150 år med klimaforskning

I midten af det 18. århundrede opdagede man for første gang, at nogle gasarter i jordens atmosfære, såsom karbon dioxid, indfanger varme og på denne måde holder opretholder jordens globale temperatur.

I starten af 1900-tallet fremlagde den svenske forsker Svante Arrhenius ideen om, at menneskelige emmisioner af karbon dioxid før eller senere ville øge temperaturen på jorden.
Arrhenius så ikke dette som noget egentligt problem, og de fleste forskere var på dette tidspunkt også skeptiske overfor ideen om, at mennesker kunne nå at brænde fossilie brændsler af med en sådan fart, at emmisionen kunne have en bemærkelsesværdig effekt.

Over hundrede år er gået siden Arrhenius og de andre forskere fremsatte de første ideer og teorier omkring den menneskelige påvirkning af jordens klima. Det er dog først for nyligt, at det har været muligt for nutidens forskere at underbygge disse teorier.

I mellemtiden er enorme mængder af data er blevet indsamlet verden over. Teknologiske fremskridt har gjort det muligt for forskerne at analysere de indhentede data og vidensniveuaet inden for fysikkens verden (samt inden for mange andre disipliner) er nu så højt, at forskere med stor sikkerhed kan udtale sig om emner indenfor klimaforskningen – også den menneskelige påvirkning.

Hvad vi ved om klimaet i dag, skyldes helt bogstavligt generationer af dedikerede forskere. Dog skal man også være opmærksom på, at det i dag er langt nemmere at observere konsekvenserne af de menneskelige påvirkninger af klimaet.

Gennem det sidste århundrede har vi udledt så meget karbon dioxid til klimasystemet, at konsekvenserne af klimaforandringer, der påvirker mennesker og økosystemer over hele verden, i dag er helt tydelige.

Der kommer hele tiden flere biler, flere fabrikker og flere kraftværker til. Alle påvirker de klimaet hurtigere, end det tidligere var muligt, og skaber derved mere åbenlyse ændringer.

Når jordens temperatur skal måles

For at få et præcist overblik over den globale opvarmning må man indsamle målinger fra hele verden, fordi jorden ikke opvarmes på samme måde alle steder. Faktisk kan nogle steder blive kølet ned, mens andre opvarmes. 

Ligeledes behøver man mange målinger af temperaturerne gennem et langt stykke tid, for at kunne opstille rigtige og præcise langtidsscenarier. For at kunne udvikle den globale temperaturs historie, har forskere været nødt til at rejse til jordens fjerneste egne og finde på måder at se tilbage i tiden på.

Nedenstående er nogle af de kilder, forskere har brugt til at tegne et billede af de globale temperaturer før i tiden:

• Historiske optegnelser: Inkluderer kilder som logbøger fra skibe, landmænds dagbøger og avisartikler. Når disse kilder bliver grundigt gennemgået, kan de give forskerne en række kvantitative og kvalitative data.
  
• Personlige beretninger og mundtlige overleveringer: Nyttig information kan blive indsamlet fra specielt den ældre generation af oprindelige befolkninger, som har basseret deres overlevelse på naturen.
  
• Direkte målinger (fx ved termoter): Målinger som disse går kun circa 300 år tilbage og er yderst sparsomme indtil for circa 150 år siden. Samtidig skal forskelle på temometretyper og andre variabler tages med i beregningerne.
  
• Data indsamlet med balloner og sattelitter: Disse data er yderst brugbare, men desværre er sådanne undersøgelser kun blevet lavet siden 1979.
  
• Tykkelse på træers åreringe: Tykkelse og antal varierer afhængig af vækstbetingelser.
  
• Bundfald fra hav og søer: Flere milliarder tons bundfald ophobes hvert år. Bevarede fossilier og kemikalier i forskellige lag af bundfaldet kan blive brugt til at tolke klimaet i fortiden.
  
• Skeletter fra gamle koraller: Vandtemperaturen, på steder hvor koraller engang har groet, kan blive fastslået gennem sporing af metaller, oxygen og isotoperne fra oxygen i korallernes skelet.
  
• Fossile pollen: Alle planter har en unik form for pollen. Ved at vide hvilke planter der groede på et bestemt tidspunkt i historien, kan forskere drage slutninger om, hvordan klimaet var på det givne tidspunkt.
  
• Iskerner: Sne, der gennem århundrede falder på høje bjerge og på de polare iskapper, bliver til massiv is. Støv og luftlommer, der er blevet fanget i denne proces, giver forskere værdifulde klimadata. Eksempelvis fungerer luft, der er fanget i isen, som en optegnelse for koncentration af karbon dioxid gennem årtusinder.
  
• Observeret smeltning: Hastigheden af gletchiere der trækker sig tilbage, optøning af permafrost, polare iskapper der svinder ind og reduktion af is i Det Arktiske Hav, er alle indikatorer for både kort- og langsigtede klimaændringer.

Det vigtigste ved at foretage disse forskellige målinger og dataindsamlinger er ikke at se på de enkelte datakilder for sig selv, men at se på dem i deres helhed. Dette skaber et videnskabeligt billede af opvarmningen på jorden, der er svært at argumentere i mod, og som matcher den tilsvarende forøgelse i emission af drivhusgasser.

At forudse klimaets fremtid

Globale klimamodeller er matematiske fremstillinger af jordens virkelige klimaforhold. Nogle modeller er lavet, fordi forskerne ønsker at simplificere klimaets komplekse opførsel i nogle (relativt) simple formularer for at søge at forstå, hvordan disse kræfter virker.

Imidlertid forholder det sig sådan, at når man taler om specifikke forudsigelser af, hvordan klimaet opfører sig på lang sigt, så taler man gerne om generelle cirkulationsmodeller.

I disse modeller bliver ligningerne, ved at sammenligne med tilgængelige observationer, modificeret indtil de passer på forholdene i fortiden og nutiden så præcist som muligt.

I og med det er umuligt at kende alle variablerne, og fordi modellerne aldrig vil komme til at beskrive den virkelige verden helt perfekt, kompenserer forskerne for dette ved at køre de samme modeller igen og igen. Mens de gør dette, laver de hele tiden små ændringer i startforudsætningerne (fx ved at ændre vindhastigheden over København med en procent) samt i andre faktorer.

På denne måde kan de få en ide om de mulige resultater. Hvis et resultat forekommer oftere end et andet, så er dette et mere sandsynligt scenarium.

Når alt dette er gjort, kommer hver model ud med en række forskellige resultater. IPCC (FN’s Klimapanel) har til eksempel, efter der er blevet taget højde for alle de tilgængelige modeller, fastlagt en stigning i den globale temperatur på mellem 1.4-5.8o Celsius.

Ukendte faktorer

En ting, som klimamodellerne ikke kan forudsige, er de mulige konsekvenser af feedback mekanismer. På den ene side kan disse mekanismer hjælpe til med at stabilisere klimaet, men på den anden side kan de også få klimaet til at forandre sig langt hurtigere og mere uforudseeligt.

At ignorere klimamodellerne og håbe på, at feedback mekanismerne bringer klimaet på rette vej igen, vil selvfølgelig være uforsvarligt.

En anden ting som klimamodellerne ikke rigtigt kan forudsige, er den menneskelige adfærd. Vi kan således forbrænde en større mængde fossile brændsler, end man pt. regner med, og dermed overskride temperaturstigningen i selv de værste scenarier.

For det tredje kan klimamodellerne heller ikke tage højde for de teknologiske fremskridt. Det kan vise sig, at vi er i stand til at udnytte vedvarende energikilder i højre grad, end man regner med i dag, og dermed holde den globale temperatur nede. 

Læse mere på engelsk:

US National Oceanic and Atmospheric Administration

American Institute of Physics

The Climate Change Connection

ClimatePrediction.Net