Johan Klemans föreläsning som PDF - Stockholm Resilience Centre
Johan Klemans föreläsning som PDF - Stockholm Resilience Centre
Johan Klemans föreläsning som PDF - Stockholm Resilience Centre
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Klimatförändringar - hur fort kan de gå?<br />
Perspektiv på tidsaxeln, människans påverkan och det naturliga klimatsystemet<br />
<strong>Johan</strong> Kleman<br />
Bert Bolin <strong>Centre</strong> for Climate Research<br />
Institutionen för naturgeografi och kvartärgeologi<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
1
Atmosphere<br />
Hydrosphere<br />
Measurement data<br />
Geological data<br />
Satellite data<br />
Historical data<br />
Experiments<br />
Modelling<br />
Cryosphere<br />
Past<br />
Present Future<br />
Evolution Variability Sensitivity<br />
Biosphere<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
2<br />
Anthroposphere<br />
2008-04-16 <strong>Johan</strong> Kleman, SUCLIM
Vad är problemet ?<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
3
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
4
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
5
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
6
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
7
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
8
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14<br />
9
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 10
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 11
Klimatsystemet<br />
- grundläggande funktioner<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 12
Global strålningsbalans<br />
& klimatstyrande processer<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 13
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 14
Rumslig omfördelning av energi<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 15
Förändringar av land- och havsytan<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 16
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 17
”Mode flips”<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 18
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 19
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 20
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 21
Frekvens av extremhändelser<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 22
Evolution<br />
Variability<br />
Sensitivity<br />
Scenarios<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 23
Tidsdomäner för det naturliga klimatsystemet<br />
Varaktighet av extrema vädersituationer<br />
Partiklars uppehållstid i atmosfären<br />
Vattnets uppehållstid i atmosfären<br />
dygn-vecka<br />
vecka<br />
vecka<br />
Återhämtning efter större vulkanutbrott<br />
~ 5 år<br />
Omläggning av havsströmmar<br />
~ 5 år<br />
Koldioxidens uppehållstid i atmosfären<br />
~ 100 år<br />
Uppvärmning/avkylning av världshavet<br />
Halvvägs till istida klimat<br />
Bortsmältande av - småglaciärer<br />
hundratals år<br />
< 100 år<br />
100 år<br />
- inlandsisar 1000 – 10000 år<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 24
Mänskliga tidsperspektiv:<br />
En människans liv ~ 75 år<br />
En människas ”politiska” liv ~ 50 år<br />
En generation ~ 25 år<br />
Politiska och ekonomiska tidsperspektiv:<br />
Mandatperiod<br />
~ 3 - 5 år<br />
Ledande individers påverkan på ett skeende < 10 år<br />
Ansvarstagande? 0 - 20 år ?<br />
Tung infrastruktur<br />
~ 30 - 50 år<br />
Tid för storskaliga omställningar ~ 20 år ?<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 25
Tid sedan revolutionerande händelser:<br />
Grundläggande kunskap om planetens geografi ~ 200 år<br />
Grundläggande kunskap om klimatsystemets funktion ~ 30 år<br />
Järnvägarna ~ 150 år<br />
Flyg <strong>som</strong> masstransportmedel ~ 40 år<br />
Bilen i allmänt bruk 80 – 50 – 0 år<br />
Telefon<br />
Radio/TV<br />
Internet<br />
100 – 0 år<br />
80 – 45 år<br />
15 år<br />
Antibiotika 60 år<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 26
Tidsavstånd till:<br />
Vikingatiden<br />
Gustav Vasas Sverige<br />
Napoleonkrigen<br />
Global handel med segelfartyg<br />
1000 år<br />
450 år<br />
200 år<br />
150 år<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 27
Ice sheets and sea-level in a warming climate<br />
– mechanisms, impacts and time perspectives.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 28
Världskarta med<br />
känsliga områden<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 29
Long-term, sea level is primarily controlled by global ice volume<br />
Without Greenland<br />
and<br />
Antarctica<br />
Today<br />
Today<br />
Additional factors:<br />
Thermal expansion of sea-water, very significant<br />
Groundwater storage, insignificant<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 30
Last major warming:<br />
LGM to the Holocene<br />
110 m sea-level rise<br />
12.000 years<br />
~ 6 C change in temperature<br />
Rate:<br />
~ 10 mm/year mean<br />
up to 40 mm/year in pulses<br />
Sensitivity of ocean – ice sheet<br />
system:<br />
~ 15 - 20 m sea-level change per degree change in temperature<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 31
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 32
IPCC, sea-level change in the last 130 years:<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 33
IPCC, sea-level change in the last 130 years:<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 34
IPCC on the contribution by thermal expansion:<br />
0.42 mm/år for 1961 - 2003<br />
1.6 mm/år for 1993 - 2003<br />
IPCC on globally averaged sea-level rise:<br />
1.8 mm/år for 1961 – 2003<br />
3.1 mm/yr for 1993 – 2003<br />
Current reassessments point to 2.5 – 3.4 mm/yr<br />
as the present rate<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 35
IPCC prognosis for sea-level change until 2100:<br />
The interval for six scenarios is 0.28 – 0.43 m<br />
With uncertainty intervals the range is 0.19 - 0.58 m<br />
IPCC identifies Greenland as the most vulnerable<br />
ice sheet in a long time perspective (millenia)<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 36
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 37
Changes in ice sheet and glacier ice volume<br />
can be subdivided into two types:<br />
Other<br />
glaciers<br />
Greenland<br />
-Through melting, i.e. direct climate control.<br />
This effect is predictable and can be<br />
calculated with reasonable accuracy<br />
Extensively treated by IPCC.<br />
-Through partial collapses of ice sheets.<br />
Extreme events related to subglacial<br />
thermal and hydrological dynamics.<br />
Rudimentary treatment by IPCC.<br />
Antarctica<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 38<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06
Three ice reservoars –three different systems<br />
Volume melting/calving response time collapse risk<br />
Other gl. 0.5 100% / 0% short<br />
none<br />
Other glaciers<br />
Greenland 7 50% / 50% intermediate very low<br />
Antarctica 55 < 1% / >99% long<br />
<strong>som</strong>e<br />
Greenland<br />
Antarctica<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 39
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 40
Extreme ice sheet events<br />
Collapse of floating ice shelves.<br />
No direct sea-level effect because ice<br />
is already floating, but may cause<br />
downdraw of inland ice.<br />
Partial collapses through switching on<br />
and acceleration of ice streams.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06<br />
Rapid retreat of grounding line on<br />
a reverse-slope bed.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 41
Upper and lower boundary conditions<br />
Direkt response to climate through<br />
changed mass balance at upper surface<br />
Complex thermal and hydraulical<br />
processes and feedbacks govern<br />
conditions at the basal interface.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 42
RAMP data<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 43
J. Bamber<br />
Jonathan Bamber, Science<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 44<br />
Kleman & Glasser 2007
Partial ice sheet collapses<br />
- are well documented from paleo-ice sheets<br />
- are caused by thermal or hydraulic changes at the ice sheet bed<br />
- are not directly triggered by climate, but warming may increase the risk<br />
We cannot today strictly calculate the risk or magnitude of such events<br />
An ”informed guess” suggests a maximum magnitude of 0.5 m sea-level<br />
change per 500 years and event.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 45
Greenland is through its topographic location a relatively stable ice sheet.<br />
However, in a warming world it will shrink substantially, at a pace that cannot<br />
yet be well predicted. Many centuries will be required for a Greenland mass<br />
loss exceeding 1 m of sea-level. The risk of partial ice sheet collapses is low.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 46
East Antarctica is almost immune to realistic amounts of warming.<br />
However, the risk of partial ice sheet collapses, possibly also unrelated to<br />
climate, cannot be ignored.<br />
West Antarctica will shrink slowly as a result of sustained warming. Melting<br />
will be modest for realistic levels of warming, but bed topography is<br />
favourable for partial collapse events which may result in significant mass<br />
loss on the time scale of several centuries.<br />
W<br />
E<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 47
J. Bamber<br />
Jonathan Bamber, Science<br />
2009-09-14 Förnamn Efternamn, Titel<br />
Institutionsnamn<br />
48
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 49
?<br />
?<br />
?<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 50
Suggestions in a 100-year perspective:<br />
Unlikely that sea-level rise will be slower than current rate of ~ 3 mm/yr<br />
It appears likely that increased melting of smaller glaciers and Greenland,<br />
together with increased thermal expansion of seawater, may double this<br />
value towards the end of the period<br />
A glaciologically plausible type of partial collapse of WAIS may contribute<br />
another 1-2 mm/yr to these values. The same applies to a partial collapse in<br />
Wilkes Basin.<br />
Including the two assumed slow-motion partial collapses the accumulated<br />
sea-level change to 2109 would as a maximum be 1 m.<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 51
<strong>Johan</strong> Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 52
<strong>Stockholm</strong> University<br />
Bert Bolin <strong>Centre</strong> for Climate Research<br />
BBCC<br />
”Climate evolution, variability and sensitivity”<br />
Department of Physical Geography and Quaternary Geology<br />
Department of Meteorology<br />
Department of Geology and Geochemistry<br />
Department of Applied Environmental Science<br />
www.bbcc.su.se<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 53
The mission:<br />
Fundamental research about the Earths climate system<br />
and the human impact on the system<br />
Ambition:<br />
- Cutting-edge research in several subfields of climate science<br />
- The creation of a strong and sustainable research environment<br />
Research environment:<br />
- Physically concentrated with four departments within 100 m<br />
- An active staff of around 35 teachers/researchers and >25 PhD<br />
students and post-docs<br />
- Funded by FORMAS and VR, 10 yr x 1.1 mill Euros<br />
- Research school, 220.000 Euros/year<br />
- All involved research groups have strong international links<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 54
Atmosphere<br />
Hydrosphere<br />
Measurement data<br />
Geological data<br />
Satellite data<br />
Historical data<br />
Experiments<br />
Modelling<br />
Cryosphere<br />
Past<br />
Present Future<br />
Evolution Variability Sensitivity<br />
Biosphere<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 55<br />
Anthroposphere<br />
2008-04-16 <strong>Johan</strong> Kleman, SUCLIM
Our aim is closer ties and direct collaboration between<br />
three previously rather separate research communities.<br />
Numerical<br />
modelling<br />
Paleo-research<br />
(past climates)<br />
Process research<br />
(atmosphere, land, oceans)<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 56
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 57
The functional research chain in Climate Research<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 58
Tack!<br />
www.bbcc.su.se<br />
<strong>Johan</strong> Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2009-09-14 59
Change language