Klima på nordlige bredder - variasjoner, trender og årsaksforhold Sigbjørn Grønås, Geofysisk institutt, UiB
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
Enkle fakta om relevante klimaprosesser
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 %
Årlig variasjon i innstråling ved toppen av atmosfæren
Varmetransport mot polene i hav og atmosfære PetaWatt Hele linjer: atmosfære Stiplet: hav To anslag for hver
Temperaturavvik fra middel for hver bredde - Årlig middeltemperatur
Store variasjoner fra år til år, fra dekade til dekade tilbakekopling fra albedo
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.
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
Arctic amplification of temperature anomalies SAT north of 60 o SAT northern hemisphere Moritz et al. 2002
J. Overland Wavelet Analysis of Dec-Jan Stockholm Temperature (Overland) 32 years 16 years 8 years 4 years 2 years
Variasjoner siste 100 år
Obs. anomalies of zonal SAT (relative to men temp. 1961-90) Delworth & Knutsson 2000 Johannessen et al. 2003
SAT winter summer 1920-39 Johannessen et al. 2003 1945-64 1980-1999
Temperaturvariasjon i Arktis siden 1910 (met.no, MOSJ) o C Årlig middeltemperatur
Temperatur Arktis siden 1910 (met.no, MOSJ) vinter vår sommer høst
Nedbør Arktis siden 1910 (met.no) Årlig nedbør, normalisert
Isen i arktis (Østerhus)
Variasjon i isutbredelse siden 1860 (MOSJ, Vinje)
Årsaker til disse variasjonene
Dagens pådriv på klimasystemet (IPCC)
Eksempel på naturlig variabilitet - ensemble fra GDFL > Samme utslippsscenario > Forskjellig start betingelser Ikke forutsigbarhet fra år til år, dekade til dekade Forutsigbarhet for trender
Simulering av global temperatur (IPCC)
ECHAM 5 OBS. SAT GHG forcing only GHG + sulfer Johannessen et al. 2003
Johannessen et al. 2003 Obs. SAT Control run ECHAM5, abitr. periode
Dekadevariasjoner under global oppvarming
Scenarier til doblet CO2
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.
Ensemble CMIP2 integrations, Bergen Climate Model AMOC, control
Zonal Mean SAT Response (BCM) Trend ( C/Decade) YEAR 1-30 31-60 1-80
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 06.02.2004 response) 30%
Betydningen av Den nordatlantiske svingning /Den arktiske svingningen
NAO-indeks vinter. Positiv: sterk sirkulasjon fra sørvest Nedbør Bergen, mm/måned (des-mar)
Arctic amplification of temperature anomalies SAT north of 60 o SAT northern hemisphere AO-index Moritz et al. 2002
Recent anomalies in SAT Obs. trend in SAT 1971-2000 SAT trend regr. on AO 1948-2002 Moritz et al. 2002
Hoerling et al. 2001 Note difference in scale
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
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
Den lille istid
W/m 2 Vulkaner Ulike pådriv på klimasystemet siste 1000 år. (Watt per kvadratmeter) Solstråling Crowley 2000 Drivhusgasser Aerosoler
Klimapådriv sol, vulkanutbrudd Solstråling og vulkanutbrudd (Watt per kvadradmeter) 1550-1800 AD W/m 2 Maunder minimum 1675-1715
Avvik i årlig middeltemperatur fra normal 1961-1990 Oxford, England, fra 1659 1700 1900 Maunder minimum 1675-1715
Maunder Minimum - Negative radiative forcing from solar variation, enhanced by ozone photochemistry Shindell et al. 2001, Science Change 1780-1680 from two equil. runs SAT SLP change EOF 1, SLP
Maunder Minimum SAT anomaly Fischer-Bruns et al. 2002
Bond-cycles Proxy for ice drift and and solar forcing, 14 C West of Ireland Ocean stacked Bond et al. 2001
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.