Hjem
Click

Geofysisk institutt

Forskningssamarbeid

Modelleksperimentet: En halv grad til besvær

Å skille mellom 1,5 og to grader global oppvarming er klimamodellørenes ekstremsport. Forskerne gjør det likevel, for FNs klimapanels kommende spesialrapport.

isfjell_.jpg

ARKTISK FORSTERKNING
ARKTISK FORSTERKNING: Som en tommelfingerregel kan man regne med at temperaturstigningen i Arktis er omtrent det dobbelte av det globale gjennomsnittet. To grader global oppvarming vil da bety omtrent fire grader varmere i Arktis. Vi som bor i Norge vet at fire grader er ganske mye når det er snakk om smelting av is og snø.
Foto:
Iselin Medhaug

– Det er ikke det at vi ikke kjenner fysikken. Det gjør vi. Men det er mange effekter som spiller inn og hvilke som har mest å si akkurat i skillet mellom 1,5 og to grader, det er nokså vanskelig, sier Camille Li.

Camille Li er forskningsleder ved Bjerknessenteret, førsteamanuensis ved Geofysisk institutt, UiB, og jobber spesielt mye med stormbaner og hvordan de blir påvirket av global oppvarming. For oss i Norge og spesielt langs kysten har stormbanene mye å si for vær og klima. Stormbanene drar med seg vanndamp fra subtropiske områder i Mexicogulfen tvers over Atlanteren til Nord-Europa og Norge der lavtrykkene er fullt utviklet og nedbøren er kraftig. Siden varmere luft kan inneholde mer fuktighet, blir stormene sterkere og nedbøren kraftigere der den slippes. Til gjengjeld kan det bli mindre nedbør og oftere tørke utenfor stormbanene.

Klimaforskerne vet at stormbaner kan påvirkes av global oppvarming. Mens noen effekter  trekker stormbanene mot nord,  drar andre dem i en sørlig retning.  På kontoret sitt i Bergen tegner hun opp en drakamp på tavlen - å anslå med sikkerhet hvilke effekter som «vinner» er vanskelig.

– Når Arktis varmes opp, vil temperaturforskjellen mellom tropene og Arktis avta. Det tilsier at stormbanene vil ta en mer sørlig bane. Samtidig vet vi at oppvarmingen høyt oppe i den tropiske atmosfæren, gjør at temperaturforskjellene mellom Arktis og tropene øker, og det dytter stormbanene nordover. Vi er ganske sikre på at denne siste effekten er den som antagelig vinner når den globale oppvarmingen har pågått lenge, men når inntreffer dette? Vi er også sikrere på modellresultatene som simulerer effektene av et kraftig oppvarmingsscenario enn framskrivinger med mindre oppvarming, sier Li. 

Modellene regner motsatt

– Det vi gjør i prosjektet «HappiEVA»  er litt motsatt av det vi tradisjonelt gjør når vi beregner effektene av ytre påvirkninger på klimasystemet, sier Trond Iversen, professor ved Meteorologisk institutt og leder av HappiEVA prosjektet. Han har vært sentral i utviklingen av naturvitenskapelig klimamodellering i Norge i over 20år, med vekt på aerosoler, skyer i den norske jordystemmodellen NorESM.

Det klimamodellørene gjør normalt, er å gå ut fra tilstanden  rundt før-industriell tid. Nå brukes 1850 som startpunkt. Deretter regner modellen seg gjennom historien fram til i dag ved å bruke det man vet om naturlige og menneskeskapte påvirkninger siden 1850.  Det inkluderer store vulkanutbrudd, endringer i solstråling, utslipp og endret sammensetning av atmosfærelufta og endret jordoverflate blant annet ved avskoging. Modellene beregner «sitt eget vær» på grunnlag av matematiske formuleringer for velkjente fysiske naturlover anvendt på komponentene av klimasystemet som hav, atmosfære, kontinenter og sjøis.

Resultatene av historiske beregninger brukes blant annet til å kontrollere egenskapene til modellene, ved å sammenlikne med observasjoner som er gjort. For kunne anslå hvordan klimaet kan endres i framtiden, går man ut fra ulike scenarier for framtidig menneskelig aktivitet som kan komme til å ytterligere endre påvirkningene på klimasystemet. Beregninger av mulige framtidige klimaendringer er derfor ikke prognoser, men kalles projeksjoner basert på de antatte scenariene. Modellene kjøres i flere omganger ut fra ulike starttilstander i 1850, og med ulike antatte scenarioer. Som resultat av dette, kan man anslå  endringer i faktorer som temperatur, nedbør, vind for eksempel i 2050 eller i 2100. 

– Det vi gjør nå med NorESM derimot, er å stille inn føringene på klimaet slik at modellen gir en viss endring i global middeltemperatur, som en og en halv grad, og så beregne hvordan en rekke aspekter av jordas klima i ulike deler av verden kan oppføre seg, sier Iversen.

Grunnen til at man nå kan snu på flisa, er at det allerede eksisterer store mengder av data fra de nevnte tradisjonelle modellberegningene, blant annet fra forrige IPCC-rapport. Flere modellsentra enn NorESM er med på dette gjennom det internasjonale samarbeidet «HAPPI» Half a degree Additional warming, Prognosis and Projected Impacts. Dermed blir det gjort store mengder beregninger for å bedre kunne skille systematiske klimaforskjeller mellom 1,5 of 2 grader og tilfeldige naturlige variasjoner og modellusikkerhet.

Når modellene nå settes til å kjøres i en  modellverden med en global temperatur som er 1,5° og 2° varmere enn førindustriell tid, er det på grunn av Parisavtalen, som ble undertegnet i desember 2015. På klimatoppmøtet i Paris ble verdens land enige om avtalen med mål om å begrense den globale temperaturstigningen til godt under to  grader og helst begrenset til 1,5 grad.  

Spesialrapporten

Den historiske avtalen inkluderte også  en invitasjon til FNs klimapanel: kan Klimapanelet komme med en spesialrapport om forskjellen og konsekvensene ved global oppvarming på 1,5 og 2 grader, og hva vi vet om utslippsbanene hit?

Ja, svarte klimapanelet. Og nå jobbes det intenst fra forskere over hele verden. Tidsfristen er knapp. For at resultatene i det hele tatt skal komme i betraktning, må resultatene være sendt inn til vurdering i et fagfellevurdert tidsskrift innen november i år. Og resultatene må være akseptert for publisering innen mai neste år, altså om et snaut år. Dette er  svært kort tid i akademia, fordi  man skal finjustere føringene på modellene, ha tid og beregningsressurser til utregning, samt utføre vitenskapelig sunne analyser av resultatene på en måte som gir muligheter for å analysere forskjellene i konsekvensene for klima og vær mellom de to temperaturnivåene.

Ikke alle forskere mener dette bør være en prioritert oppgave i vitenskapen. Men en av dem som synes det er riktig å svare positivt på invitasjonen fra Paris avtalen, er Jan Fuglestvedt, forsker ved CICERO. Han er som den eneste nordmann med i forfatterteamet for den kommende spesialrapporten.

– Hva kan vi egentlig si? Det er en utfordrende oppgave å se på forskjellen mellom 1,5 og to grader oppvarming. Det er flere forskergrupper som tar utfordringen nå, og det blir interessant å se klimapanelets sammenfatning av forskningen og evaluering av kunnskapsgrunnlaget, sier han.  

Rapporten skal ferdigstilles i slutten av september 2018 og arbeidet er godt i gang. Vi har allerede hatt ett forfattermøte og neste møte finner sted i begynnelsen av juni.

Tidsplanen for arbeidet kan man se her: http://wg1.ipcc.ch/SR/documents/SR1.5_Schedule.pdf

Høringer er en viktig del av IPCCs arbeidsmåte. Den første høringsrunden starter 31. juli med frist for kommentering 24 Sept. Neste høringsrunde finner sted i januar – februar 2018. 

Det som er sikkert, er at det har vært et kunnskapshull rundt hva 1,5 grader temperaturstigning faktisk vil gi av konsekvenser for kloden, og hva det vil innebære av omstilling. En del studier har blitt gjort de senere årene, men de er langt fra dekkende. Med spesialrapporten får vi en vurdering av kunnskapsgrunnlaget på dette feltet.

Bærekraftmålene

– IPCC har utvidet spesialrapporten til også å ta trekke inn fattigdomsproblematikk og de nye bærekraftsmålene i et klimaperspektiv, sier Fuglestvedt.

Da Klimapanelet kom sammen for å vurdere om de skulle lage spesialrapporten som Parisavtalen ba om, ble de enige om å se spesialrapporten i lys av bærekraftsmålene som FN samlet seg om i september 2015. De er kanskje mest kjent på engelsk, som Sustainable Development Goals, SDG. Klimahandling er et eget mål blant de 17 målene, men klimaendringer har betydning for mange av målene, som matvaresikkerhet for eksempel.

Ambisjonen om å begrense oppvarmingen til 1,5 grader er ikke noe nytt, selv om det har blitt spesielt løftet etter Parisavtalen. Fuglestvedt peker på at det er noe som har vært diskutert lenge i prosessene rundt klimakonvensjonen og som en gruppe land har vært pådrivere for.

Hetebølger

Sommeren 2003 var det kvelende varmt i Europa. Hetebølgen krevde mer enn 70.000 menneskeliv, og sommeren var den varmeste i Europa siden 1540. Tre år etter ble Europa igjen rammet av hetebølger. Flere studier de senere årene, deriblant den siste hovedrapporten fra FNs klimapanel, slår fast at menneskeskapte klimaendringer har økt frekvensen av hetebølger på jorden.

Men hva med forskjellen mellom 1,5 og 2 grader oppvarming, vil denne forskjellen ha betydning for hvor ofte og hvor dødelige hetebølgene vil være? I  det nevnte internasjonale HAPPI-konsortiet, leder forskeren Dann Mitchell ved Universitetet i Bristol, et arbeid som undersøker hva denne temperaturforskjellen kan bety for hetebølgene.

I Oslo, på CICERO senter for klimaforskning, ser Jana Sillmann og Nathalie Schaller på indikatorer for hetebølger i en verden med 1,5° og 2°C oppvarming sammenlignet med førindustriell tid. De vanlige indikatorene finner hun ved å se etter den varmeste dagen i året, hvor mange dager på rad med høye temperaturer, og en kombinasjon av lengde og intensitet på heten. Men en hetebølge er ikke bare en hetebølge. Det viser seg at fuktige hetebølger er mer dødelige enn tørre. Dann Mitchell i Bristol vil bruke en ny matrise for også å undersøke opptreden av fuktige og tørre hetebølger. I fjor publiserte han et arbeid der han sammen med kollegaer undersøkte dødeligheten i ekstreme hetebølger sett opp mot menneskeskapte klimaendringer.

– Forenklet kan man si at vi undersøker om dødelighetsraten vil være redusert i noen regioner i en 1,5° verden i forhold til oppvarming på 2°C, sier Jana Sillmann.

Forsterkningen i Arktis

 I Arktis er ikke oppvarmingen som foregår der det samme som den globale oppvarmingen. Når den globale temperaturen skal holdes under en og 1,5 eller 2 grader, er det et globalt gjennomsnitt vi snakker om. Som en tommelfingerregel kan man regne med at temperaturstigningen i Arktis er omtrent det dobbelte av dette gjennomsnittet, slik at  to grader global oppvarming betyr nesten fire grader i Arktis. Og vi som bor i Norge vet at fire grader forskjell er mye når det er snakk om smelting av snø og is.​ 

I tredje etasje på Meteorologisk institutt, peker prosjektleder Trond Iversen på at nesten alt av variasjoner og trender i jordas bakketemperaturer har størst utslag i Arktis.

”Arctic Amplification” kaller forskerne dette. Årsakene til at oppvarmingen er sterkere i Arktis, er flere selvforsterkende prosesser. Et eksempel er snø og is på bakken. Når sjøis og snø smelter, blir jordoverflaten mørkere. Da blir mer solstråling fanget opp, det blir varmere og enda mer snø og is smelter. Arktis har også spesielle strålingsforhold med vinterens lange polarnatt og motsatt om sommeren. Vertikalfordelingen av oppvarmingen betyr spesielt mye under vintermørket, og gir en forsterket oppvarming i Arktis mens den bidrar til å dempe på andre breddegrader.  

– I HappiEVA har vi inkludert et sett med beregninger som ikke er inkludert i standard-beregningene for HAPPI-konsortiet. Disse beregningene tar hensyn til evtuelt forsterkende effekter knyttet til endringer i snødekke og sjøis, og ledes av Jens Debernard hos oss på Meteorologisk, sier Iversen. 

Vil trolig gå over temperaturgrensen en stund​

Mange er skeptiske til om vi faktisk kan klare begrense den globale oppvarmingen til maksimalt 1,5 eller to grader. Oppvarmingen følger konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren, og i år har verdiene for første gang ligget over 400 ppm. Det er en milepæl av det urovekkende slaget. Karbonbudsjettet for kloden vår tyder på at vi allerede har bidratt med om lag to tredjedeler av det vi kan slippe ut for at det skal være sannsynlig å holde oss under togradersgrensen.​

– Siden klimasystemet er tregt, er det mange som legger inn at vi kan overskride grensen for den globale oppvarmingen før vi igjen kommer under 1,5 grader. Men for Arktis, med den forsterkningen vi har der oppe, er jeg bekymret for om vi i løpet av den perioden at temperaturgrensen overstiges, kan krysse viktige terskler  for noen prosesser, sier Trond Iversen.

Et eksempel på en slik mulig terskel knyttes til permafrosten. Om den begynner å tine i stort omfang, kan det lekke ut metan som naturlig holdes fanget i tundraen. Metan er en veldig sterk drivhusgass, og hvis denne gassen først frigjøres i stort omfang, er det ingen enkel vei tilbake. For alle praktiske formål er slik frigjøring av metan irreversibel, men vi har lite viten å støtte oss på for å anslå terskelverdien for global temperatur.  

Smelting av landbaserte isbreer representerer en annen mulig terskel. Det tar mye lengre tid å bygge opp en isbre enn å tine deler av den. Spørsmålet er hvilken temperaturgrense som kan medføre at viktige deler av isen raskt kan forsvinne.​

Denne saken er også publisert på Bjerknessenteret for klimaforskning sine nettsider.