Plötsliga klimatförändringar

I ett geologiskt perspektiv har klimatet på jorden varierat dramatiskt och i jämförelse har variationerna efter den senaste istiden varit små. Vissa händelser har i historien plötsligt förändrat klimatet. Vissa, till exempel vulkanutbrott, sker på bara ett par dygn medan andra, som förändringar av Golfströmmen, 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 och som vi borde kunna hantera. 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

Här finns några faktorer listade som på mindre än ett par dygn kan förändra klimatet. Vulkaner har haft och har en inverkan på klimatet. Större nedslag av kometer och meteor har påverkat klimatet på den geologiska tidsskalan. Diskussionen om vad ett globalt kärnvapenkrig kan innebära för klimatet bygger på fysikaliskt korrekta slutsatser.

Stora explosiva eruptioner

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.

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. I augusti blev det märkbart i Sverige.

Under sin tid i atmosfären förändrar stoftet (aerosolerna) strålningsbalansen. Under åren efter stora vulkanutbrott kan man se små temperaturminskningar i den globala medeltemperaturen. Lokalt kan andra effekter ge ökningar.

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.

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.

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.

Plötsliga händelser i ett långt tidsperspektiv

Nedan beskrivs kortfattat tre mekanismer för plötsliga klimatförändringar i ett långt tidsperspektiv. Dessa mekanismer pågår under flera decennier. De är tänkbara även framöver inte minst eftersom de lär ha skett tidigare under jordens klimathistoria.

Hur troliga de är i ljuset av den globala uppvärmningen är okänt. Hittills gjorda studier kan inte ge oss fullgoda svar på det. De tyder dock på att riskerna för dessa plötsliga förändringar är små vid en liten och möjligen upp till en måttlig fortsatt global uppvärmning.

Golfströmmen

Golfströmmen är en del av världshavets så kallade termohalina cirkulation som till viss del drivs av densitetsskillnader mellan vattenmassorna som uppstår på grund av skillnader i temperaturen och salthalten. Den ström som nära ytan går norrut i Atlanten är det som kallas Golfströmmen. Vinden har också stor betydelse för Golfströmmen som transporterar stora mängder värme till Nordatlanten.

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 förr diskuteras ofta i termer av en händelse för ca 11500 år sedan – så kallade Yngre Dryas.

Det som kanske hände var att stora mängder smältvatten hade dämts i Nordamerika. När detta sötvatten sedan strömmade ut i Nordatlanten blev effekten så pass stor att Golfströmmen påverkades och klimatet blev i alla fall regionalt flera grader kallare under uppemot 1000 år. Golfströmmen återhämtade sig dock efter en tid.

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.

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.

En destabilisering av metanhydrater i havet skedde kanske för ca 55 miljoner år sedan med en plötslig uppvärmning som följd. Det skulle också möjligen kunna vara en förklaring till vissa andra katastrofala perioder i jordens tidigare klimathistoria.

De stora isarna

Jämfört med glaciärer i världens olika bergstrakter finns det mycket mer vatten i ismassorna på Grönland och Antarktis. Om dessa tinades upp skulle världshavet stiga med ca 7 respektive knappt 60 meter. Tillskott av dessa vattenmassor överstiger alltså vida det som smältningen av mindre glaciärer och havsvattnets termiska expansion kan åstadkomma.

Den sammanlagda höjningen av havsytenivån beräknas till 18-59 cm under 2000-talet och upp till 1-4 meter på betydligt längre sikt. [Med termisk expansion menas att vatten utvidgas då det blir varmare och för havets del innebär det att nivån stiger.] Eftersom ismassorna tillväxer och avsmälter beroende på nederbörd och temperatur är det rimligt att anta att de påverkas av klimatförändringen. De är dock tröga system och reagerar långsamt.

Grönland anses kunna börja smälta redan vid en lokal uppvärmning på 2-3 grader. Även om det skulle ta över 1000 år innan hela ismassan försvinner, skulle avsmältningen knappast gå att stoppa när den väl kommer igång.

För Antarktis landis beräknas en större uppvärmning krävas för att initiera avsmältningen. Delar av landisen kan dock ligga närmare farozonen, speciellt den så kallade West Antarctic Ice Sheet (WAIS). WAIS innehåller ca 5 m vatten i termer av världshavets vattenstånd. Den lär ha kollapsat under tidigare varma perioder (interglacialer) som kan jämföras med vår egen tid.

Med kollaps menas i sammanhanget en gradvis avsmältning i loppet av några århundraden. Detta skulle kunna innebära en ytterligare havsnivåhöjning på 1-2 meter per århundrade utöver effekten av smältningen av mindre glaciärer och havsvattnets termiska expansion.

Det är osäkert hur de stora isarna utvecklar sig vid global uppvärmning. Ismassorna i Antarktis kan faktiskt komma att öka, till en början, vid en fortsatt klimatförändring. Det beror på att nederbörden förväntas öka och att det fortfarande är tillräckligt kallt för isbildning. Samtidigt bör Antarktis kanter bli mer naggade av tilltagande värme.

Kunskaper om plötsliga händelser i framtiden

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

Beräkningarna som utgår från tänkbara utsläppsscenarier tyder på en viss avmattning av Golfströmmen, 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.

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.