Plötsliga klimatförändringar

I ett geologiskt perspektiv har klimatet på jorden varierat dramatiskt och i jämförelse har variationerna efter den senaste istiden varit små. Händelser har i historien plötsligt förändrat klimatet. Vissa, till exempel vulkanutbrott, sker på bara ett par dygn medan andra, som förändringar av den storskaliga oceancirkulationen, pågår under flera decennier.

Mycket talar för att klimatet nu förändras snabbt och att den förändringen kan bli betydande. Människans aktiviteter är i detta fall den primära drivkraften. Klimatet påverkas också av andra inre och yttre faktorer på kort och på lång sikt.

Med kort avses här förändringar över tiotals till hundratals år. Det är tidsperioder som vi människor direkt kan påverka. I ett kort tidsperspektiv påverkas klimatet av till exempel ökade utsläpp av växthusgaser och partiklar.

Detta betyder att medan trenden mot en allt varmare planet är tydlig, kan den naturliga variabiliteten både förstärka och motverka den mänskliga klimatpåverkan under kortare perioder.

Det längre tidsperspektivet gäller företeelser som verkar över hundratals, tusentals eller miljontals år och beskrivs i artikeln Klimatförändringar i ett långt perspektiv.

Plötsliga händelser

Nedan följer några typer av händelser som på mindre än ett par dygn kan förändra klimatet.

Stora explosiva vulkanutbrott

Vulkanutbrott inträffar varje år. Flertalet röner liten uppmärksamhet på grund av sin ringa inverkan på jorden som helhet. Ibland inträffar emellertid kraftiga explosiva utbrott som inte bara påverkar sin omedelbara omgivning utan som får återverkningar på hela jorden. Läs mer i artikeln Kan vulkanutbrott påverka klimatet?

I juni 1991 fick den filippinska vulkanen Pinatubo ett kraftigt utbrott. Stora mängder vulkaniskt stoft, kanske 30 000 000 ton, hamnade i stratosfären. Vindarna spred stoftet runt jorden [Self et al., 1993]. Effekter på inkommande solstrålning blev också märkbara i Sverige [Adeyefa et al., 1995].

Under sin tid i atmosfären förändrar stoftet (aerosolerna) strålningsbalansen. Under åren efter stora vulkanutbrott kan man se små temperaturminskningar i den globala medeltemperaturen [Encyclopedia Brittanica]. Lokalt kan andra effekter ge ökningar av temperaturen [Grattan och Sadler, 1999].

Aerosolerna faller tillbaks till jorden med tiden. Av det vulkaniska stoft som hamnat i stratosfären brukar det mesta ha fallit ut efter ett par år. Effekten på klimatet av vulkanutbrott är därför begränsade i tiden. Det krävs upprepade stora utbrott för att få bestående effekter [Encyclopedia Brittanica].

Nedslag av kometer och meteorer

Jorden bombarderas hela tiden med småsten från rymden. Då och då sker det större nedfall. Vid ett tillräckligt stort nedfall kan man tänka sig att det skulle kunna ske en kraftig påverkan på atmosfären. I jordens barndom var detta en del av processen som ledde till bildningen av jorden, haven och atmosfären [Harnung och Johnson, 2012].

Nukleär vinter

Under 1980-talet uppmärksammades effekterna som ett globalt kärnvapenkrig skulle få på klimatet. En kärnvapenexplosion nära marken ger upphov till en enorm värmeutveckling och ett karakteristiskt svampmoln.

Det finns en likhet med ett kraftigt och explosivt vulkanutbrott. Båda dessa kan föra upp stoft i stratosfären. Detta stoft absorberar och sprider solstrålningen. Om det otänkbara händer att ett mycket stort antal kärnvapen användes skulle stoftmängden i stratosfären bli så stor att endast en ringa del av solstrålningen tränger ner till ytan. Temperaturerna skulle falla och fotosyntesen avta beroende av mörkret. Vi skulle få en nukleär vinter.

Beräkningar har visat att effekten består under några år. Även de som inte direkt drabbas av bomberna och det radioaktiva nerfallet skulle drabbas av uteblivna skördar och därmed svält [Robock, 2010].

Plötsliga händelser i ett långt tidsperspektiv

Nedan beskrivs kortfattat två mekanismer för plötsliga klimatförändringar i ett långt tidsperspektiv. Dessa mekanismer pågår under flera decennier. Det är tänkbart att de kan sättas igång i framtiden, inte minst eftersom det sannolikt har skett tidigare under jordens klimathistoria. Som tredje viktig mekanism för plötsliga klimatförändringar i ett långt tidsperspektiv kan smältningen av de stora inlandsisarna med de påföljande havsnivåhöjningarna nämnas. Om havsnivåhöjning finns att läsa här Global havshöjning

Hur troligt det är att dessa mekanismer för plötsliga klimatförändringar sätts igång i ljuset av den globala uppvärmningen är okänt. Dock ökar risken sannolikt med omfattningen av uppvärmning.

Förändringar av den Atlantiska meridionala cirkulationen

Den Atlantiska meridionala cirkulationen (AMOC) är delvis en del av världshavets så kallade termohalina cirkulation som drivs av densitetsskillnader mellan vattenmassorna som uppstår på grund av skillnader i temperaturen och salthalten. Den ström som nära ytan går norrut i Atlanten och som transporterar stora mängder värme kallas den Nordatlantiska strömmen. Speciellt dess östliga gren, den Norska strömmen, har stor betydelse för det relativt milda klimatet i Nordeuropa. Golfströmmen, som kanske är ett mer känt begrepp, brukar avse den sydvästliga delen av AMOC, som sträcker sig ungefär från Mexikanska golfen till Newfoundland. Golfströmmen är dock till största delen vinddriven [Wunch et al, 2002; Rahmstorf, 2006].

Ökad nederbörd och smältvatten från tinande isar skulle kunna minska salthalten i norr, bromsa cirkulationen och minska dess transport av värme med följder för klimatet speciellt runt Nordatlanten. Att detta har hänt tidigare diskuteras ofta i termer av en händelse för ca 13000 till 11500 år sedan – den så kallade Yngre Dryas-perioden. Det som tros ha hänt är att  stora mängder smältvatten dämdes upp i Nordamerika. När detta sötvatten sedan strömmade ut i Nordatlanten blev effekten så pass stor att AMOC påverkades och klimatet regionalt blev flera grader kallare under uppemot 1000 år. AMOC återhämtade sig dock efter en tid [NOAA].

Destabilisering av metanhydrater

Stora mängder metan finns i havsbottnar och en del även i permafrost i form av metangas inkapslad i is. Uppskattningsvis finns det mer kol i dessa metanhydrater än i de kända reserverna av kol, olja och naturgas sammanlagt [IPCC, 2013].

Metanhydrater är värmekänsliga och en uppvärmning som når ner till havsbottnarna har spekulerats kunna leda till en frigörelse av stora mängder metan till atmosfären. Eftersom metan är en effektiv växthusgas skulle detta kunna öka den globala uppvärmningen mycket kraftigt jämfört med påverkan av utsläpp [IPCC, 2013].

En destabilisering av metanhydrater i havet skedde kanske för ca 55 miljoner år sedan med en plötslig uppvärmning som följd [Gu et al., 2011]. Det skulle också möjligen kunna vara en förklaring till vissa andra omfattande förändringar i jordens tidigare klimathistoria [Kennett et al. 2003].

Kunskaper om plötsliga händelser i framtiden

Dagens klimatscenarier omfattar inte bidrag från metanhydrater. Kontinentalisarna modelleras oftast för sig medan AMOC finns med i globala klimatmodeller.

Beräkningarna som utgår från tänkbara utsläppsscenarier tyder på en viss avmattning av AMOC, men den upphör inte eller ändrar riktning under 2000-talet. I känslighetsstudier har man kunnat åstadkomma dessa effekter, vilket visar att de är möjliga vid en tillräckligt stor eller långvarig klimatförändring [IPCC, 2013; Alexander et al., 2020; IPCC, 2019].

Vari trösklarna till dessa plötsliga klimatförändringar ligger kan idag inte uppskattas med någon stor precision bortsett från att de förefaller möjliga. Kunskapen baseras inte minst på det vi känner till om händelser långt tidigare i jordens klimathistoria.

Det är inte säkert hur jämförbara dåtida förutsättningar är med vår egen tid. Klimatmodeller kan inte heller ge oss uttömmande svar på frågan om de plötsliga klimatförändringarna.

Källhänvisningar

Adeyefa, Z. D., Holmgren, B., & Adedokun, J. A. (1995). Spectral solar irradiance under Harmattan conditions. Renewable energy, 6(8), 989-996.

Alexander, M. A., Shin, S. I., Scott, J. D., Curchitser, E., & Stock, C. (2020). The Response of the Northwest Atlantic Ocean to Climate Change. Journal of Climate, 33(2), 405-428.

Encyclopedia Brittanica (u.å.), Global warming Hämtad 18 augusti 2020 från Brittanica.com

Grattan, J., & Sadler, J. (1999). Regional warming of the lower atmosphere in the wake of volcanic eruptions: the role of the Laki fissure eruption in the hot summer of 1783. Geological Society, London, Special Publications, 161(1), 161-171.

Gu, G., Dickens, G. R., Bhatnagar, G., Colwell, F. S., Hirasaki, G. J., & Chapman, W. G. (2011). Abundant Early Palaeogene marine gas hydrates despite warm deep-ocean temperatures. Nature Geoscience, 4(12), 848-851.

Harnung, S. E., & Johnson, M. S. (2012). Chemistry and the Environment. Cambridge University Press.

IPCC. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Kapitel 6: Carbon and other biogeochemical cycles. (pp. 465-570). Cambridge University Press.

IPCC. Climate change 2013: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Kapitel 11: Near-term climate change: projections and predictability. (pp. 465-570). Cambridge University Press.

IPCC (2019). Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Kapitel 6: Extremes, Abrupt Changes and Managing Risk. (pp. 589-656). Cambridge University Press.

Kennett, J. P., Cannariato, K. G., Hendy, I. L., & Behl, R. J. (2003). Methane hydrates in quaternary climate change: the clathrate gun hypothesis. Methane hydrates in Quaternary climate change: The clathrate gun hypothesis, 54, 1-9.

NOAA (u.å.), National Center for Environmental Information, The Younger Dryas, Hämtad 18 augusti 2020 från NOAA.com

Rahmstorf, S. (2006). Thermohaline ocean circulation. Encyclopedia of quaternary sciences, 5.

Robock, A. (2010). Nuclear winter. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change, 1(3), 418-427.

Self, S., Zhao, J. X., Holasek, R. E., Torres, R. C., & King, A. J. (1993). The atmospheric impact of the 1991 Mount Pinatubo eruption. Hämtad 18 augusti 2020 från pubs.usgs.gov/pinatubo/self/

Snyder, C. W. (2016). Evolution of global temperature over the past two million years. Nature, 538(7624), 226-228.

Wunsch, C. (2002). What is the thermohaline circulation?. Science, 298(5596), 1179-1181.