1.1 > Olika komponenter i klimatsystemet reagerar olika snabbt på störningar. Djuphavet är till exempel en viktig orsak till klimatets långsamma reaktion. Det färgade området på den övre skalan representerar den korta tidsperioden för ett människoliv.

Klimatets tröghet

Som vi alla lärde oss i skolan är världshaven en av de viktigaste beståndsdelarna i det globala klimatsystemet. Men vad betyder egentligen ”klimat”? Skillnaden mellan väder och klimat kan uttryckas i en enda mening: ”Klimat är vad man förväntar sig, väder är vad man får.” Detta avslöjar en grundläggande skillnad mellan väder och klimat. Väderforskningen handlar om bildandet, rörelsen och förutsägelsen av vädrets enskilda beståndsdelar, t.ex. ett visst lågtryckssystem eller en orkan. Klimatforskningen, å andra sidan, behandlar den mer omfattande helheten av lågtryckssystem och orkaner och ägnar sig åt att ta itu med frågor som t.ex. hur många mellanliggande stormar eller orkaner som kommer att förekomma nästa år, eller om de kommer att bli mer frekventa eller intensiva under de kommande åren som ett resultat av den globala uppvärmningen. Termen ”väder” avser alltså kortsiktiga händelser i atmosfären, medan ”klimat” avser längre tidsperioder. För att beskriva klimatet används i regel en tidsperiod på 30 år som referensram. Människor uppfattar huvudsakligen klimatförändringar som förändringar i atmosfäriska variabler, t.ex. variationer i temperatur eller nederbörd. På grund av sin kaotiska dynamik kan atmosfären i princip själv generera många naturliga klimatförändringar. Ett exempel på detta är den nordatlantiska oscillationen (NAO), som i hög grad påverkar klimatet i delar av Europa och Nordamerika. Det är ett slags tryckfluktuation mellan den isländska lågtrycket och Azorernas högtryck som bestämmer styrkan hos vinterns västliga vindar över Nordatlanten. Om dessa är starka blir resultatet milt och regnigt väder i Västeuropa, om de är svaga blir det torrt och kallt. Denna typ av naturliga svängningar gör det svårt att känna igen antropogena klimatförändringar på grund av en förstärkt växthuseffekt.
Atmosfären är inte ett isolerat system. Den interagerar med andra komponenter i jordens system – till exempel haven. Men den är också i kontakt med kryosfären (is och snö), biosfären (djur och växter), pedosfären (jord) och litosfären (stenar). Alla dessa delar utgör tillsammans klimatsystemet, vars enskilda komponenter och processer är sammankopplade och påverkar varandra på olika sätt. 1.2 > Klimatsystemet, dess delsystem och relevanta processer och interaktioner.

Atmosfären är inte ett isolerat system. Det interagerar med andra komponenter i jordens system – till exempel haven. Men den står också i kontakt med kryosfären (is och snö), biosfären (djur och växter), pedosfären (jord) och litosfären (bergarter). Alla dessa delar utgör tillsammans klimatsystemet, vars enskilda komponenter och processer är sammankopplade och påverkar varandra på olika sätt.

Extra infoSvårigheten att upptäcka antropogena klimatförändringar

Dessa komponenter reagerar alla på förändringar i olika takt. Atmosfären anpassar sig till förhållandena på jordytan, t.ex. havstemperaturen eller istäcket, inom några timmar eller dagar. Dessutom är vädret varierande och kan endast förutsägas några dagar i förväg. Det har faktiskt visat sig att den teoretiska gränsen för väderförutsägbarhet ligger runt 14 dagar. Strömmar i djuphavet behöver dock flera århundraden för att reagera fullt ut på förändrade gränsförhållanden, t.ex. variationer i den nordatlantiska oscillationen, som orsakar förändringar i temperatur och nederbörd vid havsytan och därmed driver rörelser på större djup. En stor kontinental ismassa som det antarktiska istäcket förändras förmodligen under många årtusenden till följd av klimatförändringar, och utan motverkande åtgärder kommer den gradvis att smälta på denna tidsskala. Klimatets förutsägbarhet bygger på växelverkan mellan atmosfären och de mer tröga delsystemen i klimatet, särskilt haven. Inom detta system rör sig de olika komponenterna i klimatsystemet med helt olika hastigheter. Lågtryckssystem kan driva hundratals kilometer på några dagar. Havsströmmar å andra sidan kryper ofta fram med några meter per minut. Dessutom har de enskilda komponenterna olika värmeledningsförmåga och värmekapacitet. Vatten lagrar till exempel stora mängder solvärme under långa perioder.
Klimatförändringar kan utlösas på två olika sätt – av inre och yttre krafter. De interna krafterna omfattar:

• Förändringar i en enskild klimatkomponent, till exempel en onormal havsström,
• Förändringar i samspelet mellan olika klimatkomponenter, till exempel mellan havet och atmosfären.

Vid jämförelse med dessa verkar de externa mekanismerna vid en första anblick inte ha något med klimatsystemet att göra. Dessa inkluderar:

• Kontinenternas mycket långsamma drift, som förflyttar landmassor till olika klimatzoner under miljontals år;
• Den förändrade intensiteten av den strålning som solen sänder ut. Solens strålningsenergi fluktuerar över tiden och förändrar temperaturen på jorden;
• Vulkanutbrott, som sprutar ut aska och svavelföreningar i atmosfären, påverkar jordens strålningsbudget och påverkar därmed klimatet.

Koldioxid och växthuseffektenAtmosfären blir alltmer berikad på koldioxid (CO2), eller för att vara mer exakt, koldioxid och andra klimatrelevanta spårgaser. Till en början släpper de igenom den inkommande kortvågiga strålningen från solen. Denna energi omvandlas till värme vid jordytan och avges sedan tillbaka som långvågig strålning. Gaserna i atmosfären, likt glasrutorna i ett växthus, hindrar denna långvågiga strålning från att försvinna ut i rymden, och jordens yta värms upp.

Hur människan förändrar klimatet

Människans påverkan på klimatet har ökat kraftigt under de senaste hundra åren. Vi släpper ut stora mängder klimatrelevanta spårgaser i atmosfären. Detta förändrar strålningsbalansen i atmosfären och leder till global uppvärmning.
Dessa spårgaser omfattar förutom koldioxid även metan, dikväveoxid (skrattgas), halogenerade fluorkolväten, perfluorerade kolväten och svavelhexafluorid. Men koldioxid (CO2) är särskilt viktig för jordens klimatsystem eftersom den globala produktionen är så enorm. Den frigörs främst genom förbränning av fossila bränslen (olja, naturgas och kol) i kraftverk, fordonsmotorer eller i hushållens uppvärmningssystem. De atmosfäriska nivåerna har stigit till nästan 390 ppm (parts per million) i dag jämfört med det förindustriella värdet på 280 ppm. I och med denna ökning har även temperaturen stigit under 1900-talet. De internt drivna förändringarna i haven, t.ex. förändringar i Golfströmmen, sker också inom en tidsram på decennier eller några århundraden. Dessa har ett avgörande inflytande på klimatet och på koncentrationen av växthusgaser i atmosfären eftersom de är starkt involverade i globala masscykler, t.ex. kolcykeln. CO2 löser sig till exempel lätt i vatten. Haven har dock tagit upp ungefär hälften av all koldioxid som producerats genom förbränning av fossila bränslen sedan början av den industriella revolutionen, vilket klart har dominerat de naturliga variationerna. Huruvida klimatet kommer att förändras i framtiden, och med hur mycket, kan därför också härledas från haven. Klimatet kommer att förändras mycket långsamt i framtiden eftersom haven med sina enorma vattenmängder reagerar mycket långsamt på förändringar. Därför kommer många, men inte alla, konsekvenser av de klimatförändringar som utlöses av mänsklig verksamhet att bli märkbara först gradvis. Vissa av dessa konsekvenser kan faktiskt bli oåterkalleliga när vissa tröskelvärden överskrids. Vid en viss tidpunkt kommer det till exempel inte längre att vara möjligt att stoppa den fullständiga avsmältningen av Grönlands istäcke och den resulterande höjningen av havsnivån med sju meter. Det är dock inte exakt känt var tröskeln ligger. Men en sak är säker: Även om utsläppen av koldioxid stabiliserades på dagens nivåer skulle det inte leda till en stabilisering av koldioxidkoncentrationen i atmosfären, eftersom koldioxid är extremt långlivad och koldioxidsänkorna, främst haven, inte absorberar den lika snabbt som vi producerar den.

Situationen är annorlunda när det gäller kortlivade spårgaser som metan (CH4). Om metanutsläppen stabiliserades på den nuvarande nivån skulle metankoncentrationen i atmosfären också stabiliseras, eftersom metan minskar i atmosfären i ungefär samma takt som det släpps ut. För att bibehålla koldioxidkoncentrationen på en viss nivå måste utsläppen minskas till en bråkdel av de nuvarande mängderna. 1.4 > Även om det är möjligt att avsevärt minska utsläppen av växthusgaser, och särskilt koldioxid, till slutet av detta århundrade, kommer effekterna ändå att vara omfattande. CO2 har en lång livslängd och stannar kvar i atmosfären i många århundraden. På grund av detta kommer temperaturen på jorden att fortsätta att stiga med några tiondels grader under ett århundrade eller längre. Eftersom värmen tränger mycket långsamt in i havets djup expanderar vattnet också långsamt och havsnivån kommer att fortsätta att stiga gradvis under en lång tidsperiod. Smältningen av de stora kontinentala istäcken i Antarktis och Grönland är också en mycket gradvis process. Smältvatten från dessa kommer att strömma ut i havet under århundraden eller till och med årtusenden, vilket gör att havsnivån fortsätter att stiga. Figuren illustrerar principen om stabilisering vid godtyckliga koldioxidnivåer mellan 450 och 1000 ppm (parts per million) och visar därför inga enheter på responsaxeln

En hotande katastrof

Långt efter stabiliseringen av koldioxidnivåerna kommer klimatet fortfarande att fortsätta att förändras på grund av sin tröghet. Klimatmodellerna visar att temperaturen i luften nära ytan kommer att stiga i minst hundra år. Havsnivån kommer att fortsätta att stiga i flera århundraden eftersom havsvattnet expanderar långsamt till följd av den gradvisa uppvärmningen av djuphavet, och eftersom kontinentalisarna i Arktis och Antarktis troligen kommer att reagera mycket långsamt på uppvärmningen av atmosfären, och glaciärerna kommer att fortsätta att smälta i många årtusenden. Det kommer därför att dröja länge innan havsnivån uppnår en ny jämvikt. Men forskarna tror också att det är möjligt att Grönlands istäcke, om uppvärmningen är kraftig, kan smälta helt och hållet inom detta årtusende och försvinna ut i havet. Inlandsisen skulle faktiskt kunna brytas sönder och jättelika bitar falla ner i havet. De enorma mängderna sötvatten skulle kunna orsaka en kritisk förändring av havets cirkulation, till exempel i Golfströmmen. I ett extremt scenario skulle havsnivån kunna stiga med mer än en meter per århundrade, regionalt med ännu mer.
Klimatsystemets tröghet och risken för att trenden är oåterkallelig borde vara tillräckliga skäl för framtidsinriktade åtgärder. Man bör alltid ha i åtanke att de effekter av klimatförändringarna som är mätbara i dag ännu inte återspeglar den totala omfattningen av de klimatförändringar som människan redan har orsakat i det förflutna. Mänskligheten kommer att börja känna av dem kraftigt först om några årtionden, men måste vidta åtgärder genast.1.5 > För att uppmärksamma hotet från den globala uppvärmningen höll Republiken Maldivernas regering ett möte på havsbotten hösten 2009 strax före toppmötet i Köpenhamn.