Den globale opvarmning

- et resultat af drivhuseffekten og variationer på solen

Den globale observerede opvarmning i det 20 århundrede er under stadig debat, og i en ny artikel i Almanak 2004 fra Københavns Universitet præsenterer DMI’s Bennert Machenhauer og Eigil Kaas en oversigt over de formodede årsager.

Siden førindustriel tid er der på basis af et verdensomspændt net af meteorologiske målinger konstateret en global opvarmning af jordoverfladen (omfattende både land- og havoverfladen) på i alt 0,6°C (Figur 1). Klimadata antyder, at den globale temperatur ikke har været højere de sidste 1000 år.

Figur 1: Den globale temperaturudvikling (i forhold til gennemsnittet 1961-1990) nær ved Jordens overflade beregnet ud fra målinger af temperaturen over land og hav i perioden 1855-2002. Enhed: ^oC. Kilde: CRU, Univ. of East Anglia,UK.

Drivhusgasser

I samme periode er de atmosfæriske koncentrationer af de vigtigste drivhusgasser steget betydeligt.

Koncentrationen af:

• kuldioxid (CO₂) er tiltaget med 32% siden 1750 (Figur 2).
• metan (CH₄) er tiltaget med 151% siden 1860
• lattergas (N₂O) er tiltaget med 17% siden 1860.

Væksten af drivhusgasserne må have bidraget til den globale opvarmning, Den må dog være blevet reduceret en del på grund af et stigende udslip i den nedre del af atmosfæren (troposfæren) af forureningspartikler (aerosoler) og i den øvre atmosfære (stratosfæren) af vulkansk støv. Både forureningspartiklerne og det vulkanske støv virker generelt afkølende ved jordoverfladen.

Figur 2: Udviklingen i atmosfærens indhold af kuldioxid siden førindustriel tid x-aksen viser året og y-aksen koncentrationen i ppmv, dvs. and molekyler CO2 per million luftmolekyler. De grønne og blå punkter er målinger fra luftbobler i Antarktis’ indlandsis og den røde kurve er atmosfæriske målinger fra Mauna Loa observatoriet på Hawaii. Kilde: IPCC.

Solen spiller også med

Solens aktivitet, der varierer i en 11-årsperiode overlejret langsommere variationer, viser sig statistisk i 11 års perioderne at svinge sammen med klimarelaterede parametre i Jordens atmosfære.  Det er derfor muligt, at variationer i solaktiviteten også over de længere perioder kan have bidraget til den globale opvarmning, hvilket også antydes ved sammenligning mellem den øverste og den nederste kurve i Figur 3.

Figur 3: Rekonstruktioner af ændringen i forskellige klimapåvirkninger (forceringer) i perioden 1870-2000. Enhed W/m2. Den fuldt optrukne tynde kurve viser drivhusgasser og den direkte effekt fra menneskeskabte sulfataerosoler. Kilde: Dai et al. (2001). Den stiplede kurve beskriver et estimat af variationer i solens energiudstråling ved toppen af Jordens atmosfære. Kilde: Hoyt and Schatten (1993) (opdateret). Den tykke fuldt optrukne kurve er summen af to.

Modelsimuleringer

Det er nærliggende at gætte på, at den første stigning i det 20. århundrede (i 40’erne) hovedsagelig skyldes den samtidige stigning i solstrålingens intensitet medens den sidste kraftige stigning hovedsagelig skyldes den samtidige kraftige forøgelse af drivhusgasserne. Eksperimenter med avancerede klimamodeller støtter et sådan gæt.

For at kunne bruge denne viden til at spå om fremtidige klimaændringer er det nødvendigt, at klimamodellerne realistisk kan simulere den hidtidige klimaudvikling. Det kan modellerne kun, når de fysiske og kemiske processer er tilstrækkeligt forstået.

De seneste simuleringer, som er beskrevet i artiklen i Almanak 2004, synes at være nået dertil, selvom der stadig er fejlmuligheder.

Andre teorier

Der er også andre teorier for de processer, der kan tænkes at have forstærket variationerne på Solen i begyndelsen af det 20. århundrede. Disse er kort fortalt:

• ændringer i troposfæren fremkaldt af indvirkning på ozonlaget i stratosfæren på grund af de relativt store variationer i UV-strålingen og

• ændringer i skydækket fremkaldt af en hypotetisk indvirkning af ændringer i den kosmiske stråling på kondensationskærnerne i atmosfæren.

Da disse processer ikke blev simuleret i de anvendte klimamodeller kan det udelukkes at disse processer kan have forklaret noget af den globale opvarmning i modeleksperimenterne.

Af Bennert Machenhauer, bm@dmi.dk

Redaktion: Bjarne Siewertsen, bsi@dmi.dk