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

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