Månen och växthuseffekten

Enligt Förenta nationernas klimatpanel, IPCC, är det så gott som säkert att utsläppen av koldioxid och andra så kallade växthusgaser är huvudorsaken bakom de senaste decenniernas globala uppvärmning. IPCC, och även svensk meteorologisk forskning, förutspår att jordens medeltemperatur fortsätter att stiga under de närmaste hundra åren, även om koldioxidutsläppen skulle minska.

Klimatförändringarna kommer att innebära stora påfrestningar, enligt IPCC:s klimatmodeller: översvämningar, torka, stormar och farsoter. Många länder har tagit IPCC på orden och gör omfattande investeringar i metoder för att motverka utsläppen av växthusgaser.

En inflytelserik kritiker

Men samstämmigheten om IPCC:s slutsatser är inte total. En inflytelserik kritiker är amerikanen Richard Lindzen, professor i meteorologi vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. Sina åsikter har han bland annat framfört vid förhör i den amerikanska senaten. Att USA ännu inte har skrivit på Kyotoprotokollet är i hög grad hans fel – eller förtjänst, beroende på hur man ser det.

Det är framför allt de datormodeller som IPCC har använt för att förutsäga det framtida klimatet som Lindzen anser vara bristfälliga. Enligt honom kan modellerna inte ens i stora drag beskriva klimatets utveckling under de senaste 700 000 åren med dess ganska regelbundet återkommande istider. De kan heller inte särskilt väl förklara mindre dramatiska, periodiska väderfenomen som El Niño. Hur skulle då dessa modeller kunna förutsäga vad som väntar jordens klimat i framtiden? frågar han.

Vetenskapen ännu inte mogen

Birger Schmitz, professor i geologi vid Lunds universitet, håller med. Han anser att vetenskapen ännu inte är mogen att behandla klimatproblemen i deras fulla komplexitet.

IPCC:s klimatmodeller är i huvudsak konstruerade av meteorologer och relativt enkla. De utelämnar många förhållanden som påverkar klimatet.

Klimatsystemet är dynamiskt och ytterst komplext. Det bygger på otaliga små- och storskaliga kemiska, fysikaliska och biologiska processer som resulterar i ständig växelverkan mellan haven, havsisarna och lufthavet, och mellan kontinenterna, växtligheten och lufthavet

– Bland meteorologer är måhända samstämmigheten stor, men i resten av vetenskapssamhället ser det annorlunda ut. IPCC:s agerande skadar den vetenskapliga processens trovärdighet. Forskarna får inte tappa sin roll och bli politiker, framhåller Birger Schmitz.

Han anser att det visst kan finnas risk med att släppa ut klimatgaser, men att vi ännu vet för litet för att kunna säga hur klimatsystemet kommer att reagera. Exempelvis är de processer i havet som tar upp koldioxid från luften långtifrån utforskade. Och dessa har mycket stor betydelse, åtminstone på längre sikt.

En onormal utveckling?

Birger Schmitz nämner metanhydrater som ett exempel på hur snabbt den vetenskapliga bilden kan förändras. Ännu för tio år sedan visste vi inte att enorma lager av metanhydrater i havsbottnarnas sediment kan komma att påverka klimatet dramatiskt. I dessa sediment finns kanske upp till tio gånger mer kol bundet än i atmosfärens koldioxid.

Med stigande temperatur i havsvattnet finns risk att lagren av metanhydrater börjar falla sönder. Metanhydraterna kan då frigöra metan – en mycket kraftfullare klimatgas än koldioxid – till atmosfären, vilket sannolikt har skett tidigare i jordens historia med kraftig uppvärmning som följd.

En hörnsten i IPCC:s argumentation är att den globala temperaturen har stigit på ett onormalt sätt under de senaste decennierna, samtidigt som koldioxidhalten i luften har ökat.

Att mäta luftens koldioxidhalt är dock mycket enklare än att beräkna den globala medeltemperaturen. Denna baserar sig på mätningar från ett stort antal mätstationer runt om i världen vilka ska vägas samman på ett rättvisande sätt. Många stationer finns i eller i närheten av stora städer och tätorter. I takt med att samhällena växer, värmer dessa upp sin omgivning alltmer och ger på så vis en falsk bild av hur temperaturen har utvecklats. Det gäller alltså att korrigera för dessa lokala uppvärmningar.

– Tidigare har jag tvivlat, men i dag är jag ganska säker på att det har skett en global uppvärmning på omkring 0,7 grader under 1900-talet, säger Anders Moberg. Han är expert på temperaturmätningar och arbetar vid Meteorologiska institutionen, Stockholms universitet.

Däremot anser även han att klimatmodellerna bär på betydande brister. Enkla modeller som beskriver klimatsystemet i stora drag ger resultat som är ganska lika varandra. Men när modellerna blir mer komplexa och därför borde stämma bättre överens med verkligheten, spretar resultaten i stället åt olika håll.

IPCC:s uttalande om att 1990-talet var det varmaste årtiondet under det senaste årtusendet baserar sig på en utredning av den amerikanske forskaren Michael Mann och hans medarbetare. När det gäller temperaturer före termometrarnas tid är forskarna hänvisade till data som på ett indirekt sätt avslöjar hur varmt eller kallt det har varit. Forskarna studerar exempelvis årsringar på träd, borrkärnor från inlandsisar och sediment från havsbottnar.

Hockeyklubban

Manns temperaturkurva har på grund av sin form kallats för hockeyklubban. Det raka skaftet är millenniets nio första sekler, medan det uppåtpekande klubbladet utgörs av 1900-talet. Men det pågår en internationell debatt om kurvans tillförlitlighet. Anders Moberg påpekar att den första halvan av Manns serie till stor del bygger på trädringar, och vi vet att just sådana data har svårt att korrekt återspegla klimatets lågfrekventa variationer på tidsskalor som är längre än omkring hundra år. Det finns forskare som anser att det globala klimatet på 1000-talet, alltså i slutet av vikingatiden, kan ha varit lika varmt eller varmare än dagens.

– Jag håller dock med IPCC om att 1990-talets höga globala medeltemperaturer sannolikt är de högsta under de senaste tusen och förmodligen även de senaste två tusen åren, säger Anders Moberg.

– Det var naivt av IPCC att kritiklöst acceptera Manns kurva, säger professor Anders Omstedt, oceanograf vid Göteborgs universitet. Dessutom: när klimatpanelen talar om global uppvärmning hänvisar den bara till temperaturen på marken. Men den är ett ofullständigt mått på atmosfärens värme. För att mäta atmosfärens värmemängd behöver man också uppskatta hur mycket vatten den innehåller och hur denna mängd förändras. Jordens strålnings- och vattenbalans är nära kopplade till varandra och långt ifrån utredda.

Trassliga satellitmätningar

En liknande kontrovers handlar om temperaturen i troposfären, det ungefär 10 kilometer djupa skikt av atmosfären som ligger närmast jordytan. Enligt teorin om den av människan förstärkta växthuseffekten bör troposfärens temperatur öka lika snabbt eller snabbare än markens. Men de satellitmätningar av troposfärens temperatur som nu har pågått i omkring 25 år ger inga entydiga svar på den punkten. En helt ny studie publicerad i Nature av ett amerikanskt forskarlag lett av Qiang Fu vid University of Washington i Seattle visar dock att det kan vara mätinstrumenten i satelliterna som trasslat till det. Dessa kan inte tillräckligt bra skilja troposfärens temperaturer från dem i stratosfären (luftlagret ovanför troposfären), där det har blivit kallare.

Skulle det med tiden visa sig att troposfären inte har blivit så varm som teorierna förutsäger, finns orsakerna till den globala uppvärmningen under 1900-talet sannolikt att söka utanför jorden.

Solens magnetiska aktivitet har ökat markant och har under de senaste 700 åren inte varit så hög som den är i dag. Kan detta ha någon betydelse för jordens temperatur? Ja, för klimatet hänger samman med hur mycket kosmisk strålning som atmosfären tar emot.

Påverkan från rymden

När styrkan i solens magnetfält varierar, ändras också den kosmiska strålningen. Det beror på att solens väldiga magnetfält, heliosfären, fungerar som en skärm. Ju aktivare solen är, desto bättre skyddar heliosfären jorden från skurarna av kosmisk strålning från yttre rymden. Att det finns ett samband mellan å ena sidan solfläckar och å den andra temperatur, vind och nederbörd har forskarna kunnat observera sedan länge. Under mitten av den så kallade lilla istiden, ungefär 1645-1715, syntes inga solfläckar alls!

Klimatforskaren Henrik Svensmark vid Danska rymdforskningsinstitutet har tillsammans med sina kolleger utvecklat en teori om sambandet. I troposfären ger kosmisk strålning upphov till joner. På grund av jonerna bildas mikroskopiska stoftkorn, aerosoler, som fungerar som kärnor på vilka atmosfärens vattenånga kondenseras till droppar och bildar moln. Ju mer moln, desto mer solvärme reflekteras tillbaka ut i rymden och desto kallare blir det på jorden. Förklaringsmodellen stöds av satellitobservationer som visar att molnigheten över jorden samvarierar med styrkan i den kosmiska strålningen.

– En hel armada av nya forskningssatelliter kommer att skjutas upp inom de närmaste åren, berättar Henrik Lundstedt, docent vid Institutet för rymdfysik i Lund. Genom dem kommer vi att lära oss mycket om solens betydelse för jordens klimat.

Han är kritisk till att IPCC:s politiska rapport Summary for policymakers används som stöd för en vetenskaplig åsikt. Exempelvis underskattar IPCC solens inflytande, anser han.

– Ju mer realistiska solförhållanden som tas med i klimatmodellerna, desto mer ser vi hur solen kan inverka på klimatet.

Ska månen lösa knuten?

Svaret på frågan om i vad mån den aktuella temperaturstegringen på jorden är naturlig eller onaturlig kan komma från ett oväntat håll – från månen. Sommaren 2004 rapporterade forskare vid New Jersey Institute of Technology och California Institute of Technology i tidskriften Science att jordskenet, alltså det ljus som jorden reflekterar ut i rymden, var ovanligt svagt under 1980- och 90-talen. Men under de tre senaste åren har trenden vänt, nu lyser jorden klarare igen.

Jordskenet utgör omkring 30 procent av den solstrålning som träffar jorden. Jordens strålningsbalans, det vill säga förhållandet mellan den strålning som reflekteras och den som absorberas, bestämmer i slutändan hur varmt det blir på jorden.

Den del av månen som solen inte lyser på men varifrån jorden ändå syns – alltså den mörka delen av månskivan – blir svagt upplyst av jordskenet. Från 1999 till 2001 tog forskare bilder av månen om natten och kunde på så sätt följa hur jordskenet varierade. Resultaten jämfördes sedan med satellitmätningar av jordens molnighet. Forskarna fann då att dessa två fenomen samvarierar i så hög grad att molnigheten kan användas som mått på jordskenets styrka och därmed på strålningsbalansen.

Enligt dessa resultat skulle jordytan alltså ha nåtts av så mycket mer solstrålning under 1980- och 1990-talen att detta kan förklara varför temperaturkurvan vände uppåt. Eftersom jordskenet nu har tilltagit, skulle jorden vara på väg mot en kyligare period.

Men Enric Palle, huvudförfattaren till artikeln i Science, intar en försiktig attityd. Han vill ännu inte dra några långtgående slutsatser.

– Vårt viktigaste bidrag till debatten om den globala uppvärmningen är att understryka molnens roll i klimatförändringarna, säger han i ett pressmeddelande från Nasa.

Han, liksom många andra forskare, anser att man fortfarande saknar den detaljerade förståelse av nuvarande och tidigare klimatsystem som behövs för att skapa säkra modeller av framtida förändringar.