Klimamodellernes problem


Klimaet kan altså springe fra en balance til en anden,
og bevæge sig hen mod en ny balance, vi ikke har forudset.

Se film

Klimamodellernes problem


Peter Ditlevsen, lektor ved Niels Bohr Instituttet forklarer klimamodellernes begrænsninger i forhold til accelererende temperaturstigninger, som dem der observeres i det Arktiske Hav.




Hvad er en vejrmodel?
”Dagens vejrudsigt er delvist overskyet med mulighed for byger sidst på eftermiddagen ...” Dette er en velkendt vejroversigt, som du sandsynligvis har hørt før fra en meteorolog. For at komme med disse forudsigelser bruger meteorologer vejrdata og prognosemodeller til at bestemme nuværende og fremtidige atmosfæriske forhold.

Da vejret finder sted time for time, bruger prognosemodeller aktuelle atmosfæriske og oceaniske forhold til at forudsige fremtidigt vejr. Prognosen tager højde for fugtighed, temperatur, lufttryk, vindhastighed og retning samt skydække. Geografisk placering, nærhed til vand, bystrukturer, bredde og højde kan også påvirke det vejr, du oplever.

Vejrmodeller fungerer i opløsninger, der er høje nok til at generere forskellige forudsigelser for nærliggende byer, i nogle tilfælde, men kun over korte tidsplaner på maksimalt omkring to uger.

Hvad er en klimamodel?
I det væsentlige er klimamodeller en udvidelse af vejrudsigten. Men mens vejrmodeller forudsiger specifikke områder og korte tidsforløb, er klimamodeller bredere og analyserer lange tidsforløb. De forudsiger, hvordan de gennemsnitlige forhold vil ændre sig i en region i de kommende årtier.

Klimamodeller inkluderer mere atmosfæriske, oceaniske og landprocesser end vejrmodeller - som havcirkulation og smeltende gletschere. Disse modeller genereres typisk fra matematiske ligninger, der bruger tusindvis af datapunkter til at simulere overførsel af energi og vand, der finder sted i klimasystemer.

Forskere bruger klimamodeller til at forstå komplekse jordsystemer. Disse modeller giver dem mulighed for at teste hypoteser og drage konklusioner om tidligere og fremtidige klimasystemer. Dette kan hjælpe dem med at afgøre, om unormale vejrhændelser eller storme er et resultat af ændringer i klimaet eller bare en del af den rutinemæssige klimavariation. For eksempel kan forskere, når de forudsiger tropiske cykloner i orkansæsonen, bruge klimamodeller til at forudsige antallet af tropiske storme, der kan dannes ud for kysten, og i hvilke regioner de sandsynligvis vil lande.

Ved oprettelse af klimamodeller bruger forskere en af ​​tre almindelige typer af enkle klimamodeller: energibalancemodeller, mellemliggende kompleksitetsmodeller og generelle cirkulationsmodeller. Disse modeller bruger tal til at forenkle de kompleksiteter, der findes, når man tager højde for alle de faktorer, der påvirker klimaet, som f.eks. Atmosfærisk blanding og havstrøm.

Energibalancemodeller hjælper med at forudsige klimaforandringer som følge af Jordens energibudget. Denne model tager højde for overfladetemperaturer fra solenergi, albedo eller refleksionsevne og den naturlige afkøling fra jorden, der udsender varme ud i rummet. For at forudsige klima bruger forskere en ligning, der repræsenterer mængden af ​​energi, der kommer ind i forhold til at gå ud, for at forstå ændringerne i varmelagring - for eksempel når mere varmeabsorberende CO2 fylder atmosfæren. Forskere tager derefter denne ligning og tilslutter den til kassemodeller, der repræsenterer en firkant jord inden for et tredimensionelt gitter for at udtrykke klimaet i en region eller endda på tværs af et kontinent.



Mellemliggende kompleksitetsmodeller svarer til energibalancemodeller, men de inkluderer og kombinerer flere af jordens geografiske strukturer - f.eks. Land, oceaner og isfunktioner. Disse geografiske træk gør det muligt for mellemliggende kompleksitetsmodeller at simulere store klimascenarier som glaciale udsving, havstrømskift og atmosfæriske sammensætningsændringer over lange tidsplaner. Mellemliggende kompleksitetsmodeller beskriver klimaet med mindre rumlige og tidsspecifikke detaljer, så de bruges bedst til store og lavfrekvente variationer i jordens klimasystem.

Generelle cirkulationsmodeller er de mest komplekse og præcise modeller til forståelse af klimasystemer og forudsigelse af klimaforandringer. Disse modeller inkluderer information om atmosfærisk kemi, landtype, kulstofcyklus, havcirkulation og glacial sammensætning af det isolerede område. Denne type model bruger også et tredimensionelt gitter, hvor hver kasse repræsenterer omkring 100 kvadratkilometer land, luft eller hav, hvilket er bedre opløsning end de typiske 200 til 600 kilometer pr. Kasse. Denne model er mere sofistikeret end energibalancen og mellemliggende kompleksitetsmodeller, men det kræver en større mængde computertid - hver simulation kan tage flere uger at køre.

Havisen svinder


Temperaturen er steget globalt over de sidste mange år. Stigningen i temperaturen har blandt andet medført at udbredelsen af den arktiske havis gradvist bliver mindre, og der er udsigt til, at der indenfor ikke ret mange år, vil være isfrit i Arktis om sommeren.


På grund af store temperaturforskelle fra vinter til sommer, ændres udbredelsen af havis i Arktis meget henover et år. I den mørke og kolde arktiske vinter vokser havisen hvert år (både i udbredelse og tykkelse) indtil solen vender tilbage i foråret.


Med solens tilbagevenden stiger temperaturen, og havisen begynder gradvist at smelte over sommeren. Afsmeltningen varer ved indtil solen igen mister sin kraft i efteråret.

Afsmeltningen om sommeren vil til gengæld være beskeden, hvis vi har en sommer med køligt vejr på den nordlige halvkugle. Og følger en kold vinter efter en kold sommer vil havisen være mere udbredt i slutningen af vintersæsonen end gennemsnittet.
 Omvendt kan en varm sommer efterfulgt af en mild vinter i Arktis medføre, at havisen ikke bliver bygget op henover vinteren som normalt, og derved er udgangspunktet før sommeren træder ind, en lav udbredelse.

Det er altså en proces som går frem og tilbage med større variationer fra sæson til sæson.

Læs mere om rekord lav udbredelse af havis her: https://www.dmi.dk/?id=1035

Trods årlige variationer i udbredelse af havis i Arktis, er der alligevel en tendens til at havisen gradvist svinder, og i den sammenhæng er der faktisk tale om, at vi kan nå et ”Tipping Point”, hvor havisen har svært ved at komme igen.

Det kan for eksempel være, hvis havisen smelter helt hver sommer. Sommerhavisen er den havis, som er meget robust og ligger på havet både sommer og vinter. Forsvinder den, får vinterisen et meget ringe udgangspunkt, og klimaet i Arktis forventes generelt at blive varmere.

Der er altså sat gang i en selvforstærkende proces.

Mindre havis betyder større områder som varmes op

Én af grundene til, at mindre havis bliver starten på en selvforstærkende proces, er havets og isens forskellige farve.

Havvand er mørkt, og is er lyst. Mørke farver er bedre til at optage solens varme, mens den lyse farve er god til at reflektere lyset.
Så hvis havisen smelter, bliver der mere åbent havvand og et større område af Arktis bliver mørkt.


Derved er der mere overflade som kan tage imod opvarmningen fra solens stråler, og det resulterer i varmere vand og omgivelser – og smeltning af mere sne og is.


Altså en selvforstærkende proces.

Hvis opvarmningen af det arktiske havvand får havisen til at smelte helt om sommeren, vil udviklingen for alvor tage fart. Vinterisen skal starte fra nul hvert efterår og bygges kun op til at være en skrøbelig tynd vinteris.

Albedo Effekten

Den energi der kommer ind fra solen, bliver enten optaget eller reflekteret

En grundlæggende forståelse skal findes i en meget simpel model, der har være bærende for vores klimatiske forståelse i mere end 50 år.

Det kaldes albedo effekten og er dybt afgørende for vores klimatiske balance.

Den energi der kommer ind fra solen, bliver enten optaget eller reflekteret.

Skaber vores forøgede udledning af co2, en opvarmning af atmosfæren, skaber den igen en forøget afsmeltning af isen som vi har set. Afsmeltningen af havisen blive så radikal, på grund af opvarmningen, at isen ikke længere dannes over vinteren, eller at den kun ligger i meget kort tid. Så bliver havet opvarmet af solen, mere is afsmeltes, og vi har en hav der optager energi i stedet for at reflekterer energien. Det giver igen en massiv opvarmning af hvad der igen smitter af på atmosfæren.



Se størrelsen af den Arktiske is, over en årrække, registret af Nasas satellitter.