Klimaforandringer
teksten som jeg har anvendt de tidligere år - men som måske er for svær / lang for mange af jer.
Derfor læser vi i 2021-22 siden her!
Opgaven er en kort opsamling at de vigtigste elementer i undervisningsforløbet.
Svarene på opgavens spørgsmål kan du finde i de medfølgende bilag - ellers tjek teksten på websiden her.
Hjælp til de enkelte spørgsmål:
Du skal bruge figur 1 over atmosfærens strålingsbalance, men det er ikke strålingsbalancen du skal beskrive , men alene
den del som viser den naturlige drivhuseffekt. Endvidere - hvad ville jordens gennemssnitstemperatur være
uden drivhuseffekten og hvad er den med drivhuseffekten? Det tror jeg du kan huske ..
Referer til de næste tre figurer (nr 2,3 og 4). Hvad er det de enkelte figurer viser,
som er relevant i forhold til spørgsmålet om global opvarmning?
Hypotesen handler om, at drivhuseffekten forstærkees af .... ja det sku du gerne kunne huske selv:-)
Her vælger du mindst 3 observationer / beviser på at der sker en global opvarmning ... se linket i opgaven
Ok ... hvis du er kommet så langt - så vil du nok kunne bestå eksamen. Det næste bliver lidt sværere,
men det skal det også være for at få en højere karakter :-)
Her er der to svar:
Dels kan du se på figur 2 og tjekke hvor meget højere temperaturen har været de sidste 400.000 år i
forhold til idag?
Det andet svar handler om positiv feedback-mekanismer i klimasystemet. Her skal du måske lige tjekke teksten som
der henvises til. Brug gerne det første eksempel som anvendes i teksten . Se link i opgaven .
Her skal du kommentere figur 5 i materialet. Hvordan man kan opgøre vores udledning af drivhusgasser på to forskellige
måder og med MEGET forskelligt resultat. Igen er der hjælp at finde på
linket til opgave 7 -
hvor figuren forklares.
Endelig bedes du angive 4-5 stikord ved dansk energi- og klimapolitik . Det har du på s.20 i teksten om
Energiressourcer, som I fik på papir. Ellers se
teksten her
Om kulstofkredsløbet, atmosfærens strålingsbalance, de grundlæggende data / observationer bag teorien om global opvarmning.
Klimasystemet som et lineært system.
I de seneste år har spørgsmålet om menneskeskabte klimaændringer fået en stadig mere fremtrædende plads
i den offentlige debat. Mens man endnu i O'erne kunne diskutere hvorvidt klimaændringerne var udtryk for
naturlige variationer i klimaet eller hvorvidt vi oplevede en menneskeskabt global opvarmning,
så er den diskussion ophørt i de sidste 4-5 år.
I dag syntes der at være udbredt konsensus (enighed) om, at klimaforandringerne er menneskeskabte, og som
sådan også er noget, som mennesket kan og skal prøve at sætte en stopper for.
På den ene var der alarmisterne, som anså klimaforandringer som den absolut største udfordring for
mennesket - Ja en direkte trussel mod fortsat liv på jorden.
På den anden side kunne man finde de såkaldte 'klima-benægtere' , som helt afviste at
der skulle være tale om menneskeskabte klimaforandringer.
I dag (2021) er klimadiskussionen slut, ingen vil våge at betvivle klimaforandringerne eller
at de ikke er menneskeskabte ... i et eller andet omfang.
Det er nu almindeligt at anse klimaforandringer som
den største fælles udfordring som menneskeheden står overfor.
Det betyder dog ikke at diskussionen er slut. Nu står den politiske diskussion om hvad vil kan og skal gøre,
hvor meget og hvordan? På den ene side vil nogle pege på fremtidige teknologiske løsninger.
På den anden side er der de som kræver at vi her og nu skal foretage radikale ændringer i hele vores livsstil!
Svarene herpå vil dog fortsat afhænge af, hvem man spørg eller hvor dramatisk man opfatter de langsigtede
konsekvenser af klimaforandringerne eller klimakrisen, som det er blevet almindeligt at sige i dag.
Klimakrisen knyttes i dag sammen med en lang række andre spørgsmål som: miljøforurening, faldende biodiversitet,
ødelæggelse af naturlige økosystemer m.v. og vil som sådan bidrage til at ændre livsbetingelserne for
dyre- og plantelivet og dermed også mennesket.
Men inden vi dropper de fossile brændstoffer, nægter at spise kød eller tage på charterferie, skal vi
først forstå hvad global opvarmning eller klimakrisen handler om.
Undervisningsforløbet vil være koncentreret om følgende spørgsmål:
Hvad er drivhuseffekten og hvad betyder atmosfæren for jordens klima?
Hvilke præmisser, observationer og beviser, ligger til grund for teorien om en menneskeskabt global opvarmning?
Hvorfor frygter man en opvarmning på blot 1-2 °C?
Hvad kan vi gøre for at bremse den globale opvarmning - hvilke klimapolitikker skal man anvende?
Atmosfæren
Atmosfærens betydning
Jordens atmosfæren kan beskrives som en tynd hinde af luftarter som omgiver jorden. Lidt som skallen på et æble.
På billedet th. ses atmosfæren som den blå hinde som afgrænser jorden fra det sorte verdensrum.
Når du ser op på en blå himmel,er det faktisk atmosfæren du ser på og ikke verdensrummet.
Jordens atmosfære er forudsætningen for liv på jorden.
Det skyldes flere ting:
Atmosfæren beskytter os mod skadelig stråling fra såvel solen (UV-stråling)
som fra verdensrummet (gammastråling).
Atmosfæren sikrer, at vi har en temperatur på jorden, som gør, at vand kan optråde i
alle tre tilstandsformer (flydende, fast og damp)
Det er i atmosfærens nederste lag ca. 10-20 km over jorden, at alle vejrprocesserne finder sted.
Det er altså i denne del af atmosfæren som er afgørende for jordens klima
Endelig beskytter atmosfærens os mod mindre meteorsten, som pga luftmodstanden brænder op
i atmosfæren inden de rammer jorden.
Det er i atmosfærens - de nederste 10-10 km at alle vejrprocesserne udfolder sig
Figur 1: Atmosfæren ses her som den tynde blå hinde der omgiver jorden.
Den blå farve skyldes at der er ilt (O2 i atmosfæren. Sollyset blå farve reflekteres netop i atmosfærens
iltmolekyler. Jorden set fra rummet |
Jorden set fra månen |
Solsystemet | Mars |
Venus |
Atmosfærens gasarter:
atmosfæren består af følgende gasarter:
78 % kvælstof / Nitrogen (N)
21 % ilt / Oxygen (O2)
1% udgøres af vanddamp (H20), kuldioxid (CO2), metan (CH4) m.v.
Disse gasser: H20, CO2 og CH4 kaldes også for drivhusgasserne.
Det kommer vi tilbage til.
Atmosfærens opdeling:
Atmosfæren opdeles i en række lag - se illustration t.h.
Troposfæren er de nederst 10-15 km af atmosfæren.
Det er her alle vejrprocesserne udspiller sig.
Grundet tyngdekraften er det også her at mere end 75 % af alle atmosfærens gasarter befinder sig.
Det er også her at livet befinder sig - uden for troposfæren er der intet liv.
Stratosfæren er det næste lag mellem ca. 15 - 50 km over jordoverfladen.
Det er her at ozonlaget findes. Ozon (03) beskytter os mod solens ultraviolette stråling(UV-stråling),
som er skadelig (kræftfremkaldende) for både dyr, planter og mennesker.
Mesosfærenliger i ca. 50-80 km højde - det er her at meteorer brænder op (stjerneskud)
Thermosfæren er atmosfærens yderste lag. Her er luften uendelig tynd.
Det er nordlys optræder , og det er også her at vi har
Rumstationer,
satellitter,
Hubble-teleskopet m.v
Figur 2: model af atmosfærens forskellige lag.
Se mere her
Hvorfor har jorden en atmosfære?
Jordens atmosfære er dannet ved :
Fordi jorden er geologisk aktiv.
Dette viser sig f.eks ved jordskælv og vulkanudbrud.
Ved vulkanudbrud udsendes en række gasarter til atmosfæren - f.eks. CO2 og H20
Livets udvikling på jorden.
Før der var liv på jorden har atmosfæren haft en anden sammensætning.
Der har været meget mere C02 ( måske > 30%) og stort set ingen 02
Men med udviklingen af grønne planter for ca. 400 mio år siden har planternes fotosyntese optaget atmosfærens
C02 og istedet produceret ilt (02 ).
Derfor indeholder atmosfæren i dag kun meget lidt CO2 (ca. 0.04%) og meget 02 (ca. 21 %)
Endelig sikrer jordens tyngdekraft, at gasartere fastholdes ved jorden
Figur 3: Simpel illustration af atmosfærens udvikling siden jordens dannelse for > 4 mia. år siden
Bemærk at ozon (03 ) blev dannet ved at atmosfærens ilt (02) bliver spaltet af solens
stråler og danner O3. Det var heldigt - fordi det betød at livet - planter og dyr , nu kunne gå på land;-)
Nu skulle du gerne kunne beskrive
hvilken betydning atmosfæren har for livet på jorden,
samt hvordan atmosfæren er opbygget og hvorfor jorden overhovedet har en atmosfære!
Drivhuseffekten
Drivhuseffekt - hvad er det?
For at forstå hvad den videnskabelige forklaring er på de klimaforandringer eller den globale opvarmning,
som vi oplever i disse år, skal du først forstå hvad drivhuseffekten er.
Drivhuseffekten har samme virkning for jordens klima, som glasset i et
drivhus (eller vinduerne i et alm.hus).
I drivhuset kan solens stråler trænge igennem glasset og opvarme drivhuset.
Men samtidigt holder glasset på den varme, som skabes af solens stråler inde i huset.
Du kender også denne drivhuseffekt på en vinterdag.
Hvis det er skyfrit vil der ofte være frostgrader. Hvis det derimod er overskyet, vil skyerne
holde på varmstrålingen fra jorden, og det bliver aldrig ligeså koldt, som når det er skyfrit.
Atmosfærens drivhusgasser (H2O, CO2 og CH4)
virker på samme måde som glasset i drivhuset. Det kommer vi tilbage til.
Figur 4:Solens kortbølgede stråler omdannes til varme når de rammer jorden (eller vores krop, gulvet i vores lejlighed osv)
Når jorden bliver opvarmet af solstrålerne, vil jorden herefter afgive denne varme til luften som
langbølget varmestråling ( infrarød stråling)
Et klima UDEN drivhuseffekt:
Hvis jorden ikke havde en atmosfære med drivhusgasser og derfor ingen drivhuseffekt,
hvad ville der så ske?
Egentlig ved du det godt. Du ved jo godt, hvad der sker, hvis du om vinteren sover for åbent vindue og
måske endda uden dyne!
Hvis jorden ingen drivhuseffekt havde (eller der ikke var glas i vinduerne)
så ville jorden afgive mere varme til rummet, end vi modtager fra solen!.
Hvorfor det?
Det skyldes at jorden afgiver varme alle steder fra både dag og nat, men
jorden modtager jo kun varme fra solen om dagen og mest ved ækvator og mindre mod Polerne.
Der vil altså ikke være balance mellem indstråling fra solen og varmeudstråling fra jorden.
Hvis det var tilfældet ville der være 33 ° C koldere på jorden end i dag !
I dag er gennemsnitstemperaturen ca. 15 ° C.
Uden den naturlige drivhuseffekt ville temperaturen på jorden
altså være ca. - 18° C, og jorden ville være dybfrossen og uden liv!
Figur 5: Simpel model af jorden uden drivhuseffekt
Et klima MED drivhuseffekt:
Vi har nu set, at uden en atmosfære og dermed uden drivhusgasser, ville jorden
være ubeboelig fordi temperaturen ville være - 18 ° C. Men sådan er det heldigvis ikke!
På figur 6 kan du se en simpel model af atmosfærens drivhuseffekt.
I modellen her er der nu tre former for stråling.
Solens stråler - også kaldet indstrålingen - er kortbølgede stråler , primært synligt lys.
Når solens stråler rammer jorden , omdannes strålingen til varme i jorden.
Jorden vil samtidigt afgive denne varme som langbølget udstråling (varmestråling) til luften / atmosfæren.
På grund af atmosfærens drivhusgasser (vanddamp, kuldioxid og metan), vil
størstedelen af jordens varmestråling blive holdt inde i atmosfæren
(ligesom dynen holder på din kropsvarme om natten).
Dette kaldes også for atmosfærisk modstråling.
Bemærk her, at sollyset godt kan trænge igennem atmosfæren, mens jordens varmestråling ikke kan.
Forklaringen på dette er, at der er tale om to forskellige former for stråling.
Det skal vi høre mere om i det følgende.
På grund af atmosfærens drivhuseffekt har jorden en gennemsnitstemperatur på ca. + 15 ° C.
Figur 6: Simpel model af atmosfærens drivhuseffektalternativ model
I det følgende skal vi kort se på forskellen på kortbølget og langbølget stråling.
Hvad er stråling..?
Alle legemer (genstande) udsender stråling, som under et kaldes for elektromagnetisk stråling.
Nedenstående figur viser spektret af bølgelængder for elektromagnetisk stråling; fra Gammastråler til radiobølger.
Figur 7: Figur af strålingsspektret.
Indenfor hvilket spektrum ligger størstedelen af henholdsvis solen og jordens stråling?
Kortbølget eller langbølget stråling
Overordnet skelner man mellem KORTBØLGET og LANGBØLGET stråling.
KORTBØLGET stråling er f.eks. gamma-, røngten- og ultravioletstråling samt lyset fra solen.
Meget varme legemer som f.eks vores sol (5.500 ° C) udsender kortbølget stråling.
LANGBØLGET stråling er f.eks.infrarød-, mikro- og radiostråler.
Mindre varme legemer som f.eks jorden (15 ° C) udsender langbølget stråling
I figuren er indtegnet to kurver, som viser to ting:
Dels hvilken form for stråling som udsendes fra henholdsvis solen og jorden (X-aksen), og
dels strålingsintensiteten af strålingen fra solen og jorden ( Y-aksen)
Som du kan se, udsender solen stort set alle former for stråling, men absolut mest stråling
(størst intensitet)i spektret 'SYNLIGT LYS'.
Bemærk at solens synlige lys indeholder elementærfarverne: Rød, Grøn og Blå!
Jordens strålingsintensitet er langt mindre end solen og primært i spektret
INFRARØD stråling (varmestråling)
Strålingsbalancen
Lidt tættere på virkeligheden
Ok - i det foregående så vi på en meget simpel model af atmosfærens
naturlige drivhuseffekt. I virkeligheden er det lidt mere kompliceret - omend princippet er det samme.
Figur 8 viser en model af atmosfærens strålingsbalance.
I venstre side af modellen er vist
solens kortbølgede indstråling, og i højre side ser vi jordens langbølgede varmestråling.
I det følgende skal vi gennemgå modellen - fra venstre side mod højre.
Model af strålingsbalancen
Figur 8:
Atmosfærens strålings- og energibalance som er afgørende for jordens klima.
Hvis du ser på tallene for ind og udstråling f.eks ved jordoverfladen, kan du se der er balance.
Indstrålingen er 48. Udstrålingen er 118-100 + 24 + 6 = 48. Der er altså strålings-og energibalance.
Det samme gælder for atmosfærens øvre grænse : Indstråling = 100, udstråling = 22 + 7 + 71 =100
Indstrålingen:
Den samlede solstråling som når atmosfæren er sat til 100 %.
Mere end halvdelen af solstrålingen når aldrig jordoverfladen.
22% af sollyset bliver reflekteret fra skyernes hvide overflade (albedo-effekt) eller
fra støvpartikler(aerosoler) i atmosfæren.
23 % af solstrålingen absorberes i atmosfæren - herunder solens skadelige UV-stråling som absorberes af ozonlaget.
7 % reflekteres fra lýse overflader på jorden (overflade albedo) f.eks. fra sne og isdækkede områder.
Det betyder at kun 48 % af indstråling absorberes i jordoverfladen og omdannes her til varme.
Udstrålingen:
Bemærk at jorden afgiver mere varmestråling (ca. 118 %) end den modtager fra solen.
Dette skyldes at jorden kun modtager solstråling i dagtimerne, men afgiver
varmestråling døgnet rundt og fra alle steder på jorden.
Men langt størstedelen af jordens udstråling ( 100 af de 118 %) sendes tilbage til jorden
som atmosfærisk modstråling af den NATURLIGE DRIVHUSEFFEKT.
24 % af varmen afgives fra jorden ved fordampning af vand.
Endelig 'afkøles' jorden ved varmeledning - dvs.
når luften blæser over landjorden afgiver jorden varme til luften.
POINTEN er nu at der for at have et stabilt klima, skal være balance mellem
indstråling og udstråling. Som du kan se ved at lægge tallene sammen,
så er der balance såvel ved jordoverfladen som i den ydre atmosfære (=0).
Det er den aktuelle balance mellem ind- og udstråling som idag giver os et klima med en
gennemsnitstemperatur for HELE jorden på + 15° C.
Nu skulle du gerne kunne forklare hvad drivhuseffekten er,
og hvad den betyder for jordens klima.
Du skal også gerne kunne beskrive atmosfærens strålingsbalance og
hvilke forskellige former for stråling som indgår heri.
Kulstofkredsløbet og klimaet
Når vi idag taler om en menneskeskabt global opvarmning, så er det ikke mindst CO2
indholdet i atmosfæren , som man taler om.
Kulstof (Carbon) indgår i alle levende organismer på jorden.
Kulstof indgår derfor i en række naturlige kredsløb
mellem atmosfæren, biosfæren og jordens skorpe. Se figur 9.
I atmosfæren findes kulstof i form af kuldioxid CO2.
Gennemgang af kredsløbet som vist i FIGUR 9:
Carbon indgår i to grundlæggende naturlige biologiske processer,
nemlig i planternes FOTOSYNTESE og RESPIRATION.
I fotosyntesen optager planterne CO2 fra atmosfæren og i
respirationsprocessen afgiver planterne (+ mennesker og dyr) CO2 til atmosfæren.
Disse biologiske processer sker såvel på landjorden som i havet.
I gennem tiden er en del organisk stof (planter, alger), som ikke er blevet nedbrudt,
blevet begravet under sedimenter (grus,ler,sand mv.) i iltfattige miljøer under jorden eller havbunden.
Under sådanne forhold vil kulstoffet i det organiske materiale, på grund af højt tryk og høje temperaturer,
blive omdannet til fossile brændstoffer; kul, olie og gas. Denne proces tager 100-200 mio. år.
Mennesket påvirkning af kulstofkredsløbet er vist til højre i figur 9.
Når vi afbrænder kul, olie og gas frigives det CO2 til atmosfæren.
Menneskets samlede CO2 udslip er her opgjort til 7,5 GT (2 + 5,5)
Heraf bliver ca. 3,5 GT i atmosfæren - og vil her bidrage til at
forstærke den naturlige drivhuseffekt.
De resterende 4 GT indgår i de naturlige kredsløb. 2 GT optages i fotosyntesen på landjorden og 2 GT i havene.
Figur 9: Model af kulstofskredsløbet med angivelse af Gigaton kulstof / år.
Tallene i modellen her er vist ret gamle .... find nye tal for menneskets CO2 udledninger her:
CO2 udledninger for hel verden og udvalgte lande
Drivhusgasserne er de gasarter som har den egenskab, at de tilbageholder jordens varmestråling og således
bidrager til atmosfærens samlede drivhuseffekt.
De vigtigste drivhusgasser er:
vanddamp / skyer (H20), kuldioxid (CO2), Metan (CH4) og lattergas (N20)
Taler man om den naturlige drivhuseffekt, er det tydeligt, at vanddamp/ skyer er den vigtigste drivhusgas - se tabel 1.
Man kan sammenligne drivhusgassernes potentielle opvarmningseffekt (GWP) i forhold til Co2.
Co2 effekt er sat til 1, mens de øvrige drivhusgassers GWP angives i forhold hertil.
Metan og lattergas har en større opvarmningseffekt end Co2, men der er en meget, meget lille koncentration af disse
gasser i atmosfæren.
Indholdet af CO2 er også beskedent. 390.000 ppb eller 390 ppm, svarer til 0,039 % af atmosfærens samlede antal luftmolekyler.
Men når man taler om den menneskeskabte drivhuseffekt,
så er CO2 den absolut vigtigste drivhusgas,
idet CO2 tegner sig for ca. 72% af det samlede udslip af drivhusgasser,
mens metan udgør 18% og lattergas 9%.
kilde
Tabel 1: Vigtigste drivhusgasser
* Data her varierer meget. De fleste kilder omtaler blot hvor meget CO2 bidrager til den
menneskeskabte drivhuseffekt (ca. 50%), men ikke den naturlige drivhuseffekt.
** ppb (part pr. billion) antal molekyler pr én milliard luftmolekyler. Data fra 2011.
For vanddamp vil koncentrationen afhænge af lufttemperaturen
*** Kan ikke angives præcist. Noget Co2 optages hurtigt i kulstofkredsløbet andet vil kunne blive i atmosfæren i mange hundrede år.
Kilder:
www.epa.gov/ghgemissions/understanding-global-warming-potentials |
www.c2es.org/content/main-greenhouse-gases/
Enhver form for videnskabelig erkendelse eller viden er baseret på en bestemt arbejdsmetode,
som man kalder for den "naturvidenskabelige metode".
Figuren til højre / nedenfor beskriver den naturvidenskabelige metode.
Vi skal her prøve at bruge denne metode i forhold til teorien om en menneskeskabt global opvarmning.
Udgangspunktet er nogle observationer.
F.eks. at klimaet er blevet varmere, samtidigt med at mennesket
har udledt mere og mere CO2 til atmosfæren.
Spørgsmålet er så; om der kan være en sammenhæng mellem de to observationer?
Hypotesen (antagelsen) er altså: At den globale opvarmning er et resultat af menneskelige aktiviteter.
Herefter skal man finde yderligere data / observationer
I analysen af data / observationer vil man kigge efter sammenhænge (korrelation), mønstre,
årsag-virkningsforhold, som enten vil:
bekræfte hypotesen , eller
afkræfte hypotesen
Hvis hypotesen kan bekræftes kan man ophøje hypotesen til en egentlig naturvidenskabelig teori.
I dag kan man vel sige, at der er udbredt enighed om, at den globale opvarmning er menneskeskabt og
vi derfor kan tale om "teorien om en menneskeskabt global opvarmning".
I det følgende skal du få kendskab til hvilke observationer og data der ligger til grund for denne teori.
I alle videnskabelige undersøgelser er der altid mulige fejlkilder forbundet med observationer, data og
mulighed for usikkerheder i tolkningen af disse data. Eksempler på sådanne fejlkilder / usikkerhed er angivet i
'drop-down' boksen efter de enkelte data / observationer.
Naturvidenskabelig metode
Naturvidenskabelig metode
De vigtigste data 1-2-3
1. Temperaturstigningen siden 1850
Figur 10 viser ændringer i den gennemsnitlige globale temperatur siden 1850.
Figur 10: Global gennemsnitstemperatur 1850-2016 - afvigelser fra referenceperioden 1961-90.
Den grå skravering omkring kurven repræsenterer usikkerhed i data.
|
kilde
se figur med faser
Hvordan skal figur 10 læses?
Det er vigtigt at du forstår hvordan Y-aksen læses.
Y-aksens talværdier angiver temperaturafvigelser i forhold til den globale gennemsnitstemperatur
i referenceperioden 1961-90.
Dvs. at man siger, at jordens gennemsnitstemperatur fra 1961-90 (= ca. 15° C) er normalen,
og så viser kurven hvornår og hvor meget temperaturen har afviget herfra siden 1850.
....OK?
Hvad kan vi så læse i figur 10?
Tilbage i slutningen af 1800 tallet var temperaturen ca. 0,3-0,5 ° C koldere end i referenceperioden.
Efter år 1900 stiger temperaturen ca. 0,5 ° C, for herefter
at stagnere (ikke ændre sig) i årene ca. 1950-70, og endelig
fra 1970'erne stiger temperaturen igen med ca. 1 ° C
I hele perioden 1850-2016 er temperaturen steget med ca. 1,1° C.
i forhold til det man kalder 'før industrielt niveau' - altså før 1850.'
Usikkerheder.....
Jo længere tilbage vi går, jo større usikkerhed er der behæftet med målingerne.
Man havde færre målestationer tidligere , og som kurvens grå-skravering viser, er data behæftet med
større usikkerhed.
Der blev tidligere kun lavet temperaturmålinger i storbyerne og ikke
for oceanerne som dækker 70% af jorden.
Først fra slutningen af 1970'erne har man mere præcise temperaturmålinger fra sattelitter.
Hvad er egentlig en global gennemsnitstemperatur og hvad er 'normalt' ?
2. Temperatur og CO2 gennem 400.000 år
Nedenstående figur 11 viser temperaturafvigelser fra i dag (=0°) og atmosfæens CO2 - koncentration
i de sidste 400.000 år!. Data har man fra de såkaldte iskerneboringer på Antarktis.
Her har man boret iskerner op helt nede fra 3300 m. dybde.
Jo dybere man borer, jo længere tilbage i tiden kommer man.
Ved at analysere isen kan man få viden om temperatur og Co2 koncentration langt tilbage i tiden.
Figur 11: Data fra
iskerneboringer i Vostok på Antarktis (1996),
som viser atmosfærens CO2-indhold og temperaturen gennem 400.000 år.
Du kan læse mere her om fortidens klima
Samme Figur med markeringer
Hvordan skal figur 11 læses?
Der er to kurver.
Den øverste kurve viser CO2 niveauet målt i PPM (part pr million).
Et CO 2 niveau på f.eks. 300 ppm, betyder at der er 300 CO2 molekyler for hver 1 mio. luftmolekyler.
Vi kan se at CO2 niveauet har svinget mellem 180 og 300 PPM.
Nederst temperaturkurven som viser temperaturafvigelser i forhold til nutiden,
dvs. referenceperioden 1961-90. Så vi ser altså, hvor meget varmere eller koldere det var
i forhold til de + 15° C, som var den globale gennemsnitstemperatur mellem 1961-90.
Kurven viser at temperaturen i lange perioder ligger 6-8 ° C lavere end i dag. (=istider)
Imellem istiderne optræder korte varmeperioder (mellemistider), hvor det var ca. 2-3 ° C varmere end i dag.
Tolkning af figur 11?
Det mest iøjenfaldende ved de to kurver er, at de tydeligvis følges ad.
Man siger der er korrelation ( dvs. sammenhæng) mellem de to variable.
Denne korrelation kan beskrives således:
Når Co2 niveauet stiger, så stiger også temperaturen.
Omvendt når Co2 niveauet falder, så falder temperaturen også.
En delkonklusion kunne være, at CO2 har styret klimaudviklingen
i de sidste 400.000 år. Det er også den tolkning som Al Gores anvendte i den verdenskendte klimadokumentar
An Inconvenient Truth (En ubekvem sandhed) fra 2007.
Men ...det er dog lidt mere kompliceret...
Vi ved hvad der skabte istiderne og mellemistiderne, nemlig ændringer i
jordaksens hældning.
Selvom man siger, at CO2 styrede klimaet - så mangler der her en forklaring på,
hvorfor CO2 niveauet svinger op og ned?
Korrelation er ikke det samme som kausalitet (årsag-virkningsforhold)
Andre data af temperatur og Co2-koncentration for de sidste
500 mio. år!
viser da heller ingen direkte korrelation.
Hvad man ikke kan se i kurverne her er, at temperaturen angiveligt stiger 600-1000 år
før CO2niveauet stiger.
Det betyder jo så, at CO2 ikke kan være årsag til temperatursvingningerne!
(kilde)
Men hvorfor stiger og falder CO2 niveuet så? Her er ingen menneskelig indblanding!
Man kan forklare svingningerne i CO2 således:
Når oceanerne er kolde (istiderne) optager de mere CO2 fra atmosfæren.
Derfor falder CO2 niveauet i atmosfæren under istiderne.
Omvendt i de varme mellemistider.
Når oceanerne er varmere optager de mindre CO2 fra atmosfæren,
og derfor stiger CO2 niveauet i atmosfæren i mellemistiderne.
3. Co2 stigningen siden 1958
Siden 1958 har man på Mauna Loa, Hawaii, fortaget målinger af atmosfærens CO2 koncentration.
Målingerne er kendt som "Keeling-kurven" og er vist i figur 12.
Figur 12: Co2 koncentrationen 1958-2019 målt på Mauna Loa, Hawaii. ("Keeling - kurven") Dagens CO2 koncentration Animation af Keeling Kurven
Hvad kan vi læse ud af Keeling-kurven?
Siden 1958 er CO2 koncentrationen i atmosfæren steget fra 315 til 415 ppm.
Svarende til en stignig på ca 33 %.
Hvis vi sammenligner med data fra iskerneboringerne (figur 10) kan vi se,
at CO2 i de sidste 400.000 år, aldrig har været over 300 ppm.
Der er altså tale om en helt usædvanlig høj stigning i CO2 niveauet!
De årlige små udsving kan forklares med at i sommerhalvåret på den nordlige halvkugle,
falder CO2 niveauet pga af øget fotosyntese.
Den store stigning i CO2 niveauet siden 1958, kan nemt forkalres ved:
Verdensbefolkningen er i samme periode (1958-2016) steget fra knap 3 mia. til i dag 7.8 mia. mennesker
Samtidigt er den almindelige velstand i verden steget - ikke kun i den vestlige verden , men også i Sydøstasien
og ikke mindst Kina.
En større økonomisk velstand , betyder også et større materielt forbrug og dermed CO2 udledninger.
En oplagt analyse:
Hvis vi sammenholder figur 10 og figur 12, kan man bruge stigningen i CO2 siden 1958, til
at forklare temperaturstigningen i samme periode (se figur 9).
En mulig konklusion:
Man kan derfor bruge de to kurver til at bekræfte den tidligere hypotese
om, at der sker en menneskeskabt global opvarmning!
De to kurver er det mest anvendte datasæt for at dokumentere en menneskeskabt globalopvarmning - se f.eks
denne animation
Kan hypotesen bekræftes?
Spørgsmålet er nu om vi kan bekræfte hypotesen om en menneskeskabt global opvarming?
Vores argumentation er som følger:
Den grundlæggende teori / præmisser (forudsætning) for vores hypotese er to ting:
Atmosfærens drivhuseffekt er vigtigt for jordens klima
CO2 er en drivhusgas
Hypotesen underbygges herefter af disse observationer / data:
Temperaturen er steget ca. 1,1 ° C siden 1860
Gennem 400.000 år er der korrelation mellem CO2 og temperaturen
Co2 niveaut er steget fra 315 -> 415 ppm. siden 1958,
fordi vi er flere mennesker, som bruger flere fossile brændstoffer.
Konklusion: Vores hypotese kan bekræftes.
Den videnskabelige skepsis...
Hypotesen er sand for så vidt,
som præmisserne i de enkelte argumenter er sande.
Én væsentlig præmis er her, at drivhuseffekten er den vigtigste faktorer i klimasystemet,
og CO2 er vigtig for drivhuseffekten.
En anden præmis er, at at CO2 niveauet er årsag til (styrer) temperaturudviklingen
i de sidste 400.000 år ( figur 11)
En tredje præmis er, at den opvarmning på 1.2 ° C der er målt siden 1860,
er menneskeskabt og ikke blot en
naturlig klimavariation
Det er en eller flere af disse præmisser som 'skeptikerne' er ...skeptiske overfor.
en 20 min video hvor jeg gennemgår de tre figurer fra det foregående
10 beviser på global opvarmning
Beviser på global opvarmning:
I den foregående analyse har vi kun brugt tre observationer / datasæt til at undersøge vores hypotese.
En videnskabelig undersøgelse vil dog altid kræve flere observationer, som kan underbygge
hypotesen, før vi drager en konklusion.
I spørgsmålet om hvorvidt vi oplever en global opvarmning i disse år, har man anvendt
en lang række observationer som beviser eller indikationer (indicier)
på, at der sker en global opvarmning.
(kilde: NASA)
Enhver naturvidenskabelig undersøgelse er forbundet med fejlkilder / usikkerheder ,
som her er angivet efter de enkelte observationer.
1)
Den globale gennemsnitstemperatur er steget med ca. 1,1 ° C siden 1860
Den globale gennemsnitstemperatur ...hvad er det? Giver det overhovedet menningen at tale om en sådan?
Temperaturkurven 1860-2018:
Er en stigning på ca 1° C ekstraordinært, altså udenfor de naturlige klimavariationer?
Opvarmningen siden 1860 bør ses i relation til
tidligere variationer (den lille istid 14-1800, middelaldervarmen 1000-1300)
Proxy-data (iskerner m.v.) men ingen præcise / direkte målinger af atmosfærens temperatur før det 20. årh.
2)
Atmosfærens CO2 koncentration er steget fra 315 -> 415 ppm siden 1958!
Jvnf. figur 12
CO2 niveauet har ikke været så højt i de sidste 400.000 år!
Jvnf. Figur 11
Usikkerheder ...
Korrelation mellem CO2 og temperatur er ikke det samme som kausalitet!
I de sidste 400.000 år har CO2 ikke styret klimaet,
men været en respons på et varmere eller koldere klima.
Er CO2 den vigtigste faktor i klimasystemet? <=> Klimasystemet som et simpelt linært system (Co2 -> temperatur)
Omvendt kan klimasystemet bedst beskrives som et
kompliceret dynamisk eller endog kaotisk system med mangfoldige
feedback-mekanismer (aresoler, skyerne, oceanerne, plantevækst mv)
Det er ikke klart hvilken rolle andre faktorer spiller for klimaet. Det gælder f.eks. solaktiviteten (solpletter),
vulkanudbrud og oceanstrømmene (El Nino effekten)?
3)
Oceanerne bliver varmere
Man mener, at oceanerne har absorberet op til 90% af den ekstraopvarmning som den den forstærkede
drivhuseffekt har skabt siden 1970'erne
(Kilde)
Usikkerheder ...
Hvis havtemperaturen stiger, optager oceanerne mindre CO2.
Det kunne så være årsag til at CO2 niveauet i atmosfæren stiger!
4)
Vandstanden i verdenshavene er steget med
24 cm i 20.årh.
Det svarer til en vandstandsstigning på 2,4 mm pr.år.
En 1/3 heraf (0,8 mm årligt) skyldes at det varme vand udvider sig, mens den øvrige vandstigning kan
tilskrives isafsmeltning
Såvel udbredelsen og tykkelsen på havisen er formindsket siden 1950'erne.
Udbredelsen af havisen er siden 1979 blevet overvåget fra sattelitter.
(Kilde NASA)
Siden år 2000 har vi oplevet gentagne varmerekorder, voldsomme oversvømmelser i Europa og
nogle mener, at man i USA oplever flere orkaner end tidligere.
De omfattende skovbrænde i de senere år, tolkes også som en konsekvens af den globale opvarmning
Man kan også diskutere om der faktisk er flere tilfælde af skovbrande nu end tidligere.
Se et eksemplet her på hvordan data kan vises på forskellige måder og dermed tolkes forskelligt:
Se Data
8)
Gletschernes udbredelse formindskes som følge af den globale opvarmning
Forsuring af oceanerne -> ødelæggelse af korallerne
Oceanerne optager mere CO2 -> vandets surhedsgrad stiger hvilket ødelægger korallerne, som er følsomme overfor
ændrede havtemperaturer og surhedsgrad.
10)
Længere vækstperiode for planterne
Usikkerheder ...
Vil alt andet lige føre til øget fotosyntese og større optagelse af CO2
fra atmosfæren
OBS: Du skal gerne kunne 'beviserne' her - men jeg forventer ikke,
at du kan redegøre for alle usikkerhederne som er angivet her.
Beviser på hvad ...?
Alle disse observationer er forventlige i et varmere klima
Observationerne er først og fremmest beviser på at der sker en global opvarmning
Men de er ikke nødvendigvis beviser på,
at dette skyldes CO2 eller andre menneskelige påvirkninger.
Observationer af ekstremt vejr, isafsmeltning, havvandsstigning m.v.
bør sammenholdes med / relativeres til, hvad der tidligere har været gældende
Nogle kritikkere mener at FN's Klimapanel (IPCC) underspiller
den videnskabelige usikkerhed om menneskets påvirkning af klimasystemet.
Man kan ikke kvantificere (sætte tal på) hvor STOR den menneskelige påvirkning af
klimasystmeet egentlig er i forhold til de naturlige klimasvingninger!
Feedback-mekanismer
What's Not To Like?
"The tipping Point"
På FN's klimakonference i Paris i 2015 aftalte verdens lande en fælles målsætning om
at holde temperaturstigningen i det 21. årh. under 2 ° C og helst under 1.5 ° C.
I dag (2021) forventer FN's Klimapanel (IPCC) at temperaturstigningen i det 21. årh. vil blive på 2,7 ° C.
For at forstå hvorfor man bekymrer sig om små tal og omtaler en temperaturstigning på 2 ° C som
et "Tipping-point" eller "Point of no return" skal man forstå klimasystemets 'feedback- eller tilbagekoblingsmekanismer'.
I det følgende skal vi derfor se på forskellige feedback-mekanismer i klimasystemet, som kan forklare hvorfor
man frygter disse 'relative' små temperaturændringer...
Hvad er feedback i klimaet?
En feedbackmekanisme er proces , hvor én ændring i klimasystemet fører til andre ændringer,
som i sidste ende kan blive selvforstærkende eller omvendt - ligefrem ophæve / modvirke hinanden.
Man skelner derfor mellem to forskellige feedback-mekanismer:
Positiv feedback = at processen ( her opvarmning af atmosfæren) forstærkes
Negativ feedback = at processen ( her opvarmning af atmosfæren) svækkes
Det er vigtigt at huske på, at begreberne negativ eller positiv feedback ikke handler om hvorvidt noget er godt eller skidt,
men alene om hvorvidt processen (global opvarmning) forstærkes (=positiv feedback) eller modvirkes (=negativ feedback)
I det følgede skal vi se eksempler på begge dele.
Positiv feedback
Et simpelt eksempel på positiv feedback i klimasystemet, er afsmeltningen af is.
Det kan illustreres i figuren her:
Positiv feedback i klimasystemet, hvor isafsmeltningen fører til yderligere opvarmning , mere is smelter osv. osv.
Hvilke tal i modellen ville ændre sig som følge af globalopvarmning?
Grønlandspumpen ...
20 min. video om Grønlandspumpen
>
Eksempler på feedback
Prøv med udgangspunkt i de følgende billeder at overveje hvilken effekt en global opvarmning
vil have i forhold til de enkelte klimafaktorer?
Vurder i hvert eksempel om der er tale om en
positiv feedback ( som forstærker opvarmningen), eller en
negativ feedback (som modvirker opvarmningen) eller
eventuelt begge dele!!
Der er ikke nødvendigvis et endeligt / absolut svar på disse spørgsmål,
men I skal først og fremmest bruge det til at forstå klimasystemets
komplekse natur og de mange - ofte modstridende - sammenhænge og effekter den globale opvarmning har på
forskellige dele af klimasystemet.
1) Isdækket...
Isdækket og den globale opvarmning
Hvilken klimavariabel vil blive påvirket ved et reduceret isdække?
Se f.eks. model af atmosfærens strålingsbalance.
Skov / plantevækst og den globale opvarmning
Hvad vil en opvarmning betyde for udbredelsen af skov og plantevæksten?
Hvordan vil det påvirke atmosfærens CO2 indhold ?
Svar ...
længere vækstperiode + øget plantevækst i tempererede og polare klimabælter <=>
mere fotosyntese <=> mindre CO2 i atmosfæren <=>
Negativ feedback
Faktisk er jordens samlede skovarealer vokset med 5 % i perioden 2000-2020!
(kilde)
5) Permafrosten ...
Tundraen og den globale opvarmning
I det nordlige polare klimabælte findes plantebæltet 'tundraen'.
Her er der permanent frost i jorden - også kaldet permafrost.
Opvarmning vil betyde optønning af tundraområderne.
Hvad vil dette betyde i for mængden af drivhusgasser i atmosfæren ..?
Hvordan vil opvarmningen påvirke plantebæltet (den naturlige plantevækst) i tundra områderne ?
Hvad betyder det i forhold til atmosfærens CO2 indhold..?
Øget respiration fra den optøede jord / sumpområder =>
øget udslip af methan / CO2 ("metan-bomben") =>
øget drivhuseffekt <=> varmere klima = Positiv feedback, men
Øget plantevækst + fotosyntese <=> optagelse af CO2 => Negativ feedback
Illustration af nogle feedbackmekanismer
De omtalte feedbackmekanismer 1-4 kan også illustreres således:
Eksempel 1
Eksempel på feedback mekanisme i klimasystemet
Eksempel 2
Eksempel på feedback mekanisme i klimasystemet
Eksempel 3
Eksempel på feedback mekanisme i klimasystemet
Eksempel 4
Eksempel på feedback mekanisme i klimasystemet
Sammenfatning - strålingsbalance og feedback
Du skal nu prøve at bruge det du har lært om almen klimatologi og feedbackmekanismer i klimasystemet til
at beskrive, hvordan den globale omvarmning vil påvirke atmosfærens strålingsbalance.
Opgave:
Prøv om du kan beskrive nogle af de omtalte feedbackmekanismer ved hjælp af modellen over atmosfærens strålingsbalance?
(se figur t.h. /nedenfor). Ja jeg hjælper dig i gang.
Hvilke talværdier i modellen vil ændres som følge af:
Isafsmeltning ....?
Øget fordampning ....
Øget skydække ....
Prøv at vurdere om de er tale om positiv- eller negativ feedback (eller begge dele) i hvert af ovennævnte tilfælde ?
Energibalancen forrykkes
Et stabilt klima på jorden - f.eks en gennemsnitstemperatur på 15 ° C kræver,
at der er balance mellem indstråling og udstråling fra jordens atmosfære.
Denne balance bliver f.eks. brudt på denne måde:
Isen smelter -> mindre overflade albedo (7) <=> mere absorberet solstråling (48)
Nu vil der ikke være balance mellem ind- og udstråling i atmosfærens øverste lag.
Solstrålingen er den samme (100) men den samlede udstråling er reduceret, da
overflade-albedoen (7) er blevet mindre pga isafsmeltningen.
Hermed vil klimaet blive varmere.
Komplicerede klimamodeller ¤%#!§
Et linært klimasystem ...?
Når man i den offentlige debat taler om klima og global opvarmning,
er der alene fokus på drivhusgasserne og i særlig grad CO2 som årsag til klimaforandringerne.
Klimasystemet beskrives altså her som et linært system
Linært forstået på den måde, at når Co2 niveauet i atmosfæren øges så stiger temperaturen,
som vist i diagrammet her.
Desværre er klimasystemet mere indviklet end som så.
I det følgende skal vi se på hvordan klimasystemet snarere er et kaotisk - end et linært system.
Et kaotisk klimasystem...
Man kan også beskrive klimasystemet som et 'kaotisk system'.
Et kaotisk system kan forstås som et system hvor en lille ændring et sted i systemet,
kan resultere i store og uforudsigelige og / eller irreversible ændringer andre steder i systemet.
Et oplagt eksempel herpå er følgende:
Atmosfærens indhold af CO2 er meget lille.
415 ppm, svarer til at CO2 kun udgør 0,04% af atmosfærens gasarter.
Men det er altså denne meget lille ændring fra 315->415 ppm, altså fra 0,03 % -> 0,04%, som
er årsag til de klimaforandringer vi taler om i dag (afsmeltning af ismasser, havstigninger m.v.)
For at forstå hvordan en lille ting (som f.eks. CO2) kan afstedkomme omfattende klimaforandringer, skal
man forstå hvilke feedback-mekanismer (eller tilbagekoblingsmekanismer), der er i klimasystemet.
Klimasystemet - nogle sammenhænge
Nedenstående model kan illustrere de mange elementer, som udgør vores samlede klimasystem.
Bemærk at klimasystemet er ikke kun er noget der vedrører atmosfæren , men tillige
Biosfæren ( plante - dyreliv),
Kryosfæren ( hvor vand findes i fast form) indlandsis, gletsjere, polarhavet, permafrost, isbjerge og sne
Hydrosfæren (vand i alle former - heraf udgør oceanerne 97%) og
Geosfæren - som omfatter jordens skorpe med vulkanske og sedimentære bjergarter - herunder kul, olis og gas
som dannes under sedimentære bjergarter.
Model af klimasystemet - nogle sammenhænge
Feedback-mekanismer i klimaet
De mange elemneter som indgår i jordens klimasystem påvirker hinanden i et meget kompliceret mønster.
Nedenstående model illustrerer en lang række af disse påvirkninger - eller FEEDBACK-MEKANISMER - som
klimasystemet indeholder.
En pil fra en boks til en anden betyder at der er en påvirkning.
Feedback mekanismer i klimasystemet. Kilde: Willy Dansgaard ca 1978
Hjælp til læsningen:
I centrum af modellen er atmosfærens temperatur, som det hele jo drejer sig om.
Venstre del af modellen handler om stråling (absorbtion, albedo) , skydække, og atmosfærens sammensætning.
Højre side af modellen handler om lufttryk, vinde og havstrømme og dermed varmetransport.
Opgaver ..
Prøv om du kan finde mennesket og vores CO2 udledning og betydningen for klimaet
Find nogle af de feedbackmekanismer som vi så på tidligere - f.eks isafsmeltningen, skydækket
Debatten: Generationssvigt?
De tidligere generationer har svigtet - de har overset klimaet og tilladt sig selv et luksusliv,
som den næste generation skal betale regningen for. Sådan lyder det fra en række unge kritikere.
Men deres modstandere svarer: Tværtimod - de unge står til at arve et samfund i topform.
Bliver yngre generationer overset, eller skal de være taknemmelige for det, som samfundet giver dem? Vært: Clement Kjersgaard. Udløber: 30. sep 2022
Australsk dokumentar fra 2019. (2040) Hvordan vil klodens fremtid se ud i år 2040?
Dokumentarist Damon Gameau rejser Jorden rundt for at undersøge, hvordan vi løser klimakrisen.
Han møder innovatører og ser de allerbedste ideer og teknologiske løsninger,
som vi allerede har til rådighed, og som kan styre fremtidens klima i den rigtige retning.
Klimasystemet beskrives altså her som et linært system
![Se Data](https://i1.wp.com/everythingclimate.org/wp-content/uploads/2021/09/image-2.png?w=760&ssl=1"){kind=link}
