Klimaets tikkende bomber

Skjult i klima­systemet lurer fordampede skyer og kollapsede gletsjere, der kan få vandet til at stige og sende temperaturen i vejret med raketfart. Forskerne kæmper nu for at desarmere de skjulte bomber under klimaet.

Skjult i klima­systemet lurer fordampede skyer og kollapsede gletsjere, der kan få vandet til at stige og sende temperaturen i vejret med raketfart. Forskerne kæmper nu for at desarmere de skjulte bomber under klimaet.

Paul Souders/Getty Images

Med øredøvende brag bryder gigantiske øer af is løs fra Antarktis.

Landkortet over pingvinernes paradis ændrer sig fra uge til uge, og på satellitbilleder ligner Sydhavet i år 2100 nærmest en whiskysjus med isterninger i alle størrelser.

De små forsvinder hurtigt, mens de mest sejlivede driver omkring i årevis eller går på grund ved Sydamerika eller Afrika.

Men effekterne af det kontinentale kollaps, hvor Vestantarktis i en dominoeffekt har mistet sit gletsjerdække, mærkes mest på den nordlige halvkugle.

Det er nemlig her, al smeltevandet er endt og får havspejlet til at stige så hurtigt, at digebyggerne knap kan følge med.

Et kollaps af isen på Vestantarktis vil accelerere den nuværende havstigning til det tidobbelte. Men faktisk er det bare en af klimaets tikkende bomber.

Forskerne bruger betegnelsen om naturens voldsomste reaktioner på den globale opvarmning, og de ved, at klimabomberne kan eksplodere når som helst.

Derfor arbejder de om kap med tiden for at finde frem til sprængladningerne og forstå, hvordan de kan desarmeres.

Energi hober sig op i atmosfæren

De seneste 150 år er temperaturen på kloden steget jævnt. Stigningen skyldes en stadig kraftigere drivhuseffekt, hvor CO2 og andre drivhusgasser holder på varmen og ophober ekstra energi i klimasystemet.

Faktisk tilføres atmosfæren hvert sekund en ekstra energimængde svarende til fire eksploderende Hiroshimabomber. Men opvarmningen og de afledte effekter på hav, is, skyer og landjord fortsætter ikke nødvendigvis med at foregå jævnt.

Forskerne kalder de eksplosive ændringer for “lille risiko – stor effekt”-fænomener. De findes i forskellige udgaver, men fælles for dem er, at de accelererer klimaskabte ændringerne i Jordens systemer og kredsløb voldsomt.

Nogle af fænomenerne accelererer ved såkaldt tilbagekobling, som betyder, at en ændring intensiverer sig selv, så den hele tiden øges i styrke.

Det klassiske eksempel er havisen i Arktis, der smelter. Normalt kaster isen 90 procent af Solens lys og dermed energi tilbage mod verdensrummet, men når isen forsvinder, optager det mørke hav i stedet de 90 procent af energien fra lyset, hvilket får havtemperaturen til at stige.

Varmen smelter mere is og blotlægger mere mørkt hav og sætter på den måde yderligere fart på afsmeltningen.

Andre fænomener har ikke en tilbagekobling, men indeholder i stedet et eller flere indbyggede vippepunkter.

Et vippepunkt er en grænse, som medfører en voldsom og pludselig ændring i klimasystemet, hvis den overskrides. Ændringen er som regel ustoppelig og nærmest umulig at rulle tilbage til udgangspunktet.

Et sådant vippepunkt findes for eksempel i klimamodellernes forudsigelser af overfladetemperaturen på Den Iberiske Halvø. Selvom det i dag kan være hedt i Spanien og Portugal, holder fordampning af fugt fra jordoverfladen temperaturen nede det meste af året.

Fordampning forbruger Solens energi, så ikke alle dens stråler omsættes til varme. Men selv under en begrænset global opvarmning vil de øverste jordlag tørre helt ud, og når der ikke længere er fugt til rådighed, som kan fordampe, bliver al Solens stråling omsat til varme.

Selvom klodens gennemsnitstemperatur kun vil stige 3-4 grader, viser klimamodellernes beregninger, at temperaturen på Den Iberiske Halvø vil stige med op til 7-8 grader i løbet af det 21. århundrede.

Klimamodeller inddeler Jordens atmosfære i et gitterværk af beregningspunkter på fx 50 gange 50 km, som ligger i op til 90 lag.

© Claus Lunau

Troperne bliver ubeboelige

Jordens skydække gemmer også på et vippepunkt og en virkelig kraftig klimabombe, hvor atmosfæren over de subtropiske hav­områder pludselig bliver stort set skyfri.

Beregninger fra tre amerikanske forskere fra California Institute of Technology viser, at vippepunktet indtræffer, hvis CO2-indholdet i atmosfæren overskrider 1200 ppm – dvs. at der for hver én million luftmolekyler er mere end 1200 CO2-molekyler.

I dag er koncentrationen ca. 410 ppm, og før industrialiseringen begyndte omkring år 1850 var den 280 ppm. Med andre ord varer det et stykke tid, før vippepunktet bliver overskredet – til gengæld vil effekten være katastrofal.

Klimamodeller forudsiger, at stigningen fra 1200 til 1300 ppm vil fjerne skydækket i troperne og få klodens temperatur til lynhurtigt at skyde i vejret med yderligere otte grader – oven i de seks graders stigning, 1200 ppm CO2 vil medføre. Temperaturstigningen vil gøre troperne ubeboelige.

20 pct. af havområderne i subtroperne er dækket af skyer, som holder kloden kølig. Høje koncentrationer af CO2 truer med at opløse skydækket og gøre troperne ubeboelige.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Skytoppe reflekterer varmestråling

I dag er toppen af tropeskyerne kølige, fordi de afgiver langbølget varmestråling. Den kolde skytop skaber lodret cirkulation i skylaget og trækker ny fugtighed op fra fordampet havvand. På den måde vedligeholder skyerne sig selv.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Høje mængder CO2 hæmmer skyernes cirkulation

Stiger luftens CO2-indhold, får skyerne sværere ved at slippe af med varmen, og fornyelsen af dem bremses. Ved en koncentration på 1200 ppm (antal C02-molekyler pr. 1 mio. luftmole­kyler) hænger skylaget kun akkurat sammen.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Skydækket bryder sammen, og temperaturen stiger

Ved 1300 ppm CO2 kan skyerne ikke længere holde sig kolde i toppen. Skylaget bryder op til cumulusskyer, og solstrålerne når havoverfladen. Havet absorberer varmen, hvilket medfører otte graders ekstra global opvarmning.

Klimamodeller inddeler kloden i et netværk af beregningspunkter. Jo mere fintmasket det er, jo længere tid tager det at få et resultat.

For at skabe en balance mellem kvalitet og beregningstid har klimamodellerne normalt en opløsning i det vandrette plan på ca. 50 x 50 km med 90 lag op gennem atmosfæren og 50 lag ned gennem havet.

Opløsningen betyder bl.a., at floder, gletsjere og skyer normalt ikke er omfattet af klimamodeller, fordi de processer, der danner og destruerer dem, foregår på så lille en skala, at computersimuleringer ikke kan opfange dem.

Når de tre californiske forskere alligevel formåede at forudsige skykollapset i subtroperne, skyldes det en avanceret matematisk metode kaldet Large Eddy Simulation eller LES.

Metoden kan modellere atmosfærens opførsel i mellemrummene mellem beregningspunkterne uden behov for ekstreme mængder ekstra regnekraft.

Resultatet bliver ikke nær så præcist som med en fintmasket klimamodel med kort afstand mellem sine beregningspunkter, men metoden er velegnet til at afsløre nogle af de mindre synlige konsekvenser af den globale opvarmning.

Gamle eksplosioner afslører nye

Forskere bruger ikke kun klimamodeller til at afsløre klimaets tikkende bomber, men også undersøgelser af fortidens markante klimaskift. Og netop effekten af skyfrie subtroper har forskerne fundet et tidligere eksempel på.

Under det såkaldte paleocæne-eocæne temperaturmaksimum (PETM) for cirka 56 millioner år siden blev Jorden i løbet af få århundreder otte grader varmere. Temperaturen faldt først til det oprindelige niveau efter godt 170.000 år.

Mængden af drivhusgas, som skabte PETM, kan dog ikke alene forklare den voldsomme temperaturstigning. Derfor vurderer forskerne fra California Institute of Technology, at et kollaps af skydækket i subtroperne må have fungeret som en forstærker og sendt temperaturen pludseligt i vejret.

20 procent svagere er Golfstrømmen blevet i forhold til år 1870.

Den pludselige opvarmning knytter sig endda til endnu en klimabombe: nemlig frigivelse af metan fra havbunden og fra permafrosten i Arktis.

Den hollandske professor og biolog Appy Sluijs har forsket intenst i emnet, og han fastslog i 2013 sammen med kolleger fra blandt andet England, at PETM blev sat i gang af en mindre global opvarmning – formentlig forårsaget af vulkansk aktivitet i Nordatlanten.

Opvarmningen, der både påvirkede atmosfæren og havet, smeltede depoter af såkaldt gashydrat.

Gashydrat er en frossen blanding af vand og metan, som blandt andet dannes i sedimenterne under havbunden ved de rette tryk- og temperaturforhold og indeholder store mængder af drivhusgassen metan.

I begyndelsen af PETM blev metan frigivet, i takt med at havtemperaturen steg. Metanen fik temperaturen til at stige yderligere, så mere gashydrat smeltede i en ond cirkel.

Forskerne frygter, at den globale opvarmning kan kickstarte et lignende forløb i dag, idet metanbobler er observeret både fra havbunden nord for Rusland, fra søer i bl.a. Alaska og fra tundraen.

Vand fosser ud af indlandsisen

I 2019 observerede en forskergruppe under ledelse af geografen Michael MacFerrin fra University of Colorado et hidtil ukendt vippepunkt i afsmeltningen af Grønlands indlandsis.

På baggrund af blandt andet målinger med radar, boringer og computermodeller fandt forskerne vidtstrakte plader af is et stykke under overfladen af Grønlands tætte snedække.

Ispladerne var opstået i den rekordvarme sommer i 2012, hvor MacFerrin første gang opdagede dem, og de har enorm betydning for smeltevandets opførsel.

Normalt løber smeltevand fra overfladen dybt ned i snepakken og genfryser, men på grund af pladerne kan vandet ikke sive væk. I stedet løber smeltevandet på pladernes overflade, og befinder de sig nær kysten, dræner smeltevandet ud i havet.

MacFerrins boringer viste også, at når vippepunktet passeres, og pladerne opstår, fordobles mængden af smeltevand, der løber ud i havet fra indlandsisen.

Effekten af pladerne aftager, i takt med at snelaget atter vokser oven på dem. Desværre forventer forskerne, at den meget varme sommer i 2019 har ført til dannelsen af nye plader, som igen øger mængden af smeltevand, der løber ud i havet.

Havet vil stige to cm om året

Mange af klimabomberne påvirker hele kloden, for eksempel frigivelsen af metan, mens andre primært er et problem i den verdensdel, hvor de opstår. Risikoen for, at isen på det vestlige Antarktis kollapser, er imidlertid helt speciel i den henseende.

Selvom smeltevandet pøser ud i havet på den sydlige halvkugle, ender det primært på de nordlige breddegrader – bl.a. omkring Europa. Årsagen er, at Jordens tyngdefelt bliver ændret, når isen smelter og løber ud i havet.

Afsmeltningen fjerner nemlig masse fra Antarktis og mindsker kontinentets tiltrækning på oceanerne. Dermed omstiller verdenshavene sig til en ny tyngdefordeling på kloden, og det vil medføre en markant stigning af havet fx omkring Skandinavien.

Smelter Antarktis’ gletsjere, vil klodens tyngdeforhold ændre sig og en mur af vand bevæge sig mod Europa. Og forskerne har allerede målt, at vandet kryber nærmere.

© ken ikeda madsen

Isens masse trækker havvandet til Antarktis

Vestantarktis’ massive iskappe har sin egen massetiltrækning og trækker i havet omkring sig. Jo mere is, jo kraftigere trækker Vestantarkis vandet til sig.

© ken ikeda madsen

Afsmeltning svækker tyngdetiltrækningen

Isen smelter som følge af global opvarmning, og Antarktis mister masse. Tabet af isen mindsker kontinentets massetiltrækning.

© ken ikeda madsen

Vandet søger nordpå og drukner Europa

Den lavere massetiltrækning betyder, at Vestantarktis giver slip på vandet, som i stedet flyder nordpå mod kysterne i det nordlige Atlanterhav.

Ligesom de øvrige klimabomber kæmper forskerne med at forstå, hvornår kollapset på Antarktis sker og hvor hurtigt. Geologerne har længe vidst, at gletsjerne på netop Vestantarktis er særlig følsomme og ustabile, fordi de i vid udstrækning er frosset fast til et grundfjeld under havets overflade.

Det betyder, at opdriften fra vandet konstant hiver og flår i de yderste gletsjerhylder, mens det stadig varmere havvand gnaver sig ind i isens fundament i grundfjeldet og truer med knække hele iskappen af.

Afsmeltningen af Antarktis er tydelig på Brunt Ishylde, hvor enorme lunser af iskappen er ved at knække af.

© British Antarctic Survey (BAS)

Bryder Vestantarktis for alvor op, forsvinder isen relativt hurtigt. En undersøgelse fra 2018 slog således fast, at kollapset kan ske på blot 200 år, og at havet i den periode vil stige mindst to cm om året. Andre undersøgelser viser, at fænomenet senest fandt sted for godt 130.000 år siden under varmetiden eem, som var forløber for den seneste istid.

Det bemærkelsesværdige er, at kollapset begyndte under stort set de samme klimaforhold, som vi har på kloden i dag. Et nyt kollaps kan altså allerede være sat i gang.

Snekanoner kan redde Antarktis

Det vigtigste spørgsmål er nu, hvordan forskerne kan klippe den røde ledning og desarmere klimabomberne. Et muligt svar kom i juli 2019 fra en tysk forskergruppe, som havde regnet på en effektiv, men besværlig, løsning på problemet med Vestantarktis.

Ifølge forskerne fra Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) kræver det, at snekanoner hvert år i de kommende årtier tilfører flere hundrede milliarder tons kunstsne til Vestantarktis.

Energien til kanonerne og til afsaltning af det havvand, som skal blive til sne, skal ifølge klimafysikeren Johannes Feldmann komme fra titusindvis af de mest moderne vindmøller samlet i store parker i Amundsenhavet.

Feldmann kalder selv sin og kollegernes vestantarktiske løsning for absurd, men nødvendig, medmindre vi allerede inden for det næste årti lykkes med en anden og simplere løsning på klimabomberne: nemlig helt at stoppe den globale opvarmning.