17 nov. 2017

Kan det bli kallare under global uppvärmning?


I detta gästinlägg uppmärksammar Mats Almgren en lätt förbisedd effekt av polarisarnas avsmältning:

Det låter otroligt, men det skulle kunna ske. Att den globala temperaturökningen tar en flerårig paus under ett uppvärmningsskeende är kanske inte förvånande, men en klar temperaturminskningstrend skulle vara överraskande. Det beror delvis på vad man menar med uppvärmning, och på vilken global medeltemperatur man beräknar. Under uppvärmning mottar jordsystemet mer energi från solen än vad det återutsänder ut i rymden. Och den globala medeltemperaturen kan vara vilken som helst av de vanliga temperaturserierna, dvs. de som avser medelvärden av temperaturen nära jordytan – i luften över land, och i ytvattnet över hav. Vad som då krävs är att extra energin värmer haven på djupet, samtidigt som havens värmeavgång till luften (främst som latent värme i vattenånga) och rymden (som värmestrålning) försvåras. I en diger artikel från 2016: Ice melt, sea level rise and superstorms: Evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2°C global warming could be dangerous. (Hansen, J., M. Sato, P. Hearty, R. Ruedy, M. Kelley, V. Masson-Delmotte, G. Russell, G. Tselioudis, J. Cao, E. Rignot, I. Velicogna, B. Tormey, B. Donovan, E. Kandiano, K. von Schuckmann, P. Kharecha, A.N. LeGrande, M. Bauer, and K.-W. Lo Atmos. Chem. Phys., 16, 3761-3812, 2016) redovisas bl.a. modellberäkningar som visar att ett sådant skeende skulle kunna inträffa.

Försteförfattaren, James Hansen, tveklöst en av de främsta klimatvetarna, är ju välkänd långt utanför specialisternas krets, och många av de övriga författarna är också synnerligen välrenommerade. Trots det har denna artikel inte uppmärksammats så som man kunde vänta – kanske är den för lång och krånglig, kanske framstår den för återhållsamma vetenskapare som alltför klarspråkig och rättfram – James Hansen är inte rädd för att framföra sina välgrundade åsikter. För den som inte orkar tränga in i detta arbete (vilket är förståeligt, själv har jag fått jobba åtskilliga timmar med det, i flera omgångar) rekommenderas ett diskussionsinlägg: Scientific Reticence: a DRAFT Discussion, som just publicerats på James Hansens hemsida. Där refererar han helt kort några av huvudpunkterna i arbetet, liksom i några tidiga, och reflekterar över varför de mottagits på olika sätt.


De resultat som jag vill peka på i detta inlägg hör inte till det som författarna själva särskilt framhåller, det är snarare en biprodukt, som följer av de viktigare insikterna. Dessa rör effekterna av avsmältningen av främst inlandsisar på Grönland och shelfis och inlandsis i Antarktis, och de återkopplingar som tillförseln av smältvatten ger upphov till. Utan onormal isavsmältning är förhållandena sådana att kallt vatten med hög salthalt bildas vintertid kring isen i Antarktis och Arktis. Detta kalla och salta vatten har hög densitet och sjunker ner i djupet. I Antarktis sjunker det till botten och bildar havens bottenvatten, i Nordatlanten bildas djupvatten. Dessa vattenmassor deltar i den termohalina cirkulationen. Djupvattnet återförs (efter kanske 1000 år) till ytan kring Antarktis; det är här ventilationen av djupvattnet främst sker. Bilden antyder hur vid ökande isavsmältning alltmer sötvatten bildas, som har lägre densitet och lägger sig som ett lock över havsytan. Denna skiktning minskar bildningen av djupvatten, och det minskar också återföringen av det något uppvärmda djupvattnet. Havsytan blir kallare. Varmare vatten kommer att föras mot iskanten på större djup, 500-1000 m under ytan, och där smälta shelfisarna underifrån, just vid deras förankringspunkter. Ökad destabilisering av isarna, ökad smältning eller först isbergsbildning, leder till ytterligare bildning av färskvatten, som ytterligare förstärker skiktningen av havet. Under vintern bildas havsis lättare av färskvattnet än av saltvattnet; havsisen kan förväntas öka kring Antarktis. Nederbörden faller mer över havet, mindre över Antarktis inlandsis, vilket ytterligare ökar färskvattentillförseln.

De följande figurerna visar resultat av modellkörningar, där Hansen et al. har använt en beprövad General Circulation Model med tämligen låg upplösning, så att beräkningar över lång tid kunnat köras till rimlig kostnad. Dessa klimatmodeller innehåller ännu ingen realistisk modell för att beskriva isars smältning. I modellkörningarna brukar färskvatten tillföras runt Grönland och Antarktis, för att kompensera för snön som faller över dessa inlandsisar. På så sätt hålls en ungefärlig balans mellan snöackumulationen och massförlusten p.g.a. shelfisens smältning och isbergsbildningen.


Figurens resultat kommer från modellexperiment där man istället tillförde så mycket färskvatten att det också svarade mot minskningen av ismassorna i Antarktis och på Grönland, som den beräknats från observationer. Tillförseln för 2011 specificerades, och förändrades både tidigare och senare med en fördubblingstakt av 10 år. Andra körningar med både kortare och längre fördubblingstider genomfördes också. En fördubblingstid på 10 år är emellertid kompatibelt med de begränsade observationer som finns att tillgå, och har den fördelen att de effekter som uppstår blir tydliga efter rimligt långa körningar. När isavsmältning pågått så länge att havsytan höjts 1m (röd kurva) eller 3,8m (blå kurva), avbröts tillförseln av färskvatten. Detta är givetvis inte realistiskt, det gjordes för att se hur snabbt modellen svarar på förändringen.

Den övre figuren visar hur den globala medeltemperaturen förändrades i dessa modellexperiment. Vi ser att takten i temperaturökningen blir lägre när avsmältningen beaktas, och att temperaturen når ett maximum, här kring 2045. Avsmältning motsvarande 1m höjning av havsytan nås kring 2055 och 3,8m kring 2075. Detta är naturligtvis ingen prognos, det är ett experiment för att visa vad färskvattentillförsel genom avsmältningen kan innebära. Förhoppningsvis går det i verkligheten långsammare än i experimentet, så att minskningen i temperaturökningstakten blir mindre och ett eventuellt temperaturmaximum kommer senare. Det allvarliga är att även seriösa aktörer skulle kunna uppfatta den minskade temperaturökningstakten som ett tecken på att klimathotet inte är så allvarligt och att de åtgärder som vidtagits varit effektiva, medan i själva verket uppvärmningstakten ökat. Detta framgår tydligt av den andra grafen. Den visar hur skillnaden mellan inkommande och utgående energi i jordsystemet hela tiden ökar, och ökar särskilt snabbt när lufttemperaturen minskar.

Dessa resultat understryker ytterligare det faktum att globala medeltemperaturer – oavsett hur de mäts och beräknas – inte ger tillräckliga mått på jordens uppvärmning. Det är olyckligt att alla klimatförhandlingar så enögt riktas mot temperaturmål. De mesta av uppvärmningen sker i haven, och även andra mekanismer än färskvattentillförsel genom issmältning (även om det på sikt är allvarligast) kan ge perioder med minskad ventilation av haven, så att ännu mer av uppvärmningen hamnar där, och den globala temperaturen ökar långsammare.

15 nov. 2017

Koldioxidens fördelning mellan hav och luft – ett enkelt exempel på kemisk kinetik?

Vi har glädjen att presentera ytterligare ett gästinlägg av Mats Almgren. Upptaget av koldioxid i havet och den så kallade bombkurvan engagerar visst fortfarande förnekarna:

Jag tittade in häromdagen på SIs blogg och fann då ett nytt inlägg (nr 17) från prof. em. Gösta Pettersson, han med bombkurvan. I detta säger han sig var expert på reaktionskinetik och matematisk modellering. I kraft av denna sin expertis anser han sig kunna avfärda professor Fortunat Joos (en mycket välkänd och respekterad forskare, som ses som en auktoritet i fråga om kolets kretslopp i naturen) som en dilettant vad gäller koldioxidens vandringar mellan atmosfär och hav. Enligt GP är detta ett renodlat problem för kemisk kinetik, och kan uttömmande behandlas med dess deskriptiva lagar – alltså GPs expertområde. Joos är fysiker och har specialiserat sig på havens strömningsrörelser, skriver han, och vidare:

”I själva verket gav sig Joos med presentationen av Bernmodellen in på ett ämnesområde där han inte längre besitter någon spetskompetens. Naturens upptag av luftburen koldioxid sker i processer som har långt mera med kemi än fysikalisk strömningslära att göra. Med vilken hastighet upptaget sker är därför i grunden ett reaktionskinetiskt problem, och Joos prestationer som IPCC-författare dokumenterar hans brist på reaktionskinetiskt expertkunnande.”

Jag har ingen anledning att ifrågasätta Gösta Petterssons expertis vad gäller deskriptiv kemisk kinetik – och den kan bli nog så komplicerad, inte minst på det biokemiska området – men det han skriver här vittnar om en total brist på insikt om problemets fysikaliska komplexitet. Naturligtvis är kemi inblandat i processerna, men de kemiska förloppen är inte det som begränsar hastigheten. Det skulle man lätt kunna övertyga sig om genom enkla experiment, där koldioxid i luft skakas med en lämplig mängd havsvatten. Jämvikten skulle inställa sig ganska snabbt, säkerligen inom en timme. Det som begränsar hastigheten i naturen är givetvis transportprocesserna. Omblandningen i lufthavet kräver något år, omblandningen av havet kanske 1000 år. Det är den tidskalan som krävs för fullständig jämvikt.

Förloppet blir inte heller enkelt exponentiellt, utan ”flerfasigt” med GPs terminologi. I själva verket kan det inte beskrivas med hjälp av de hastighetsekvationer som erbjuds av den kemiska kinetiken inom GPs expertområde. Det är just precis de komplicerade strömningsprocesserna i havet som måste beaktas.

På SIs blogg har den oförtröttlige Thomas P gång på gång rekommenderat Gösta Pettersson att försöka publicera sina rön. Själv tycker jag att han bör avhålla sig från det. Det han publicerat på nätet och skrivit i bloggen räcker mer än väl.

15 okt. 2017

Några saker som har hänt sedan sist (modeller, satellitmätningar)

Här är några intressanta saker som vi tyvärr inte har hunnit skriva om tidigare.

Modeller mot observationer
Zeke Hausfather (bl a BEST)  har sammanställt hur ett antal globala temperaturprojektioner har stått sig i förhållande till observationer. Sammanställningen innehåller många grafer, men det viktigaste sammanfattas i den här tabellen:
Med andra ord, en del modeller har överskattat uppvärmningen och en del har underskattat den. Äldre modeller ger större skillnader, vilket både kan bero på att de är mindre korrekta och att de helt enkelt projicerar över en längre tidsperiod. Å andra sidan, ju längre tidsperiod ju mindre påverkar kortsiktiga variationer.

Klimatforskaren Ed Hawkins med bloggen Climate Lab Book skriver ofta initierat om modeller och observationer. Här tittar han på en ny artikel i Nature (Medhaug et al) som jämför den senaste generation modeller (CMIP5) med observationer. Han diskuterar också ett antal felkällor, bl a skillnader i "forcings" mellan modeller och observationer, och hur jämförelsen görs (t ex att lufttemperaturer över havsytan i modellerna jämförs med temperaturer i havsytan i observationerna). Om man korrigerar för dessa felkällor så blir jämförelsen så här (figur från Medhaug et al):


Satellitdata - temperaturer
Remote Sensor Systems (RSS) släppte version 4.0 av sin temperaturserie för lägre troposfären i sommar. Den nya versionen korrigerar för fel som beror på när på dygnet mätningar sker vid en given punkt. Detta ger en högre global temperaturtrend jämfört med version 3.3 (övre panelen i figuren nedan). Tittar man bara på tropikerna så blir det också en ökning, om än något mindre (nedre panelen).

Den nya versionen av RSS TLT presenteras också i en artikel i Journal of Climate.

Satellitdata - havsnivån
Samtidigt har ett antal studier visat på hur fel i äldre satellitmätningar tidigare lett till en överskattning av hur fort havsytan steg under 1990- och tidiga 2000-talen. Dessa fel skapade en bild av att havsytan steg minst lika fort under 1990-talet som den gör nu. Efter korrigeringar så framträder i stället en bild där havsytestigningen har accelererat under hela satellit-eran (dvs sedan 1993). Bilden nedan är från Chen, X. et al. i Nature Climate Change, och visar den uppskattade stigningstakten. ("Steric sea level" handlar om värmeutvidgning och förändrad salthalt).



5 juni 2017

John Oliver om Trump och Paris-överenskommelsen

Så här kommenterar John Oliver (Last Week Tonight) Trumps och USAs avhopp från Paris-överenskommelsen.

För den som vill läsa mer om alla felaktigheter i Trumps tal i Vita Husets rosenträdgård förra veckan:

3 juni 2017

Om ett stort ansvar och en mycket liten man

Klimatfrågan handlar i grunden om att ta ansvar: ett ansvar för vilken värld vi lämnar över till våra barn och generationerna som följer efter dem. Någon* sade en gång att vi bör försöka lämna världen i ett något bättre skick än vad vi fann den i. Det är kanske inte alltid vi kan göra det, men vi bör åtminstone försöka undvika att göra världen betydlig sämre. Hur vi förhåller oss till detta ansvar är en av de saker som definierar oss som människor.


CREDIT: NETTE WILLIS/AFP/GETTY IMAGES
Den globala temperaturen (mark- och havsytan) fortsätter att stiga. 2014, 2015, 2016 var alla rekordår enligt NASA.

Också haven blir allt varmare.
Havsisen vid Arktis krymper allt mer.
Atmosfärens koldioxidhalt fortsätter att stiga. I mitten av maj gick den rent av över 410 ppm. Det är sannolikt första gången i mänsklighetens historia som detta har hänt.
Tyvärr är ansvar ingenting som USAs 45:e president förstår sig på, och än mindre något som han förmår ta. Donald Trump har alltid levt ett helt igenom själviskt liv. Som affärsman har han utnyttjat och svindlat människor, alltifrån hantverkare som lurats på sin betalning till studenterna på Trump University. Han har skrutit om hur han har använt konkurslagarna för att dumpa över kostnaderna för sina egna misslyckanden på andra.  Han började sin politiska karriär som frontfigur för den rasistiska birther-rörelsen, och när han slutligen erkände att Obama faktiskt var född i Amerika så skyllde han det hela på Hillary Clinton. Han är en "bullshitter" som ofta inte ens verkar bry sig om huruvida det han säger är sant eller falskt. Han blev president genom att vädja till människors sämsta sidor, och vann valet (om än med nästan 3 miljoner färre röster än motståndaren) mycket tack vare rösterna från rasister, kvinnohatare, homofober, vapentokar och religiösa fanatiker. Mentalt verkar han ha slutat utvecklas någon gång i tidig barndom - han är självcentrerad, impulsiv, ytlig, snarstucken, hämndgirig och obildbar, och i grunden väldigt osäker och med ett outsläckligt behov av självhävdelse på andras bekostnad.

Det var därför ingen större överraskning när Trump för ett par dagar sedan tog det fullständigt ansvarslösa beslutet att USA ska lämna Paris-överenskommelsen. Under sitt tal i Vita Husets rosenträdgård när han tillkännagav detta radade Trump upp lögn efter lögn. Det är dock tveksamt om han själv visste att det var lögner, eftersom Trump sannolikt är lika okunnig om vad Paris-överenskommelsen går ut på som han är om t ex klimatvetenskapen eller den amerikanska författningen.

Så vad innebär det här för klimatet? För USA innebär det att klimatarbetet kommer att försinkas på federal nivå tills en mer ansvarsfull och vuxen president tillträder, förhoppningsvis år 2021. Å andra sidan har flera delstater som Kalifornien och New York och fler än 150 amerikanska städer redan uttalat att de tänker fortsätta att arbeta på att uppfylla överenskommelsen.  Många stora företag som General Electric, Microsoft och Apple uttalar också sitt stöd för överenskommelsen (bland de som är glada över Trumps beslut hittar vi å andra sidan Peabody Energy). Och världens andra stora ekonomier som EU, Kina, Japan och Indien tänker fortsätta göra sitt enligt överenskommelsen. Indiens premiärminister säger att det vore en "moraliskt kriminell handling" att svika i klimatfrågan. Förhoppningsvis kommer världens övriga länder också att stanna kvar.

För USA betyder utträdet kanske framför allt att landet ytterligare ökar avståndet till långvariga allierade, och att det alltmer kommer att ses som opålitligt och själviskt. Carl Bildt skriver i WP idag att "Amerika först" skall i praktiken ersättas med "Amerika för sig självt."  "Slutledningen var tydlig", skriver Bildt om Trumps tal, "länder som tidigare beskrevs som allierade med USA ses nu som ett mörkt hot. Paris-klimatöverenskommelsen beskrevs som bara ännu en del av en bredare konspiration mot USA, bedriven främst av länder som traditionellt har setts som allierade". 

Det är inte så vi löser framtidens globala utmaningar. Trumps förvridna psykopatologi (och hans republikanska medlöpares) är ett allvarligt hot mot världen, vare sig det gäller klimatet eller andra miljöfrågor, handel, fred, hälsofrågor, flyktingar eller terrorism.

* "Try and leave this world a little better than you found it, and when your turn comes to die, you can die happy in feeling that at any rate, you have not wasted your time but have done your best."
Robert Baden-Powell

19 maj 2017

Stephen Schneider felciterad igen

År 1989 intervjuades nu bortgångna klimatforskaren Stephen Schneider i tidskriften Discover. Han beklagade svårigheterna  med att kommunicera komplexa vetenskapliga frågeställningar med potentiellt allvarliga konsekvenser i ett medialandskap där det är klatschiga rubriker och korta inslag som gäller:
"On the one hand, as scientists we are ethically bound to the scientific method, in effect promising to tell the truth, the whole truth, and nothing but — which means that we must include all the doubts, the caveats, the ifs, ands, and buts. On the other hand, we are not just scientists but human beings as well. And like most people we'd like to see the world a better place, which in this context translates into our working to reduce the risk of potentially disastrous climatic change. To do that we need to get some broadbased support, to capture the public's imagination. That, of course, entails getting loads of media coverage. So we have to offer up scary scenarios, make simplified, dramatic statements, and make little mention of any doubts we might have. This 'double ethical bind' we frequently find ourselves in cannot be solved by any formula. Each of us has to decide what the right balance is between being effective and being honest. I hope that means being both."
Vi har redan skrivit om det här citatet minst två gånger tidigare (2011, 2014), eftersom klimatförvillare älskar att missbruka det. Ofta återges det i kraftigt nedklippt form. Till exempel, i dag på bloggen "Klimatupplysningen (sic!)" så citerar Gösta Pettersson Schneider så här:
To capture the public’s imagination … we have to offer up scary scenarios, make simplified dramatic statements and make little mention of any doubts we might have. Each of us has to decide what is the right balance between being effective and being honest.
Lägg märket till att Pettersson utelämnar viktiga bitar, som den sista meningen: "I hope that means being both."  Pettersson ger sedan Pettersson sin egen tvivelaktiga tolkning av vad Schneider menade:
Schneider har hävdat att det avkortade citatet ovan tagits ur sitt sammanhang och därför ger en missvisande bild av hans åsikter. Hans oavkortade uttalande klargör sammanhanget: Schneider vet att han som vetenskapsman är etiskt förpliktigad att vara ärlig, dvs. att med hans egna ord säga ”the truth, the whole truth, and nothing but the truth”. Men han känner sig också etiskt förpliktigad att agitera enligt sin alarmistiska övertygelse för att befria världen från ett katastrofhot. Det är detta etiska dilemma Schneider anser att envar forskare har rätt att lösa enligt eget skön genom att inte skilja tro från vetande, utan söka vinna gehör för sin trosövertygelse genom en oärlig framställning av de vetenskapliga rön som gjorts.
 Men detta är inte vad Schneider menade. Hur vet vi det? Han skrev själv ett klargörande i ett nyhetsbrev från The American Physical Society (se sidan 5 i brevet):
"Vested interests have repeatedly claimed I advocate exaggerating threats. Their “evidence” comes from partially quoting my Discover interview, almost always – like Simon – omitting the last line and the phrase “double ethical bind.” They also omit my solutions to the double ethical bind: (1) use metaphors that succinctly convey both urgency and uncertainty (pg. xi of Ref. 3) and (2) produce an inventory of written products from editorials to articles to books, so that those who want to know more about an author’s views on both the caveats and the risks have a hierarchy of detailed written sources to which they can turn. What I was telling the Discover interviewer, of course, was my disdain for a soundbite-communications process that imposes the double ethical bind on all who venture into the popular media. To twist my openly stated and serious objections to the soundbite process into some kind of advocacy of exaggeration is a clear distortion. Moreover, not only do I disapprove of the “ends justify the means” philosophy of which I am accused, but, in fact have actively campaigned against it in myriad speeches and writings. Instead, I repeatedly advocate that scientists explicitly warn their audiences that “what to do” is a value choice as opposed to “what can happen” and “what are the odds,” which are scientific issues (e.g. p. 213 of Ref. 3). I also urge that scientists, when they offer probabilities, work hard to distinguish which are objective and which are subjective, as well as what is the scientific basis for any probability offered. For such reasons I was honored to receive, in 1991, the AAAS/Westinghouse Award for the Public Understanding of Science."
 Schneider argumenterar alltså inte för att forskare ska vara oärliga när de talar med media.

De klimatförvillare som missbrukar Schneiders citat är däremot oärliga, eller möjligen så sprider de ovetandes vidare någon annans förvanskningar. Det finns en kärna av sanning i och med att orden faktiskt kommer från Schneider, men sedan klipper och vinklar man för att ge intryck av att Schneider menade något helt annat och värre än vad han egentligen gjorde. Man kan säga att klimatförvillare ställs inför följande avvägning:
"Å ena sidan vill vi förvilla om klimatvetenskapen, smutskasta klimatforskare och sprida konspirationsteorier så mycket vi bara kan. Å andra sidan får vi inte verka alltför tokiga  eller rabiata eller vara alltför lätta att avslöja. Detta är ett oetiskt dilemma och vi måste var och en bestämma var balansen ligger mellan att förvilla och att upprätthålla ett sken av trovärdighet. Man hoppas att det går att göra båda. "
Jag tycker att Gösta har lyckats med att göra båda sakerna i sitt inlägg.

1 maj 2017

Klimatskifte i Arktis: varmare, våtare, ostadigare

Det arktiska klimatet håller på att bli varmare, våtare och ostadigare. Det säger Arktiska rådet i en sammanfattning (Summary for policymakers) av deras rapport Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA 2017). Den fullständiga rapporten kommer ut senare i sommar.

Här är en video med några av de bidragande forskarna.



Norra ishavet kan bli i stort sett isfritt under sommaren om bara tjugo år, rapporterar man. Samtidigt smälter även inlandsisarna vid både Arktis och Antarktis, och nya rön om smältprocesserna tyder på att avsmältningen kommer att gå fortare än vad man tidigare bedömt. Därför kommer havsytan att stiga fortare än enligt IPCCs lägre projektioner. Man rapporterar också att Arktis förändrade klimat kan komma att  påverka vädermönster längre söderut.

Vi kan göra mycket för att minska uppvärmningen och dess effekter. Men även då kommer vi inte att se en återgång till Arktis "gamla" klimat under det här århundradet. Det har redan gått för långt för det.

Den här bilden som jag har klippt ut från rapporten ger en bra översikt av de förändringar som pågår och vart de troligen leder (klicka på bilden för att förstora den). Tyvärr är en del av texterna i bilden inte alltid så lättlästa, men så var det i redan i originalbilden. Därför har jag sammanfattat texterna under bilden.


Idag ser vi:

  • Varmare atmosfär
  • Smältande glaciärer
  • Smältande istäcken
  • Minskande utbredning av snötäcken och allt kortare snösäsong.
  • Tinande permafrost
  • Förändringar i vegetation och ekosystem (på land)
  • Ökad risk för kusterosion
  • Ökat inflöde av sötvatten och näringsämnen till havet
  • Minskande utbredning av havsis och tunnare havsis
  • Förändringar i ekosystem (i havet)
  • Varmare hav
I mitten av det här seklet förväntas:

  • Varmare och fuktigare luft, och förändrade vindmönster
  • Mindre glaciärer och istäcken
  • Mer metanutsläpp från tinande permafrost
  • Mindre utbredning av snötäcken och kortare snösäsong
  • Mindre utbredning av permafrost nära markytan
  • Varmare, våtare miljö med mer regn
  • Väldigt lite havsis under sommaren
  • Varmare och sötare havsvatten, förändringar i havsströmmar.