Klimaendringer

Omtrent ukentlig hører om klimaendringene i media. Mange tegner et svært dystert bilde av fremtiden hvis vi ikke gjør noe for å bremse klimaendringene, men hva menes egentlig når vi snakker om klimaendringer? Hva er en klimaendring, hva skaper dem og hvilke konsekvenser har de egentlig for oss? I denne artikkelserien skal vi se litt nærmere på disse spørsmålene.

Hva er klimaendringer?

Klimaendringer er når gjennomsnittsværet endrer seg over tid. Det vi si når den statistiske fordelingen av værmønstret endrer seg over en lengre periode, enten ved at været blir signifikant varmere eller kaldere. Vi snakker her om statistiske værendringer som strekker seg over noen tiår til millioner av år, og ikke om tilfeldige variasjoner i værmønstret fra år til år (som er svært normalt).

Et konkret eksempel på klimaendringene er årstidene i Norge. Når jeg vokste opp hadde vi i Norge fire distinktive årstider – vår, sommer, høst og vinter. Disse årstidene kom på omtrent samme tid hvert år og hadde sine klassiske kjennetegn. Vinteren strakk seg fra desember til april, med konstante minusgrader i hele perioden og over 1 meter med snø på østlandet og nord-Norge. Sommeren startet i juni og strakk seg til slutten av august med temperaturer som sjelden ble høyere enn 23 grader i skyggen. Mellom disse periodene hadde vi høsten og våren, hvor sommer blir til vinter og vinteren blir til sommer. Selv om vi fortsatt har disse fire årstidene, er både vinteren og sommeren er idag vesentlig varmere enn den var for 40 år siden.

Klimaendringer – sett med øyne til en leder

Før vi går videre må jeg påpeke at jeg ikke er noen klimaekspert, jeg har ingen utdannelse innen klimaendringene og jeg har aldri jobbet med klimaspørsmålene. Det jeg skriver om her er kunnskap jeg har tilegnet meg gjennom media, Googling og en stadig økende interesse klimaendringene jeg ser med egne øyne. Mitt mål er å forstå hva klimaendringer er, hva de skyldes, hva konsekvensene blir og hvordan næringslivet bør forholde seg til klimaendringene.

Klimaendringer er ikke et menneskeskapt fenomen

Når vi hører om klimaendringene i media høres det ut som om dette er et nytt fenomen. Det er det ikke. Arkeologer har for lengt bevist at istider har kommet og gått, etterfulgt av en mellomperiode. Disse syklusene har imidlertid gått sakte, hvor det har gått flere millioner år mellom hver istid. Klimaendringene er dermed ikke noe som er menneskeskapt, da de har pågått i milliarder av år før det første menneske kom. Når vi vet dette blir spørsmålet: – “Hvorfor bryr vi nå oss om klimaendringene vi ser utvikler seg?“

Svaret er enkelt. Hvis det blir for varmt eller kaldt til at mennesket kan leve eller dyrke maten vi trenger for å overleve, så vil vi menneskeheten ikke kunne eksistere. Den siste istiden utryddet f.eks. dinosaurene, så vi vet hva konsekvensene kan bli. De som har studert problemstillingen mener at det kun var spesielle miljøer under isen på havbunnen og ved vulkanene som overlevde istidene, men etter hvert som istiden forsvant ved at klimaet ble varmere igjen utviklet livet på jordoverflaten seg igjen i form av nytt plante- og dyreliv ₁₎.

Hva skaper klimaendringene?

I utgangspunktet er klima på jorden avhengig av hastigheten som energi blir mottatt fra solen til jorden og hastigheten som den taper til verdensrommet, bestemmende for likevektstemperaturen og klimaet på jorda. Denne energien blir fordelt rundt om på kloden av vind, havstrømmer og andre fysiske, kjemiske og biologiske mekanismer som påvirker klimaet i ulike regioner.

I dette klimasystemet, hvor alt henger sammen og alt påvirker alt, er det åpenbart at det ikke er en enkelt faktor som skaper klimaendringer. Endringer i klimaet skyldes alltid flere faktorer.

Klimapådrag

Klimaendringer vil alltid være et resultat av flere endringer i jordoverflaten, luft- og havstrømmene som skaper vårt klima. Disse faktorene kan enten motvirke eller forsterke hverandre, avhengig av om de drar utviklingen i forskjellige retninger eller forsterker hverandre ved at de drar utviklingen i samme retning. Alle disse forholdene kaller vi med en fellesbetegnelse for klimapådrivere eller klimapådrag, da de er mekanismer for pådriv ₅₎.

Faktorene som inngår i begrepet klimapådrag kan deles inn i to hovedkategorier ₂₎:

1. Indre klimapådrag
2. Ytre klimapådrag

Indre klimapådrag

Indre klimapådrivere refererer til naturlige endringer i jordens eget klimasystem. Et klimasystem som består av fem komponenter ₆₎:

1. Atmosfæren – består av gasser, vanligvis omtalt som luft, som omgir planeten og holdes på plass av jordens tyngdekraft. Luften består av nitrogen, oksygen og argon, hvorav nitrogen utgjør 78% av all luften. Atmosfærens oppgave er å gi oss oksygen og beskytte livet på jorden ved å absorbere ultrafiolett solstråling, varme overflaten gjennom varmelagring kjent som drivhuseffekt, og å redusere temperaturforskjellen mellom dag og natt (døgntemperaturvariasjon).
2. Hydrosfæren – er betegnelsen på alt vann på jorda, i fast, flytende og gassform. Havet inneholder 97,2% av alt vann på jorden, mens isbreer oppbevarer 2,15% og ferskvann 0,65%.
3. Kryosfæren – er den delen av jordoverflata der vann finnes i fast form, enten i form av isbreer, snø, tele, permafrost og islagt vann. 
4. Litosfæren (begrenset til overflatejord, bergarter og sedimenter) – er det faste, ytterste laget på en steinete planet. På Jorden inkluderer litosfæren jordskorpen og det øvre laget av mantelen.
5. Biosfæren – er det område av Jorden (og atmosfæren) der det finnes liv. Biosfæren er et lag som omgir hele kloden og som ikke er stort mer enn nitten kilometer tykt. Faktisk fins det meste av livets mangfoldighet innen et lag på bare tre kilometer.

De to viktigste interne klimapådragene er:

• Klimasystemets sykluser
• Platetektonikk : Endringer i jordoverflaten og havstrømmene

Ytre klimapådrag

Ytre klimapådrag kan deles inn i:

1. Naturlige klimapådrag, f.eks. vulkanutbrudd og endringer i solens stråling
2. Menneskeskapte klimapådrag, f.eks. økt CO₂ konsentrasjon i atmosfæren eller endringer i arealbruk.

Alle disse klimapådragene er strålingspådrag.

Strålingspådrag

Strålingspådrag, også kalt strålingspådriv, er ytre klimapådrag som endrer jordens strålingsbalanse, også kalt energibalanse. Strålingspådraget er definert som differansen mellom inngående solstråling og utgående varmestråling fra jorda med atmosfæren, og måles i W/m² (watt per kvadratmeter).

Strålingspådriv er mål for hvilken oppvarmingseffekt, også kalt drivhuseffekt, ulike klimafaktorer har på jordoverflata. Strålingspådrag er dermed et mål for hvilken virkning en naturlig eller menneskeskapt faktor har på klimaendringene.

De viktigst strålingspådragene er₂₎:

• endringer av atmosfærens gassammensetning
• forandringer i solstrålingen på grunn av solens energiomsetning
• vulkanutbrudd
• endringer av jordens bane rundt solen
• asteroider og kometer

Øker utslippet av klimagasser vil dette ha et positivt strålingspådriv og bidra til oppvarming, mens f.eks. sotpartikler fra et vulkanutbrudd vil redusere solinnstrålingen mot jordoverflata og dermed gi et negativt strålingspådriv som bidrar til avkjøling ₁₁₎.

Strålingspådriv sier noe om hvor mye en faktor, f.eks. et vulkanutbrudd, vil endre Jorda sin energibalanse.

Energibalanse

Jordas overflatetemperaturen er avhengig av jordens energibalanse. Et mål for balansen mellom innkommende og utgående energi ved jordoverflata. Den innkommende energien kommer fra Sola og varmer opp jordoverflata.

Jorda vil da stråle ut varme. Noe av denne varmestrålingen fra Jorda blir sendt ut i verdensrommet, mens noe av den blir absorbert (fanget opp) i atmosfæren og sendt tilbake igjen til overflata slik at den blir varmet opp ytterligere. Det betyr at den totale innkommende energien er større enn den utgående energien. Det er dette som er den naturlige drivhuseffekten, og som gjør at overflatetemperaturen på Jorda i gjennomsnitt er cirka 15 °C og ikke −18 °C som den ville vært uten drivhuseffekten ₁₁₎.

Energibalansen og Jordas overflatetemperatur bestemmes dermed av tre ting:

1. Hvor mye solstråling som når toppen av atmosfæren
2. Hvor mye solstråling som reflekteres tilbake til verdensrommet av bakken og atmosfæren
3. Hvor mye jordstråling (varmestråling fra Jorda) atmosfæren absorberer og sender tilbake til jordoverflata.

Økende konsentrasjoner av klimagasser forårsaker oppvarming, og omvendt vil en reduksjon betyr mindre oppvarming. _{2), 7)}

• Økning av Co₂ nivået = Et varmere klima
• Reduksjon av Co₂ nivået = Et kaldere klima

Den største kilden til klimapådrag siden førindustriell tid er strålingspådraget som stammer fra økningen i atmosfærens innehold av Karbondioksid (CO₂)_. En økning som er forårsaket av menneskets bruk av fossile energikilder (spesielt kull, olje og gass) og endret arealbruk. Det siste vil si endringer i bruken av landområder som påvirker planter og karbon i jordsmonnet.

Klimafølsomhet

Forholdet mellom et klimapådrag og effekten pådraget har på klimaet kalles klimafølsomhet. Lav klimafølsomhet vil si at et klimapårag (internt eller eksternt) har liten påvirkning på klimaet. Høy klimafølsomhet er det motsatte. 

Tilbakekoplingsmekanismer

De de fysiske, kjemiske og biologiske prosessene som påvirker klimaet og som samtidig endrer klimafølsomheten kalles tilbakekoplingsmekanismer eller klimatilbakekoblinger. Vi skiller her mellom:

• Positiv tilbakekobling – tilbakekoblingen forsterker klimapådraget.
• Negativ tilbakemelding – tilbakekoblingen reduserer klimapådraget.

Disse tilbakekoblingsmekanismene påvirker klimafølsomheten til et klimapådrag. Prosessene forandrer den naturlige drivhuseffekten slik at jordens klima endres, som ved dagens globale oppvarming.

«Pådriv» betyr en forandring kan «tvinge» klimasystemet i en retning av økt oppvarming eller avkjøling. Et eksempel på klimapådriv er økte atmosfæriske konsentrasjoner av klimagasser, f.eks. karbondioksid (CO₂). Per definisjon er et pådriv eksternt forhold til selve klimasystemet, mens tilbakekoblinger er interne. Tilbakekobling representerer derfor hovedsakelig systemets interne prosesser.

Den viktigste positive tilbakekoblingen ved global oppvarming er at høyere temperatur fører til økt innhold av vanndamp i atmosfæren. Noe som igjen fører til økt oppvarming på grunn av kraftigere atmosfærisk tilbakestråling. Den viktigste negative tilbakekoblingen har sammenheng med Stefan-Boltzmanns lov, som sier at mengden varme som utstråles fra jorden til verdensrommet endres med fjerde potens av temperaturen på jordens overflate. Dette medfører at bare en liten temperaturendring fører til en stor økning av varmeutstråling fra jorden ₁₂₎.

Oppsummering

Gjennomgangen av hva som skaper klimaendringen viser at dette er et samspill mellom en rekke indre og ytre pådrag. De fleste av disse klimapådrag endrer klimaet langsomt og vi snakker her gjerne om endringer som skjer over millioner av år. 

De klimapådragene som raskest og i størst grad endrer klimaet idag er de menneskeskapte drivhusgassene i form av en kraftig økning i CO₂ utslippet de siste 100 årene. Disse klimaendringene omtales gjerne som den globale oppvarmingen og er klimapådrag vi selv kan gjøre noe med ved å redusere vårt CO₂ utslipp og øke plantene som absorberer deler av dette CO₂ utslippet. Forhold vi kommer tilbake til i neste artikkel om den globale oppvarmingen.

Kilder:

1. Store norske leksikon: Snøballteorien
2. Wikipedia: https://no.wikipedia.org/wiki/Klimapådriv
3. https://web.archive.org/web/20190512130529/https://www.climate.gov/news-features/blogs/enso/what-el-ni%C3%B1o%E2%80%93southern-oscillation-enso-nutshell
4. J.M.K.C. Donev m.fl. (4. januar 2019). «Radiative forcing». University of Calgary. – https://energyeducation.ca/encyclopedia/Radiative_forcing
5. Smith, Ralph C. (2013). Uncertainty Quantification: Theory, Implementation, and Applications. Computational Science and Engineering. 12. SIAM. s. 23. ISBN 1611973228.
6. «Glossary». NASA Earth Observatory. 2011. «Climate System: The five physical components (atmosphere, hydrosphere, cryosphere, lithosphere, and biosphere) that are responsible for the climate and its variations.» – http://earthobservatory.nasa.gov/Glossary/index.php?mode=alpha&seg=b&segend=d
7. Wikipedia: https://no.wikipedia.org/wiki/Klimaendring#Historiske_og_arkeologiske_bevis
8. Sagan, C.; Chyba, C (1997). «The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases». Science. 276 (5316): 1217–21. Bibcode:1997Sci…276.1217S. PMID 11536805. doi:10.1126/science.276.5316.1217
9. Willson, Richard C.; Hudson, Hugh S. (1991). «The Sun’s luminosity over a complete solar cycle». Nature. 351 (6321) Bibcode:1991Natur.351…42W. doi:10.1038/351042a0.
10. Kasting, J. F.; Siefert, JL (2002). «Life and the Evolution of Earths Atmosphere». Science. 296 (5570): 1066 8. Bibcode:2002Sci…296.1066K. PMID 12004117. doi:10.1126/science.1071184.
11. SNL.no. Hentet 07.06.22: https://snl.no/strålingspådriv
12. Wikipedia. Hentet 11.06.22: https://no.wikipedia.org/wiki/Tilbakekoblingsmekanisme_(klima)