Förflytta dig till innehållet

Växthuseffekten betyder att vi bokstavligen drar en gammal filt över oss

Ronald Österbacka

I en tid full av osäkerhet förblir en sak säkert. Vårvädret fortsätter att variera. När jag börjar skriva detta så ser jag stora snöflingor som ibland singlar, ibland vräker ner utanför mitt fönster. I nästa stund skiner solen så lockande, men vinden biter kallt i kinden.

Ofta blandar vi ihop väderlek med klimat. Men när väderleken handlar om effekten av luftmassor i rörelse handlar klimatet endast om jordens energibalans. Som input har vi den instrålade elektromagnetiska strålningen från solen som värmer jorden. En del kommer att direkt reflekteras tillbaks mot rymden från en belyst himlakropp, dvs från hav, moln, öknar, polarisar etc.

Den del som inte reflekteras kommer då att värma upp vår jord tills jämvikt (balans) har uppstått med den utstrålande värmestrålningen från jorden. Den utstrålade så kallade svartkroppstrålningens effekt beror via Stefan–Boltzmanns lag endast på jordens medeltemperatur.

Sätter vi in uppmätta värden i en enkel jämviktsberäkning så får vi som resultat att energibalans uppnås när jorden har en medeltemperatur på cirka 255 grader Kelvin, det vill säga -18 grader Celsius. Detta är mycket lägre än den uppmätta medeltemperaturen på cirka 288 Kelvin det vill säga +15 Celsius och skulle innebära att haven skulle vara frusna och möjligheterna för liv på jorden skulle vara kraftig kringskurna.

Det som räddar vår situation är att vi har en atmosfär. Atmosfären är kritisk för alla planeters energibalans. Jordens atmosfär blir kallare och tunnare upp till ca 11 kms höjd, varefter temperaturen ökar igen upp till ca 50kms höjd. En kallare atmosfär absorberar en del av jordens långvågiga strålningseffekt och strålar i sin tur lika mycket ut i rymden som tillbaks mot jorden. Denna process, atmosfärens emissivitet, är det vi i dagligt prat kallar för växthuseffekten och leder till att livsbetingelserna på jorden är möjliga.

Så långt är allt klart. Frågan är då bara hur energibalansen, och därmed klimatet ändras?

Det finns två vägar. Antingen så ökar den instrålade effekten (motsvarar att vrida upp värmeelementen hemma) eller minskar den kylande värmeutstrålningen (dvs som att dra en extra filt över sig).

Man har länge vetat att solens instrålade effekt korrelerar med antalet solfläckar och sedan 80-talet har man också haft satelliter i omloppsbana som har mätt solaktiviteten. Vad man kan observera är att solens aktivitet har hållits relativ konstant under långa perioder. Variationerna i solens instrålade effekt kan beskrivas av Milankovitch-cyklerna som har spelat en viktig roll i istidernas uppkomst och efterföljande uppvärmning (Ganopolski et al., Nature 529, 200-2003 (2016)).

Tittar vi på ett glidande medeltal av både solaktivitet och jordens medeltemperatur så ser vi att de i stort sett har följts åt sedan slutet av 1880-talet ända fram till 1960-talet. Kring 1960-talet hade solen ett maximum för att sedan minska, medan temperaturen började öka och har sedan fortsatt att öka (climate.nasa.gov). De senaste fem åren har varit de varmaste någonsin uppmätta globalt och solens aktivitet kan ensam inte förklara uppvärmningen.

Atmosfären är i huvudsak genomskinlig för den inkommande solstrålningen, medan den utgående värmestrålningen har sitt maximum långt ut i det infraröda. Atmosfärens emissivitet är extra känslig för gaser som råkar absorbera ljus i området för en svartkroppstrålare med temperaturen 283K, det vill säga i våglängdsområdet 10-20 mikrometer. Ju mera absorption, desto mindre kylande värmeutstrålning.

Vatten och koldioxid är de huvudsakliga gaserna i jordens atmosfär som absorberar strålning i just detta område. Vattenångan är dock inte en drivkraft för klimatförändringen eftersom vattenånga kondenseras till vattendroppar, bildar moln och regnar och koncentrationen av vatten ändrar inte nämnvärt i atmosfären.

Koldioxid kondenserar inte vilket betyder att ju mera koldioxid i atmosfären desto större emissivitet och energibalansen förskjuts mot högre medeltemperatur.

Sedan 1958 har man kontinuerligt följt med koldioxidhalten i atmosfären vid en mätstation på Mauna Loa, Hawaii. Man har också kunnat återskapa data om koldioxidhalten för de senaste ca tiotusen år ur upplöst koldioxid i isborrkärnor från olika håll i världen. När borrkärnorna visar att halten av koldioxid har hållits relativt konstant under de senaste tusentals åren (under 280 miljondelar, ppm) har koldioxidhalten sedan 1958 ökat från 310ppm till dagens siffra om 415 ppm, det vill säga en ökning med nästan en tredjedel!  Bokstavligen betyder detta att vi drar en gammal filt över oss!

Om vi vill se något positivt i de senaste månadernas snabba samhällsanpassning till Covid-19 så kanske vi kan utnyttja denna förmåga till att också minska den antropogena klimatpåverkan!

Ronald Österbacka

Professor i fysik, Åbo Akademi

Dela artikeln

Kommentarer

Alla som kommenterar ÅU:s webbartiklar förväntas göra det sakligt och under sitt eget namn. Kommentarerna modereras. Fyll i både ditt för- och efternamn, tack.

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *