Vanndamp står for cirka 50 prosent av drivhuseffekten på Jorden, skyer for cirka 25 prosent og CO₂ for cirka 20 prosent, ifølge publiserte resultater fra NASA.

grunnlag for drivhuseffekten

Atmosfærisk tilbakestråling er varmestråling fra atmosfæren i retning ned mot jorden, som dermed er energi som forblir i jordens klimasystem. Det er en viktig del av energibalansen på jordoverflaten og bidrar til således til drivhuseffekten, altså at jorden har en gjennomsnittlig temperatur som gjør liv mulig.

Solstråling er energi mot jorden i form av kortbølget elektromagnetisk stråling, for en stor del synlig lys, går nokså uhindret gjennom atmosfæren og treffer jordens overflate hvor det blir absorbert. Dette fører til at jordoverflaten, både landjord og hav, varmes opp, dermed vil overflatene emittere, altså sende ut, langbølget varmestråling mot atmosfæren. Denne typen stråling går ikke like uhindret gjennom atmosfæren som den kortbølgede solstrålingen, derimot blir en ganske stor del av denne energien tatt opp av atmosfærens såkalte drivhusgasser. Energien som tas opp av atmosfæren sendes ut igjen fra gassmolekylene som langbølget stråling, noe opp og ut i verdensrommet, og noe ned mot jorden. Det er delen av denne strålingen som går ned mot jorden som kalles for atmosfærisk tilbakestråling. Kvantifisering av denne strålingen under forskjellige forhold er viktig både for å kunne lage klimamodeller og for meteorologi.

drivhuseffekten kan også studeres i et kunstig drivhus

Høyfrekvent solstråling går gjennom glasstaket i drivhuset. Når lyset treffer bakken inne i drivhuset omdannes lysenergien til lavfrekvent varmestråling, og når denne avgis fra bakken stiger den opp mot taket i drivhuset. Men den slipper ikke ut gjennom glasset. Den 'fanges' inne i drivhuset og varmer det dermed opp. Varmen kan forsterkes med CO2.  

Hvordan økende karbondioksid varmer opp havet

På samme måte som en oppvarmet kjele med vann tar litt tid før den koker opp, virker det intuitivt at verdenshavene også vil ta litt tid å reagere fullt ut på global oppvarming. I motsetning til en vannkoker er det imidlertid ikke åpenbart hvordan havene blir varme.

Ved å tilføre ytterligere klimagasser til atmosfæren varmer det havets kjølige hudlag, som igjen reduserer mengden varme som strømmer ut av havet. Å redusere varmen som går tapt til atmosfæren gjør at havene kan varmes jevnt opp over tid - som har blitt observert i løpet av det siste halve århundret.

Varmer i solskinn

Sollys som trenger inn i havets overflate er ansvarlig for oppvarmingen av overflatelagene. Når den er oppvarmet, blir havoverflaten varmere enn atmosfæren over, og på grunn av dette strømmer varmen fra det varme havet til den kjølige atmosfæren over.

1.solskinn treffer havoverflaten
2.overflaten varmes opp
3.Overflaten blir varmere enn atmosfæren
4.Havoverflaten taper varme til kald atmosfære over

Laget "kjølig hud".

Strømningshastigheten for varme ut av havet bestemmes av temperaturgradienten i det "kjøle hudlaget", som ligger innenfor det tynne viskøse overflatelaget av havet som er i kontakt med atmosfæren. Det heter det fordi det er grensesnittet der havvarmen går tapt til atmosfæren, og derfor blir kjøligere enn vannet rett under. Til tross for at det bare er 0,1 til 1 mm tykt i gjennomsnitt, er dette laget den viktigste aktøren i den langsiktige oppvarmingen av havene.

merkelig OPPFØRSEL I DET KJØLIGE LAGET

DEt KJØLIGE laget OPPFØRER SEG GANSKE ANNERLEDES ENN VANNET UNDER, FORDI DET ER GRENSEN DER HAV OG LUFT MØTES, OG DERFOR FALLER TURBULENS (OVERFØRING AV ENERGI/VARME VIA STORSKALA BEVEGELSE) BORT NÅR DEN NÆRMER SEG DENNE GRENSEN. IKKE LENGER FRITT FOR Å VIKLE RUNDT OG OVERFØRE VARME VIA DENNE STORE BEVEGELSEN, VANNMOLEKYLER I LAGET TVINGES SAMMEN OG VARME KAN BARE BEVEGE SEG GJENNOM LAGET VED HJELP AV LEDNING. MED LEDNING ER BRATTHETEN TIL TEMPERATURGRADIENTEN AVGJØRENDE FOR HASTIGHETEN PÅ VARMEOVERFØRINGEN.

KLIMAGASSINDUSERT OPPVARMING AV HAVET

DRIVHUSGASSER, SOM KARBONDIOKSID, FANGER VARME I ATMOSFÆREN OG LEDER DELER AV DENNE TILBAKE MOT OVERFLATEN. DENNE VARMEN KAN IKKE TRENGE INN I SELVE HAVET, MEN DEN VARMER DET KJØLIGE LAGET, OG NIVÅET PÅ DENNE OPPVARMINGEN STYRER TIL SLUTT TEMPERATURGRADIENTEN I LAGET.

ØKT OPPVARMING AV DET KJØLIGE LAGET (VIA ØKTE DRIVHUSGASSER) SENKER TEMPERATURGRADIENTEN (DET VIL SI TEMPERATURFORSKJELLEN MELLOM TOPPEN OG BUNNEN AV LAGET), OG DETTE REDUSERER HASTIGHETEN MED HVILKEN VARME STRØMMER UT AV HAVET TIL ATMOSFÆREN. EN MÅTE Å TENKE PÅ DETTE PÅ ER Å SAMMENLIGNE GRADIENTEN (BRATTHETEN) TIL EN RENNENDE ELV – VANNET RENNER RASKERE JO BRATTERE ELVA BLIR, MEN AVTAR ETTERSOM BRATTHETEN AVTAR.

DET SAMME KONSEPTET GJELDER FOR DET KJØLIGE LAGET - VARM TOPPEN AV LAGET OG GRADIENTEN OVER DET REDUSERES, OG REDUSERER DERFOR VARMEN SOM STRØMMER UT AV HAVET.

DEN ALLTID TILSTEDEVÆRENDE EFFEKTEN AV DET KJØLIGE LAGET

ET VIKTIG POENG SOM IKKE SKAL GLEMMES HER, ER AT ENDRING AV TEMPERATURGRADIENTEN I DET KJØLIGE HUDLAGET VED HJELP AV KLIMAGASSOPPVARMING ER ET VERDENSOMSPENNENDE FENOMEN. NÅR GRADIENTEN HAR ENDRET SEG, MÅ ALL VARME SOM FORLATER HAVET DERETTER GÅ GJENNOM LAGET. MED GRADIENTEN SENKET, ER HAVET I STAND TIL Å STJELE LITT MER FRA VARME PÅ VEI MOT ATMOSFÆREN. DET ER I DENNE ALLTID TILSTEDEVÆRENDE MEKANISMEN AT HAVENE ER I STAND TIL Å GJENNOMGÅ LANGSIKTIG OPPVARMING (ELLER AVKJØLING).

Hevet tekst

graf temperatur co2

Grafen viser den globale temperaturen fra 1880 og frem til 2010. Den er plottet mot CO2 innholdet og viser at CO2 og temperatur har fulgt hverandre godt gjennom hele tidsforløpet. I dag (2023) er temperatur +14,85C og CO2 innhold 421 ppm (mai 2022)   

4 konsekvenser av at El Niño kommer tilbake i 2023

(Artikkelen er oversatt og delt under en creative common Liscence)
Paloma Trascasa-Castro

Hvert annet til syvende år blir Stillehavet i ekvatoriale hav opptil 3 °C varmere (det vi kjenner som en El Niño-hendelse) eller kaldere (La Niña) enn vanlig, og utløser en kaskade av effekter som merkes rundt om i verden. Denne syklusen kalles El Niño Southern Oscillation (ENSO) fordi hver El Niño naturlig følges av en La Niña og omvendt, med noen måneder med nøytrale forhold mellom hendelsene. Endringen i havoverflatetemperaturen assosiert med ENSO-hendelser kan virke marginal, men den er mer enn nok til å forstyrre værmønstre globalt og til og med den store luftsirkulasjonen i den polare stratosfæren 8 km over jorden.

Det er ikke overraskende at La Niña-forholdene varer to år på rad, men en treårig La Niña, som verden har hatt siden 2020, er mer sjelden. US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) har rapportert at det ekvatoriale Stillehavet vil gå tilbake til sin nøytrale tilstand mellom mars og mai 2023, og det er sannsynlig at El Niño-forholdene vil utvikle seg i løpet av høsten og vinteren på den nordlige halvkule.

Sannsynlighet for at El Niño (rød), La Niña (blå) eller ENSO-nøytrale forhold utvikler seg i løpet av de kommende månedene. Climate Prediction Center/NOAA,

Gitt ENSOs sterke innflytelse på globale nedbørs- og temperaturmønstre, følger forskere nøye med på statusen til det tropiske Stillehavet for å gi best mulig informasjon. Så hva kan verden forvente av neste El Niño-arrangement?

1. Sannsynlighet for å overskride 1.5°C

Under en El Niño overfører havet noe av den overflødige varmen og fuktigheten til atmosfæren, som når du koker pasta og kjøkkenet ditt blir dampende. På toppen av den globale oppvarmingstrenden kan en sterk El Niño legge til opptil 0.2 °C til jordens gjennomsnittstemperatur. Det varmeste året som er registrert var 2016, under en spesielt sterk El Niño. Et La Niña-år kan også slå varmerekorder, ettersom oppvarmingstrenden påført av den økende akkumuleringen av klimagasser i atmosfæren kan maskere den avkjølende effekten av naturlige prosesser.

Etter hvert som verden har varmet opp, har de varmeste årene skjedd under El Niño-arrangementer.

Siden planeten allerede har varmet opp med rundt 1.2°C i forhold til førindustriell tid og El Niño tilfører litt ekstra varme til atmosfæren, er det mulig at jordens stigende temperatur midlertidig vil overstige 1.5 ° C terskel av Paris-avtalen en tid etter toppen av El Niño i 2024, selv om det er for tidlig å vite hvor sterk denne neste begivenheten vil bli.

2. Mer varme, tørke og branner i Australia

Australia har hatt tre år med nedbør over gjennomsnittet på grunn av langvarige La Niña-forhold som førte til alvorlige flom, spesielt i øst. Under El Niño forventer forskerne det motsatte: mindre regn, høyere temperaturer og økt brannfare, spesielt om vinteren og våren på den sørlige halvkule.

Når kloden varmes opp, varmes noen regioner opp raskere enn andre. Et godt eksempel er Australia, som er 1.4°C varmere nå enn på begynnelsen av 20-tallet. Hvert år øker arealet på kontinentet som er svidd av skogbranner, drevet av en tørr trend indusert av klimaendringer. Dette skjer til tross for de unormale våte årene som Australia har opplevd under den nylige La Niña-arrangementet. Den underliggende påvirkningen av klimaendringer gjør landet ekstremt sårbart for virkningene av en El Niño.

3. Langsommere karbonopptak i Sør-Amerika

Sør-Amerika er der effektene av ENSO først ble dokumentert av peruanske fiskere for århundrer siden. Gitt nærheten til det ekvatoriale Stillehavet, blir søramerikansk vær betydelig forstyrret hver gang en El Niño-hendelse inntreffer, med flom på vestkysten av Peru og Ecuador og tørke i Amazonas og nordøst, hvor konsekvensene av avlingssvikt kan gi gjenlyd på tvers av kontinentet.

Under El Niño-hendelser har fallet i nedbør og temperaturstigning i Colombia blitt knyttet til utbrudd av sykdommer spredt av insekter, som f.eks. malaria og denguefeber. Høyere temperaturer under El Niño øker hastigheten der mygg formerer og biter.

Andre steder under en El Niño tørker Amazonas regnskog og vegetasjonsveksten bremses slik at mindre CO₂ absorberes fra atmosfæren, en trend gjentatt i de tropiske skogene i Afrika, India og Australia.

4. Kalde vintre i Nord-Europa

Balansen mellom høytrykk over Azorene og lavtrykk over Island bestemmer hvor regnet går i Europa om vinteren ved å skyve jetstrømmen – et bånd med sterke østlige vinder som fører regn over Atlanterhavet – nord eller sør. Under El Niño-vintrene mister begge trykksentrene styrke, og jetstrømmen bringer våtere forhold til Sør-Europa.

Den største effekten observeres imidlertid i Nord-Europa, hvor vintrene blir tørrere og kaldere. En frostig vintersesong 2023-24 er sannsynlig hvis El Niño øker tilstrekkelig innen da. Som et resultat av global oppvarming forventer forskerne at El Niños innflytelse over Nord-Atlanteren og den nordeuropeiske vinteren vil styrke.

Å forstå forviklingene i klimasystemet ligner på å prøve å sette sammen en stort puslespill. Havene snakker med hverandre, og til atmosfæren, som samtidig strømmer tilbake til havet. Forskere er fortsatt usikre på hvordan El Niño vil oppføre seg i fremtiden, men effektene vil sannsynligvis bli forsterket av klimaendringer i forskjellige regioner i verden.

Om forfatteren

Paloma Trascasa-Castro, PhD-kandidat i klimavitenskap, Barcelona Supercomputing Centre, University of Leeds