betegnelsen ppm står for parts per million Gass Kjemisk formel Mengde i ppm Prosentandel Nitrogen N 2 780 800 78 % Oksygen O 2 209 460 20,9 % Argon Ar 9300 0,93 % Neon Ne 18,2 0,0000182 % Helium He 5,2 0,0000052 % Krypton Kr 1,1 0,0000011 % 10

Atmosfærens drivhusgasser Gass Kjemisk formel Mengde i ppm Prosentandel Karbondioksid CO 2 390 0,0039 Karbonmonoksid CO 0,1 Metan CH 4 1,8 0,0000018 Nitrogendioksid NO 2 0,001 Lystgass N 2 O 0,3 0,0000003 KFK-gasser Klorfluorkarboner CFCI 3, CF 2, Cl 2 0,0008 Ozon O 3 0,03 0,00000003 Vanndamp H 2 O Opptil 50 000 5,0 Drivhuseffekten Når man ser og leser klimareportasjer i media for tiden så får man inntrykk av at alt dreier seg om CO 2, og at CO 2 nærmest ligger som et lokk høyt oppe i atmosfæren og bidrar til å øke temperaturen på grunn av at CO 2 nivået har øket med ca. 35 % de siste 150 år. Men atmosfærens drivhusgasser kan ikke sammenlignes med et glasstak i et drivhus, da atmosfæren består av gasser som stadig påvirkes av vind og turbulente luftbevegelser som fører varmen vekk. Når sola skinner på jordoverflaten, vil den varme opp havet og bakken, og det nederste luftlaget. Varm lett luft og vanndamp stiger da rett opp (konveksjon), og vanndampen som er mye lettere enn luft stiger raskt og kan nå opp i over 10 000 meters høyde og avgi en del av sin varme til øvre del av atmosfæren og verdensrommet. Metan er også lettere enn luft og vil ha en tendens til å stige. Mens CO 2 og lystgass er mye tyngre enn luft og vil ha tendens til å synke ned mot bakken. Mange har sikkert fått det inntrykket at drivhuseffekten skjer høyt oppe i atmosfæren, men mesteparten av absorpsjonen fra drivhusgassene (drivhuseffekten) skjer faktisk i de nederste 500 meterne av atmosfæren. Men for ozon er det noe annerledes da den har sin største konsentrasjon i 20-25 km høyde. Ca. 90 % av ozongassen befinner seg i stratosfæren i over 10 000 11