Temperaturen

 GLOBALA OCH LOKALA FÖRÄNDRINGAR I TEMPERATUREN

Istidsklimat

Långa iskärnor från inlandsisarna i Antarktis och på Grönland har medgett bestämning av temperaturens förändringar under de senaste 700 000 åren. Båda dessa områden är belägna i polära områden och ger därför inte en bild av det globala klimatet men väl information om den globala temperaturens naturliga variabilitet. Varierande förekomst av isotoper som 18O visar att klimatet varierat periodiskt under hela den tid iskärnorna omfattar. Teorier om hur klimatet påverkats diskuteras i avsnittet “Solen och den kosmiska strålningen” (Sten Kaiser).

Eftersom jordens klimat vid minst sju tillfällen under de senaste 700 000 åren utsatts för långa istider åtskilda av kortare varmare tider, “mellanistider”, är det högst sannolikt att jorden återigen kommer att drabbas av nya istider. Temperaturen kan förväntas sjunka med omkring 10 oC i de polära områdena när jordens läge i förhållande till solen åter gynnar kallt klimat. En eventuell uppvärmning på grund av växthuseffekt kan inte förhindra nya istider.

Klimatförändringar efter den senaste istiden, den Medeltida Värmeperioden och den Lilla Istiden

Temperaturen har varierat påtagligt vid upprepade tillfällen sedan slutet av den senaste istiden. Iskärnor från områden med relativt stor nederbörd medger en detaljerad bestämning av temperaturens förändringar. På Grönland nådde temperaturen ett maximum för ca 7000 år sedan och den har därefter sjunkit med ett par grader. Variationer med varierande längd överlagrar de förändringar som förorsakat istider. Till delar är dessa variationer kända från lokaler i ett antal områden utanför de arktiska områdena (t.ex. daterade glaciärvariationer, sediment i haven, grottavsättningar mm).

Den mest drastiska temperaturförändringen efter den senaste istidens slut inträffade för 8200 år sedan. Under något tiotal år sjönk temperaturen på Grönland kortvarigt med ca 3 oC, en förändring som är ganska måttlig i förhållande till förändringar under den senaste istiden (under senaste istiden tycks temperaturen efter enbart något decennium ha förändrats med upp till 10 oC).  Inom ca 100 år hade temperaturen stigit till nära utgångsläget före denna kallperiod. Över en period om 500 år kan skillnaden i temperatur mellan de varmare och kallare åren ha varit 4-5 oC.

(dessa relativt stora variationer är kortvariga och syns därför inte i det ovan presenterade materialet).

En markant förändring av temperaturen vid denna tid (för 8200 år sedan) är känd från ett antal lokaler spridda över jorden.

Som nämnts tidigare visar iskärnor från Grönland att temperaturen ständigt har varierat. En av de längre kalla perioderna är daterad till mellan 5000 och 4000 år BP (före nutid). Temperaturen var, åtminstone på Grönland, genomgående låg men dock inte fullt så låg som för 8200 år sedan. Perioden är intressant ur historisk synvinkel då stora kulturella händelser förmodas ha inträffat vid denna tid.

Temperaturens variationer under de senaste årtusendena är relativt väl kända. Informationen som de grönländska iskärnorna har givit bekräftas av trädringsstudier och andra dataserier. En trädringsserie baserad på data från hela norra halvklotets boreala bälte visar att förändringarna på Grönland var geografiskt omfattande och inte begränsad till Grönland. Skillnaden i temperatur under de varma och kalla perioderna kan ha varit ca 3 oC. Historiska och arkeologiska data visar att levnadsförhållandena påverkades märkbart.

En temperaturökning under 900-talet e Kr är en av de mest omtalade förändringarna under de senare årtusendena. Under något 100-tal år steg temperaturen på Grönland med nära 3 oC och den var på 1000-talet e Kr (”Den Medeltida Värmeperioden”) ungefär lika hög som den är för närvarande. Nordiska bosättningar på Island och Grönland gynnades men då temperaturen sjönk efter några hundra år uppstod problem för den nordiska folkgruppen på Grönland. Data från Tasmanien och Nya Zeeland m.fl. områden visar att en varm period också förekom på södra halvklotet vid ungefär samma tid. En rad studier visar att den medeltida värmeperioden inte var en lokal företeelse.

Eftersom temperaturen varierade på alla tidsskalor är det svårt att sätta en precis gräns mellan den Medeltida Värmeperioden och den efterföljande svalare perioden, den s.k. “Lilla Istiden”.  Under århundradena mellan 1200 e Kr och mitten av 1800-talet var temperaturen på norra halvklotet mestadels låg, men perioder förekom en betydligt högre temperatur. En av dessa perioder inträffade under 1400 och 1500-talen och ett par korta varma perioder är daterad till 1700-talet.

På 1990-talet hävdade några forskare att klimatet förändrades obetydligt under en lång period före industrialismens början och att temperaturen ökat dramatiskt först under de senaste århundradena, då människan började använda fossila bränslen. Denna beskrivning av förändringar i temperaturen, som kommit att kallas “hockeyklubban”, har visat sig vara fel. Denna, tyvärr ofta avbildade temperaturkurvan borde vara helt bortförd från diskussionen.

1700 och 1800-talen, de längsta temperaturserierna

Systematiska observationer av temperaturen började i England 1659. Tyvärr flyttades termometern ett antal gånger under de första decennierna men mycket arbete har lagts ner på att foga samman dessa serier. Serien ifrån Central England ger därför bra information om de senaste 350 årens temperaturvariationer. Data från den äldre delen är dock något osäkrare än data från 1700-talet och framåt.  Data från orten DeBilt i Holland och ifrån Uppsala bekräftar variabilitet i den engelska temperaturserien under den tid då dessa serier överlappar. Årsmedeltemperaturerna visar utöver den tidigare nämnda varma perioden omkring 1780 också att temperaturen var förhållandevis hög mellan 1730 och 1740. Tiden för en varm period omkring 1780 bekräftas av data från trädringar, som ger information om sommartemperatur.

Tyvärr är dessa tre stationer, liksom en del ytterligare stationer där data började samlas under 1700-talet, alla från Europa. Även om serierna inte ger ett säkert mått på den globala temperaturen ger serierna en inblick i temperaturens variabilitet. Trenden i årsmedeltemperaturen för dessa tre stationer var från början av 1700-talet och fram till år 2000 förhållandevis liten.

Uppsaladata visar ingen trend i årsmedeltemperaturen mellan 1722 och 2000 medan temperaturen för Central England under samma tid steg med 0,7 oC och temperaturen för DeBilt steg med 0,4 oC. Temperaturen steg vid upprepade tillfällen till samma nivå som den högsta under 1900-talet. Den största förändringen inträffade enligt dessa temperaturmätningar i England mellan sent 1600-tal och 1740, inte i sen tid.

Den senare delen av 1800-talet och 1900-talet

Såväl antalet stationer, som den geografiska spridningen av stationer där temperaturen observerades regelbundet ökade markant under 1800-talet. En beräknad global temperatur omfattande tiden efter 1850 har publicerats av bl.a. IPCC (Intergovermental Panel on Climate Change). Osäkerheten är större för den äldre delen av den beräknade, globala, temperaturen än för den senare delen. Dessa data omfattar den tid då jordens klimat återhämtade sig efter den Lilla Istiden (ofta anges 1850 som slutdatum för den Lilla Istiden). För de här nämnda tre stationerna steg temperaturen påtagligt från sent 1800-tal och fram till 1930-talet, en period då människan inte påverkade klimatet påtagligt.

Under sent 1800-tal och fram emot tidigt 1900-tal varierade temperaturen på en relativt låg nivå, men på 1910-talet började temperaturen stiga markant och den nåde på många orter ett maximum i slutet av 1930-talet. Efter temperaturens maximum på 1930-talet sjönk årsmedelvärdet för att sedan åter stiga. Denna trend, liksom andra förändringar i den globala temperaturen, överlagras av lokal variabilitet.

Den här angivna trenden är allmänt accepterad såväl av IPCC som i studier av temperaturen för mindre områden. Men, medan IPCC anger en liten uppvärmning under 1930-talet, en måttlig avkylning och därefter en markant uppgång i slutet av 1970-talet, visar data för ett antal områden (inklusive USA, Grönland, de Nordiska länderna och Nordatlanten) att temperaturen på 1930-talet var ungefär lika hög som den var i slutet av 1990-talet.     

Skillnaden beträffande temperaturen på 1930-talet i förhållande till den i slutet av 1990-talet är påtaglig och väsentlig vid diskussioner om vilka processer, som kan ha förorsakat förändringar i temperaturen (eftersom mängden CO2 i atmosfären var liten på 1930-talet  är  det mindre troligt att klimat påverkas märkbart av denna växthusgas).

Regionala och lokala förändringar i temperaturen

Den temperatur som presenteras i IPCC har beräknas vid några få institutioner med tillgång till data från ett stort antal stationer från hela världen. Dessa institutioner kan därför hävda att de försökt beräkna global medeltemperatur, något som forskare, som arbetar med information omfattande ett mindre antal stationer och delområden, inte kan säga.

NASA har lagt ut data för ett avsevärt antal stationer på nätet. Omkring 1970, då stationsnätet var som störst, var antalet rapporterade stationer nära 6000. Många av dessa stationer omfattar enbart data från några korta perioder och dessa serier kan inte utnyttjas för beräkning av en trend i temperaturen. En studie av serier utlagda på nätet ger inte samma breda representativitet som IPCC kan hävda, men studier av dessa serier visar ett antal intressanta förhållanden.

Även om temperaturen (i grader) är beroende av stationernas geografiska läge är trenden för många stationer förbluffande lika. Därför är inte antalet stationer, som ingår i en beräkning av ett områdes medeltemperatur, av någon avgörande betydelse. Det är viktigare att stationer, som visar förändringar över lång tid och där data inte har påverkats av urban expansion, används. Data från ett antal stationer belägna i utkanten av Arktis visar en temperaturökning av nära 3 oC från tidigt 1900-talet och fram till 1930-talet.

Medeltemperaturen för dessa stationer sjönk under de kalla 1960- och 1970-talen till ungefär samma nivå som uppmättes under tidigt 1900-tal. Temperaturen hade vid flertalet av stationerna omkring år 2000 inte nått fullt upp till nivån på 1930-talet. Amplituden är mindre för maritimt än för kontinentalt belägna stationer. Amplituden för motsvarande period är något mindre vid stationer närmare ekvatorn (för ett mindre antal stationer i Afrika, för vilka data finns för hela 1900-talet, är amplituden ca 2 oC) .

Stadsklimat

Den globala temperaturökningen under 1900-talet är enligt IPCC 0,7-0,8 oC, en förändring som är brett accepterad. Skillnaden mellan de förändringar i temperaturen som rapporten från IPCC visar, och den information som kan erhållas för mindre områden, är främst att uppvärmningen under tidigt 1900-tal var avsevärd och att temperaturen på 1930-talet var lika hög som omkring år 2000. Detta förhållande avviker markant från den bild IPCC visar. Då den påtagliga uppvärmningen under de senare 20-30 åren anses vara ett starkt argument för att människan påverkat klimatet, är det viktigt att diskutera möjliga orsaker till denna skillnad. 

Den markant ökade temperaturen, som IPCC presenterar för de senaste dryga 30 åren, kan vara ett resultat av att ett ökat antal stationer kommit att ligga nära expanderande tätorter. Dessutom har många stationer, företrädelsevis förlagda till landsbygd, lagts ner. Denna förändrade balans mellan urbant påverkade stationer och andra kan ha påverkat den medeltemperaturen som IPCC presenterar.

En jämförelse av data från stora städer och landsbygd visar att klimatet i städer är avsevärt varmare än på landsbygden. Temperaturen i storstäder är ofta flera grader högre än den i omgivningarna. Flera faktorer som t.ex. städers storlek och instruments uppställning i förhållande till dessa tätorter påverkar naturligtvis den rapporterade temperaturen. Något enkel korrektionsfaktor kan därför inte tillämpas. Den korrektion som IPCC använt förefaller låg (0,1 oC).

Den uppvärmningen som IPCC anger för början av 1900-talet är låg jämfört med den uppvärmning som temperaturdata från NASA m.fl. databaser visar. Förhållandet kan naturligtvis ifrågasättas då påståendet är baserat på färre dataserier än de IPCC använt.

De senaste tiotalen år

Medan den av IPCC vanligen publicerade globala temperaturkurvan stiger visar andra beräkningar baserade på mindre områden eller på satellitdata ett brott i trenden. År 1998 uppnådde den globala temperaturen ett maximum. Detta maximum tycks ha berott på en ovanligt markant El Niño, ett strömningsfenomen i Stilla Havet som bidrar till uppvärmning såväl lokalt som globalt. Temperaturen sjönk snabbt åren efteråt (La Niña). Efter 2002 visar satellitdata en svag negativ trend, som under de två senaste åren blivit allt mer markant.  Huruvida de tveksamma variationerna i den globala temperaturen efter 1998 är en tillfällig fluktuation eller början på en ny trend diskuteras.

Några processer som påverkar temperaturen

Jordens enda energikällan av betydelse är solen. Om solens strålning modifieras något påverkar detta temperaturens variationer. Ett antal möjliga processer, såväl naturliga som förorsakade av människans aktiviteter, har diskuterats.

En ofta angiven orsak till den globala uppvärmningen under 1900-talet är ökad mängd CO2 och andra växthusgaser i atmosfären. Ett samband mellan en efter mitten av 1900-talet av IPCC rapporterad mängd CO2 i atmosfären och temperaturen under 1900-talet anses av många vara uppenbart. Eftersom temperaturdata visar att temperaturen varierade även innan människan tillförde atmosfären CO2, kan emellertid denna tillförsel av CO2 inte vara en huvudorsak. Dessutom sammanfaller inte de stora förändringarna i den globala temperaturen med tiden för de stora utsläppen av CO2. Nya studier visar dessutom att koncentrationen av CO2 i atmosfären tycks ha varierat även innan fossila bränslen började användas. Data om koncentrationen av CO2, som erhållits från iskärnor, ifrågasätts numera såväl på grund av ökad förståelse för felkällor i data från dessa iskärnor som empiriska data.

Sedan ett antal år diskuteras betydelsen av stora utsläpp av partiklar i samband med mänsklig aktivitet. Svavelpartiklars förmåga att reflektera solljus och därmed minska den inkommande strålningen har varit känd länge. Effekten av mörka partiklar, sot, diskuteras numera och ses som ett allvarligt hot mot klimatet. Dessa partiklar kan absorbera strålning och därmed förändra atmosfärens temperatur. Problemet anses särskilt allvarligt i Indien, delar av Kina och Afrika, där många människor är beroende av öppen eld för matlagning.

Stora vulkanutbrott påverkar temperaturen. Den globala temperaturen sjönk inom ett år efter vulkanen Pinatubos stora utbrott 1991 med ca 0,5 oC. Inverkan på klimatet var emellertid kortvarig och redan efter ytterligare ett drygt år var effekten när nog borta. Mycket stora utbrott som Santorini (troligen 1623-1627 f K) anses ha påverkat sommarklimatet under flera år. Utbrott från en okänd vulkan omkring 536 e Kr anses också ha förorsakat omfattande problem för stora folkgrupper i främst Europa under ett antal år, men ingen säker information finns. Vulkanutbrott bidrar till klimatets variabilitet men det behövs många utbrott under en rad år för att den globala temperaturen skall påverkas märkbart.

Variationer i solens aktivitet är känd från observationer av solens yta sedan början av 1600-talet och solaktivitetens variationer under tusentals år har beräknats med hjälp av isotoper, som bildas i atmosfären i en omfattning relaterad till solens strålning (10Be i iskärnor och 14C i träds årsringar). Det är troligt att förändringar i solaktivitet påverkat jordens klimat. Möjligen kan denna inverkan vara kopplad till variationer i UV-strålningen, möjligen till förändringar i mängden kosmisk strålning, en förändring som kan påverka molnmängden och härigenom den mängd strålning från solen, som kan bidra till jordens uppvärmning ( se avsnittet “Solen och den kosmiska strålningen” Sten Kaiser).

Periodiska förändringar i klimatet

Periodiska förändringar i den mängd strålning som når jorden har diskuterats under lång tid. Betydelsen av jordens avstånd till solen och jordaxelns lutning för de förändringar i klimatet som medfört istider diskuterades i början av denna text. Solarkonstanten förändras inte särskilt mycket. Det centrala är att den mängd strålning som når jordytan, och som i hög grad regleras av molnmängden, förändras.  

Betydelsen av periodiska förändringar i solens strålning och förändringar i solens magnetiska fält har diskuterats ingående, men någon enighet beträffande den eventuella betydelsen för klimatets har inte uppnåtts. Observationer av solens yta (solfläckar) visar en tydlig periodisk svängning på ca 11 år (9-12 år). Dessutom är en dubbel solfläckscykel välkänd liksom en cykel på 80-90 år (Gleissbergscykeln). Ett antal studier anses visa längre cykler, bl.a. en på omkring 500 år, på ca 1000 år och drygt 2000 år. Dessa cykler är kända såväl från geologiska studier som från variationer i solens aktivitet beräknad från isotopdata. Kunskapen om dessa cykliska variationer i solens strålning är begränsad men ett samband mellan dessa cykler och jordens temperatur är sannolik. Den nu möjligen påbörjade svängningen mot lägre global temperatur kan därför, åtminstone till en del, bero på en naturlig variation i klimatet. Eftersom processerna i samband med dessa cykliska förändringar är dåligt kända kan de inte anses vara ett prognosverktyg.

Klimatets variabilitet

I klimatsammanhang talas ofta om medelvärden och normalvärden, och många förleds tro att avvikelser från dessa värden är ett resultat av människans aktivitet. Alla delar av ett klimat, t.ex. temperatur, nederbörd och vind, varierar och har så gjort under överskådlig tid. Variabiliteten kan vara avsevärd. Som exempel på hur stor variabilitet naturen är anpassad till kan nämnas att månadsmedelvärdet för juli månad under 1900-talet i Kvikkjokk, en by i det inre av Lappland, varierat med upp till drygt 6 oC från ett år till nästa. I tropiska områden är variabiliteten ofta mindre än den exemplifierad med Kvikkjokk, men variationer på 2-3 oC över några få år tycks inte vara ovanliga. Emellanåt hävdas att även en liten höjning av den globala medeltemperaturen (någon grad), något som en del anser ofrånkomligt p.g.a. människans ohämmade utsläpp av växthusgaser, kan utrota arter och allvarligt störa ekologin. Om arter är så känsliga skulle dessa arter redan ha försvunnit i samband med naturliga klimatvariationer.

Kommentarer: