9789144084480

Klimatförändringar

Naturliga och antropogena orsaker Står vi inför en klimatförändring? Uppgifter om nya klimatextremer som inträffat förekommer ofta i media. Gissningar och fakta avlöser varandra när klimatkatastrofer och extremer drabbar människor och samhällen. Faktum är att klimatet på jorden hela tiden har förändrats, varmare perioder har avlöst svalare, regnigare har avlöst torrare. Skall vi vara oroliga för den klimatförändring som sker idag?

Klimatförändringar – naturliga och antropogena orsaker behandlar de faktorer som styr vårt klimat, såväl på kort som på lång sikt, och hur detta klimat har varierat över årmiljonerna. Den pågående klimatförändringen sätts i ett historiskt perspektiv, vilket möjliggör en tolkning av människans påverkan och vad som kan betraktas som naturliga klimatvariationer. En beskrivning ges av de effekter som en klimatförändring kan få på ekosystem och samhälle. Positiva och negativa effekter av klimatförändringar för människa och sam­ hälle diskuteras samt vilka åtgärder eller anpassningar som kan erfordras. I boken ges utförliga förklaringar av de processer som reglerar klimatet samt hur man på olika sätt analyserar klimatför­ ändringarna.

Denna tredje, reviderade upplaga av boken har kompletterats med de senaste rönen, i boken ges även en kritisk betraktelse av dessa.

Bokens syfte är att belysa de processer och mekanismer som styr klimatet, att härleda vad som kan anses vara en naturlig variation och vad som är resultat av människans påverkan.

Jörgen Bogren Torbjörn Gustavsson Göran Loman | Klimatförändringar

Författarna är klimatologer. Jörgen Bogren (docent) och Torbjörn Gustavsson (docent) forskar och undervisar vid Göteborgs universitet. Göran Loman (FD) arbetar med energifrågor.

Klimatförändringar Naturliga och antropogena orsaker Jörgen Bogren Torbjörn Gustavsson Göran Loman

Boken vänder sig till studenter och lärare på universitet och hög­ skolor, samt till samhällsplanerare inom bland annat stat och kommun, där frågeställningar kring klimatförändringar och växthuseffekten diskuteras.

Tredje upplagan

Art.nr 6452

3:e uppl.

www.studentlitteratur.se

978-91-44-08448-0_01_COVER 1.indd 1

2014-02-14 08.58

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och studenters begränsade rätt att kopiera för undervisningsändamål enligt Bonus Copyright Access kopieringsavtal är förbjuden. För information om avtalet hänvisas till utbildningsanordnarens huvudman eller Bonus Copyright Access.

Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman eller rättsinnehavare.

Denna trycksak är miljöanpassad, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 6452 ISBN 978-91-44-08448-0 Upplaga 3:1 © För den svenska utgåvan Studentlitteratur 1998, 2014 www.studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Omslagslayout: Francisco Ortega Omslagsbild: Martine Castoriano Printed by Dimograf, Poland 2014

978-91-44-08448-0_3_book.indd 2

2014-02-14 13:04

INNEHÅLL

Förord 5 K apitel 1

Vårt oroliga klimat 7

Behöver vi oroa oss för klimatet? 7 Det föränderliga klimatet 13 Vetenskapshistoria 18 Lästips 26 K apitel 2

Jordens klimat 27

Klimatsystem 27 Atmo­sfären 28 Energiflöden 32 Flöden av materia 44 Meteorologiska parametrar 51 Atmo­sfärens allmänna cirkulation 58 Olika klimatregioner 68 Lästips 78 K apitel 3

Klimatvariationer 79

Gångna tiders klimat 79 Hur vi vet någonting om äldre klimat 88 Orsaker till klimatvariationer 99 Lästips 118

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 3

3

2014-02-14 10:34

K apitel 4

Antropogena klimateffekter 119

Klimatförändringar enligt IPCC sedan industrialiseringen 120 Människans påverkan 127 Lästips 152 K apitel 5

Klimatanalyser 153

Klimatmodeller 153 IPCC:s scenarier 159 Kritik 173 Lästips 186 K apitel 6

Konsekvenser av klimatförändringar 187

Effekter på klimatsystemen 187 Miljö och samhälle 192 Regionala konsekvenser 215 Längre perspektiv 231 Åtgärdsstrategier 232 Lästips 242

Efterord 243 Ordlista 245 Geologisk tidsskala 255 Sakregister 257

978-91-44-08448-0_3_book.indd 4

2014-02-14 10:34

FÖRORD

Vårt klimat och speciellt risken för stora klimatförändringar har under de senaste åren fått ett allt större allmänt intresse. I denna bok behandlas jordens klimat och de bakomliggande faktorer som styr detta. Boken inleds med en övergripande förklaring om faktorer som påverkar klimatet och en diskussion om den roll som människan kan spela i detta sammanhang. Gångna tiders klimat diskuteras i den följande delen av boken och sätts i relation till de senaste etthundrafemtio årens variationer. Vidare redogörs för hur man kan veta något om hur klimatet på jorden varierat i ett historiskt perspektiv, vilka olika kunskapskällor som finns och hur pålitliga dessa är. Tre viktiga frågeställningar bör urskiljas vad gäller klimatförändringar.

–– Har det skett en klimatförändring under de senaste 150 åren?

–– Vilka är i så fall orsakerna till denna klimatförändring? Har

människans aktivitet någon del i denna påverkan eller är variationen en naturlig process?

–– Om klimatet förändras, vilka konsekvenser kan i så fall uppkomma?

Dessa frågeställningar utgör en bas för presentationen i denna bok. Läsaren får utrymme till egna funderingar eftersom de absoluta sanningarna inom flera ämnesdelar ännu inte är kända. Forskningen inom ämnet är mycket omfattande, och i texten belyser vi nuvarande kunskapsläge.

Sedan tidigare upplaga av denna bok, har frågeställningen om människans påverkan på klimatet blivit alltmer accentuerad. Från att IPCC då ansåg det klarlagt att klimatet har ändrats under de senaste 150 åren, menar man nu att den bakomliggande orsaken till denna klimatförändring är antropogen; att människan genom sin verksamhet påverkar det globala klimatet. © F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 5

5

2014-02-14 10:34

Föreliggande upplaga har kompletterats med ytterligare material som beskriver de bakomliggande orsakerna, naturliga och antropogena, till att klimatet har ändrats och alltjämt ändras. Vidare är uppdaterat med de senaste vetenskapliga rönen. Slutligen beskrivs mer utförligt vilka effekter en klimatförändring kan få i globala och regionala skala, i såväl ett kortare perspektiv som ett längre.

Vi tackar alla er som på olika sätt varit oss behjälpliga i arbetet med denna bok.

Jörgen Bogren Torbjörn Gustavsson Göran Loman

978-91-44-08448-0_3_book.indd 6

2014-02-14 10:34

K AP I T E L 2

Jordens klimat

Klimatsystem Vädret utgör en ögonblicksbild av förhållanden som temperatur, vind, fuktighet (moln, nederbörd) med flera. Klimatet är en genomsnittlig beskrivning av dessa förhållanden med avseende på tid och rum. Denna beskrivning varierar i skala vad avser både geografisk utbredning och tidsmässig utsträckning. I geografisk utbredning talar man om mikroklimat, lokalklimat, regionala klimat och det globala klimatet. Mikroklimatet har normalt en utbredning av upp till några tiotal meter, den nedre gränsen är i storlek av någon millimeter (exempelvis orienteringen av en bladyta). Detta klimat kan exempelvis omfatta temperaturförhållandena i en dunge, tvärs över en vägbana eller i en myrstack. Lokalklimatet har normalt en utbredning av upp till någon kilometer. Det kan exempelvis utgöras av de speciella egenskaper som klimatet har i en dalgång eller i en stad. Detta klimat påverkas till stor del av faktorer som topografi, vegetation och markanvändning. Det regionala klimatet, exempelvis klimatet i södra Sverige, har en utbredning av upp till ett hundratal mil. Klimatet styrs i detta fall till stor del av vilka egenskaper som de berörda luftmassorna har. Med jordens globala klimat avses riktigt storskaliga företeelser, exempelvis hela jordens medeltemperatur.

Karaktäristiskt för den geografiska gradienten från mikroklimat via lokalklimat och regionalklimat till globalt klimat, är att variationerna i absoluta värden av exempelvis temperaturen blir allt mindre. Mikroklimatet uttryckt som temperatur kan mellan solsidan av en sten och skuggan bakom skilja åtskilliga tiotal grader. Lokalklimatet i en öppen dalgång kan en klar och lugn natt på grund av kalluftsansamling vara fem till tio grader kallare än i höjderna intill. I den regionala skalan får en skillnad i exempelvis månads-

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 27

27

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

medeltemperatur om två grader ses som en stor skillnad som har betydelse för exempelvis jordbruket eller den naturliga vegetationen. I den globala skalan ger en förändring på några grader omfattande effekter.

Olika fenomen i mikroklimatet har ofta en varaktighet av upp till någon timme. Ett exempel är ett skuggläge som förskjuts med solens gång. I den lokala skalan är varaktigheten upp till tio timmar, exempelvis de speciella klimatfenomen som utbildas under en natt. Det regionala klimatet har en varaktighet av upp till en månad: månadsmedeltemperaturen i Lund är för februari –0,5 °C och för mars 1,9 °C, vilket för dessa månader ger helt olika förutsättningar för vegetationen. För det globala klimatet är varaktigheten normalt tiotals eller hundratals år.

Ett klimatsystem kan definieras som en serie komponenter som på olika sätt interagerar med varandra, på så sätt att påverkan är ömsesidig. Med jordens klimatsystem avses de samverkande processerna inom atmo­sfären, hydrosfären, kryosfären, litosfären och biosfären. Atmo­sfären består av gaser, inklusive vattenånga, och partiklar. I hydrosfären ingår allt flytande vatten vid jordytan: oceanerna samt sötvatten i floder och sjöar. Kryosfären utgörs av all is på jorden, således snö, havsis, glaciärer och permafrost. Litosfären innefattar jordskorpan och den övre manteln ner till cirka tio mils djup. Med biosfären avses i detta sammanhang alla levande organismer och recenta organiska lämningar (alltså inte fossil olja som i stället hänförs till litosfären). Mellan dessa sfärer sker ett utbyte av energi och material. Energin förekommer som strålning, sensibel värme (värme som direkt kan kännas), latent värme (värme som exempelvis frigörs vid kondensation) och rörelse (vind, havsströmmar). Flödet av materia inom och mellan de olika sfärerna innefattar bland annat vatten, kol och svavel.

Atmo­sfären Atmo­sfären är benämningen på det gashölje som omger vår planet. Ungefär hälften av atmo­sfärens massa finns inom de understa 5–6 km och mer än 99 procent finns inom 40 km från jordytan. Detta kan jämföras med jordens radie som är nästan 6 400 km. Trots att atmo­sfären således är ytterst tunn i jämförelse med jorden, har den en helt avgörande betydelse för livets förutsättningar på jorden. Atmo­sfären, eller luften, knyts till jorden genom gravitationskraften. Ofta anger man att atmo­sfären har en tjocklek av 1 000 km, 28

978-91-44-08448-0_3_book.indd 28

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

men det finns ingen tydlig gräns utan successivt minskar koncentrationen av olika molekyler. Atmo­sfären bildades ursprungligen genom en ansamling av gaser som härrörde från jordens inre och som bland annat frigjordes vid vulkanutbrott. Denna ursprungliga atmosfär har förändrats under tidens gång genom inverkan av solljus och biologiska aktiviteter. Syrgas började ansamlas först sedan levande fotosyntetiserande organismer uppstått.

Vetenskapliga studier av atmosfäriska processer inleddes av den italienske fysikern Galileo Galilei (1564–1642) med experiment och slutsatser som främst gällde tyngdacceleration och vakuum. Observationsinstrument och kunskapsbyggande har sedan utvecklats successivt. Den moderna meteorologin och klimatologin tog ett viktigt steg när flygburna observationer och satellitinformation blev tillgängliga. Ett annat mycket viktigt steg var utvecklandet av datorer med snabb och hög beräkningskapacitet.

ATMO­S FÄRENS STRUK TUR

Atmo­sfären indelas i följande skikt: troposfären, strato­sfären, mesosfären och termosfären (figur 2.1). Indelningen baseras bland annat på temperaturstrukturen. I troposfären, det understa skiktet, sker de processer som vi i dagligt tal kallar för väder. Här finns större delen av atmo­sfärens vattenånga och i stort sett alla moln, men även föroreningar inklusive partiklar av olika slag. I troposfären sjunker temperaturen med ökad höjd, i genomsnitt med 0,63 °C per etthundra meter.

Den övre delen av troposfären avgränsas av tropopausen. Tropopausen har stor meteorologisk betydelse genom att den fungerar som ett lock för konvektiv aktivitet, vertikala luftrörelser. Därigenom begränsas ”vädret” till skiktet under tropopausen. Höjden till tropopausen varierar beroende på latitud och årstid. Vid ekvatorn är höjden 16–17 km medan den vid polerna är cirka 8–9 km.

Från tropopausen till cirka 50 km höjd sträcker sig strato­sfären, med strato­pausen som övre gräns. Strato­sfären är extremt torr och saknar egentligt väder, dock kan nattlysande moln förekomma. Dessa moln utgörs av mycket små ljusspridande partiklar på en sådan höjd att de efter solnedgången inte skuggas av jorden och som då alltjämt kan reflektera ljus från solen. Molnen framträder som tunna blåaktiga slöjor eller streck. En mycket viktig komponent i strato­sfären är ozonet som absorberar ultraviolett sol© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 29

29

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

100

Höjd, km

80

Termosfär

Mesosfär Stratopaus 40 Stratosfär

0

–90

Mesopaus

60

20

Molekylärt syre och 0,003 laddade partiklar

0,0000005

Tropopaus Troposfär Skikt

0,00006

53

0,001

+10

0,02 0,4

0,8

12

Ozonlager

250

–53

1,2 Densitet kg/m3

0,04

+15 Temperatur °C

1012 Tryck hPa

Väder, moln, vatten, föroreningar Anmärkning

FIGUR 2.1 Atmo­sfärens indelning i olika skikt baserad på den vertikala temperaturstrukturen.

strålning. På grund av denna absorption ökar temperaturen i strato­sfären med ökad höjd.

Mesosfären är skiktet ovanför stratopausen. Detta skikt präglas av att temperaturen sjunker med ökad höjd. I mesosfären är temperaturen lägst vid mesopausen, skiktets övre avgränsning. Ovanför denna vidtar termosfären där temperaturen stiger till mycket höga värden. Eftersom atmo­sfären på denna höjd är extremt tunn är energiinnehållet mycket lågt varför de höga temperaturnivåerna inte är jämförbara med temperaturen i lägre skikt.

Polarsken (norrsken) uppstår i termosfären när energirika elektroner från rymden faller in mot atmo­sfären längs magnetiska fältlinjer.

ATMO­S FÄRENS SAMMANSÄT TNING

Atmo­sfären innehåller permanenta gaser, variabla gaser och ickegaser. Som namnet antyder kännetecknas de permanenta gaserna av att deras koncentration förändras endast mycket långsamt. De permanenta gaserna kvävgas (N2), syrgas (O2) och argon (Ar) utgör tillsammans mer än 99 procent av atmo­sfärens torra volym (volymen exklusive vatten). Dessa gaser är emellertid i stort sett passiva när det gäller meteorologiska processer. Halten av de variabla gaserna varierar. Tre av dessa är mycket viktiga när det gäller de 30

978-91-44-08448-0_3_book.indd 30

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat TABELL 2.1 Atmo­s färens sammansättning av olika gaser, deras andel och omsättningstid.

Avser förhållandena i homosfären, den undre delen av atmo­sfären upp till 110 km över jordytan, där gaserna är väl omblandade.

Beståndsdel

Omsättningstid

Kväve

78,08 %

Miljontals år

Syre

20,9 %

Tusentals år

Argon Vattenånga Koldioxid

0,95 %

Miljontals år

Varierande: 0,3–1,5 %

Åtta dygn

0,039 %

Hundra år

Neon

18,2 ppm

*

Miljontals år

Helium

5,24 ppm

Miljontals år

Metan

1,7 ppm

Cirka 10 år

Krypton

1,14 ppm

Miljontals år

Väte

0,56 ppm

Cirka 150 år

Dikväveoxid

0,31 ppm

Cirka 6 månader

Kolmonoxid

0,15 ppm

Miljontals år

Xenon Ozon

*

Andel (av torr volym)

0,086 ppm

Cirka 1 månad

0,020 ppm

Cirka 100 år

”Freoner”

0,0004 ppm

Några dygn

Kvävedioxid

0,0003 ppm

Några dygn

Ammoniak

0,0002 ppm

Några dygn

Svaveldioxid

0,0002 ppm

Någon månad

Med ppm avses delar per miljon, parts per million, det vill säga 0,0001 %.

meteorologiska processerna – vattenånga, koldioxid och ozon. I synnerhet för vattenånga kan halten variera stort över tid och rum.

Vattenånga (H2O) är en osynlig gas som främst förekommer i den nedre delen av troposfären. Halten av vattenånga varierar mellan en och fyra volymprocent. Koldioxid (CO2) binds av de gröna växternas fotosyntes till energirika föreningar. Denna gas frigörs sedan åter vid andning eller vid nedbrytning av organiskt material. Halten av koldioxid har sedan cirka tvåhundra år tillbaka ökat. För närvarande (2013) uppgår halten till 395 ppm (0,395 promille). Stratosfäriskt ozon (O3) förekommer i ett skikt 30–60 km över jordytan. Detta ozon är avgörande för absorptionen av ultraviolett strålning från solen och är av stor betydelse för livet på jorden. Marknära ozon å andra sidan är en luftförorening som bland annat skadar vegetationen. Andra © F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 31

31

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

gaser som har betydelse för klimatet är metan (CH4), dikväveoxid (N2O), olika halogenerade kolväten och kvävedioxid (NO2). Det är anmärkningsvärt att många av de gaser som har stor betydelse för jordens klimat, och därmed även vårt liv på jorden, endast utgör en mycket liten andel av gasblandningen som vi kallar luft. Att mängderna är små av dessa gaser innebär att en relativt stor påverkan på koncentrationen kan ske även vid små utsläpp och att även små förändringar av den totala mängden kan få betydelse.

Damm, rök och saltpartiklar är ickegaser som finns i olika koncentrationer i atmo­sfären. Koncentrationen varierar mellan olika miljöer. Över polarområdenas isvidder är halten av partiklar endast några mikrogram per kubikmeter luft. I sandstormar och i rökplymer från skorstenar kan halten uppgå till några milligram per kubikmeter, eller mer. Partiklarna påverkar bland annat transmissionen, genomsläppligheten, av strålning genom atmo­sfären. De atmosfäriska aerosolerna (vätskedroppar och partiklar) i troposfären påverkar klimatet på två sätt, dels direkt genom den spridning och absorption som sker av solljus, dels indirekt genom modifiering av de optiska egenskaperna och livscykeln för moln.

Sulfataerosoler är en typ av partiklar som fått stor uppmärksamhet under senare tid. Vid nedbrytning av växt- och djurplankton sker ett naturligt tillskott av svavel till atmo­sfären, detta sker också från aktiva vulkaner. En stor del av dessa föreningar kommer från människans förbränning av fossila, svavelhaltiga bränslen. Svavel i form av svaveldioxid och sulfat i atmo­sfären bildar diffusa sulfatmoln. Dessa moln gör luften disig. Förekomsten är särskilt stor vid de stora industriområdena i Europa, östra USA och Sydostasien, se vidare kapitel 4.

Energiflöden Alla objekt med en temperatur över den absoluta nollpunkten, –273,13 grader Celsius (°C) eller 0 Kelvin (K), utsänder elektromagnetisk strålning.

Strålningen breder ut sig i form av vågor, avståndet mellan två vågtoppar, alternativt två vågdalar, anger strålningens våglängd. Strålningens våglängd är en funktion av temperaturen hos det som utsänder strålningen. Objekt med hög temperatur utsänder strålning med kort våglängd medan objekt med en lägre temperatur har en strålning med längre våglängd. Energiinne-

32

978-91-44-08448-0_3_book.indd 32

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

hållet i strålningen är proportionell mot våglängden, på så sätt att kortvågig strålning är mer energirik än långvågig.

Solens yttemperatur brukar anges till 6 000 K. Denna höga temperatur innebär att solstrålningen får en kort våglängd, mellan 0,1 och 4 mikrometer 1 (µm) med en maximal intensitet vid 0,48 µm. Jordytans medeltemperatur är cirka 287 K, betydligt lägre än solens. Denna lägre temperatur medför att strålningen från jorden blir mer långvågig, den har sålunda ett våglängdsspektrum mellan 4 och 100 µm, med ett maximum vid 10 µm. Denna skillnad i våglängd för strålningen från solen respektive jorden har föranlett att man ofta använder termerna kortvågig respektive långvågig strålning som benämning för solens respektive jordens värmestrålning.

Jorden mottar en mycket liten del av den totala strålningen som emitteras från solen, endast cirka 4,5 × 10–10 procent. Solarkonstanten utgör ett mått på den mängd energi som den yttre delen av atmo­sfären mottar på en yta vinkel­ rät mot solstrålarna. Som framgår av benämningen betraktades mängden strålning som konstant. Variationer förekommer dock om man betraktar långa tidsperspektiv, detta behandlas vidare i kapitel 3. Variation i avståndet mellan solen och jorden sett över året ger även en årstidsbunden variation av solarkonstanten med cirka 6 procent. Under januari (den 6:e), då avståndet är som kortast, har solarkonstanten sitt maximum 1 403 Wm–2. Motsvarande punkt i jordbanan benämns perihelium. Aphelium anger läget då avståndet mellan solen och jorden är som störst (6 juli). Solarkonstanten uppgår då till 1 312 Wm–2. I klimatsammanhang anger man för solarkonstanten ofta ett medelvärde sett över året och hela jorden, 1 370 Wm–2.

Man kan urskilja fyra huvudsakliga faktorer som påverkar solinstrålningen från atmo­sfärens yttre gräns ner till jordytan och strålningens fördelning över jordytan: geometri; absorption, spridning och reflektion i atmo­sfären; effekten av moln samt jordens reflektionsförmåga.

Geometrin påverkar strålningen och dess fördelning i två olika skalor. Sett i ett stort perspektiv fördelas solstrålningen över en mindre yta vid ekvatorn än vid polarområdena, vilket visas i figur 2.2. Variationen kopplas till jordytans sfäriska form, denna får solinstrålningen att variera med latitud och årstid.

Strålningen får även en längre väg genom atmo­sfären vid högre latituder vilket gör att försvagningen genom spridning och absorption blir mer märk1 En mikrometer är en miljondels meter eller en tusendels millimeter.

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 33

33

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

FIGUR 2.2 Instrålningen mot jordytan varierar med latitud på så sätt att ju flackare jordytan lutar mot solinstrålningen, desto större yta kommer instrålningen att fördelas över. Därtill kommer att strålningens längre väg genom atmo­sfären, instrålningen vid jordytan, minskar med ökat avstånd från ekvatorn.

bar. Höjdförhållanden och aspekt, det vill säga lutning och exponering mot solinstrålningen, är faktorer som påverkar fördelningen av solinstrålningen sett i den mindre skalan. Lutningen av en sluttning och dess orientering i olika väderstreck kan ge stora variationer i mängden mottagen strålning.

Den absorption, spridning och reflektion som sker i atmo­sfären medför att inte all solstrålning som når atmo­sfärens yttre gräns kommer ner till jordytan. I figur 2.3 redovisas hur dessa tre faktorer påverkar strålningen.

Totalt absorberas 23 procent av den inkommande strålningen i atmo­sfären.

Av den inkommande strålningen reflekteras knappt en tredjedel, 31 procent, i moln eller mot jordytan, eller bryts eller reflekteras i partiklar, och strålar tillbaka ut ur atmosfärsskiktet. De kvarstående 46 procenten absorberas av jordytan och ger uppvärmning av denna. Moln utgör en effektiv barriär för instrålningen men effekten varierar beroende på molnslag, utbredning och tjocklek. I figur 2.3 framgår att den totala mängden strålning som kommer 34

978-91-44-08448-0_3_book.indd 34

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

2014-02-14 10:34

2 Jordens klimat

in i systemet också lämnar det. En omfördelning sker dock, vilket framgår av att jordytan strålar ut motsvarande 115 procent och mottar 100 procent från atmo­sfären. Orsaken till denna omfördelning diskuteras nedan.

Albedo beskriver förhållandet, kvoten, mellan den del av strålningen som reflekteras tillbaka och den inkommande mängden strålning. Albedovärdet anges ofta som procent. Ett albedo på 30 % innebär att 30 procent av den infallande strålningen reflekteras. Resterande del, 70 procent, medför en uppvärmning eller skapar avdunstning. Ett högt värde på albedot, det vill säga att mer strålning reflekteras, innebär att mindre mängd energi blir tillgänglig för uppvärmning och avdunstning. Olika typer av ytor har olika albedo vilket leder till att absorptionen av solstrålningen kan variera kraftigt. För landytor varierar albedot normalt mellan 5 och 45 procent, där skog har ett albedo på 5–20 procent. Värdet för ökensand brukar anges till 25–30 procent medan nyfallen snö har ett mycket högt värde, 75–95 procent.

Den stora betydelsen av ett områdes albedo sett ur energisynpunkt framgår tydligt av följande jämförelse. Om en markyta antas ha albedo lika med 20 procent och energimängden 200 Wm–2 når ytan, reflekteras 40 Wm–2 medan resterande 160 Wm–2 kan absorberas och medföra en uppvärmning av marken. Om i stället samma yta skulle vara täckt av nysnö skulle albedot kunna vara 80 procent, det vill säga 160 Wm–2 reflekteras och enbart 40 Wm–2 av den direkta solinstrålningen kan kvarstå för uppvärmning. Snöns höga inkommande strålning 100

Rymden

utgående strålning 8

17

6

9

40

20

Atmosfär 19 reflektion

absorption 4

sensibel värme

106

latent värme

absorption

46

115

100

7

24

FIGUR 2.3 Relativa värden (procent) av olika komponenter som utgör jordens energibalans.

© F ö r fatta r na och S tudentlitte r atu r

978-91-44-08448-0_3_book.indd 35

35

2014-02-14 10:34

Klimatförändringar

Naturliga och antropogena orsaker Står vi inför en klimatförändring? Uppgifter om nya klimatextremer som inträffat förekommer ofta i media. Gissningar och fakta avlöser varandra när klimatkatastrofer och extremer drabbar människor och samhällen. Faktum är att klimatet på jorden hela tiden har förändrats, varmare perioder har avlöst svalare, regnigare har avlöst torrare. Skall vi vara oroliga för den klimatförändring som sker idag?

Klimatförändringar – naturliga och antropogena orsaker behandlar de faktorer som styr vårt klimat, såväl på kort som på lång sikt, och hur detta klimat har varierat över årmiljonerna. Den pågående klimatförändringen sätts i ett historiskt perspektiv, vilket möjliggör en tolkning av människans påverkan och vad som kan betraktas som naturliga klimatvariationer. En beskrivning ges av de effekter som en klimatförändring kan få på ekosystem och samhälle. Positiva och negativa effekter av klimatförändringar för människa och sam­ hälle diskuteras samt vilka åtgärder eller anpassningar som kan erfordras. I boken ges utförliga förklaringar av de processer som reglerar klimatet samt hur man på olika sätt analyserar klimatför­ ändringarna.

Denna tredje, reviderade upplaga av boken har kompletterats med de senaste rönen, i boken ges även en kritisk betraktelse av dessa.

Bokens syfte är att belysa de processer och mekanismer som styr klimatet, att härleda vad som kan anses vara en naturlig variation och vad som är resultat av människans påverkan.

Jörgen Bogren Torbjörn Gustavsson Göran Loman | Klimatförändringar

Författarna är klimatologer. Jörgen Bogren (docent) och Torbjörn Gustavsson (docent) forskar och undervisar vid Göteborgs universitet. Göran Loman (FD) arbetar med energifrågor.

Klimatförändringar Naturliga och antropogena orsaker Jörgen Bogren Torbjörn Gustavsson Göran Loman

Boken vänder sig till studenter och lärare på universitet och hög­ skolor, samt till samhällsplanerare inom bland annat stat och kommun, där frågeställningar kring klimatförändringar och växthuseffekten diskuteras.

Tredje upplagan

Art.nr 6452

3:e uppl.

www.studentlitteratur.se

978-91-44-08448-0_01_COVER 1.indd 1

2014-02-14 08.58