Hvordan bliver fremtidens klima? Altså hvilke klimaændringer kan vi se frem til? Klimaændringer er ganske normalt på jorden, men ikke umiddelbart forudsigelige.
Et forsøg på at beskrive fremtidens klima, er ved at bruge klimamodeller. Ved hjælp af fysikkens love, matematiske beskrivelser og en masse klimaparametre kan man lave komplekse matematiske modeller, der beregner, hvordan klimasystemet kan ændre sig på lang sigt. For de rigtig store modeller kræver det en meget kraftig computer for at sammenholde alle de nødvendige parametre.
På mange punkter laves klimamodellerne ud fra samme principper som vejrudsigter. Vejret er beregnet ud fra en computermodel, hvor man indsætter alle de aktuelle vejroplysninger (faktaboks) og fra den nærmeste fortid (dage-uger). Ud fra det kan man beregne, hvordan vejret vil opføre sig inden for den nærmeste fremtid. Beregningerne er dog kun pålidelige for en uge frem.
I en klimamodel interesserer man sig for at se på det store billede over et større område, lokalt eller globalt. Man ser også på en længere periode frem i tiden. Klimamodeller beregner det gennemsnitlige vejr, og variationerne omkring dette, over flere år, mens vejrprognoser beskriver dagenes aktuelle vejr inden for nær fremtid.
Hvilke parametre bruger man til at beregne vejret med?
- Placering af høj- og lavtryk
- Bevægelsesretning af høj- og lavtryk
- Jordens placering i forhold til solen
- Jord- og vandtemperatur
- Vindstyrke
- Jord- og luftfugtighed
Hvornår er det ’vejret’, og hvornår er det ’klimaet’?
Vejret: øjebliks-observationer af parametre (nedbør, temperatur, fugtighed, solskinstimer og vind)
Klimaet: det gennemsnitlige vejr, middelværdien, på det pågældende sted.
Klimaet beskrives ved middelværdier af vejrmålinger (nedbør, temperatur, fugtighed, solskinstimer og vind) over 30 år, samt ved variationer i disse størrelser og ved størrelsen og hyppigheden af ekstremværdier for disse størrelser.
Kilde: DMI
En rigtig god klimamodel kan gengive klimaet, som det har været de seneste 30-100 år meget præcist. Hvis modellen ikke kan det, vil forudsigelserne om fremtidens klima ikke være særlig pålidelige. Der må derfor være noget galt med de data, man har lagt ind i modellen.
Klimamodellen er bygget op omkring fysikkens love. De er omsat til matematiske formler, der danner basis for modellens forudsigelser.
De vigtigste fysiske love er:
Hvis klimamodellen skal kunne tage højde for alle faktorer i klimasystemet, skal virkninger fra både atmosfæren og oceanerne kobles i en koblet atmosfære-oceanmodel.
Modellen indeholder beskrivelser af forholdene på jorden og i de øverste jordlag; temperatur, fugtighed, snedække, vegetation og jordbundsforhold. Mange af disse parametre kan beskrives via de matematiske formler i modellen. Men der er en lang række processer, som ikke kan beskrives med generelle formler, fordi de foregår indenfor små områder. Det er processer som fx stråling, sky og nedbørsdannelse. De processer er meget afgørende for modellens fremskrivning af klimaet. Mange af processerne må derfor beskrives ud fra erfaringsbestemte sammenhænge, også kaldet empiriske parametre. Det er disse empiriske parametre, der hovedsageligt gør forskellen mellem forskellige klimamodeller i dag.
Forudsigelser om klodens fremtidige temperaturstigninger er lavet på beregning af mange forskellige parametre som gasindhold i atmosfæren, partikler i atmosfæren, temperaturer forskellige steder i atmosfæren, oceanerne og på jorden, oceanernes strømninger, overfladearealet af is på jorden og meget andet.
Målinger fra fortiden er mindst lige så vigtige i klimamodellerne. Fortidens klima kan aflæses gennem iskerneboringer, palæobiologiske optegnelser og sedimentære undersøgelser. De bliver fodret ind i modellerne, som så gengiver fortidens variartioner (før mennesket blandede sig i klimasystemet), og derved giver forskerne grundlag for at kunne genkende og forudsige fremtidens klimavariationer.
Variable data i klimamodeller:
- temperaturforhold
- fugtighed
- is og snedække
- vegetationstyper
- jordbundsforhold
- sammensætningen af atmosfæren
- oceanerne
Begyndelsesbetingelserne i en klimamodel sættes ofte tilbage til sådan som klimaet var for nogle år tilbage i tiden, fx 30, 50 eller 100 år tilbage. Modellen skal så med små tidsskridt kunne gengive fortidens klima meget præcist, og køre videre med en fremskrivning af klimaet.
Modellerne er bygget op i et tredimentionelt gitterværk. Jordens overflade, oceanerne og atmosfæren inddeles i felter på mellem 100-200 km2, og med omkring 20 lag i højden/dybden. For hver af disse kubiske felter fastsættes en række parametre som fortæller, om der er ocean, is eller landjord (overfladens albedo), indholdet af gas og partikler i atmosfæren, fordeling af skydække og nedbør (indstrålingsforhold), temperaturforhold og meget mere, samt alle fysikkens love.
Det gælder om at medtage de parameteriserede processer så nøjagtigt som muligt, så deres samlede indvirkning på de grundlæggende variable i gitternettet er bedst muligt beskrevet.
Albedo
Albedo er en betegnelse som beskriver, hvor god en overflade er til at reflekterer sollys. Nyfalden sne har en meget høj albedo, da den reflekterer næsten alle strålerne. Havvand er mørkt og optager eller absorberer solstrålerne og bliver derved opvarmet.
Klimamodellerne bruges bl.a. til at undersøge konsekvenser af udefra kommende påvirkninger. Det kan være menneskeskabte ændringer i atmosfærens indhold af drivhusgasser eller fældning af skovene og intensivt landbrug, eller det kan være naturlige påvirkninger som ændringer i solindstråling eller voldsomme vulkanudbrud. En ekstern påvirkning kan blive enten forstærket eller dæmpet i klimasystemet, de såkaldte positive eller negative feedback-mekanismer.
Ved positiv feedback forstærkes konsekvensen, som en given ændring i klimaet har sat i gang.
Et eksempel: Den globale temperaturstigning får isen ved polerne til at smelte. Når isen smelter, bliver det til havvand. Is og sne har en meget lys overflade (høj albedo), og hav har en relativ mørk overflade (lav albedo). Is og sne kan derfor reflektere en meget større del af solindstrålingen i forhold til havvandet, som istedet absorberer strålingen og derved opvarmes. Når vandet bliver varmere, bliver atmosfæren også varmere, hvilket betyder at endnu mere is og sne smelter. Effekten forstærker altså sig selv.
Et eksempel: En anden vigtig feedbackmekanisme kommer fra drivhusgassen vanddamp. Jo varmere atmosfæren er, jo mere vanddamp kan den indeholde. Det giver anledning til yderligere opvarmning, da den øgede mængde vanddamp i atmosfæren kan absorbere dét mere varmestråling. Effekten bliver derfor yderligere forstærket af den forøgede drivhuseffekt fra vanddamp.
Man kan i modellerne ikke tage højde for alle de uforudsete ændringer, der kan ske. Forudsigelser af klimaet er derfor altid usikker. Og da klimasystemet er et system vi ikke kender til bunds, vil vi aldrig kunne forudsige alle de feedbackmekanismer, der vil blive sat i gang. Der er mange eksempler på feedback mekanismer som forskerne først nu opdager, og som tidligere klimamodeller derfor ikke har kunnet tage højde for. fx skyer. Der er forskel på hvilken virkning skyerne har, afhængig af om de er højtliggende eller lavtliggende. Højtliggende skyer køler klimasystemet, mens lavtliggende skyer varmer klimasystemet.
Man skal også tage højde for at klimamodellerne ikke kan have alle parametre med i deres beregninger. Det er altid en vurdering, hvilke parametre man skal vælge at tage med.
Indenfor nyere forskning af klimaet er der klare indikationer, på at virkelighedens klima ændrer sig langt hurtigere, end modellerne har kunne beskrive. Fx i forbindelse med den hastighed isen omkring nordpolen smelter. En forklaring kunne være den ovenstående feedbackmekanisme, som der i tidligere klimamodeller ikke har kunnet tages højde for, da man ikke kendte til den mekanisme.
Det er der taget højde for i de nyere modeller, men kan der så ikke også være flere feedbackmekanismer, som vi ikke kender til endnu? Eller som bare ikke er beskrevet? Iskerneforskning giver et hint om, at der mangler nogle parametre i vores klimaberegninger, idet analysen af is fra mange år tilbage tyder på, at klimaændringerne ofte er sket meget pludseligt, hvilket jo så er naturligt, og noget vores nuværende klimamodeller ikke viser – heller ikke i beregningerne for fortidens klima.
De klimamodeller vi bruger nu er derfor ikke helt rigtige. Måske er der endnu basale ting om klimaet som vi mangler at forstå? Eller er det fordi vil lægger de forkerte data ind i modellen?
Kilder
Aktuel Naturvidenskab: Klimaforskernes krystalkugle
DMI, aug. 2008: Klimamodeller
Videnskab.dk, artikel, 2008: Istiden sluttede på kun et par år
Forfatter
Stud. scient. Anne-Katrine Faber, Experimentarium
Cand. Scient. Maya Høffding Nissen, Experimentarium
»Bør vi handle på klimaforandringerne?
»DMI/klima
http://www.drivhus.dk/index.html
Aktuel Naturvidenskab: Klimaforskernes krystalkugle
»Videnskab.dk
- artikel, 2008: Istiden sluttede på kun et par år
»Klima i Gymnasiet - om Naturvidenskab
