↑ Åter till BOKEN

Kapitel 6: Naturliga orsaker till globala temperaturändringar

Om Milankovichcykler och solfläckscykler

Hur temperaturen samvarierar med solaktivitet,
jordmagnetiska index, kosmisk strålning och
luftens koldioxidhalt

 

 

6.1   Milankovichcykler

Alla vet att dygnsmedeltemperaturen på en ort i första hand bestäms av årstiden samt ortens läge på jordklotet. Vi har också fått lära oss att detta hänger samman med att solinstrålningen vid en viss ort och årstid bestäms av jordaxelns lutning i förhållande till jordens omloppsbana runt solen. Sommar blir det när jorden i sitt kretslopp runt solen når de banpartier där jordaxellutningen får solen att stå högt på himlen.

Omloppsbanans form (dess excentricitet) och jordaxelns lutning och riktning i förhållande till fixstjärnorna ändras så smått i långsamma periodiska förlopp (Bild 17). Dessa ändringar kallas Milankovichcykler efter en serbisk matematiker som i början av 1900-talet beräknade cyklernas sammanvägda effekt på solinstrålningen vid olika latituder och årstider. Resultaten gav vid handen att sol-instrålningen långsamt påverkas av Milankovichcyklerna enligt mönster som skulle kunna ge en förklaring till det periodiska uppträdandet av istider.

17 milankovic

Numera har vi tillgång till temperaturkurvor för istidsåldern (t. ex. Bild 12–13). Matematisk analys av sådana kurvor har bekräftat att de till stor del återspeglar cykliska förlopp med samma perioder som de tre Milankovichcyklerna (100 000 år, 41 000 år och 23 000 år). Flertalet forskare stöder därför tanken att istidsålderns dominerade temperaturvariationer härrör från Milankovichcyklernas inverkan på solinstrålningen.

Milankovichcyklerna är dock bara några av den mångfald av faktorer som beaktats när man sökt klarlägga vad som ligger bakom växlingarna mellan istider och interglacialer. Bland annat har man även uppmärksammat oceanernas betydelse för värmelagring, värmetransport och nederbörd, samt fenomen som kontinentalförskjutningar, bergskedjebildningar och polvandringar. Det belyser hur komplex klimatproblematiken är. Orsakerna till istiders uppkomst har diskuterats sedan början av 1800-talet, utan att man ännu har kommit fram till någon allmänt accepterad syn.

Därför är det inte så konstigt att man även har vitt skilda meningar om när nästa istid kan förväntas inträffa. Inom 1 000–10 000 år säger astronomer och geologer utgående från hur det sett ut under de tio senaste istiderna. Inte inom de närmsta 30 000 åren säger IPCC, som anser sig ha lyckats utröna vad som kommer att starta nästa istid. Och så finns det de som tror att vi egentligen redan är inne i en ny istid, men att den maskeras av våra utsläpp av växthusgaser.

Ingen vet, med andra ord, och med det konstaterandet tänker jag lämna Milankovichcyklerna därhän. De är nämligen så långperiodiska att de knappast kan ge något påvisbart bidrag till 1900-talets globala uppvärmning. Låt oss i stället titta på den väsentligaste naturliga källan till temperaturvariationer på decennie- och centennienivå.

 

6.2   Solens aktivitet

Solen är en gigantisk kärnreaktor av fusionstyp. I solens inre produceras varje sekund enorma mängder energi genom omvandling av väte till helium. Energin letar sig så småningom fram till solens yta, där den sänds ut i rymden i form av elektromagnetisk strålning som vi jordbor uppfattar som solsken. Ungefär fyra tiomiljarddelar av strålningen träffar jorden. Det är tillräckligt för att varje vinkelrätt bestrålad kvadratmeter strax ovanför jordens atmosfär ska mottaga en strålningseffekt svarande mot cirka 1 370 watt. Det är samma instrålningsvärde som jag nämnde i avsnittet om strålningsbalansen (Kapitel 2) och då kallade solarkonstant. Det tänker jag fortsätta att kalla den, trots att dess namn i klimatsammanhang numera ändrats till ”total solinstrålning”.

Solens aktivitet visar enligt astronomer flera regelbundna fluktuationer med perioder från 27 dagar upp till tusentals år. Mest påtagliga är de aktivitetsändringar som för med sig att antalet solfläckar varierar i perioder som genomsnittligt är 11 år långa. När vi började skicka upp satelliter i rymden fick vi möjlighet att mäta solarkonstanten med hög precision. Då visade det sig att mätvärdet inte är helt konstant, utan ändras något i takt med solfläckscykeln. När antalet solfläckar är som störst, är även energiutsändningen från solen som störst. Skillnaden mellan det högsta och lägsta cykelvärdet på solarkonstanten är i storleksordningen 1 watt per kvadratmeter. Den totala solinstrålningen ändras alltså bara med någon promille under solfläckscykeln.

18 solfläckar

Direkta mätvärden för solarkonstanten finns endast tillgängliga sedan 1978. Solens aktivitet dessförinnan måste man skatta indirekt, t. ex. från statistik över förekomsten av solfläckar. Sådan statistik har man tillgång till från början av 1600-talet, då kikaren uppfanns. Bild 18 visar att antalet solfläckar först och främst bestäms av den 11-åriga solfläckscykeln. Men man kan också se att det maximala antalet fläckar varierar från cykel till cykel. Lägst har solaktiviteten varit under det s. k. Maunderminimet i slutet av 1600-talet, då solen var i det närmaste fläckfri under femtio år. Högsta solaktiviteten uppvisar 1900-talet. Det kan ställas i relation till att Maunderminimet inföll under lilla istiden, medan 1900-talet präglats av en global uppvärmning.

Man kan komma ännu längre tillbaka i tiden med hjälp av indirekta solmarkörer som de radioaktiva isotoperna C14 och Be10. Bild 19 visar hur solaktiviteten har varierat under det senaste årtusendet enligt C14-mätningar. Resultaten bekräftar den bild som solfläckstatistiken gav. Lägst solaktivitet finner man vid Maunderminimet under lilla istiden. Högst aktivitet finner man under den medeltida värmeperioden. Och under 1900-talet! För mätserier som sträcker sig 10 000 år tillbaka i tiden har man på liknande sätt bland annat sett en förhöjd solaktivitet under det holocena optimet.

19 solaktivitet c14

Observationer av dessa slag ligger till grund för klimatskeptikers slutsats att ändringar av solens aktivitet är den huvudsakliga källan till de senaste årtusendenas klimatförändringar. Slutsatsen är föga kontroversiell vad förindustriell tid beträffar, men flertalet skeptiker utsträcker den till att även gälla 1900-talets globala uppvärmning. Förra århundradets osedvanligt höga solaktivitet förefaller ge fog för ett sådant synsätt. Så låt oss titta lite närmre på vad forskare har funnit beträffande solaktivitetens inverkan på jordens temperaturutveckling under 1900-talet.

 


6.3   Solaktiviteten under 1900-talet

1991 rapporterade danskarna Friis-Christenssen och Lassen att det finns ett tydligt samband mellan solfläckscykelns längd och jordytans medeltemperatur på norra halvklotet (Bild 20). Rapporten blev starkt uppmärksammad, eftersom den gav kvantitativt belägg för att variationer av solens aktivitet kan ha haft ett avgörande inflytande på klimatutvecklingen under 1900-talet.

 

20 Friis

De senaste två decennierna har därför forskare från skilda vetenskapsområden lagt ner stor möda på att undersöka om det finns andra påvisbara samband mellan temperaturer och solfläcks-cykeln. Den mödan kunde man ha sparat sig, tycker du kanske, eftersom temperaturkurvan i Bild 20 är så jämn att ingen rimligen kan tro att den återspeglar några 11-årsperioder. Helt riktigt! Den avbildade temperaturkurvan saknar påvisbar periodicitet. Men skälet till det är att kurvan avsiktligt har utjämnats för att framhäva den långsiktiga trenden och filtrera bort kortfristiga temperaturvariationer.

I själva verket fluktuerar de årliga medeltemperaturerna några grader runt den långsiktiga trenden. Det är i sådana årsvisa fluktuationer man sökt efter variationer hänförbara till den 11-åriga solfläckscykeln. Av IPCC:s och NIPCC:s rapporter framgår att forskare numera kunnat påvisa sådana variationer i ett stort antal temperaturserier, liksom i temperaturberoende fenomen som havsströmmar, vindar och nederbörd. De periodiska temperatursvängningarna är så stora att de endast till en mindre del kan vara en direkt följd av solarkonstantens variation under solfläckscykeln. IPCC och några forskargrupper anser därför att ändringar i solinstrålningen troligen förstärks av indirekta återkopplingar, t. ex. genom värmeöverföring från stratosfärens ozonlager där huvudparten av den ultravioletta delen av solens ljus absorberas. Men påfallande många forskare framhåller att deras observationer inte nödvändigtvis återspeglar solinstrål-ningens styrka utan i stället kan ha sin förklaring i solaktivitetens effekt på den kosmiska strålningen enligt en hypotes som jag ska redogöra för i nästnästa avsnitt.

På en skeptisk hemsida presenterades år 2009 en analys av det som matematiker kallar första derivatan av de globala årsmedeltemperaturernas fluktuationer, dvs. man räknade fram hur snabbt temperaturerna ändrats. Resultaten visas i Bild 21 och ger ett visuellt övertygande belägg för att solaktiviteten påverkar temperaturerna. Topparna i bildens så kallade differenskurva svarar mot de tillfällen då temperaturökningen varit som snabbast i förhållande till omgivande år. Dessa tillfällen sammanfaller nästan topp för topp med årtalen för solfläckscykelns maximala aktivitet.

21 solfläckscykel diff spektrs

1900-talets temperaturer och temperaturberoende fenomen har ofta även befunnits uppvisa en cyklisk komponent med en period av 22 år. Så är till exempel fallet för de globala årsmedel-temperaturerna. En antydan om hur denna 22-årskomponent uppkommer får man genom att mera detaljerat studera differenskurvan i Bild 21. De högsta topparna (dvs. de snabbaste temperaturuppgångarna) svarar mot solfläckscykler med udda nummer, medan solfläckscykler med jämna nummer svarar mot långsammare ändringar av temperaturen. Det är alltså bara vart tjugoandra år som de allra snabbaste temperatursvängningarna uppträder.

22-årskomponenten är av speciellt intresse, eftersom den tyder på att solens magnetfält har en stark inverkan på jorden klimat. Solfläckar är ett nämligen ett magnetiskt fenomen. De återspeglar att solen roterar snabbare vid ekvatorn än vid polerna och på så sätt får de magnetiska fältlinjerna att sno ihop sig. Detta för bland annat med sig att solen normalt kastar om sin magnetiska polriktning nära aktivitetstoppen i varje solfläckscykel. I magnetiskt avseende är alltså cykelns period 22 år. Det är först efter 22 år som man får tillbaka den ”gamla” solen med magnetpolerna i den ursprungliga orienteringen.

Att 11-årsvariationen av solaktiviteten har en påvisbar inverkan på jordens klimat förefaller alla numera vara överens om. Men vad vet man om solaktivitetens långsiktiga trend under det senaste århundradet? Har sambandet i Bild 20 en reell fysikalisk bakgrund eller rör det sig om ett slumpmässigt sammanträffande?


6.4   Solaktivitetens långsiktiga trend under 1900-talet

I sin publikation år 1991 använde Friis-Christenssen och Lassen solfläckscyklernas längd som ett mått på solaktiviteten. Två år senare tog solforskarna Hoyt och Schatten fram ett bredare baserat aktivitetsmått genom att även väga in antalet solfläckar, proportionen halvfläckar, cykelns avklingningshastighet och solens ekvatoriella rotationshastighet.

År 2005 fann astrofysikern Soon att det föreligger en påfallande korrelation (samvariation) mellan Hoyt-Schattens solaktivitetsmått och 1900-talets lufttemperaturer i Arktis (Bild 22). Samma sak har senare även visats gälla för årsmedeltemperaturerna i USA.49 I båda fallen stärktes korrelationen något om man förutsatte att det är en tidsfördröjning på ett par år mellan ändringarna av solens aktivitet och ändringarna av temperaturen. Temperaturen befanns dessutom vara mycket starkare korrelerad med solaktiviteten än med luftens halt av koldioxid. Skeptiker tar därför samvariationerna i Bild 22 som ett starkt belägg för att 1900-talets globala uppvärmning huvudsakligen orsakats av ändringar i solaktiviteten.

22 Hoyt o Arktis

Men kan temperaturutvecklingen i vissa regioner på norra halvklotet verkligen säga någonting om globala klimatförändringar? Jodå, det är inte bara möjligt, utan rent av troligt. Så gott som alla försök att förklara istidernas uppkomst utgår från de regionala förändringar av solinstrålningen som Milankovichcyklerna ger upphov till. Istiderna med deras globala kyla har uppstått när somrarna i de nordliga delarna av norra halvklotet blivit för korta eller för kalla för att smälta bort vintersnön. Omvänt bör då även interglacialernas värmeperioder kunna påverkas av regionala förändringar av solinstrålningen. Ur skeptikernas synpunkt är det därför logiskt att leta efter tecken på solaktivitetens inflytande i regionala temperaturkurvor. Tecknen skulle kunna vara svårare att spåra i globalt sammanvägda resultat.

Kommer därtill att temperaturkurvan i Bild 22 enligt de senaste årens rön kan vara mera typisk för jordens globala temperaturutveckling än de globala temperaturkurvor som IPCC gett sitt stöd. Den möjligheten ska jag återkomma till i Kapitel 12.

Vad säger då IPCC om resultaten i Bild 22? Ingenting, eftersom man inte tog upp Soons arbete för bedömning. Men en av IPCC:s huvudförfattare har anfört att Hoyt-Schattens solaktivitets-kurvor är otillförlitliga som mått på solarkonstantens långsiktiga variation, bland annat eftersom de väger in faktorer som inte har någon uppenbar inverkan på solarkonstanten.50 Det kan nog vara sant. Men det innebär också att Hoyt-Schattens kurvor ger en bredare bild av solens aktivitet och därmed kan inkludera faktorer (t. ex. solens magnetfält) som kanske är av större betydelse än solarkonstanten för temperaturutvecklingen på jorden. Korrelationen i Bild 22 är påvisad och är långt påtagligare än korrelationen mellan temperaturer och luftens koldioxidhalt. Det kräver en förklaring, inte en bortförklaring.

Från januari 2010 till mars 2015 har det publicerats mer än 200 vetenskapliga arbeten som lett till slutsatsen att variationer av solaktiviteten är mera betydelsefulla för jordens klimat än variationer av luftens koldioxidhalt.51 IPCC tog i 2013-års huvudrapport hänsyn till dessa resultat genom att överge sin tidigare ståndpunkt att ändringar av solarkonstanten är den enda klimatologiskt intressanta effekten av variationer av solaktiviteten. Man anslöt sig till skeptikernas syn att energiflödet vid atmosfärens utkant (solarkonstanten) är av mindre klimatologiskt intresse än energiflödet som når fram till jordens yta, och att det senare bör vara starkt påverkat av variationer i molntäckets utbredning.

Därmed har man närmat sig tankegångar som de senaste två decennierna förts fram av skeptiker och som länkar ändrad solaktivitet till ändrad molnbildning och därmed till klimatförändringar.

 
49
  D’Aleo, 2008, Icecap, Solar Cycles, Solar Changes and the Climate
50  D. Lowe et al., 2008, Poles Apart, Seminal Paper 5
51 http://hockeyschtick.blogspot.se/2015/02/over-200-peer-reviewed-papers.html

 

 

6.5   Kosmisk strålning

På solens yta förekommer ständiga utbrott, som slungar ut en ström av laddade partiklar i rymden. Denna partikelström kallas solvind och är som kraftigast under solfläckscykelns aktivitetstopp.

Här på jorden märker vi inte så mycket av solvinden, eftersom jordens magnetfält avskärmar oss från det mesta av den. De delar av solvinden som når fram till jorden styrs av magnetfältet mot polarområdena, där de ger upphov till norrsken och sydsken. Vid kraftiga solutbrott kan solvinden bli så stark att den påverkar jordens magnetfält. Då uppstår geomagnetiska stormar som ställer till besvär i form av störningar i radiokommunikationer och kraftledningsnät.

Solvinden påverkar även solens magnetfält, vars effekter når långt utanför före detta planeten Plutos bana. Solens magnetfält har en avskärmande effekt på den så kallade stjärnvinden, vilken utgörs av partikelströmmar som har sitt ursprung i kosmiska skeenden utanför solsystemet. Den del av stjärnvinden som når fram till jorden kallas för kosmisk strålning.

Ju högre solaktiviteten är, desto svagare blir den kosmiska strålningen. Det anade man redan för femtio år sedan, och numera har satellitmätningar definitivt konfirmerat att så är fallet. 1997 fann dansken Svensmark att den kosmiska strålningens intensitet även samvarierar med mängden låga moln i jordens atmosfär. Bild 23 visar de observerade korrelationerna, så som de beskrivits i ett av flera arbeten som bekräftat Svensmarks observationer.
23 kosmisk strålning mm

Moln uppstår när vattenånga kondenseras till vattendroppar. Vattnets övergång från gasfas till flytande fas underlättas starkt om det finns någon form av kondensationskärnor som vattendropparna kan byggas upp runt. När kosmisk, radioaktiv och annan energirik partikelstrålning passerar genom luft slår den sönder luftmolekyler till joner. Dessa joner kan fungera som kondensationskärnor för vatten. Det drog man i atomfysikens barndom nytta av genom att konstruera Wilsons dimkammare för att kunna påvisa och studera joniserande strålning. Dimkammaren innehöll luft som övermättats med vattenånga. När en energirik partikel passerade genom kammaren lämnade den efter sig ett dimspår, ungefär som jetflygplan ibland lämnar efter sig en strimma av kondenserad vattenånga.

Svensmark insåg att korrelationen mellan kosmisk strålning och molnbildning på låg höjd skulle kunna återspegla strålningens joniserande effekt. Vidare visste han att låga moln har en avkylande effekt på jordens yttemperatur. Därför föreslog han att variationer av solaktiviteten kan påverka klimatet genom följande mekanism: Förhöjd solaktivitet ger ökad magnetisk avskärmning av den kosmiska strålningen, vilken därför minskar. Detta leder till en minskad mängd av kylande låga moln och därmed till högre globala temperaturer.

Svensmarks hypotes öppnade för helt nya tankegångar och har gett upphov till ett stort antal följdstudier som utförligt behandlas i NIPCC:s rapport. Flera studier har bekräftat Svensmarks observationer. Andra har lett till slutsatsen att det inte föreligger någon generell korrelation mellan kosmisk strålning och molnbildning. Det skulle kunna ha sin förklaring i att moln-
bildning är en komplex process; jetflygplan lämnar inte alltid kondensationsstrimmor efter sig.

På grund av sådana oklarheter pågår för närvarande en livlig vetenskaplig debatt om Svensmarks förslag vad avser detaljmekanismen för den kosmiska strålningens inverkan på molnbildningen. I det avseendet bekräftades sommaren 2011 kritiska detaljer av Svensmarks förutsägelser av en stor internationell forskargrupp (63 experter från 17 institutioner) genom experiment utförda vid den kärnfysiska organisationen Cerns partikelaccelerator.52 Bland annat fann man att kosmisk strålning stimulerar uppkomsten av sådana kondensationskärnor som är av betydelse för uppkomsten av låga moln. Därmed föreligger det nu en fastställd orsaksmässig koppling mellan kosmisk strålning och molnbildning.

En intressant följd av Svensmarks hypotes är att jordens klimat skulle kunna vara beroende av i vilken del av Vintergatan solsystemet befinner sig. Stjärnvinden, och därmed den kosmiska strålningen med sin avkylande effekt, bör vara starkast i stjärnrika områden. Det har förekommit flera omfattande nedisningar av jorden långt före istidsåldern när atmosfärens koldioxidhalt var långt högre än nu. De senaste 500 årmiljonernas mest markanta nedisningar har enligt astro-fysikern Shaviv inträffat när solsystemet passerat Vintergatans stjärnrika spiralarmar.53 Han tycker sig även kunna spåra en periodicitet på 34 miljoner år i den kosmiska strålningen, vilket hänfördes till att solsystemet periodiskt hoppar som en delfin uppåt och nedåt genom det stjärnrika vintergatsplanet i sin bana runt galaxens centrum.

Svenmarks idéer har åstadkommit en revolution i det klimatologiska tänkandet och fört ut det på ett galaktiskt plan. Det återstår fortfarande mycket att reda ut beträffande den kosmiska strålningens inverkan på molnbildning och eventuella betydelse för klimatet. Likväl visar resultaten i Bild 23 att variationer av solaktiviteten påverkar molnbildningen enligt principer som klimatmodellerare hittills inte tagit någon hänsyn till. Och i motsats till alarmisternas klimatmodeller kan Svensmarks hypotes förklara varför temperaturerna på jorden uppvisar en 22-årskomponent som med stor sannolikhet återspeglar solens magnetiska egenskaper.

 

52  J. Kirkby et al., 2011, Nature 476:429
53  N. Shaviv, 2003, New Astronomy 8:39

 

6.6   Sol- och jordmagnetism

1999 rapporterade astrofysikern Mike Lockwood att solens magnetfält har fördubblats i styrka under 1900-talet.54 Det är helt i linje med andra belägg (t. ex. Bild 18–19) för att solaktiviteten har ökat under förra århundradet. Likaså tycks det råda enighet om att den kosmiska strålningen visat en stark negativ korrelation med 1900-talets temperaturer, åtminstone fram till 1987. Sådana observationer är kvalitativt förenliga med Svensmarks idéer om den kosmiska strålningens betydelse för 1900-talets globala uppvärmning.

Likväl tror inte Lockwood att kosmisk strålning har någon avgörande inverkan på jordens klimat. I stället påpekar han att solaktivitet och solmagnetism skulle kunna påverka moln-
bildning och temperaturer enligt helt andra mekanismer. Solens magnetfält växelverkar till exempel med jordens magnetfält och orsakar variationer i det senare. Det har betydelse för styrkan av de elektriska fält som byggs upp i atmosfären, vilket skulle kunna inverka på molnbildning i allmänhet och utvecklingen av åskmoln i synnerhet.

Styrkan av det jordmagnetiska fältet har uppmätts sedan mitten av 1800-talet. Under de senaste femton åren har flera rapporter påvisat samband mellan dessa så kallade jordmagnetiska index och temperaturer eller andra klimatvariabler. Som belysande exempel visas i Bild 24 data framlagda av en bulgarisk-italiensk forskargrupp till stöd för sin slutsats att globala temperaturer sedan 1860 samvarierat med jordmagnetismen, vilken i sin tur befanns återspegla solaktiviteten så som den anges av antalet solfläckar.

24 jordmagnet index

NIPCC beskriver ett stort antal studier som tyder på att variationer av solaktiviteten har haft en avgörande inverkan på jordens temperaturutveckling under holocen i sin helhet. Påfallande många av studierna lyfter fram effekter på molnbildningen som en trolig förklaring till de korrelationer man påvisat.

54  M. Lockwood et al., 1999, Nature 399:437

 

 

6.7   Oceanernas temperaturoscillationer

Alla vet att haven ändrar temperatur i takt med solinstrålningens årstidsväxlingar. Mindre känt är det måhända att jordens oceaner uppvisar långsiktigare temperaturoscillationer med perioder från ett halvt decennium till flera decennier. Den mest omskrivna av dessa periodiska fenomen är El Niño, vilken utmärks av att ytvattnet utanför Sydamerikas västkust vart fjärde till sjätte år blir åtskilliga grader varmare än normalt. El Niño ersätts efter några år av den kylslagna La Niña genom att kallt djuphavsvatten från Humboldtströmmen väller upp till ytan.

El Niño kallas även den Södra oscillationen, eftersom den ingår i en periodisk klimatväxling som berör hela södra delen av Stilla Havet. När det är varmt och regnigt i Sydamerika är det kallt och torrt i Indien och Australien, och vice versa. Dessutom uppvisar såväl Stilla Havet som Atlanten cykliska temperaturväxlingar med en period av cirka 60 år. Dessa kallas den Pacifiska dekala oscillationen (PDO) och den Atlantiska multidekala oscillationen (AMO).

Effekterna av oceanernas temperaturoscillationer tycker man sig kunna spåra tusentals år tillbaka i tiden, varför det torde röra sig om soldrivna fenomen i likhet med Golfströmmen. Detta stöds enligt NIPCC av ett antal rapporter där man funnit att El Niño, de Atlantiska temperatursvängningarna och närbesläktade företeelser som tropikernas nederbörd (bl. a. monsunregnen) uppvisar korrelationer med solfläckscykeln och jordmagnetiska index. Däremot finns det ingen korrelation mellan styrkan eller frekvensen av El Niño och atmosfärens koldioxidhalt.55

Oceanernas ytvattentemperaturer är av stor betydelse för klimatet. Utan Golfströmmen skulle Skandinavien ha varit lika ogästvänligt som norra Sibirien. Därför är det inte konstigt att oceanernas värmeoscillationer kan spåras i regionala temperaturkurvor för diverse landområden. El Niño ger till och med utslag i jordens globala temperatur och bör därmed räknas som en signifikant naturlig källa till globala temperaturvariationer.

Meteorologen D’Aleo och geologen Easterbrook har visat att 1900-talets årsmedeltemperaturer i USA följer en kurva som återspeglar temperaturoscillationerna i de två oceanerna på ömse sidor om landet (Bild 25). Detta är inte ägnat att förvåna, enligt vad som sades i förra stycket. Men det anmärkningsvärda är att man tillfredsställande kunde simulera temperaturkurvan genom att endast ta hänsyn till de två oceanernas naturliga temperaturoscillationer. Ingenting tydde enligt analysen på att koldioxidens växthuseffekt bidragit märkbart till de observerade amerikanska temperaturvariationerna. Temperaturutvecklingen i Arktis liknar den i USA (se Bild 22) och har kunnat beskrivas på samma sätt. Det stöder den slutsats som år 2008 drogs av forskare vid USA:s National Oceanographic and Atmospheric Administration: Det sena 1900-talets globala uppvärmning till lands tycks återspegla havens temperaturoscillationer snarare än ökande koncentrationer av växthusgaser.56

25 temp i USA
Skeptiker tar av förståeliga skäl sådana resultat som belägg för att antropogena utsläpp av växthusgaser inte har någon större effekt på jordens yttemperaturer.


55  
S. Stevenson, 2012, Geophysical Research Letters 39:L17703

56   G. P. Cosmo & P. D. Sardeshmukh, 2008, Climate Dynamics 32:333

 


6.8   Analytiskt påvisade temperaturoscillationer

En mångfald forskare utöver D’Aleo och Easterbrook har dragit slutsatsen att det finns cykliska inslag i diverse holocena mätserier med temperaturanknytning. Några av dessa cykler har påträffats så ofta att man funnit för gott att namnge dem. Dit hör t. ex. DeVriescykeln (period cirka 200 år) och Hallstattcykeln (period cirka 2000 år).

Det senaste decenniet har matematiskt skolade forskare börjat använda Fouriertransformer och liknande våganalytiska metoder för att spåra cykliska inslag i tidsberoendet av temperaturanknutna fenomen. NIPCC uppmärksammar bland annat arbeten av fysikern Nicolai Scafetta, som dragit slutsatsen att cykliska naturliga temperaturvariationer svarar för huvudparten av 1900-talets globala uppvärmning. I en publikation år 2012 visar han att största delen av den globala temperaturutvecklingen sedan 1850 kan beskrivas som en effekt av temperaturcykler med perioder på cirka 10, 20 och 60 år.57 Dessa hänför han till astronomiska skeenden.

Det ligger nära till hands att identifiera Scafettas två kortperiodiska cykler som den 11-åriga solfläckscykeln och dess 22-åriga magnetiska komplement, vilkas klimatpåverkan redan är befäst. 60-årscykelns ursprung lär bli föremål för debatt, men det finns ingen större anledning att betvivla dess existens och inverkan på klimatet. Scafetta ger referens till arbeten som belägger att monsunregnen uppvisar en cyklisk 60-årskomponent, och att detta var känt i antika högkulturer och t. ex. omnämns i gamla sanskrittexter. I föregående avsnitt nämndes att perioden är cirka 60 år för Atlantens och Stilla Havets multidekala temperaturoscillationer. Jordens globala temperaturkurva (Bild 5) uppvisar också markanta värmetoppar med 60 års mellanrum, nämligen år 1880, 1940 och 2000.

1900-talets globala uppvärmning kan alltså delvis förklaras som en naturlig cyklisk variation med perioden 60 år. Detta förlopp skulle mycket väl kunna vara överlagrat av cykliska variationer med perioder på hundratals eller tusentals år, i varje fall om sådana styrt jordens temperaturutveckling i förindustriell tid. En norsk grupp undersökte nyligen om så varit fallet genom våganalys av temperaturdata från den grönländska iskärnan GISP2, vilken täcker tiden från 2000 f Kr till 1855 e Kr. Man kunde identifiera flera cykliska inslag och konstruerade en modell baserad på de tre mest dominanta cyklerna, vilkas perioder skattades till 2 804, 1 186 och 556 år. Norrmännens enkla modell ger en förvånansvärt god beskrivning (Bild 26) av temperaturutvecklingens huvuddrag under det tidsavsnitt som iskärnan täcker.

26 cykler temp

Resultaten i Bild 26 är anmärkningsvärda i flera avseenden. För det första visar själva iskärnemätningarna (svart kurva) att temperaturen långsiktigt sjunkit de senaste 4 000 åren. Utgår vi från att det numera blivit lika varmt som det var under den medeltida värmeperioden, tycks vi lugnt kunna låta temperaturen stiga ytterligare två grader utan att få det hetare om öronen än man hade det under den så kallade minoiska värmeperioden för drygt 3 000 år sedan.

För det andra stöder modellsimuleringen tanken att den nuvarande värmeperioden återspeglar samma temperaturcykel som tidigare gett upphov till de medeltida, romerska och minoiska värmeperioderna. Slutligen antyder simuleringen att denna cykel är av sådan styrka att den kan ha svarat för 1900-talets globala uppvärmning och kanske rent av kan få temperaturen att fortsätta att stiga i ytterligare hundra år. Den sentida globala uppvärmningen kan mycket väl vara en naturlig variation och ses som en cykliskt betingad återhämtning efter lilla istidens kyla. Det skulle förklara varför 1900-talets glaciäravsmältning startade redan i början av 1800-talet och därefter fortgått i en jämn takt som inte påverkats av den starka ökningen av luftens koldioxidhalt (Avsnitt 5.5).

NIPCC ger på sin hemsida referenser till ett trettiotal arbeten från 2010–2012 som tyder på att 1900-talets globala uppvärmning återspeglar långperiodiska temperaturvariationer.58 I en omfattande limnologisk studie av de senaste tusen årens temperaturutveckling i norra Spanien59 förklarades 1900-talets temperaturvariationer som förlängningen av en naturlig multicentennial oscillation, överlagrad med multidekala fluktuationer. Författarna fann ingen anledning att hänföra 1900-talets globala uppvärmning till luftens stigande koldioxidhalt.

Så alarmisterna skulle ha fått allt om bakfoten? Låt oss gå tillbaka och granska de argument som fick forskarna att slå larm om att 1900-talets utsläpp av fossil koldioxid gett upphov till en global uppvärmning av jorden!

 

57   N. Scafetta, 2012, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestial Physics, 80:296
58   http://www.nipccreport.org/archive/temperature/millennial.html

59   M. Morellon et al., 2011, Journal of Paleolimnology 46:423

 


6.9   Samband mellan temperatur och koldioxidutsläpp

Den röda kurvan i Bild 27 anger ändringarna av jordens globala temperatur sedan år 1900, medelvärdesutjämnat över fem år. Den svarta kurvan visar hur användningen av fossila bränslen ökat under samma period. Graferna ger inte någon statistiskt försvarbar bild av hur väl eller illa kurvorna återspeglar varandra, utan har konstruerats för att förtydliga det resonemang som följer.
27 korrelation co2 temp

Kvalitativt är det uppenbart att bildens två kurvor samvarierar, eftersom båda visar en uppåtgående trend. Men korrelationen är inte särskilt stark. Nästan hälften av förra århundradets globala uppvärmning inträffade under perioden 1910–40, trots att utsläppen av fossil koldioxid då var tämligen blygsamma. 1940–75 ökade användningen av fossila bränslen i snabb takt. Det avsatte inga som helst spår i de globala temperaturerna, vilka i stället sjönk något. Sett över århundradet som helhet, är det bara under kvartsseklet 1975–2000 som temperaturutvecklingen varit i tydlig fas med utsläppen av fossil koldioxid.

Bristen på detaljerad samvariation mellan temperatur och utsläppen av fossil koldioxid har sedan länge anförts som argument mot hypotesen att 1900-talets globala uppvärmning beror på koldioxidens växthuseffekt. Alarmisternas motargument har varit att temperatursvackan mellan 1940 och 1975 uppkommit på grund av luftföroreningar, vilkas avkylande effekt har avtagit när man omsider började rena utsläppen. Trots subjektivt anpassade osäkra antaganden om luftföroreningarnas mängd och effekt60 förmår de IPCC-stödda klimatmodellerna inte återge temperatursvackan 1940–75, utan placerar 1940 års temperaturtopp runt 1960. Den observerade temperaturtoppen och efterföljande svacka överensstämmer däremot med svackan i solaktiviteten enligt Hoyt-Schattens kurva (Bild 22) eller enligt jordmagnetiska index.

Det som klimatmodellerare haft störst svårighet att förklara är emellertid inte temperatur-svackan, utan den kraftiga uppvärmningen av jorden i början av 1900-talet. Försöker man beskriva denna som en växthuseffekt, så ger modellerna alldeles för höga temperaturer mot slutet av 1900-talet. Samtliga IPCC-stödda klimatmodeller utgår därför numera från att solaktiviteten har lämnat högst signifikanta bidrag till temperaturutvecklingen under 1900-talets första hälft. Det är skälet till att IPCC endast vågar dra slutsatsen att växthuseffekten varit huvudorsak till den globala uppvärmningen under senare hälften av 1900-talet.

Alarmisternas svårigheter att förklara den svaga korrelationen mellan temperatur och koldioxidhalt har drastiskt förvärrats under det vi hittills sett av 2000-talet. Luftens koldioxidhalt har fortsatt att öka, enligt IPCC i snabbare takt än någonsin tidigare. Men den globala uppvärmningen avstannade. Det ska jag återkomma till i Kapitel 11.

Men innan dess är det befogat att uppmärksamma ett samband som med säkerhet måste föreligga mellan globala temperaturer och de atmosfäriska koldioxidnivåerna.


60  
S. E. Schwartz et al., 2008, Nature reports Climate Change 2:23

 


6.10   Termisk avgasning

Al Gore är snillrik som opinionsbildare, men står fjärran från min idealbild av en god folkupplysare. I sina böcker, filmer och föreläsningar presenterar han först hockeyklubban och andra argument för att 1900-talets globala uppvärmning orsakats av koldioxidens växthuseffekt. Sedan lägger han fram resultaten från iskärneanalyserna vid Vostok-stationen (Bild 28), vilka visar att yttemperaturerna vid Antarktis samvarierat med luftens koldioxidhalt. Dessa data kommenterar Al Gore vanligen på följande sätt:61
Sambanden kan vara komplexa. Men det finns ett samband som är långt starkare än de andra: När det finns mycket koldioxid, så ökar temperaturen

28 vostok co2

Ordföljden i uttalandets sista mening klargör att Al Gore vill få oss att tro att jordens historia är full av exempel på att höga koldioxidhalter har gett upphov till höga temperaturer genom växthuseffekten. Brasklappen om att sambanden kan vara komplexa föranleds av Al Gores insikt om att sista meningen lika gärna kunde ha lytt: ”Varje gång temperaturen ökar, så ökar också koldioxidhalten”. Grundproblemet vid tolkningen av resultaten i Bild 28 är nämligen att avgöra vad som är orsak och vad som är verkan.

Man har i hundratals år känt till att gasers vattenlöslighet är temperaturberoende. Kallt vatten löser större mängder gas än varmt vatten. Upphettar man luftmättat vatten börjar små luftbubblor frigöras och stiga mot vattenytan. Effekten både syns och hörs (som ett stilla brus) varje gång du värmer vatten till ditt te eller kaffe. Den har till och med fått ett teknisk namn, termisk avgasning, eftersom konstruktionstekniker ofta måste ta hänsyn till den.

Vad tolkningen av Vostok-kurvorna beträffar vet vi att temperaturkurvan återspeglar astronomiska faktorer som instrålningen av solenergi (Avsnitt 6.1). Däremot finns det ingenting som tyder på att astronomiska faktorer kan påverka luftens koldioxidhalt på annat sätt än via ändringar av temperaturen. Därför är den enklaste tolkningen av resultaten i Bild 28 att variationer av temperaturen har gett upphov till en motsvarande variation av luftens koldioxidhalt på grund av termisk avgasning. Samma samvariation borde då föreligga för alla luftgaser i Vostok-iskärnan. Att så är fallet har åtminstone befästs för två gaser (metan och lustgas) utöver koldioxid.

Al Gore har rätt i ett avseende. Sambandet mellan kurvorna i Bild 28 kan vara komplext, eftersom vi inte kan utesluta att termiskt frisatt koldioxid ger en temperaturförstärkande återkoppling på grund av växthuseffekten, om den senare är stark nog. Men man ska akta sig för att låta denna möjliga återkoppling skymma vad som är orsak och vad som är verkan.

Isbildning anses ha en förstärkande effekt på temperatursänkningar genom sin inverkan på jordens reflektionsförmåga. Varje gång isen lägger sig på Vänern är temperaturen låg i Västra Götaland. Men skulle någon ta detta som belägg för att det är isen som framkallat kylan i Västra Götaland? Naturligtvis inte! Vi vet av erfarenhet att det är kylan som orsakar isbildningen, inte tvärtom. Kylan kommer först, och sedan lägger sig isen.

Ett flertal forskargrupper har funnit att Vostok-kurvorna i Bild 28 ger en liknande anvisning om vad som är orsak och vad som är verkan. Temperaturvariationerna tycks nämligen föregå ändringarna i koldioxidhalten med vad som uppskattats till mellan 400 och 1200 år.62 I en detaljerad statistisk analys av Vostok-resultaten fann ryska forskare att ändringar av metan- och koldioxidhalterna släpar efter temperaturändringarna med 500–1000 år. men man påpekade också att dessa eftersläpningar är i samma storleksordning som iskärneanalysernas tidsupplösning.63 Den statistiska signifikansen av eftersläpningens uppskattade storlek är med andra ord tveksam.

IPCC godtar emellertid skeptikernas tolkning av Vostok-kurvorna utan minsta protest. Det är inte så konstigt. Att fästa tilltro till Al Gores insinuationer vore förödande för det alarmistiska budskapet. Enligt Vostok-kurvorna svarar en ökning av luftens koldioxidhalt med 10 ppm mot 1 grads höjning av temperaturen. Skulle det vara typiskt för växthuseffektens storlek, borde 1900-talets ökning av luftens koldioxidhalt med cirka 70 ppm ha gett en global uppvärmning på cirka 7 grader, tio gånger mer än vad som observerats.

Vostok-kurvorna ger alltså belägg för att temperaturändringar påverkar luftens koldioxidhalt i den för termisk avgasning förväntade riktningen. Den effekten måste även 1900-talets globala uppvärmning ha haft. En del av den observerade ökningen av luftens koldioxidhalt måste härröra från termisk avgasning. Därmed kommer vi in på temat för efterföljande kapitel, vilket rör koldioxidens omsättning i naturen.