Australien har inlett 2013 med en rekordstor värmebölja som pågått i mer än två veckor i många delar av landet. Temperaturerna har regelbundet stigit över 48 °C, med den högsta uppmätta maximala temperaturen på 49,6 °C i Moomba i södra Australien. De extrema förhållandena har förknippats med en försenad start av den australiska monsunen och långsamt rörliga vädersystem över kontinenten.

Australien har alltid upplevt värmeböljor, och de är en normal del av de flesta somrar. Den nuvarande händelsen som drabbar stora delar av Australiens inland har dock definitivt inte varit typisk.

Det mest betydelsefulla med den senaste tidens värmebölja har varit dess täckning över hela kontinenten och dess ihållande.

Det är mycket ovanligt att ha så utbredda extrema temperaturer – och att de håller i sig så länge. Enbart på dessa två mått, rumslig utbredning och varaktighet, överträffar de senaste två veckorna den enda tidigare analoga händelsen i historisk dokumentation (sedan 1910) – en två veckor lång värmebölja över hela landet under sommaren 1972-1973.

Ett bra mått på värmens rumsliga utbredning är den genomsnittliga maximala dygnstemperaturen i Australien. Detta är genomsnittet av den högsta dygnstemperaturen i luften strax ovanför ytan på den australiska kontinenten, inklusive Tasmanien. Det nationella genomsnittet beräknas med hjälp av en tredimensionell interpolering (inklusive topografi) av över 700 observationsplatser varje dag.

I måndags och tisdags förra veckan (7 och 8 januari) steg den temperaturen till över 40 °C. Måndagens temperatur på 40,33 °C satte ett nytt rekord och slog det tidigare högsta australiensiska dygnsmedeltemperaturen på 40,17 °C som sattes 1972. Tisdagens temperatur var den tredje högsta någonsin med 40,11 °C.

Den bifogade temperaturkartan visar hur stora delar av landet som upplevde extremt höga temperaturer, med över 70 % av kontinenten som uppmätte temperaturer över 42 °C.

Och det är inte så att den här typen av dagar inträffar så ofta. De rekord som sattes förra veckan ligger mellan två och tre standardavvikelser över det långsiktiga januarimedelvärdet på 35 °C.

Men kanske mer ovanligt är att den australiska medeltemperaturen (som representerar genomsnittet av dygnets max- och nattminimum) satte rekordhöga värden båda dagarna, 32,22 (7 januari) och 32,32 °C (8 januari), som låg långt över det tidigare högsta värdet på 31.86°C, som sattes 1972.

Det är dock egentligen varaktigheten av denna extrema värmebölja som gör den så ovanlig och så betydelsefull när det gäller konsekvenserna.

Och även om vissa städer i Australien är berömda för sina långa perioder med höga temperaturer, skiljer sig dessa händelsers begränsade geografiska karaktär från värmeböljan i januari. Flera dagar med extrem värme som täcker större delen av kontinenten är både sällsynta och isolerade.

Det är inte så vanligt att den australiensiska medeltemperaturen överstiger 39 °C ens två dagar i rad. En serie på tre dagar över 39 °C har inträffat vid endast tre tillfällen, och en serie på fyra dagar endast en gång, 1972.

Under den nuvarande värmeböljan har Australien haft en sekvens med temperaturer över 39 °C i sju dagar och över 38 °C i elva dagar i sträck.

Sekvensen för den australiska medeltemperaturen har varit lika imponerande. I dagsläget har de två första veckorna i januari 2013 nu rekordet för den varmaste australiensiska dagen någonsin, den varmaste tvådagarsperioden någonsin, den varmaste tredagarsperioden, den varmaste fyradagsperioden och, ja, alla rekord i följd av dagar som sträcker sig från en till 14 dagar för den dagliga medeltemperaturen.

Antalet rekord som har fallit på enskilda platser är nu för många för att kunna katalogiseras här, och byrån för meteorologi har utarbetat ett särskilt klimatutlåtande med en detaljerad analys av de temperaturrekord som har brutits. Listan över rekord är begränsad till endast de stationer som har minst 30 års register.

Har allt detta något med klimatförändringar att göra?

För att sätta det i ett sammanhang måste vi titta på inflytandet av bakgrundsförändringar i klimatsystemet.

Planeten värms upp, och så även Australien

Planeten jorden värms upp. Klimatforskare använder en rad olika indikatorer för att spåra den globala uppvärmningen. Dessa inkluderar havets värmeinnehåll, havsytans temperatur, havsnivån, temperaturen i den nedre och mellersta troposfären och hastigheten på smältande glaciärer och istäcken.

Jordytan, mätt som global medeltemperatur, har värmts upp med ungefär en grad Celsius under de senaste hundra åren, och decenniet från 2001 till 2010 har varit det varmaste vi har registrerat.

Denna uppvärmning har i hög grad tillskrivits ökande växthusgaser från mänsklig verksamhet. Även om det finns ett antal influenser på klimatsystemet, t.ex. förändrad solstrålning och förändrade atmosfäriska aerosoler, är det mycket tydligt att uppvärmningen har dominerats av ökade koldioxidhalter.

Globen värms inte lika mycket överallt, vilket främst beror på naturliga regionala variationer i klimatet. I Australien har landtemperaturerna och temperaturerna i de omgivande haven värmts upp med cirka 1 °C sedan 1910, vilket ligger ganska nära de globala trenderna.

En varmare planet innebär en varmare atmosfär för allt vårt väder och klimat

När klimatsystemet värms upp på grund av ökande växthusgaser hålls mer energi kvar i den lägre atmosfären. Denna extra energi påverkar allt vårt väder och klimat.

I huvudsak fungerar alla vädersystem och havsströmmar i ett klimatsystem som nu i genomsnitt är en grad varmare än för hundra år sedan.

På detta sätt observeras effekterna av den globala uppvärmningen tydligt i en fördelningsmässig förskjutning av det dagliga vädret, liksom förskjutningar av månads- och säsongsklimatet, till högre temperaturer. Som nu meddelas av många klimatforskare belastar den uppvärmda planeten klimattärningen till förmån för varmare förhållanden.

Så, även om ”orsaken” till en enskild väderhändelse, inklusive värmeböljor, alltid är proximalt kopplad till föregående väderförhållanden – är det möjligt att fastställa klimatförändringarnas inflytande på frekvensen av förekomsten av en sådan händelse. Detta uttrycks genom den ökade sannolikheten för att dessa extrema händelser kommer att inträffa jämfört med tidigare, eller jämfört med scenarier för klimatmodellering med ett oförändrat klimat.

Den föregående väderleksförhållandena för värmeböljan i januari har i sig själva visat på inflytandet av en uppvärmningsvärld.

Den inledande väderleksförhållandena för denna händelse var fyra månader av mycket varma temperaturer i hela Australien. September-december 2012 var den varmaste period som registrerats (sedan 1910) när det gäller dagliga maximitemperaturer.

Under november drabbades många delar av landet under en längre period av en föregångare till värmeböljan i januari. Den satte den högsta vårtemperaturen som någonsin uppmätts i Victoria (och NSW kom precis under sitt rekord; det kunde inte slå den extrema värmen som inträffade 2009). I detta sammanhang är den senaste värmeböljan inte mycket mer än en förlängning av en rekordvarm fyramånadersperiod för Australien, som förvärrats eftersom det är midsommar.

Vi ser fler rekordvarma värmehändelser än kalla händelser

En relativt liten förändring av medeltemperaturen kan lätt fördubbla frekvensen av extrema värmehändelser. Australien har värmts upp stadigt sedan 1940-talet, och sannolikheten för extrem värme har nu ökat nästan fem gånger jämfört med för 50 år sedan.

Under det senaste decenniet har antalet rekord i extrem värme i Australien överträffat antalet rekord i extrem kyla med nästan 3:1 för högsta dagstemperaturer och 5:1 för lägsta nattemperaturer.

Varaktigheten av värmeböljor har ökat i vissa delar, särskilt i den norra halvan av kontinenten. Med andra ord har frekvensen av onormalt varma dagar (över den 90:e percentilen) ökat med 30 % och frekvensen av varma nätter (över den 90:e percentilen) har ökat med 50 %.

Det är värt att notera att den nyss gångna sommaren i USA var den varmaste som någonsin uppmätts, och att rekordvärdena för extrem hetta slogs i en takt som aldrig tidigare skådats. Studier här och utomlands visar nu att många av den senaste tidens extrema sommarvärmehändelser runt om i världen – som den europeiska värmeböljan 2003, den ryska värmeböljan 2010 och de amerikanska värmeböljorna under 2011 och 2012 – skulle ha varit mycket, mycket osannolika utan påverkan av den globala uppvärmningen.

Den globala uppvärmningen värmer inte bara upp sommaren, utan breddar också den sommarliknande perioden av året, vilket skapar det perfekta upplägget för rekordstor extrem värme.

En mycket oroande faktor i Australien är den kraftigt ökande trenden för allvarligt brandväder – väder som främjar spridning och intensifiering av busk- och gräsbränder – på ungefär hälften av de undersökta övervakningsställena runt om i landet, med en koncentrerad ökning i den sydöstra delen av kontinenten. Brandsäsongen är nu längre, vilket minskar tiden för förberedelser som t.ex. bränslereduktion.

Detta är inte överraskande och har förutspåtts i förväg – den kombinerade effekten av uppvärmning och torkning under den svala säsongen ökar brandfaran i en region som redan är mycket brandbenägen.

Vi förväntar oss att extrema varma väderhändelser kommer att inträffa oftare

Framtida uppvärmning av klimatet på grund av utsläpp av växthusgaser kommer med stor sannolikhet att leda till ytterligare ökningar av frekvensen av ovanligt varma dagar och nätter och fortsatta minskningar av ovanligt kalla dagar och nätter.

De här förändringarna kommer att resultera i väderhändelser som i allt större utsträckning går utöver vad vi tidigare har upplevt.

Och det är inte bara extrema temperaturer. Klimatmodellprognoser visar att frekvensen av många olika typer av extremväder kommer att förändras när planeten värms upp.