Klimaets balancer
Klimaet her på Jorden er et ekstremt komplekst system af mange processer, der spiller sammen. Det er bl.a. energitilførslen fra Solen, drivhusgasser, overordnet trykfordeling, globale vinde, temperatur, nedbør og isdækkede områder i Arktis. Alt dette skal være i balance for at holde klimaet stabilt.
Klimaet skal være i balance
Der opstår ubalance i klimaet, når vi udleder flere drivhusgasser, end den mængde der forekommer naturligt. Det sker, når vi afbrænder fossile brændstoffer.
De ekstra drivhusgasser hober sig op i atmosfæren og forhindrer udstrålingen af varme fra Jorden og den nedre atmosfære til verdensrummet. Det betyder, at den nedre atmosfære opvarmes, og klimaet på Jorden ændrer sig.
Et ændret klima har mange forskellige konsekvenser. Grønlands Indlandsis og havisen i Arktis smelter i et omfang, vi ikke har set før. Vi får også kraftigere storme, mere nedbør, og den frosne jord i Arktis begynder at tø. Og temperaturen i Jordens atmosfære går én vej – opad.
De primære drivkræfter i Jordens klima
Der er nogle primære drivkræfter i Jordens klima. Det er kræfter, der sætter processer i gang. Når der opstår ændringer i disse drivkræfter, så ændrer klimaet sig også.
De primære drivkræfter er:
Solens energi
Solen sender kortbølget stråling (UV) mod Jorden gennem atmosfæren. Jordens overflade – både hav og land – absorberer noget af energien fra strålingen.
Noget af den stråling, som Jordens overflade absorberer, bliver omdannet til varme. Og noget af denne varme sendes tilbage til atmosfæren i form af langbølget stråling, som også hedder infrarød stråling.
De vigtigste drivhusgasser
En del af Jordens varmestråling rammer det, vi kalder drivhusgasser i atmosfæren. Drivhusgasserne udstråler nu energien igen.
De vigtigste drivhusgasser er CO2 (kuldioxid), CH4 (metan), N2O (lattergas) og H2O (vanddamp). Det gør, at den største del af den udgående energi bliver kastet tilbage til Jorden som varme. Det kalder vi den naturlige drivhuseffekt.
Uden de naturlige drivhusgasser ville Jorden være 33°C koldere end den gennemsnitstemperatur på 15°C, som vi kender i dag. Det er så koldt, at vi mennesker ikke kunne eksistere.
De naturlige drivhusgasser er på den ene side med til at sikre et miljø på Jorden, som mennesker kan leve i. Men der opstår problemer, når vi udleder flere drivhusgasser, end dem der forekommer naturligt. De ekstra drivhusgasser hober sig op i atmosfæren og kaster mere af den langbølgede stråling tilbage til Jorden. Der slipper altså mindre infrarød stråling væk fra Jorden og atmosfæren, end der kommer ind fra Solen som kortbølget stråling. Det medfører klimaforandringer.
Atmosfærens stigende temperatur giver mere vanddamp
Den øgede mængde vanddamp i atmosfæren opstår ikke som et direkte udslip. Den er styret af den stigende temperatur i atmosfæren. Derfor taler vi kun om de ekstra drivhusgasser i det følgende.
Jordens gennemsnitstemperatur i dag
Jordens gennemsnitstemperatur er på 15°C, og den er målt i perioden 1981-2010. Det er (i 2023) den seneste periode, som man måler temperaturændringer i forhold til. Uden den naturlige drivhuseffekt ville Jorden være 33°C under denne gennemsnitstemperatur, og det er så koldt, at vi mennesker ikke kunne eksistere.
Kilde: dmi.dk
En følsom balance
Drivhuseffekten er en følsom balance. Det er den, vi har rykket mere og mere på lige siden industrialiseringen for alvor tog fart i 1800-tallet. Med industrialiseringen begyndte vi nemlig at bruge fossile brændstoffer i industrien og mange andre steder som fx til transport og opvarmning af huse.
Forbrænding af fossile brændstoffer giver en øget udledning af CO2. Vi rykker altså ved balancen i klimaet, når vi bruger fossile brændstoffer, som ellers ”bare er lå på lager” i Jorden.
Forskellige drivhusgasser giver forskellige effekter
De forskellige drivhusgasser påvirker atmosfærens opvarmning forskelligt. Der er nemlig forskel på drivhusgassernes mængde og levetid i atmosfæren. Der er også forskel på, hvilke bølgelængder af den infrarøde stråling, som de kan absorbere, og hvor effektivt de kan absorbere strålingen. Det har betydning for, hvor stor temperaturændring de kan bidrage med.
Der er forskellige mængder af drivhusgasserne i atmosfæren og de påvirker atmosfærens opvarmning forskelligt.
Definition på en CO2 ækvivalent:
For at kunne sammenligne effekten af de forskellige drivhusgasser laver man en omregning til det, der hedder CO2 ækvivalenter.
Her sætter man effekten af CO2 til ”1”, og så har man udregnet, hvor stor effekten af de andre drivhusgasser er.
Her får man, at 1 kg N2O svarer til effekten af 298 kg CO2.
Og 1 kg CH4 svarer til effekten af 25 kg CO2.
Støv og små faste partikler
I atmosfæren er der en del små luftbårne partikler. Det er aerosoler, støv, røg og sod.
Partiklerne kan blandt andet være med til at danne skyer. Det er fordi, der kan samle sig vand på partiklerne, så atmosfærens vanddamp lettere omdannes til skyer.
De små partikler er på den måde med til at mindske opvarmningen af jordens overflade. Støv og partikler virker altså modsat drivhuseffekten.
Partikler i atmosfæren kommer fra menneskeskabte kilder som fabrikker og kraftværker. De kommer også fra det, man kalder flyttemarksbrug/svedjebrug, hvor man rydder og afbrænder skov med det formål at dyrke jorden. Og de kommer fra afbrænding af benzin i biler og fly samt fra skibe, som bruger, det man kalder heavy fuel.
Partikler i atmosfæren kommer også fra naturlige kilder som vulkaner i udbrud, skovbrande, sand fra ørkener og salt, der bliver blæst ud af havvandet.
Partikler i atmosfæren kan danne skyer
Partiklerne i atmosfæren kan være med til at danne skyer. Der kan nemlig samle sig vand på partiklerne, og det gør det lettere for atmosfærens vanddamp at kondensere til skyer. Partiklerne fungerer, som det man kalder “kondensations-kerner”.
- Vanddamp stiger op fra jorden eller havet.
- Vanddampen kan samle sig på overfladen af partikler i atmosfæren.
- Der opstår små vanddråber
- Vanddråberne samler sig til skyer.
Feedback-mekanismer og tipping points
Feedback-mekanismer
En feedback-mekanisme er naturens egen reaktion på noget, der sker. Feedback-mekanismer kan enten forstærke eller formindske virkningerne af de kræfter, der bestemmer klimaet. Når klimaforandringerne forstærkes, kan det starte en ond spiral, som får udviklingen til at gå hurtigere og hurtigere.
Der er fx tale om en feedbackmekanisme, når der bliver mindre is på Jorden på grund af atmosfærens opvarmning. Når isen forsvinder, absorberer hav og landjord nemlig mere af Solens stråling. Det varmer så atmosfæren endnu mere op, og så smelter der mere is osv.
Tipping point
Klimaforandringerne kan sætte gang i kædereaktioner, som kan accelerere mere og mere. I værste fald kan disse reaktioner ikke stoppes igen – heller ikke selv om vi bremser voldsomt ned for vores udledning af drivhusgasser. Hvis det sker, siger man, at vi har nået eller overskredet et Tipping Point.
Det kan fx være, hvis den faste is på Jorden begynder at smelte hurtigere og hurtigere. Til sidst kan denne smeltning ikke stoppes, og isen når til det punkt, hvor den ikke umiddelbart kan gendannes. Herefter vil både hav- og landtemperaturen stige voldsomt.
Der er feedbackmekanismer indenfor flere forskellige parametre i Arktis. Det gælder bl.a. albedo, permafrost, havis og havcirkulation.
Forandringer
Der opstår en lang række forskellige klimaforandringer, når drivhuseffekten bliver kraftigere. Her gennemgår vi forandringerne inden for disse områder:
Temperatur
Skyer
Storme
Nedbør
Albedo
Indlandsisens massebalance
Havstigning
Havisen
Permafrost
Træer og planter
Temperatur
En øget drivhuseffekt gør, at temperaturen stiger i atmosfæren.
Temperaturen i Arktis stiger op til fire gange så hurtigt som i resten af verden. Det hænger især sammen med, at havisen smelter. Det medfører nemlig større mørke havområder, som absorberer mere af Solens stråling og energi. Og det fører bl.a. til øget opvarmning af atmosfæren netop i Arktis.
Graferne viser, hvordan temperaturen har udviklet sig globalt (rød) og i Arktis (blå) i perioden 1880-2021 i forhold til klimagennemsnittet 1961-90.
Kilde: Graferne er baseret på NASA/GISS data 1880-2021 – bearbejdet af klimaforsker Martin Stendel, DMI.
Industrialiseringen i 1800-tallet lagde grunden til nutidens klimaproblemer
Vores muligheder for at anvende energi blev drastisk ændret med opfindelsen af dampmaskinen i England i 1700-tallet og den senere udbredelse af industrialiseringen til andre lande gennem 1800-tallet. Damp fremstillet på baggrund af afbrænding af kul blev drivmidlet for maskiner og tog, og gjorde det også lettere at opvarme boliger og fremstille elektricitet.
Efter anden verdenskrig blev kul erstattet af olie og naturgas, samtidig med at der skete en stigning i transport med bil og fly baseret på motorer drevet af olieprodukter.
Med den øgede afbrænding af fossile brændstoffer har vi tilført atmosfæren store mængder ekstra drivhusgasser. Det har resulteret i de klimaforandringer, vi kæmper med og mod i dag.
Skyer
Skyer opstår, når der fordamper vand fra landjordens og havets overflade. Varm luft kan indeholde mere vanddamp end kold luft.
Når atmosfærens temperatur stiger, kan den rumme mere vanddamp, og der kan dannes flere skyer.
Skyer har en enorm betydning for Jordens klima. Selv små ændringer i mængden af skyer samt deres højde og type har store konsekvenser for klimaet.
Høje skyer består af iskrystaller, og de reflekterer Solens stråling, så der kommer mindre solenergi ned til Jordens overflade. De høje skyer hedder Cirrusskyer og kaldes også fjerskyer. Hvis der kommer mindre stråling ned til Jordens overflade, bliver der også absorberet mindre energi. Det medfører en netto-afkøling af atmosfæren. Med netto menes, at man ser på det samlede resultat for opvarmning og afkøling.
Lave skyer består af vanddråber, og de absorberer Jordens infrarøde stråling og udstråler den igen. Infrarød stråling er varmestråling. Det medfører en netto-opvarmning af Jordens atmosfære. Med netto menes, at man ser på det samlede resultat for opvarmning og afkøling. De lave skyer kaldes Stratus- eller Cumulus-skyer.
Nedbør
Skyer opstår, når der fordamper vand fra Jordens og havets overflade. Varm luft kan indeholde mere vanddamp end kold luft.
Når temperaturen i atmosfæren stiger, kan den indeholde mere vanddamp. Det giver større mængder nedbør.
Den øgede nedbør vil ikke falde jævnt fordelt over hele Jorden. Man forventer, at den vil falde i de områder, som allerede har nedbør.
Der bliver mere tørt, der hvor der i forvejen er tørt. Og der bliver mere vådt, der hvor der i forvejen er vådt.
Det giver større risiko for skovbrande i de områder, hvor der både opstår højere temperaturer og mere tørke. Det medfører større risiko for oversvømmelser i de områder, som både bliver vådere, og som får mere ekstra nedbør.
Kortene viser to scenarier, der forudsiger, hvordan nedbørsmængderne kan ændre sig frem mod år 2100.
I det ene stiger temperaturen i atmosfæren med 1-2,6 °C og i det andet med 3-7 °C.
Man kan se, at ændringerne forstærker en tendens, der findes i forvejen.
Kilde: IPCC’s interaktive atlas, FNs klimapanel
Grønlands indlandsis
Grønlands indlandsis ændrer sig hele tiden. Indlandsisen flyder i en langsom og konstant bevægelse fra midten og ud mod siderne.
Når der falder nedbør som sne bliver Indlandsisen højere. Og Indlandsisen bliver lavere og skrumper, når isen smelter, og når der knækker is fra gletsjere ud i havet.
Illustrationen viser, hvordan Indlandsisen bliver tilført masse, når der falder nedbør.
Illustrationen viser, hvordan Indlandsisen mister masse, når isen smelter, og når der knækker gletsjere af fra kanten og ud i havet.
Grafik: Christina Fromberg
Grønlands indlands bygger sig typisk op i månederne fra september til maj. Og isen smelter typisk i månederne juni til august.
I de senere år er Indlandsisen begyndt at ændre sig hurtigere end før. Den afgiver mere is til havet, end den kan nå at opbygge via nedbør.
Havniveaustigninger
Der er to årsager til, at havniveauet kan stige:
1: Havet udvider sig på grund af opvarmning.
2: Havet stiger, når Indlandsisen smelter, og når gletsjere kælver. Det tilfører mere vand til havet.
Havet stiger ikke, når havisen smelter. Det er, fordi isen allerede flyder i vandet. Og havisen fortrænger den samme mængde vand, som vandet fra den smeltede havis vil gøre. Det samme forhold gælder, når isbjerge smelter.
Når havniveauet stiger, bliver kystarealerne oversvømmet – og der ligger mange store byer langs kyster.
Desuden kan kysterne blive nedbrudt, hvis de består af løse sedimenter, og så bliver landarealet også mindre. Det kalder vi erosion.
Der bor mange hundrede millioner mennesker tæt ved en kyst. Derfor er det vigtigt, at vi kan forudsige mulige havstigninger i løbet af de næste århundreder. Det har nemlig store konsekvenser for både mennesker og økonomi.
Vind
Når temperaturen i atmosfæren stiger, påvirker det lufttrykket og vinden.
Der hvor jorden bliver opvarmet, vil luften stige op, fordi varm luft vejer mindre end kold luft.
Der er nu opstået et lavtryk nede ved jordens overflade.
Dette lavtryk trækker luft ind fra nærliggende højtryk, hvor luften synker ned, og på den måde udlignes trykforskellene i atmosfæren.
Vinde blæser altså altid fra højtryk til lavtryk.
Store trykforskelle på kort afstand giver kraftig vind.
Når atmosfæren bliver varmere, sker der en øget fordampning fra hav og land. Det tilfører atmosfæren mere energi. Det vil generelt føre til større temperaturforskelle mellem lave og høje breddegrader. Konsekvensen er også, at der opstår kraftigere lavtryk. Disse ændringer i atmosfærens trykforhold medfører større forskel mellem højtryk og lavtryk. Det giver kraftigere vind.
Der vil ikke nødvendigvis komme flere storme og orkaner. Men de vil blive voldsommere end hidtil.
Man forventer at havvandet bliver varmere og varmere fremover. Det giver øget fordampning, ændringer i trykforskelle og dermed mere vind.
Dog er der også en anden effekt på spil. Vi ved, at Arktis opvarmes meget hurtigere end resten af verden. Det resulterer i mindre temperaturforskelle mellem lave og høje breddegrader, og det kan på sigt svække lavtryk. Vi ved endnu ikke, hvilken faktor, der er den største på den lange bane.
Vejret i Arktis er med til at bestemme det europæiske vejr
Jo varmere der er i Arktis, jo mindre bliver temperaturforskellen mellem Arktis og områder der ligger tættere på Ækvator. Det svækker den såkaldte jetstrøm, som er et bånd med kraftig vind i regionen mellem Arktis og subtroperne, i en højde på omkring ni km. Når klimaet ændrer sig, stiger temperaturerne i Arktis hurtigere end i resten af kloden på grund af is-albedo-tilbagekoblingen (link). Nogle forskere peger på, at konsekvensen af denne ændring i temperaturforskelle kunne være, at der er større udsving mellem nord og syd på jetstrømmen. Derfor kommer vejrsystemerne til at bevæge sig langsommere, eller de bliver ligefrem ”fastlåst” i en vis periode. Sker det, mens jetstrømmen ligger meget længere nord end normalt og blokerer den almindelige strømning fra vest til øst, får vi en situation som i sommeren 2018, hvor varmen i Europa varede ved i lang tid, mens Grønland lå på den kolde side af dette cirkulationsmønstre i samme periode.
Albedo
Albedo er er et udtryk for, hvor meget solenergi en overflade kan reflektere. Jo lysere en overflade er, desto højere er albedoen, og desto mere solenergi reflekteres.
Når albedoen i et område ændrer sig, kan det påvirke klimaet. Det sker i Arktis. Denne ændring kalder vi albedo-effekten.
Permafrost
I områder med permafrost kommer temperaturen i jorden aldrig over 0°C. I disse områder er der både frosset metan og kuldioxid. Når permafrosten tør, kan dødt organisk materiale også begynde at rådne i undergrunden. Det frigiver drivhusgasserne CH4 (metan) og CO2 (kuldioxid), og det øger drivhuseffekten, så temperaturen i atmosfæren stiger endnu mere.
Havcirkulation
Syd og sydøst for Grønland er der normalt en evig og kraftig strøm af koldt og tungt saltvand fra overfladen mod havbunden. Hvis denne strøm bliver svækket, kan det svække Golfstrømmen, og det kan føre til en betydelig afkøling i Vesteuropa.
Havis
Den arktiske havis er i de seneste mange år blevet mindre og mere ustabil.
Når isen bliver mindre får Solen længere tid til at varme de øverste vandlag op i løbet af sommeren. Det forsinker genfrysningen om efteråret, og isen har nu kortere tid til at bygge sig op i løbet af vinteren. Det er en selvforstærkende proces.
Træer og planter
Når planter og træer vokser, optager de CO2 (kuldioxid) fra atmosfæren. CO2 (kuldioxid) indgår i fotosyntesen, hvor der produceres C6H12O6 (glukose) og O2 (ilt).
Den kemiske formel for fotosyntesen ser sådan ud:
6 CO2 + 6 H2O => C6H12O6 + 6 O2
Træer og planter er med til at nedbringe atmosfærens indhold af CO2.
Når der forsvinder planter og træer i store mængder, bliver der optaget mindre mængder CO2 fra atmosfæren. Resultatet er at CO2-niveauet stiger i atmosfæren.
Kortet viser, hvor i verden der er bevoksning, og hvor der ikke er.