www.lars-kamel.se

Vilka faktorer påverkar klimatet?

Den som har fått all sin information om klimatet från svenska medier, tror antagligen att koldioxid är den dominerande faktorn när det gäller att bestämma klimatet. Den riktiga listan över faktorer som påverkar klimatet ser dock helt annorlunda ut. Här ger jag listan, och den är ordnad i betydelse, det vill säga det mest betydelsefull står högst upp och det mindre betydelsefulla långt ner:

1. Inkommande solstrålning, dvs ljus och annan strålning som når atmosfären från solen

2. Jordens albedo, dvs reflektionsförmåga

3. Molnighet, dvs hur stor del av jordytan som täcks av moln

4. Vattenånga, den mest betydelsefulla växthusgasen

5. Partiklar

6. Koldioxid

7. Metan

8. Övriga växthusgaser, till exempel kvävedioxider

Ingen som kan något om ämnet borde kunna ha några allvarliga invändningar mot denna lista och prioritetsordningen. Det går att diskutera den exakta inbördes ordningen på punkterna 3-5 men de övriga växthusgaserna, de som inte är vattenånga, kommer definitivt långt ner på listan.

Punkten fem kräver kanske en närmare förklaring. Vad är partiklar i detta fall? Jo, det är små, ofta mikroskopiskt små, partiklar som svävar omkring i luften och påverkar klimatet på olika sätt. Dels kan de absorbera solljus och på så sätt hjälpa till att värma atmosfären. Dels kan de reflektera solljus och därmed hjälpa till med avkylningen. Dels kan de hjälpa till med att bilda moln. Kanske är den kylande effekten större än den värmande för nästan alla partiklar, men det är ingalunda säkert. Det kan bero på hur partiklarna ser ut, framför allt hur stora de är och hur mörka de är.

Dessa partiklar kommer från olika källor. Vissa slungas ut av vulkaner. Andra skapas av levande organismer. Röken från bränder, till exempel i skogar, innehåller många partiklar. Människans aktiviteter skapar också många slags partiklar. Avgaser från bilar innehåller till exempel partiklar. Partiklar kallas ofta med ett finare ord för aerosoler.

De olika punkterna på listan är inte alls oberoende av varandra. Förändringar i solstrålningen kan till exempel orsaka förändringar längre ned på listan. Partiklar och vattenånga påverkar möjligheten att bilda moln. Molnigheten påverkar atmosfärens reflektionsförmåga och därmed albedot. Mängden vattenånga i atmosfären är starkt beroende av temperaturen, och därmed i större eller mindre grad av alla de andra faktorerna.

Hur mycket betyder då var och en av faktorerna för klimatet?

Den första, solstrålningen, är ju förutsättningen för att vi ska ha något klimat alls. Alla de andra kan sägas påverka vilken effektivitet solstrålningen har. En 10%-ig ändring av solstrålningen själv, utan att något annat ändras, skulle förändra jordytans medeltemperatur med 7-8 grader. En 10%-ig ändring av albedot betyder en aning mindre temperaturändring, medan en 10%-ig förändring i molnighet, vattenånga eller partiklar betyder ytterligare en aning mindre. Så små förändringar som 10% i koldioxid, metan eller någon av de andra mindre vanliga växthusgaserna innebär temperaturförändringar som är så små att de drunknar i klimatets naturliga, till synes slumpmässiga, variationer.

Vilka faktorer varierar då naturligt och vilka påverkar människan?

Återigen är den första ett specialfall. Mänskligheten är inte i närheten av den teknik som skulle krävas för att påverka solen. Alla variationer i inkommande solstrålning är naturliga. Den solstrålning som når den övre atmosfären kallas av historiska skäl för solarkonstanten, men någon konstant är den inte. Satellitmätningar de senaste decennierna har visat att den varierar med flera tiondels procent. Framför all finns en variation som följer variationerna i solfläckarna. Dessa i sin tur har ju en nästan periodisk variation på elva år. För längre tid tillbaka än några decennier finns mycket få noggranna mätningar av solarkonstanten. Hur den har varierat måste i stället räknas fram ur andra parametrar som tros påverka eller påverkas av solstrålningen. Flera forskargrupper har försökt göra sådana beräkningar. De är oeniga om detaljer, men ganska eniga om de stora dragen. Så har till exempel solarkonstanten ökat sedan mitten av 1800-talet, om än med mindre än en halv procent. 1800-talets mitt är ju också den ungefärliga startpunkten för den moderna globala uppvärmningen. De flesta forskare anser att i stort sett hela den uppvärmning som pågick ungefär åren 1850-1950 berodde på solen.

Jordytans reflektionsförmåga kan däremot människan påverka och det har vi också gjort. När vi hugger ner en barrskog för att odla upp marken blir den biten av ytan ljusare. Bygger vi hus, vägar och gator på en markplätt blir det vanligen mörkare än när naturen regerade ostört där. Alla dessa förändringar var för sig är små, men tillsammans ger de märkbara resultat. Vissa forskare har föreslagit att stora klimatförändringar i historien, som den medeltida värmeperioden och den lilla istiden, till stora delar berodde på att mänskligheten har förändrat jordytans genomsnittliga reflektionsförmåga. Denna idé har dock inte blivit allmänt accepterad.

Jordens albedo varierar dessutom naturligt. Det är uppenbart när det gäller årstidsvariationer. Is och snö är ju ljusare än den mark eller det vatten de täcker, så på hösten och våren ändras albedot. Nyligen har forskare upptäckt att albedot varierar också över mycket längre tidsskalor. Orsaken är oklar, men sannolikt beror det till stor del på variationer i molnigheten. Moln är ju för det mesta ljusare än den mark eller det vatten de skuggar.

Därmed har vi kommit in på molnigheten, som mänskligheten knappast kan påverka direkt, men däremot indirekt, till exempel genom att släppa ut partiklar som gör det enklare för moln att bildas. Molnigheten varierar kraftigt med tiden, både för varje plats på jordytan och i genomsnitt. Det tycks finnas olika cykler, och några av dem kan vara långa. Dessutom kan den påverkas av kosmisk strålning. Kosmisk strålning är dels fotoner, det vill säga elektromagnetisk strålning, dels oladdade och dels laddade partiklar som når solsystemet från den interstellära rymden. De påverkas dels av solens magnetfält, dels av solvinden och dels, för dem som når så långt, av jordens magnetfält. De som lyckas ta sig in i atmosfären joniserar en del molekyler på sin väg ned och på något sätt hjälper det till att bilda moln. En av få saker inom klimatforskningen som faktiskt är bevisad i laboratorium är att sådana partiklar har den effekten att de kan hjälpa till att bilda moln i atmosfären. Partiklarna i experimentet kom i och för sig från en partikelaccelerator, men de var av samma typ och med samma energier som de partiklar som kommer från yttre rymden.

Det är inte helt bevisat att kosmisk strålning verkligen har en märkbar effekt på molnigheten, men mätningar visar att den kosmiska strålning som når jordytan och molnighet i alla fall tidvis varierar i fas med varandra. Sammantaget ger detta i alla fall starka indicier på att kosmisk strålning påverkar molnigheten och därmed klimatet. Den kosmiska strålning som når solsystemet varierar medan vi rör oss genom Vintergatan. Den andel av denna strålning som når jordens atmosfär beror sedan till stora delar på hur aktiv solen är, och lite grann på jordens eget magnetfält. Så strålning från solen är inte det enda sätt på vilket vår stjärna påverkar klimatet, utan solvinden och solens magnetfält gör det också, via sin effekt på den kosmiska strålningen.

Vattenånga finns i atmosfären därför att vatten dunstar. Vatten dunstar dels från öppna vattenytor som värms upp, till exempel av direkt solsken. Vatten dunstar också från levande organismer, till exempel när dessa försöker reglera temperaturen. Människans svett är ju ett exempel på detta, men framför allt är det de gröna växterna som avdunstar vatten till atmosfären. Vattenångan varierar kraftigt över både tid och rum, från i princip noll på torra ställen, till över fyra procent av atmosfärens massa där denna atmosfär är som mest fuktig. Mänsklighetens bidrag till vattenångans variationer är försumbart på global nivå, men kan märkas på lokal nivå. Om vätgasburen energi skulle bli vanlig, kan påverkan möjligen bli märkbar på global nivå också. När vätgas förbränns, blir ju avgasen vattenånga.

Luftens innehåll av partiklar varierar också kraftigt över tid och rum. När ett stort vulkanutbrott äger rum, fylls atmosfären på med partiklar, ända upp till stratosfären, dit partiklarna annars inte brukar nå. Stora vulkanutbrott kyler världens klimat, men effekten brukar vara högst ett par år efter att utbrottet är över. Mänskliga aktiviteter orsakar en massa utsläpp av partiklar, och dessa påverkar också klimatet, definitivt på regional nivå och förmodligen på global nivå. Människan är faktiskt inte den enda levande organism som orsakar partiklar i luften. Vissa mikroorganismer gör det också. De släpper ut en substans som heter dimetylsulfid och som sedan bildar partiklar i atmosfären. Dessa organismer kan ändra sina utsläpp som en reaktion på temperaturförändringar. Om det blir varmare, ser de alltså till att det blir fler partiklar för att kyla atmosfären ovanför sig. Och tvärtom. Huruvida de också kan påverka det globala klimatet är inte känt ännu.

En annan intressant fråga är om partiklar i luften direkt påverkar markens reflektionsförmåga så mycket att det har stora konsekvenser. Partiklarna kan ju följa med nederbörden ner till ytan. Är då marken täckt av snö, blir snön mörkare av partiklarna och smälter snabbare på våren, vilket leder till uppvärmning. Detta är ett faktum på lokal nivå i samhällen som har snö på vintern. Kan det finnas också regional och global påverkan? Nyligen har en forskargrupp föreslagit att en stor del av uppvärmningen i Arktis de senaste århundrandena har orsakats av människoskapade partiklar som har hamnat på snötäcket och haft denna effekt.

Vad gäller övriga växthusgaser, där koldioxiden är den viktigaste, varierar också dessa naturligt. Dessutom har då människan fyllt på luftens innehåll av dessa växthusgaser, vilket ju är anledningen till den stora uppståndelsen runt klimatfrågan just nu. Dessa växthusgaser kommer alltså långt ner på listan över faktorer som påverkar klimatet. En sak är alla experter faktiskt överens om, även om det sällan kommer fram: Utan återkopplingsmekanismer som förstärker dessa gasers påverkan på klimatet, kommer förändringarna att vara mycket små. Då är förståss en viktig fråga att svara på: Finns dessa förstärkande återkopplingsmekanismer?

En annan viktig fråga är hur ovan nämnda klimatfaktorer hanteras i de datorprogram som kallas klimatmodeller. De naturliga variationer som tas med där är variationerna i solstrålning och partiklar från vulkaner. Med detta tror sig klimatmodellskaparna ha täckt in alla naturliga variationer. Första gången jag läste detta trodde jag inte att det var sant. Det är det tydligen. De som gör klimatmodellerna kan tydligen inte tänka sig att albedot och molnigheten varierar naturligt och oberoende av klimatet. Variationer för dessa faktorer finns i klimatmodeller bara med som återkopplingsmekanismer, det vill säga att de reagerar på ett föränderligt klimat. De variationer som inte beror på klimatförändringar finns helt enkelt inte med.

Vad gäller de faktorer som människan kan påverka, har klimatmodellerna med koldioxid och partiklar från förbränning. Metan och de andra mindre betydelsefulla växthusgaserna kommer oftast med genom att koldioxidhalten i modellerna sätts lite högre än i verkligheten. Dessa gasers klimatpåverkan räknas om till vad den skulle vara om de vore koldioxid och det är denna koldioxidekvivalent som vanligen används i modellerna, inte de riktiga växthusgaserna. Detta blir i praktiken detsamma som att anta att metan och de andra mindre viktiga växthusgaserna ökar i samma takt som koldioxiden. Detta antagande är fel. Metan har inte ökat i atmosfären sedan 1997 och freonerna har börjat minska. Freoner är ju mest kända för att de skadar ozonskiktet, men de är också växthusgaser. På grund av risken för att ozonskiktet tar obotlig skada har ju världens länder kommit överens om att sluta tillverka och använda dem. Därmed minskar också deras lilla klimatpåverkan.

Tillbaka till startsidan för min vetenskapsavdelning.