klima – klimaendringer

Årsaker

Med klimaendringer mener vi vanligvis endringer i den gjennomsnittlige tilstand av en klimastørrelse (klimaparameter), men også endring i de rådende variasjoner vil falle innenfor begrepet. De viktigste årsakene til klimaendringer ligger i endring i innstråling av solenergi, i jordoverflatens form, i atmosfærens evne til å holde på varmen, samt i atmosfærens og jordoverflatens refleksjonsevne.

Utstrålingen fra sola varierer over en syklus på 11 år (se Solen (Solaktivitet), men endrer seg også over lengre tidsskalaer. Da solsystemet ble dannet for 4,6 milliarder år siden, var solutstrålingen antakelig 25–30 % svakere enn i dag. Forandringer i kontinentenes form og plassering kan bety mye for sirkulasjon og varmebalanse og følgelig for klimaet; kontinentenes plassering de siste 500 000 år har dog vært omtrent som i dag. Jordens stilling og bane rundt Solen varierer innenfor sykluser på fra ca. 20 000 til 400 000 år; dette medfører en omfordeling av innstrålt energi og kan medføre klimaendringer gjennom at indre responser i klimasystemet (tilbakekoblingsmekanismer) utløses.

Forandringer i atmosfærens innhold av gasser vil påvirke dens evne til å holde på varmen gjennom drivhuseffekten. Endringer i konsentrasjonen av partikler vil være av betydning for hvor mye solstråling som reflekteres tilbake til verdensrommet og hvor mye som absorberes i atmosfæren. Gjennom Jordens historie har konsentrasjonen av klimagassen karbondioksid (CO₂) i atmosfæren variert betydelig pga. forandringer i biologisk opptak og frigjøring av CO₂, forvitring, avsetning av karbon i marine sedimenter, og vulkansk aktivitet. Siden førindustriell tid har konsentrasjonene av karbondioksid (CO₂), metan (CH₄) og lystgass (N₂O) i atmosfæren økt betydelig. I tillegg er det tilført drivhusgasser som ikke finnes naturlig i atmosfæren. Dette har medført en forsterket drivhuseffekt, noe som sannsynligvis forårsaker global oppvarming og endringer i klimaforholdene. Reduksjon av ozonlaget har gitt et lite og negativt bidrag til drivhuseffekten.

Årsaksforholdene ved klimaendring kan være svært komplekse, bl.a. med ulike tilbakekoblingsmekanismer. Dannelse eller avsmelting av snø- og isflater er eksempel på en slik tilbakekoblingsmekanisme. Dette endrer refleksjonsevnen med ytterligere temperaturforandring som resultat. En mer kompleks effekt ligger i vanndampens rolle. Som følge av oppvarming kan vanndampinnholdet i atmosfæren komme til å øke. Vanndamp er en viktig drivhusgass, og dette medfører derfor økt oppvarming. Global oppvarming vil også påvirke skyenes utbredelse og egenskaper. En økning i høytliggende skyer har generelt netto oppvarmende effekt, mens en økning i lavere skylag vil gi avkjøling. Nettoeffekten er vanskelig å beregne, og skyenes rolle representerer et av de største usikkerhetsmomenter knyttet til beregning av fremtidige klimaendringer.

Andre tilbakekoblingsmekanismer som er med på å bestemme klimasystemets respons på påvirkninger, er bl.a. endring i havets sirkulasjon, atmosfærekjemiske endringer, vegetasjons-forandringer og frigjøring av klimagasser fra havet og i den terrestriske biosfære. Atmosfærens innhold av aerosoler har en negativ kobling til global oppvarming, fordi deler av solstrålingen stenges ute fra nedre del av atmosfæren. Aerosolmengden synes å ha økt på grunn av menneskelig aktivitet, og dette kan ha bremset oppvarmingen noe.

Historiske variasjoner

Klimavariasjoner gjennom Jordens historie kan studeres gjennom innhenting av data fra funn og målinger som er avhengig av temperatur o.l. (såkalte proxy-data), f.eks. isbreer, pollen, årringer, fossiler, dryppstein og sedimentære avleiringer både på land og i havet. Slike studier har påvist store klimavariasjoner gjennom tidene. Spesielt har undersøkelser av sedimentene i dyphavet gitt en enestående kunnskap om endringer i klimaet gjennom de siste 3 millioner år. Man har f.eks. analysert de organiske bestanddelene i sedimentene, mikrofossilgrupper som foraminiferer, kokkolitter, discosterider, diatomeer, radiolarier og pollen for å finne frem til endringene i temperatur og havstrømmer.

Man regner med at Jorden har gjennomgått om lag fem særlig kalde perioder (istidsperioder), se istid. I den siste istidsperioden, som startet for ca. 2,5 millioner år siden og varer ennå, skal det ha vært omtrent 40 istider avbrutt av varmere mellomistider. Vi lever nå i en slik mellomistid. Forrige mellomistid varte fra ca. 130 000 til 115 000 år før nåtid og var sannsynligvis den varmeste perioden i de siste millioner år. Analyser antyder at det i Europa var ca. 2 °C varmere om sommeren enn i dag, og enda mildere om vinteren. Havnivået var 2–6 meter høyere enn i dag. For 18 000 år siden var den globale middeltemperatur ca. 5 °C under dagens nivå. I tropene var det bare noen få grader kaldere, mens det i Arktis var hele 20 grader kaldere. De siste 10 000 år har Jorden vært inne i en varm og relativt stabil mellomistid. Likevel har klimaendringene vært så store at breene i Norge smeltet bort for mellom 8000 og 5000 år siden. Periodene med vekslende klima i Norden har fått navn som dryas, boreal og atlantisk tid (se tabell over klimaperioder). Fra historisk tid kjenner vi blant annet til en relativt varm periode år 1000–1300 (jfr. utvandringen til Island og Grønland) og en kald periode 1550–1900 (se lille istid).

Observasjoner viser at global gjennomsnittlig temperatur ved jordoverflaten har økt med ca. 0,75 °C siden slutten av 1800-tallet. Mesteparten av dette har funnet sted etter 1950, høyst sannsynlig på grunn av økt atmosfærisk innhold av drivhusgasser knyttet til menneskelig aktivitet. Ifølge FNs klimapanel (IPCC 2007) er det meget sannsynlig at gjennomsnittstemperaturen på den nordlige halvkule i perioden 1950–2000 var høyere enn i noen annen femtiårsperiode de siste 500 år, og det er sannsynlig at denne perioden var den varmeste de siste 1300 årene. Rapporten sier videre at den globale gjennomsnittstemperaturen forsetter å øke. Elleve av de tolv siste årene (1995–2006) er blant de tolv varmeste årene siden målingene startet i 1850. Oppvarmingen er ikke jevnt fordelt, og noen områder er blitt kaldere, for eksempel Nord-Atlanteren. Over land har nattetemperaturer økt mer enn dagtemperaturer, og oppvarmingen har vært sterkest over kontinentene på midlere breddegrader om vinteren og våren.

Hyppigheten av kraftig nedbør har økt over de fleste landområder. Hyppigheten har økt i takt med oppvarmingen og observert økning av vanndamp i atmosfæren. Globalt havnivå steg gjennomsnittlig med 1,8 mm per år fra 1961 til 2003. Stigningen var raskere fra 1993 til 2003, ca 3,1 mm per år, men det er uklart om dette er en langsiktig trend. Den totale havnivåstigningen på 1900-tallet er estimert til 17 cm. Redusert isdekke på Grønland og i Antarktis har bidratt til havstigning fra 1993 til 2003. Økt transporthastighet i brearmer på Grønland og i Antarktis bidrar til reduksjon av ismassene i det indre av isbreene og til at nettovolumet av disse isbreene minker. Satellittdata siden 1978 viser at sjøisen i Arktis har minket med ca. 2,7 % per tiår. Reduksjonen om sommeren er større, med 7,4 % per tiår.

Klimaperioder

	År f.Kr.	Klima
Eldre dryas	10000–9700	Tørt, kjølig
Allerød	9700–9000	Mildt
Yngre dryas	9000–8300	Tørt, kjølig
Preboreal	8300–7000	Fuktig, kjølig
Boreal	7000–6000	Tørt, varmt
Atlantisk	6000–3900	Fuktig, varmt
Subboreal	3900–500	Tørt, kontinentalt
Subatlantisk	500–i dag	Fuktig, kjølig

Tidsinndelingen er omtrentlig

Fremtidige endringer

På grunn av den komplekse årsakssammenhengen mellom de faktorene som bestemmer klimaet, er det svært vanskelig å forutsi fremtidige endringer. Såkalte klimamodeller er viktige verktøy for å studere mulige fremtidige klimaendringer. Verktøyene som benyttes til dette, er de såkalte klimamodellene. I disse modellene er de fysiske prosessene beskrevet matematisk, og kraftige datamaskiner beregner endringer i klimaet på grunnlag av endringer i konsentrasjonene av drivhusgasser og partikler. Betydningen av menneskeskapte komponenter er forsøkt sammenfattet av FNs klimapanel (IPCC 2007), som beregner en sannsynlig temperaturøkning fra 1990 og frem til år 2100 på fra 1,1 til 6,4 °C, avhengig av hvilke utslippscenarier son legges til grunn. IPCC-rapporten sier videre at det er svært sannsynlig at den dypvannsdelen av Golfstrømmen (den termohaline sirkulasjon) vil svekkes i løpet av inneværende århundre. Gjennomsnittet av modellene tilsier en reduksjon på 25 % ved slutten av dette århundret. Men det er svært lite sannsynlig at Golfstrøm-systemet vil oppleve en plutselig endring i løpet av 2000-tallet. Snø- og isdekket vil reduseres ytterligere ifølge alle scenarier. Arktis vil være isfri om sommeren ved slutten av 2000-tallet ifølge noen av scenariene. Det er svært sannsynlig at intense nedbørepisoder vil forekomme oftere, og det er meget sannsynlig at det blir mer nedbør i Nord-Europa og sannsynligvis mindre i Sør-Europa Stormbanene vil trolig fortsette å forflytte seg mot polene, noe som innebærer endringer i vind, nedbør og temperaturmønster i ikke-tropiske strøk.

Resultater (per 2005) fra det norske prosjektet RegClim (Regional klimautvikling under global oppvarming), viser at klimaet i Norge de neste 100 år sannsynligvis vil bli varmere og mer nedbørrikt. Temperaturøkningen i 2100 ventes å bli mellom 2,5 og 3,5 °C, størst i innlandet og i Nord-Norge. Vinteren blir mildere, med en stigning på 2,5–4,0 °C, mest i Finnmark. Sommerens maksimumstemperatur ventes å stige med 2–3 °C, mest på Sørlandet. Antall mildværsdager om vinteren (minimumstemperatur over 0 °C) ventes å øke i lavlandet og i Arktis. Varme sommerdager (maksimumstemperatur over 20 °C) blir vanligere i sørøst. Avhengig av landsdel ventes den årlige nedbørmengden å øke med mellom 5 og 20 %, mest langs kysten i sørvest og helt i nord. Nedbøren ventes å øke mest om høsten, på Vestlandet, Midt-Norge og Nord-Norge med over 20 %. Sommeren ventes å bli tørrere på Østlandet og Sørlandet med opptil 15 % reduksjon i nedbørmengde. I hele Norge vil trolig ekstreme nedbørmengder opptre oftere. Det ventes bare små endringer i vindstyrken.

Konsekvenser av klimaendringer

Også her er det stor usikkerhet. Global oppvarming vil trolig føre til at økosystemene forflytter seg mot polene og mot høyere strøk. Enkelte skogtyper slik vi kjenner dem i dag vil kunne forsvinne, mens nye sammensetninger av arter og nye økosystemer vil kunne etableres. De største endringer i vegetasjonstyper vil kunne forventes på høye breddegrader. Reduksjon i det biologiske mangfold er også en mulighet. Ifølge FNs klimapanel vil ørkenene kunne bli mer ekstreme ved at de blir varmere, men ikke fuktigere. Det er også beregnet at mellom en tredjedel og halvparten av isbreene vil kunne forsvinne i løpet av de neste 100 år, noe som vil kunne påvirke blant annet vannføringen i elver og tilførsel til vannkraftverk og jordbruk.

En global oppvarming kan også føre til større forskjeller i jordbruksproduksjonen mellom ulike områder. Studier indikerer at den totale globale matvareproduksjonen vil kunne opprettholdes, mens den geografiske fordelingen av produksjonen vil kunne bli endret, med økt risiko for sult og hungersnød i enkelte regioner.

Ved en global oppvarming vil havnivået stige som følge av havets termiske utvidelse samt smelting av isbreer og innlandsis. Beregninger tilsier at stigningen fra dagens nivå frem til år 2100 vil være mellom 19 og 58 cm, avhengig av ulike utslippsscenarier. Mesteparten av denne stigningen kommer som resultat av at havet oppvarmes og dermed utvides. Uforutsette endringer i dagens isbreer på Grønland og Antarktis kan imidlertid endre dette bildet. I dag bor ca. 46 mill. mennesker i flomutsatte områder. En havnivåstigning på 0,5 meter vil innebære at anslagsvis 92 millioner mennesker kommer i risikosonen. Tap av landareal kan bli betydelig for utsatte kyst- og øystater som Nederland, Bangladesh og Maldivene. Til sammenligning kan nevnes at det er beregnet at i det hypotetiske tilfellet at all polar-is og alle breer på Jorden en gang skulle smelte helt bort, ville havnivået på Jorden stige med 80–90 m.

En global oppvarming vil også kunne ha betydelige konsekvenser for menneskers helse, bl.a. med økt utbredelse av infeksjonssykdommer som malaria.

Internasjonalt samarbeid

FNs rammekonvensjon om klimaendring, undertegnet 1992, er en rammeavtale ratifisert (per januar 2007) av 189 land. En mer forpliktende avtale, Kyotoprotokollen, ble fremforhandlet i 1997, og trådte i kraft i februar 2005 etter at tilstrekkelig antall land hadde ratifisert avtalen. Ifølge Kyotoprotokollen skal en gruppe industrialiserte land redusere sine samlede utslipp med 5,2 % i forhold til 1990-nivå i løpet av perioden 2008–12. Avtalen ble undertegnet i 1997 av 84 land. Disse landene står i utgangspunktet for til sammen ca. 28 % av de menneskeskapte utslippene av drivhusgasser. Etter hvert har avtalen fått stadig større oppslutning, og er per februar 2007 undertegnet av 166 land, hvorav 164 har ratifisert den. Se Klimakonvensjonen.

I regi av FN er det også etablert et mellomstatlig klimapanel (Intergovernmental Panel on Climate Change) som jevnlig utgir rapporter som evaluerer og sammenfatter den foreliggende kunnskap om klimaendringer, se IPCC.

For øvrig foregår det flerfaglig forskning i en rekke internasjonale programmer for å øke kunnskapen om klimasystemet og hvordan det reagerer på ulike påvirkninger.