Sola og drivhuset – hvorfor blir det varmere?

For tiden kommer det mange spennende forskningsresultater om solas innvirkning på klimaet. Men dessverre kan vi ikke av den grunn avlyse bekymringen for menneskeskapte klimaendringer gjennom forsterket drivhuseffekt.

Ny Tid

Ny Tids arkiv av artikler, skrevet av diverse skribenter.
(Se nederst i artikkelen, evt kontakt oss for skribent).

Verdensomspennende temperaturmålinger med termometer tok til på 1800-tallet. Kan man forklare temperaturutviklingen som har skjedd siden den gang, vil man også forstå drivkreftene i klimasystemet bedre. Det gir i sin tur bedre grunnlag for å vurdere hvilke klimaendringer vi kan vente i framtiden. Temperaturen ved jordoverflaten har steget med rundt 0,6 grader celsius siden målingene begynte. Stigningen kom på 1900-tallet, i to etapper før og etter en stabil periode rundt midten av århundret. Hva skyldes endringene i jordas klima?

Slik holder vi varmen

En ting er sikkert: Vi kunne ikke levd på jorda uten kombinasjonen av sollyset og den naturlige drivhuseffekten. Det aller meste av energien her på jorda kommer fra sola – uten den i nærheten ville det vært natt hele tiden, og temperaturen ville vært under minus 200 grader celsius! Øverst i atmosfæren mottar jorda i gjennomsnitt drøyt 340 Watt per kvadratmeter (W/m2) fra solstrålene. Det tilsvarer snaut seks 60-watts lyspærer som står på døgnet rundt over hver kvadratmeter av planeten. I virkeligheten varierer selvsagt styrken mellom sommer og vinter, natt og dag og nord og sør. Rundt 30 prosent av sollyset blir straks reflektert tilbake til verdensrommet av skyer, is og andre blanke overflater. Resten absorberes av atmosfæren eller jordoverflaten.

Drivhuseffekten er et naturfenomen som skyldes at atmosfæren inneholder skyer, vanndamp, karbondioksid (CO2), ozon (O3), metan (CH4) og lystgass (N2O). I dag bidrar også noen gasser fra industrien som ikke forekommer naturlig. Mens strålingen fra sola er kortbølget og påvirkes lite av de nevnte gassene i atmosfæren, er varmestrålingen fra jordoverflaten langbølget. Klimagassene fanger opp noe av denne varmestrålingen, og bremser dermed varmetapet tilbake til verdensrommet. Vanndamp og skyer bidrar mest til den naturlige drivhuseffekten, dernest følger CO2. Uten den naturlige drivhuseffekten ville raskere varmetap gjøre det rundt 33 grader kaldere på jorda enn i dag.

Variasjon i sollyset

Når strålingen vi mottar fra sola endres, påvirker det naturligvis temperaturen på jorda. Over tusenvis av år bidrar små variasjoner i jordas bane rundt sola til vekslingen mellom istider og varmere perioder. Variasjon i solaktiviteten – forandringer i solas magnetfelt som blant annet synes som mørkere solflekker og lysbluss – kan også endre energiutstrålingen fra sola. I løpet av solflekksyklusene på omtrent 11 år utgjør ikke variasjonen i sollyset mer enn 0,1 prosent. Belysningen per kvadratmeter av jordoverflaten endres altså med langt mindre enn styrken på ei lommelyktpære. Det er bare for de siste 20 årene vi har direkte satellittmålinger av styrken på sollyset. Før den tid må man bygge på data som observasjoner av solas utseende, eller kjemiske spor etter solaktiviteten her på jorda, og usikkerheten i variasjonen er følgelig stor.

FNs klimapanel (IPCC) anslo i 2001 at den gjennomsnittlige styrken på sollyset kan ha endret seg med rundt 0,3 W/m2 siden 1750. Andre har hevdet at endringen kan ha vært større. Den direkte virkningen av variasjon i solstrålingen har antakelig bidratt til klimaendringene vi har sett de siste 150 årene, men det er enighet om at den er for liten til alene å forklare hele oppvarmingen som har funnet sted. Over de siste 30 årene har det vært liten endring i solintensiteten. Et viktig spørsmål, som vi kommer tilbake til nedenfor, er derfor om sola har andre typer virkninger på jordas klima.

Økt drivhuseffekt

Når det blir mer av klimagassene i atmosfæren, blir drivhuseffekten sterkere. Studerer vi data bakover til istidene, ser vi at mengden klimagasser i atmosfæren har fulgt de store klimasvingningene. Dette er antakelig en av mekanismene som har forsterket virkningen av endringer i jordas bane rundt sola. I nyere tid har konsentrasjonen av CO2 steget fra rundt 280 til 370 liter per millioner liter luft siden den industrielle revolusjonen tok til midt på 1700-tallet. Så mye CO2 har det ikke vært i atmosfæren på minst 400 000 år.

IPCC anslår at økningen i mengden klimagasser i atmosfæren på grunn av menneskeskapte utslipp hittil har ført til en ekstra drivhuseffekt på omtrent 2,5 W/m2. På toppen av sollyset og den naturlige drivhuseffekten kommer altså energien fra en liten lommelyktpære på 2,5 watt for hver kvadratmeter av planeten.

I tillegg virker andre faktorer inn på klimaet. Et eksempel er partikler i atmosfæren (såkalte aerosoler) fra naturlige kilder som vulkaner og sandstormer, og fra forurensning. Disse reflekterer eller absorberer sollys avhengig av type. Ved vulkanutbrudd slynges store mengder partikler opp i atmosfæren. Etter spesielt store utbrudd følger gjerne en periode på et par år med lavere global temperatur. Endringer i jordoverflatens refleksjonsevne (f.eks. ved oppdyrking av nye områder) spiller også en rolle. Slike faktorer er det betydelig usikkerhet rundt, men det er neppe snakk om bidrag ut over rundt én W/m2 over de siste 150 år.

Legg merke til at vi har god kunnskap om flere av de drivkreftene vi hittil har beskrevet. Vi vet hvor mye drivhuseffekten forsterkes når mengden CO2 i atmosfæren øker, og vi har gode data for hvordan mengdene CO2 (og flere andre klimagasser) faktisk har utviklet seg i nyere tid. For de siste par tiårene har vi også presise data for hvordan energien fra sola har endret seg. Derimot er det større usikkerhet rundt endringene i sollyset over lengre tidsrom og virkningen av partikler. Men enda viktigere er usikkerheten rundt tilbakekoplingsmekanismene i klimasystemet, og mulige indirekte effekter av aktiviteten til sola.

Forsterkende mekanismer

Det kan virke rart at små endringer i strålingsbalansen som svarer til en lommelyktpære per kvadratmeter eller enda mindre, kan ha noen betydning for klimaet. Men husk at endringene i drivhuseffekten eller i sollyset kan vedvare over lang tid – se for deg et badekar hvor det stadig fylles i ørlite grann mer vann enn det tappes ut. I tillegg inneholder klimasystemet forsterkende mekanismer. En liten oppvarming av jorda på grunn av mer sollys eller forsterket drivhuseffekt vil føre til at mengden vanndamp i atmosfæren øker. Den ekstra vanndampen vil forsterke drivhuseffekten, og dermed øke oppvarmingen ytterligere. En annen viktig tilbakekoplingsmekanisme som diskuteres mye i forbindelse med solas virkning på klimaet, er endringer i skydekket. Lave skyer er særlig viktige. De har en sterk avkjølingseffekt fordi de reflekterer sollys.

Klimasystemet inneholder også svekkende mekanismer som motvirker endring. En samlebetegnelse for forsterkende og svekkende mekanismer er tilbakekoplingsmekanismer. Det er vanlig å anta at tilbakekoplingsmekanismene alt i alt kan gjøre effekten på klimasystemet to-tre ganger større enn den opprinnelige impulsen. Men når det gjelder denne såkalte klimafølsomheten (hvor sterkt klimasystemet reagerer på en impuls som økt sollys eller forsterket drivhuseffekt) er usikkerheten fortsatt stor.

Solas indirekte virkninger

I tillegg til den direkte oppvarmende virkningen av sollyset kan det tenkes at variasjonen i solas aktivitet har andre, indirekte virkninger. Særlig tre slags mekanismer er mye diskutert. Det er foreløpig usikkert om hver av disse tre indirekte mekanismene virkelig er til stede og påvirker klimasystemet. Det er heller ikke mulig å tallfeste hvilken virkning de eventuelt har.

For det første kan det tenkes at små variasjoner i sollyset forsterkes spesielt effektivt i klimasystemet. Det har for eksempel nylig blitt foreslått at perioder med forsterket solstråling vil gi økte havtemperaturer, som igjen kan føre til færre lave skyer (se Cicerone 4-2002). Dette kan redusere refleksjonen av sollys, og dermed gi en ekstra oppvarmingseffekt.

For det andre kan det tenkes at variasjon i ultrafiolett stråling (UV-stråling) fra sola har en selvstendig virkning på klimasystemet. Det er langt mindre av UV-strålingen enn av det synlige lyset fra sola, men UV-strålingen varierer sterkere over tid. Vi vet at UV-stråling spiller en avgjørende rolle i dannelse og nedbryting av ozon i stratosfæren (atmosfæren fra rundt 11 kilometers høyde og oppover). Hypotesen er at variasjon i ozonmengden i stratosfæren kan påvirke vindmønstrene og fordelingen av høytrykk og lavtrykk lengre ned i atmosfæren. Mange klimaforskere regner denne hypotesen som sannsynlig, men den er ikke klart påvist. Vi har foreløpig lite kunnskap om hvilke utslag denne mekanismen eventuelt gir.

For det tredje kan det tenkes at variasjon i hvor mye kosmisk stråling jorda mottar fra verdensrommet, som følge av variasjon i solas magnetfelt, i sin tur virker inn på det lave skydekket og dermed klimaet. Det er ikke minst denne mekanismen som de siste årene har vært gjenstand for mye debatt – og forskning.

Det er en kjent sak at kraftig solmagnetisme fører til mindre kosmisk stråling i jordatmosfæren. De usikre leddene i hypotesen er om sterk kosmisk stråling virkelig fører til at det dannes mer lave skyer og hvor stor betydning dette i så fall har. I siste utgave av klimatidsskriftet Cicerone omtales observasjoner i atmosfæren som kan tyde på at kosmisk stråling kan bidra til dannelse av såkalte kondensasjonskjerner, små partikler som er utgangspunkt for skydråper. Men samtidig påpekes det at denne mekanismen er mest sannsynlig over havområdene hvor det er mindre støv i lufta, og dermed neppe kan forklare oppvarming over land – hvor det meste av oppvarmingen de siste 30 årene har funnet sted. Dessuten har det ikke vært noen klar langtidstrend i kosmisk stråling de siste 50 år.

Stadig publiseres det nye forskningsresultater om solas rolle i klimautviklingen som peker i ulike retninger. Dette er en normal situasjon på et forskningsfelt i rask utvikling. Det er fremdeles stor uenighet om hvor gode samvariasjonen (korrelasjonen) faktisk er mellom ulike utslag av solas aktivitet på den ene siden, og forhold som skydekke eller gjennomsnittstemperatur på jorda på den andre. Flere av studiene ser ut til å vise svakere korrelasjoner når data for 1990-årene regnes med.

Det er dessuten viktig å være klar over at god korrelasjon ikke alene beviser noen årsakssammenheng. En troverdig forklaringsmekanisme er et nødvendig grunnlag for en teori.

Er klimamodellene riktige?

Hva betyr diskusjonen om solas innvirkning for spørsmålet om menneskeskapte klimaendringer gjennom forsterket drivhuseffekt? Det er viktig å være klar over at klimaet på jorda er resultat av en lang rekke faktorer som virker sammen. Hvis én faktor viser seg å være viktig, betyr ikke det at de andre faktorene er uten betydning. Selv om for eksempel kosmisk stråling skulle vise seg å ha virkning på jordas klima, vil endringene i drivhuseffekten fortsatt være til stede. Men ny kunnskap kan gi grunn til å revurdere forskernes modeller av klimasystemet, spesielt med tanke på klimafølsomheten og tilbakekoplingsmekanismene.

En klimamodell er gjerne et dataprogram hvor forskerne legger inn det de vet om hvordan sollyset, klimagasser, atmosfæren og verdenshavene virker sammen og bestemmer klimaet på jorda. En slik modell kan beregne framtidige endringer i temperaturen på grunnlag av antatt utvikling i konsentrasjonene av drivhusgasser og andre faktorer som påvirker klimaet. Modeller inneholder alltid mange forenklinger i forhold til det systemet som skal beskrives. Skal en ha tiltro til en modell, må resultatene den gir for klimaendringer fram til i dag stemme rimelig bra med observasjoner. Dagens klimamodeller tar ikke bare hensyn til endringer i konsentrasjonen av drivhusgassene i atmosfæren, men også til endringer i partikkelkonsentrasjon (både fra naturlige og menneskeskapte kilder) og solintensitet. Modellene gir da god overensstemmelse med observert global temperatur fra rundt 1860 til i dag.

I disse modellene er det økningen i konsentrasjonen av drivhusgassene som gir den raske temperaturstigningen de siste 20-30 årene. Dersom disse temperaturendringene hovedsakelig skal kunne knyttes til sola, må det derfor ikke bare være feil i hvordan solas påvirkning beskrives i modellene. Oppvarmingen på grunn av klimagasser må også være alt for stor i modellene. En mulig forklaring kunne være at forsterkningen gjennom tilbakekoplingsmekanismene er overdrevet i modellen, slik at klimafølsomheten blir for stor. Enkelte forskere har vært inne på om vanndampinnholdet i luften øker mindre med temperaturen enn antatt i modellene. I Cicerone 4-2002 omtalte vi forskning som studerte endring i vanndampinnhold og temperatur i atmosfæren i forbindelse med vulkanutbrudd. Disse viste variasjoner som styrker den vanlige oppfatningen av denne tilbakekoplingen. Det derfor grunn til å tro at modellene grovt sett gir en riktig beskrivelse av drivhuseffekten.

---
DEL

Legg igjen et svar