Les mer (pdf) - CICERO Senter for klimaforskning - Universitetet i Oslo

More documents

Recommendations

Info

24 Figur 1. Sonalt midlet temperatur endring fra dagens til 2xCO 2 - klima beregnet med 19 globale klimamodeller i CMIP2. Tykk strek: gjennomsnitt. Se hovedtekst. (Ref.: Jouni Räisänen, SMHI, Sverige). variasjoner mellom deler av jordkloden, ikke administrative deler av en nasjon. Pådriv, tilbakekopling, respons og naturlige moder En tidligere artikkel (3) redegjorde skjematisk for betydningen av kaos i klimasystemet. Klimasystemet består av jordas atmosfære, hav, is og landjord. Delsystemene utveksler energi og masse, og de reagerer med vidt forskjellige tidshorisont på ytre endringer. Klimasystemet oppfører seg ulineært, ved at responsen av de totale ytre pådrivene på systemet (måten energi utveksles med verdensrommet) ikke er proporsjonale med pådrivene selv. Noen trekk ved responsen av små endringer i pådrivene kan være delvis lineære, men tilbakekopling (feedback) i systemet forsterker (positiv tilbakekopling) eller svekker (negativ tilbakekopling) responsen ulineært. Systemets notoriske ustabilitet og de ulineære prosessene gjør at systemets tilstander grupperes i foretrukne naturlige moder (strømningsregimer). Slike er utpreget regionale, men noen moder kan allikevel dominere den globale responsen av et endret pådriv. Dette ulineære paradigme (4) bevirker at responsen av et litt endret ytre pådriv i hovedsak bestemmes av endret hyppighet av naturlige moder, og ikke av endringer i modene selv. Dette er Cicerone nr. 5/2001 bekreftet for atmosfæriske moder fra observasjonsdata og fra beregninger med klimamodell (5). Konsekvensen er at menneskeskapte endringer bestemmes av hvordan klimasystemet er prekondisjonert, og ikke av måten pådrivene er endret på. På liknende vis er tonen fra en fi olinstreng (”respons”) i hovedsak bestemt av resonanskassens kvaliteter og strengens stemming, og i mindre grad av måten buen føres på (”pådriv”). De naturlige modenes struktur og naturlige forekomst må derfor gjenskapes med høy kvalitet av klimamodeller om de treffsikkert skal kunne beregne menneskeskapte klimaendringer. Jordsystem-modeller I løpet av de 5 årene siden forrige IPCC-rapport er det gjort betydelige forbedringer med klimamodellene. Særlig er koplingen mellom de ulike fysiske komponentene av klimasystemet blitt bedre. Klimamodellene er på vei til å bli jordsystem-modeller. Modellering av utveksling av varme, vannsubstans og karbon mellom atmosfæren og landjorda er blitt bedre, på grunn av økt forståelse av vegetasjonens fotosyntese og vannforbruk og en sikrere kartlegging av landtyper fra avanserte satellittdata. Samtidig endres nå snøens albedo i modellen som følge av snøkrystallenes RegClim Figur 2. Globalt strålingspådriv fra skyer assosiert med en fordoblet CO 2 -konsentrasjon beregnet med 10 klimamodeller. Se hovedtekst. (Fra IPCC CLIMATE CHANGE 2001 Kap. 7, og ( 8).) CRF=Cloud Radiative Forcing, SW=Kortbølget (solstråling), LW=langbølget varmestråling, NET=nettobidraget. aldring, og den fysiske beskrivelse av havis er også mer realistisk. Minst to av modellene (NCARs CSM-1 og Hadleysenterets HadCM3) bruker ikke lenger kunstige fl uks-korreksjoner. En viktig grunn til dette, er en mer fi nmasket beskrivelse av havbassengene og de fysiske prosessene i havet. Andre årsaker er forbedret representasjon av skyer og blandingsprosesser i atmosfærens nederste kilometer og havets øverste 50-100m. Spesielt oppløftende er det at de naturlige modene ENSO (El Niño Southern Oscillation) og NAO (den Nordatlantiske oscillasjon) nå gjenfi nnes som naturlig variabilitet i de mest avanserte klimamodellene. Allikevel påpekes det i Climate Change 2001 bind 1, kap.7 (1) at disse regionale modene bør simuleres enda bedre, fordi de kan bevirke ulineær respons av ytre pådriv som er vanskelig å resonnere seg til. For å simulere disse modene spiller havsirkulasjoner en stor rolle, men ikke minst hvordan pådrivene modifi seres av skyer og vanndamp i atmosfæren. Behov for forbedringer: den hydrologiske syklus Vannsubstansen (vann, vanndamp og is) er en nøkkelkomponent for en rekke tilbakekoplinger i klimasystemet. Skydekning, nedbørmengder og nedbørform er viktige primære
RegClim Cicerone nr. 5/2001 25 parametre for klimaet på et sted. I tillegg er vanndamp en meget effektiv drivhusgass (mer effektiv enn CO 2 ), og skyer vekselvirker sterkt med både solstråling (refl eksjon og absorpsjon) og med varmestråling i atmosfæren. Skyer er sentrale i en rekke atmosfærekjemiske og aerosolfysiske prosesser som bidrar til endringer i strålingspådriv. Indirekte effekter av menneskeskapte aerosolpartikler via skypåvirkning er blant de største usikkerhetsfaktorene i bestemmelsen av disse pådrivene. Atmosfæren mottar latent energi ved fordamping fra bakken, og energien tilføres lufta når vanndampen kondenseres i oppstigende luft strømmer. Denne varmemengden på 78 Wm -2 (globalt midlet), svarende til 984 mm årlig nedbør overalt, er 3 ganger større enn varmeledning fra bakken. Den forsterker allerede eksisterende oppstigende bevegelser. Varmen tilføres i virkeligheten over små arealer slik at vertikalhastighetene bidrar betydelig til regionale og globale atmosfæriske sirkulasjonsmønstre. Også den vertikale transport av vanndamp bestemmes i høy grad vertikal sirkulasjonen i skyer. Den resulterende vertikale vanndampordelingen bestemmer langt på vei hvordan vanndampen bidrar til drivhuseffekten. Vanndampen gir en positiv tilbakekopling som ca. fordobler den direkte oppvarming fra menneske skapte drivhusgasser. Usikkerheten i dette estimatet er knyttet til om det vertikale vanndamp-profi l i den fri troposfære vil kunne endre seg når bakketemperaturen øker (6). Det er naturlig å tenke seg at det blir mer vanndamp i atmosfæren når temp eraturen øker. I atmosfærens nederste 1-2 km er ikke dette kontroversielt, siden vanndampkildene fi ns på bakken. For den midtre og øvre troposfæren kreves imidlertid beregninger, fordi vanndampen må transporteres dit av vertikale luftstrømmer. Siden temp eraturen i den frie troposfæren normalt er mye lavere enn ved bakken, vil økt vanndampinnhold der bidra vesentlig mer til drivhuseffekten enn om samme økning kommer ved bakken. Tidligere spekulasjoner om at tilbakekoplingen fra vanndampens drivhuseffekt på økt global temperatur kunne bli negativ (6), anses nå være svært lite sannsynlig. Allikevel er det ennå betydelig usikkerhet om størrelsen på den positive tilbakekoplingen fordi viktige bidrag kommer fra store områder i subtropene der kilden til vanndamp er vertikal transport i konvektive skyer (dype bygeskyer). Disse skyene kan ikke beskrives eksplisitt i klimamodellene, men må parameteriseres. Måten vanndamp frigjøres på fra slike skyer i ulike høyder er ennå dårlig forstått. Tegn tyder på at parameterisert vertikal transport av kjemiske komponenter i konvektive skyer kan være altfor effektiv (7). Skyer utgjør ennå en stor usikkerhet i alle klimascenarier. Deres dualitet i strålingsbudsjettet, de påvirker sol - stråling såvel som varmestråling, gjør følsomheten spesielt stor. Selv fortegnet på tilbakekoplingen av en økt drivhuseffekt er ikke bestemt. Tatt i betraktning at vanndampens tilbakekopling også forsterker skyenes tilbake kopling, er dette et betydelig problem. Skyenes drivhuseffekt øker med deres høyde over bakken, og deres refl eksjonsevne for solstråling avhenger bl.a. av i hvilken høyde skydråpene fryser og hvilken geometrisk form ispartiklene antar. Figur 2, hentet fra bind 1, kapittel 7 i Climate Change 2001 (8), viser beregnet strålingspådriv av skyer assosiert med en fordoblet CO 2 konsentrasjon i 10 klimamodeller. Netto strålingspådriv varierer fra –1.1 til 2.9 Wm -2 . Dette er mye mindre enn de totale pådrivene fra skyer, men de er sammenliknbare med pådrivene fra menneskeskapte klimagasser. Dessuten er pådrivene geografi sk heterogene, og nettobidraget kan være en liten differanse mellom to mye større enkeltbidrag. Det er også andre eksempler på tilbakekoplinger i klimasystemet via det hydrologiske kretsløp. Store variasjoner kan knyttes til snø og is. Endret tilførsel av ferskvann til havoverfl aten kan være av stor betydning for effektiviteten av den termohaline sirkulasjon. Nedbør og fordamping er også direkte knyttet til landjordas beskaffenhet og albedo. Disse parameterne er også viktige komponenter i vurderingen av effekter av klimaendringer på natur og miljø av strategisk betydning for det siviliserte samfunn. Norsk forskning kan bidra Det er ganske klart at dersom klimamodellenes evne til å simulere jordas klima og mulige menneskeskapte endringer skal bli bedre enn i dag, må deres regionale kvaliteter bedres betraktelig. Dette kan ikke skje uten et krafttak for å forbedre parameterisering av skyer og skydynamikk, som er viktige komponenter i det hydrologiske kretsløp. Det er et paradoks at usikkerhetene i skyers tilbakekopling på oppvarming ser ut til å ha økt siden forrige IPCC-rapport som følge av at parameteriseringene nå er skyfysisk mer realistiske. Dette tilsier at tidligere metoder brukte betydelige overforenklinger. En mer realistisk mikrofysikk i skyer er nødvendig for bl.a. å kunne beregne de indirekte effekter av aerosoler. Det sies klart i Climate Change 2001 side 419 at den sannsynligvis største usikkerheten i de framtidige projeksjoner av klima kommer fra skyer og deres vekselvirkning med stråling. Norge har fagmiljøer som kan bidra til denne forskningen. Det bør nå være rom for en bredere satsning innen dette viktige feltet. Dette ville være en satsning som følger anbefalingene til IPCC og imøtekommer Forskningsrådets programplan for KlimaProg på minst fi re punkter: - styrke kunnskap om sentrale prosesser og arbeidet med modeller som beskriver framtidige klimaendringer; - forbedre beskrivelse, forståelse og modellering av vekselvirkninger mellom hav, snø og is og atmosfære i vår region (og om nødvendig på større skala) for dagens klima; - forbedre beskrivelse av atmosfæriske aerosolers direkte og indirekte virkninger på klimaet i vår region; - forbedre forståelsen av skyene og vanndampens rolle i klimasystemet. Norge har over lengre tid gitt internasjonale bidrag i fremste rekke innen kjemisk aktive klimagasser og de ulike bidragene til strålingspådriv. Det er en betydelig satsning på gang innen prosesser i våre nære havområder som trolig vil bidra til økt forståelse og forbedrede modeller. IPCC tredje hovedrapport nevner også fl ere viktige kilder til usikkerhet som rettferdiggjør disse aktivitetene. En opptrappet norsk innsats på bedret modellering av atmosfære prosesser knyttet til den hydrologiske syklus, må derfor ikke komme til fortrengsel for disse aktivitetene, verken dem eller for videre scenarioberegninger i RegClim. Som en kuriositet, som understreker behovet for å forbedre atmosfærekomponenten av klimamodellene, kan nevnes en artikkel som tidligere i år sto i
Page 1 and 2: FNs klimapanel som forbilde Ozon: D
Page 3 and 4: FNs klimapanel som rollemodell? Knu
Page 5 and 6: Antarktis i perioden september til
Page 7 and 8: Risiko i hverdagen: Sikkerhetsarbei
Page 9 and 10: Figur 1: Forskjell i midlere signif
Page 11 and 12: Effekter av klimaendringer på det
Page 13 and 14: Bind 1: Climate Change 2001: The Sc
Page 15 and 16: Atlantic i nflow endringer i overfl
Page 17 and 18: KLIMATEK KLIMATEK Fremtidens energi
Page 19 and 20: NORPAST (Past Climates of the Norwe
Page 21 and 22: ser vi de kalde årene på 1960-tal
Page 23: Cicerone nr. 5 2001 D N M I Det nor
Page 27 and 28: RegClim Cicerone nr. 5/2001 27 høy
Page 29 and 30: RegClim Cicerone nr. 5/2001 29 Figu
Page 31 and 32: RegClim Cicerone nr. 5/2001 31 oppv

Les mer (pdf) - CICERO Senter for klimaforskning - Universitetet i Oslo

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?