Istiden er aflyst

Selvom 2020 begyndte med en af de mildeste vintre i mands minde, og kloden er ved at koge over af menneskeskabt global opvarmning, så er kulden måske ikke gemt så langt væk, som vi tror.

Målinger tyder på, at Solens aktivitet, og dermed dens energileverencer til Jorden, dykker i løbet af de kommende ti år. Sidst Solen var så stille, var under den såkaldte lille istid, som varede fra omkring år 1450 til 1850.

De koldeste år faldt i perioden 1645-1715, hvor et isnende kvælertag knugede Vesteuropa, så millioner frøs, sultede og døde.

Det store spørgsmål blandt forskerne er derfor, hvordan en lignende – eller endnu lavere – solaktivitet vil udspille sig i dag.

Iskapper fedes op

Solen er altafgørende for Jordens klima, da den leverer 99,97 procent af energien til planetens overflade, mens klodens indre varme kun står for 0,03 procent. Mængden af solenergi kan derfor påvirke temperaturen dramatisk. Det sker for eksempel under istiderne, som Jorden har oplevet gentagne gange de seneste godt 2,6 millioner år.

Under en istid opfeder kulden Jordens store iskapper på Grønland og Antarktis, samtidig med at nye iskapper vokser frem i Nordamerika, Sibirien og Skandinavien.

Iskapperne udsender kilometertykke istunger, der kværner landskabet til ukendelighed og sender dyr og planter på flugt mod varmere himmelstrøg. Varmeglade arter, som i dag trives i Nordeuropa, overlever kun, hvis de slipper over Alperne og søger tilflugt ved Middelhavet.

Forskerne har kendt til de store istider fra midten af 1800-tallet og har siden opdagelsen ledt efter forklaringen. Det første bud på en sådan kom i 1864 fra den selvlærte skotske fysiker James Croll.

Han foreslog, at isens hvileløse vandren frem og tilbage skyldtes rytmiske ændringer i mængden af sollys – og dermed energi – som ramte Jorden på forskellige årstider. Croll forestillede sig, at en periode med ekstra kolde vintre lagde kimen til en istid, som derefter voksede i styrke gennem en vifte af selvforstærkende effekter.

James Croll påpegede fx, at det udbredte hvide snedække fra en lang og kold vinter kaster energien fra Solen tilbage mod rummet langt ind i foråret og på den måde sænker temperaturen år for år.

Senere undersøgelser har vist, at Crolls teori ramte plet angående den grundlæggende årsag, og siden er teorien blot justeret en anelse og har fået tilføjet nogle ekstra detaljer. Istider opstår netop som følge af tre små variationer i Jordens bane om Solen.

Tilsammen skaber variationerne de såkaldte Milankovic-cyklusser, som over årtusinder fører til komplicerede skift i mængden af energi, der rammer Jorden på forskellige årstider og steder.

Croll tog dog fejl på ét punkt. Det er ikke perioder med kolde vintre, der er afgørende for, om vi får istid eller ej.

Derimod er de fleste klimaforskere i dag enige om, at skiftet til istid falder sammen med perioder, hvor en zone omkring den 65. nordlige breddegrad modtager meget lidt solenergi om sommeren.

Pletfrie perioder køler kloden

Den seneste istid, kaldet weichsel, sluttede endeligt for omkring 11.500 år siden. Forskerne ved ikke, præcis hvor mange istider der er gået forud for weichsel, men de skal tælles på mere end to hænder.

I løbet af de seneste 800.000 år er kulden kommet og gået i en rytme, hvor istiderne varer godt 100.000 år afbrudt af mildere perioder på 10.000-20.000 år – som den, vi oplever i øjeblikket.

Men selv i de varme perioder er klimaet ustabilt og byder på overraskende kulde, der varer fra få årtier til flere århundreder. Igen skal årsagen findes på Solen – eller rettere inden i den.

Fra 1645 til 1715, under det såkaldte Maunderminimum, blev Solen usædvanlig stille. På overfladen viste stilheden sig som en periode stort set uden solpletter – mørke plamager skabt af knuder i magnetfeltet i den øverste sol­atmosfære.

Den tyske astronom Gustav Spörer undersøgte i slutningen af 1700-tallet gamle optegnelser og opdagede, at Solen i perioden fra 1672 til 1700 blot havde 50 solpletter i alt.

Når solaktiviteten er høj, har Solen over en tilsvarende periode mellem 40.000 og 50.000 solpletter.

Ifølge klimaforskerne i projektet PAGES 2k blev kloden 0,4 grader koldere under Maunderminimummet og den lille istids koldeste årtier.

I Europa var faldet lokalt 1,5 grad, fx i de centrale Alper, hvor gletsjerne fik vokseværk. Andre steder frøs floder til, så skibstransport var umulig, og høsten slog fejl igen og igen. Resultatet for den allerede pressede befolkning var hungersnød, sygdom og død.

Vulkanudbrud var medskyldige i kulden, men samtidig nåede mindre energi Jorden.

Forskere fra University of Colorado anslår, at Solen dengang leverede ca. 1360,25 watt/m2, mens tallet i det 20. århundrede lå på gennemsnitligt 1361,5 watt/m2.

Astrofysiker Irina Kitiashvili på NASA's Ames Research Center undersøger variationer i Solens magnetfelt. Hun har genskabt udviklingen i Solens samlede magnetfelt fra 1976 og frem til 2019 og lagt oplysningerne ind i en såkaldt magneto­hydrodynamik-model.

Den viser, hvordan elektrisk ledende gasser og væsker opfører sig i et magnetfelt, og kan hjælpe med at forudsige antallet af solpletter fremover.

Mængden af solpletter varierer over en periode på ca. 11 år fra få til mange og tilbage til få igen.

Astronomerne har nummereret cyklusserne og er nu nået til cyklus 24, der begyndte i 2008 og slutter i 2020. Irina Kitiashvilis model forudsagde cyklus 24 ret præcist, hvilket har skabt stor interesse for hendes forudsigelse af den kommende cyklus 25, som ifølge modellen vil blive den svageste i 200 år.

Solpletaktivitet bliver halveret i forhold til cyklus 24, der igen kun var halvt så aktiv som cyklus 21 og 22 fra 1976 til 1996.

Alligevel er der aldrig blevet målt så høje temperaturer på Jorden som nu.

Kulde og varme lægger arm

Årsagen er, at atmosfærens indhold af drivhusgassen CO2 er steget med 45 procent siden Den Industrielle Revolution tog fart i midten af 1800-tallet, mens mængden af den endnu kraftigere drivhusgas metan er steget med hele 150 procent.

Drivhus­gasserne er årsagen til den nuværende globale opvarmning, og er en potent modstander til kulden fra verdensrummet. Forsvandt alle drivhusgasser fra atmosfæren, ville klodens gennemsnitstemperatur falde til uhyggelige minus 18 grader.

Nu er den i stedet behagelige plus 15 grader.

I 2017 undersøgte tre amerikanske fors­kere fra University of California i San Diego 20 års astronomiske data fra 33 sollignende stjerner. Målet var at fastslå, hvor meget stjernernes udstråling varierede over tid. Undersøgelserne viste, at det næsten udelukkende er energi i form af ultraviolet stråling, som dykker, når en stjerne går ind i et Maunderminimum.

Med baggrund i de 33 stjerner anslår forskerne, at dykket ligger på mellem 5,5 og 8,4 procent. På Jorden ville et Maunderminimum derfor resultere i et naturligt temperaturfald på maksimalt 0,5 °C.

Lektor Michael Brown fra Monash University i Australien har kigget nærmere på armlægningen mellem varme og kulde.

Ifølge Brown vil selv en gentagelse af Maunderminimummet ikke føre til et egentligt temperaturfald på kloden – primært fordi atmosfæren bliver tilført stadig flere drivhusgasser, der siden 1850 har varmet kloden op med godt 1 °C.

Tal fra Det Internationale Energiagentur viser fx, at Jordens samlede energibehov var 2,3 procent højere i 2018 end i 2017.

Samtidig blev det stigende behov først og fremmest dækket med kul, olie og gas og ikke med grønne energikilder som vind- og solenergi. Dermed tyder intet på, at temperaturstigningen vil blive bremset foreløbig.

Ny istid er sat på pause

Først om tidligst 1500 år truer begyndelsen på en ny "rigtig" istid.

Modsat en lille istid er den ægte vare ikke blot et kortvarigt temperaturdyk på nogle årtier, men strækker sig der­imod over titusinder af år med et klima, der er mindst fem grader koldere end i dag.

Kloden kommer dog næppe til at opleve nye gigantiske iskapper foreløbig, vurderer palæoklimatologen Michael Sandstrom fra Columbia University i New York. Han har bl.a. undersøgt, hvor meget kuldioxid luften indeholder i henholdsvis varmetider og istider. Mængden af CO2 måles i milliontedele luftmolekyler, ppm.

Før en istid kan opstå, skal CO2-indholdet i atmosfæren ned på omkring 170 ppm. Det vil sige, at luften indeholder 170 CO2-molekyler for hver en million luftmolekyler.

Mængden af CO2-molekyler skal modsat op på 280 ppm for at forårsage en varmetid som den nuværende. Inden af­bræn­din­gen af fossile brændstoffer tog fart i midten af 1800-tallet, var atmosfærens indhold af CO2 netop 280 ppm.

Siden er koncentrationen steget til 410 ppm.

Sidste gang Jorden blev udsat for en lignende opvarmning, var for godt 56 mio. år siden under det paleocæne-eocæne temperaturmaksimum (PETM). I løbet af 10.000 år blev kloden fem-otte grader varmere, fordi undersøiske vulkaner smeltede metanis på havbunden og frigav store mængder drivhusgasser.

Da udslippene stoppede, varede det hele 170.000 år, før temperaturen var faldet til det oprindelige niveau. Den langsomme afkøling skyldes, at Jordens indbyggede termostat er ineffektiv og lang tid om at fjerne CO2 fra atmosfæren.

Derudover løber mange af de processer, en opvarmning sætter i gang, meget hurtigere forlæns end baglæns. Afsmeltningen af klodens store iskapper på Antarktis og Grønland sker fx langt hurtigere end dannelsen af ny is.

Samtidig har smeltet is en selvforstærkende effekt. Når isen smelter, blotlægges mørkt hav og land, som – modsat den hvide, reflekterende is – opsuger Solens stråler og omdanner dem til varme.

Heden forstærker med andre ord sig selv og gør det sværere at vende en stigning i temperaturen til et fald.

Solen kan købe os tid

Udledningen af drivhusgasser fører altså ikke blot til en nutidig global opvarmning, men forstyrrer også klodens naturlige pendulsving mellem kulde og varme i fremtiden.

Video: Hvor meget is skal smelte, før dit hjem bliver oversvømmet?

Og det kan blive klimaets redning.

Hvis astrofysikere som Irina Kitiashvili har ret i teorien om, at vi går ind i en ny periode med meget lav solaktivitet, får menneskeheden over de kommende årtier måske en kortvarig udsættelse af de værste selvforskyldte klimaændringer, for mens drivhusgasserne driver temperaturen opad, dæmper Solens nedsatte aktivitet deres effekt på klimaet.

Dermed får energisektoren den nødvendige tid til at omstille sig til grønne energikilder, mens industrien kan finde erstatninger for fx beton og stål, som udleder enorme mængder CO2, når de produceres.

Udsættelsen varer dog ikke evigt, og når Solen og solpletterne igen vender tilbage med fornyet styrke, vil temperaturen skyde opad med raketfart, medmindre den menneskeskabte globale opvarmning til den tid er bragt under kontrol.