9789144121734

Människa och miljö med praktisk vägledning för projekt

CHRISTEL PERSSON (RED.) HELENA ANDERSSON CLAES DAHLQVIST BENGT NIHLGÅRD TORLEIF BRAMRYD

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.

Vid utgivning av detta verk som e-bok, är e-boken kopieringsskyddad.

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.

Studentlitteratur har både digital och traditionell bokutgivning. Studentlitteraturs trycksaker är miljöanpassade, både när det gäller papper och tryckprocess.

Art.nr 31146 ISBN 978-91-44-12173-4 Upplaga 3:1 © Författarna och Studentlitteratur 2003, 2019 studentlitteratur.se Studentlitteratur AB, Lund Sakgranskning: Erik Grönlund Formgivning inlaga: Jesper Sjöstrand/Metamorf Design Group Formgivning omslag: Jens Martin/Signalera Omslagsbild: Shutterstock Printed by Dimograf, Poland 2019

Innehåll

Förord 11 Bokens författare 13 Bokens inramning 15 Utveckling utan bärkraft 18 Helhetssyn på vårt livsutrymme 20 Bokens disposition 25 Litteraturlista 25

1 Klimat i förändring 27 Klimat och väder 28 Jordens klimatzoner 29 El Niño och La Niña 33 Hur påverkas vädret och klimatet? 34 Klimatet ur ett historiskt och geologiskt perspektiv 35 Klimatcykler med värme- och istider 40 De senaste istiderna 41 Vår tids klimatförändringar 44 Den förstärkta växthuseffektens orsaker 44 Aerosolers och molns effekter på klimatet 50 Observerade klimatförändringar under senare tid 50 Effekter av den observerade uppvärmningen 51 Klimatförändringar och biologisk mångfald 53 Hotade arter kartläggs nationellt och internationellt 54 Klimatzonernas förskjutning 57 Nya arter i främmande miljöer – en effekt av klimatet 58 Framåtblickar 59 Litteraturlista 60 Söktips: Att granska källor 62

2 Användning av gemensamma resurser 63 Marken som resurs 64 Jordmånen – det producerande marklagret 64 Jordmånstyper 67 Jordmånen och markens naturliga bärkraft 71 Vatten – en oersättlig resurs 78 Vägar till hållbar vattenförsörjning 80 Svensk vattenförsörjning som exempel 81 EU:s vattendirektiv som riktpunkt 86 Sveriges kustvatten och hav 86 Vattenstress och vattenbrist 94 Tillgång och efterfrågan på vatten 95 När vattenbristen kan leda till konflikter 96 Vatten från världens tak 99 Det osynliga vattnet 100 Hushållning med vatten – en strategisk ödesfråga 102 Luftens och atmosfärens begränsningar 105 Atmosfären är ett resultat av livet på Jorden 106 Växthusgaser 108 Ozon i stratosfären och troposfären 110 Globala åtgärder 111 Bildning och spridning av ozon i troposfären 112 Miljö- och klimatstrategiska bedömningar av luftens kvalitet 115 Staden och landet 116 Skogslandskapets effekter 118 Luften och hälsan 118 Människokroppens försvar mot luftföroreningar 119 Strategisk luftövervakning 121 Framåtblickar 122 Litteraturlista 124 Söktips: Sök dig fram till forskningsfrågan 125

3 Kretslopp i naturen 127 Materia och energiflöden i naturen, näringskedjor och ekologiska samspel 128 Biogeokemiska kretslopp – naturliga flöden och störda system 131 Kolets kretslopp 132 Syrets kretslopp 133 Vattnets kretslopp – den hydrologiska cykeln 134 Kvävets kretslopp 135

6

Innehåll

Fosforns kretslopp 138 Svavlets kretslopp 139 Makro- och mikronäringsämnenas kretslopp 140 Störningar i naturens kretslopp 141 Klimatförändringens inverkan på kretsloppen 147 Framåtblickar 147 Litteraturlista 149 Söktips: Söktekniker och sökstrategier 150

4 Samhällets produktion och konsumtion 151 Jordbrukets och livsmedelsförsörjningens industrialisering 151 Jordbrukets klimatpåverkan 155 Livsmedelsindustrins klimatpåverkan 157 Skogsbruk – kretslopp i förändring 158 Industrisamhällets produktion och energiomsättning 161 Det postindustriella konsumtionssamhället 162 Konsumtionens och tillväxtens gränser 162 Världshaven beskattas över sina tillgångar 163 Ekologiska fotavtryck och biokapacitet 165 Beräkningsmetoderna på väg att standardiseras 166 Klimatförändringar – regionala skillnader 168 Arktis och dess ursprungsbefolkningar i kris 170 Konsekvenser av alpina glaciärers reträtt 172 Sverige – ett sårbart högteknologiskt samhälle 173 Regnskogarna i klimatförändringarnas centrum 174 Ökenutbredning och samhällen i kris 180 Perspektiv på framtida klimatförändringar 183 Framåtblickar 184 Litteraturlista 186 Söktips: Sök tvärvetenskapligt 188

5 Strategier för hållbara energisystem 189 Energi – en inneboende kraft 189 Energibegreppet och sambandet mellan energi och materia 190 Energiflödet i naturen och samhället 195 Hållbar energi- och resursanvändning 195 Flödesresurser – sol, vatten, vind och biobränsle 197 Solen som energikälla 197 Jordens värme och geotermisk energi 204 Vattenkraft – en förnybar resurs 206

Innehåll

7

De tre klyftorna – ett gigantiskt internationellt kraftverksexempel 208 Vindkraft – en snabbt växande elproduktionskälla 215 Bioenergi – förnybar och eftertraktad resurs 219 Framåtblickar 221 Litteraturlista 223 Söktips: Sök i block 224

6 Hållbar design och funktion 225 Ekologisk design – ett sätt att göra rätt från början 226 Några definitioner 227 Naturens och teknikens strävan efter hållbara produkter och system 227 Människans och naturens utveckling av verktyg och tekniska redskap 229 Miljöanpassad design i samhällsplaneringen 234 Urban ekologi 235 Urbaniseringsprocessen – en ekologisk utmaning 235 Städerna och deras omland 237 Ekologisk sanering i urbana miljöer 239 Hållbara transportsystem 241 Framåtblickar 243 Litteraturlista 244 Söktips: Sök inom nytt område 246

7 Regler och åtgärder för framtiden 249 FN:s miljö- och klimatledande uppdrag 250 Strategier för miljö- och klimatarbetet 251 Åtgärdsprogram mot utsläppen – utsläppsrätter 253 Utmaningar för framtiden 256 Olika värdegrunder – människa, natur och miljö 259 Regler och strategier för förändring 261 Hållbarhet i planering och hushållning 263 Miljö- och klimatmål – övergripande i den svenska fysiska planeringen 264 Transport- och trafikplanering – en central fråga i klimat- och miljöarbetet 266 Tillsyn och egenkontroll av verksamheter 267 Energi och klimathänsyn i egenkontrollen 271 Straff och påföljder 272

8

Innehåll

Strategier för skogsvård, skötsel av jordbruksmark och fiskevatten 273 Regler om kemiska produkter och biotekniska organismer 275 Producentansvaret är lagfäst 277 Strategiska insatsområden 278 Energiomställningen fordrar nytänkande 278 Effektivisering reducerar omsättningen av energi och andra resurser 281 Miljökvalitetsnormer – gränsvärden och minimikrav 282 Miljöbeslut inom EU 283 Återanvändning och återvinning – alltjämt strategiskt 284 Källsortering och återvinning har miljö- och energieffekter 286 Skatter och avgifter som styrmedel 289 Strategisk vård av levande ekosystem 291 Naturskydd och naturvård för biologisk mångfald 293 Natura 2000 – områden inom EU och i världen för natur och biologisk mångfald 296 Människans centrala roll i natur- och miljövården 297 Framåtblickar 298 Litteraturlista 299 Söktips: Sök på webben 301 Ordförklaringar 303

Appendix Informations­sökningsguide 317 Informationssökningsprocessen 317 Publikationstyper 317 Vetenskapliga texter 318 Annan användbar litteratur 321 Sökverktyg 323 Sökmotorer och exemplet Google 324 Google Scholar 325 Discoveryverktyg 326 Ämnesdatabaser 326 Bibliotekskataloger & Libris 327 Swepub 328 Uppsök 328

Innehåll

9

Informationssökningens praktik 329 Sökord 329 Kombinera sökord 330 Söktekniker 332 Filtrering 332 Fältsökning 333 Ämnesordssökning 334 Blocksökning 335 Referenssökning 336 Förbättra dina sökningar 336 Källkritik 337 Spara och dokumentera referenser och sökningar 338 Spara referenser 338 Spara och dokumentera sökningar 339 Skriva och använda referenser 340 Använda referenser 341 Avslutning 344 Litteraturlista 344 Sakregister 345

10

Innehåll

Kapitel 1

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

Klimat i förändring Drivkraften bakom Jordens olika naturliga processer är solens energi, som också är klimatets primära drivkraft. I detta kapitel behandlas olika klimatförändringar som kan relateras till såväl tid som rum, dvs. regionala eller globala förändringar under ett visst tidsskede. Som referens vid praktiskt meteorologiskt arbete används ett system av 30-årsperioder, exempelvis 1961–1990 och 1991–2020. För bedömningar av klimatförändringar under tidigare tidsperioder kan främst historiska och arkeologiska data användas.

Paleoklimatet under tidigare årtusenden och årmiljoner kan avläsas med hjälp av geologiska lagerserier och spår av is- och värmetider långt tillbaka i Jordens historia. Klimatvariationer kan också identifieras genom att mäta variationer av syreisotoperna 16O (Syre-16) respektive 18O (Syre-18) i isborrkärnor från glaciärer, samt isen på Grönland och Antarktis. De båda syreisotoperna varierar också i marina djuphavssediment. Det är också möjligt att analysera inkapslade luftbubblor i is för att avgöra halten av växthusgaser flera tusen år tillbaka i tiden. Det vetenskapliga arbetet med att ställa prognoser för framtidens klimat har traditionellt utgått från naturliga parametrar, som exempelvis variationer i solens natur och Jordens läge i förhållande till solen. Efter hand har prognosarbetet vidgats genom att inkludera System Jordens element, dvs. förutom atmosfären och hydrosfären beaktas även markytans struktur och förändringar, liksom biosfärtäckets utformning och inte minst människans aktivitet. Med jämna mellanrum ger FN:s klimatpanel, IPCC, ut rapporter som behandlar klimatförändringens effekter på kort och lång sikt samt de åtgärder som krävs för att komma tillrätta med dem. Under hela den geologiska epok som varade från den senaste istidens slut fram till alldeles nyligen, låg koldioxidhalterna kring 280 andelar per miljon (ppm). I dag ligger halten på drygt 410 ppm, och andelen koldioxid i luften har inte varit så här hög på åtminstone 800 000 år.

Ordet klimat kan härledas från det grekiska ordet klima som syftar på lutning, vilket hänför sig till att klimatet är olika på olika breddgrader, latituder, där solstrålarna faller in med olika lutning. De viktigaste väderoch klimatelementen är nederbörd, solinstrålning och lufttemperatur samt luftfuktighet, lufttryck och vind. Molnigheten och förekomsten av dimma, frost, åska och stormar räknas också till vädrets yttringar. En serie väder­ observationer över en period av 30 år utgör underlag för en klimatkarakteristik. Den bestäms av en komplicerad energiomsättning och samspelet mellan de olika sfärerna, där fördelning mellan land och hav, liksom bebyggelse och andra antropogena effekter, har stor inverkan. Klimatet på Jorden är nu och för överskådlig framtid helt beroende av solens strålningsenergi och planetens färd i kosmos. I första hand relateras väder till atmosfären eftersom responstiden, dvs. tiden för att en uppvärmning eller avkylning skall märkas, är kort i atmosfären, exempelvis under dygnets dag och natt. Markytans översta skikt och vegetationen påverkas också av dygnsrytmen och kortare perioder av värme eller kyla. Vattnet i sjöar och i synnerhet i de väldiga världshaven har däremot lång responstid. Exempelvis värms ytvattnet i de tempererade områdenas sjöar eller havsvikar upp först framåt sensommaren och hösten. I världshaven är det främst ytvattnet som värms upp, medan djupare liggande vatten under termoklinen inte ändrar temperatur förrän efter årtionden av uppvärmning eller avkylning.

Från ekvatornära områden transporteras värme med varma havsströmmar till högre breddgrader, medan kallare bottenströmmar återför vattnet. En synnerligen viktig faktor är också överföringen av energi från ekvatornära områden till högre breddgrader med hjälp av de globala havsströmmar som spänner över Atlanten, Indiska Oceanen och Stilla havet och berör angränsande polara hav. I vilken utsträckning havsströmmarnas intensitet växlat under de senaste 10 000 åren, har på senare tid kartlagts med hjälp av borrkärnor från sjöbottnar och torvmossar. Det gäller på bland annat Tristan da Cunha, Isla de los Estados och Antarktiska halvön i Sydatlanten, men även på Island, på Färöarna, i norra Azorerna och i centrala delen av Atlanten (Ljung, 2008). Intresset kopplas till frågor om vad som kan hända med Golfströmmen i klimatförändringarnas spår, i vår tid och i framtiden (Bogren, Gustavsson & Loman, 2006).

De stora världshaven har sålunda en betydande temperaturutjämnade effekt på klimatet. Glaciärer och istäcken är också viktiga utjämnings­ faktorer i den globala energiomsättningen. Fördröjningen av synbara effekter innebär att en isavsmältning eller en glaciärtillväxt kan vara resultatet av 28

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

Klimat och väder

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

redan inträffade uppvärmnings- eller avkylningsperioder. Ibland inträffar positiva synergieffekter. Om exempelvis både mängden vattenånga och eller koldioxidhalten i atmosfären ökar kan en begynnande temperaturhöjning, som kan ha naturliga eller antropogena orsaker, slå igenom med större effekt eftersom de båda gaserna är växthusgaser. Om halten vattenånga och eller koldioxid minskar i atmosfären kan en begynnande avkylning på analogt sätt förstärkas. Klimatsystemet har många likartade tröghets- och utjämningsmekanismer, där samverkande klimatkomponenter kan bidra till mer eller mindre snabba förändringar.

Många svängningar på kort sikt, såsom El Niño och La Niña, liksom varierande cyklon- och lågtrycksfrekvenser och effekter av dessa, visar att vädret och så småningom också klimatet kan växla från tid till annan (se fördjupad förklaring under avsnittet El Niño och La Niña). I det större perspektivet är återkommande istider och värmetider exempel på långt större klimatvariationer. Klimatet ändras således av naturliga orsaker, men den förändring som nu pågår och beräknas ske under de närmaste hundra åren är en onormalt snabb förändring. Som jämförelse kan nämnas att 5 °C temperaturförändring motsvarar den temperaturförändring som skiljer nuvarande temperaturnivåer från istidens. Det är förändringar som tidigare skett under en tidsperiod på 10 000 till 20 000 år, medan förändringarna nu tycks kunna ske inom ett eller ett par århundraden, dvs. hundra gånger snabbare (Azar, 2008). Enligt rapporterna från Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) är bedömningen att dagens globala uppvärmning med största säkerhet till övervägande del har antropogena orsaker (Naturvårdverket, 2007; IPCC, 2014). FN:s klimatpanel påbörjade sitt arbete 1988.

Den består av forskare från olika vetenskapsfält och har till uppgift att utvärdera och analysera den forskning som bedrivs för att kasta ljus över pågående klimatförändringar. Panelen gav 1990 ut sin första rapport som innehöll prognoser och scenarier för klimatförändringar, i första hand under perioden 1990–2095. Ytterligare rapporter har presenterats som behandlar den naturvetenskapliga grunden till och människans del i den globala uppvärmningen och dess konsekvenser, samt förslag på lösningar för att på sikt bromsa och stabilisera klimatet.

Jordens klimatzoner För att öka förståelsen av vad som kan hända om klimatsystemen förändras kan vi utgå från klimatets regionala fördelning. Jorden indelas i ett antal klimat­zoner, eller klimatområden, i ett system som utvecklades av ­W ladimir Koeppen i början av 1900-talet (Pidwirny, 2006). I Koeppens kliKapitel 1 Klimat i förändring

29

matklassificering finns ett antal huvudgrupper som betecknas med versala bokstäver från A, B, C, D, E och H (figur 1.1).

Jordens klimatzoner i generella drag A. I den tropiska zonen (A) är medeltemperaturen under hela året högre än +20 °C. Närmast ekvatorn regnar det året runt.

B. I den subtropiska zonen (B) är den varmaste månadens medeltemperatur högre än +20 °C. Klimatet kännetecknas av torka och den kallaste månadens medeltemperatur är högre än +5 °C. C. Den tempererade zonen delas in i två zoner. I den varmtempererade zonen (C) har alla månader en medeltemperatur som är högre än –3 °C och den varmaste månadens medeltemperatur överstiger +10 °C. Klimatet präglas av nederbörd i kustnära lägen.

D. I inlandslägen återfinns den kalltempererade zonen (D), där den varmaste månadens medeltemperatur är högre än +10 °C, men vintrarna är betydligt kallare än i zon C. Nederbörden är också mindre.

E. I den polara zonen med polarklimat (E) är den varmaste månadens medel­ temperatur högst +10 °C och nederbörden under året är relativt begränsad.

I nedisade områden ligger temperaturen på minussidan året runt.

Generellt har klimatzon A positiv vattenbalans och zon B negativ. Klimatzon C kännetecknas av lövträd och zon D av barrträd. Klimatzon E utgörs av områden utan trädvegetation.

Inom den tropiska zonen, med luftcirkulation i den s.k. Hadley-­cellen, sker den största energiomsättningen mellan ekvatorn och 30° nordlig respektive sydlig latitud. Uppvärmningen av luften är störst vid ekvatorn inom den Intertropiska konvergenszonen (ITCZ), där luften stiger uppåt till omkring 5 till 10 kilometers höjd, för att sedan röra sig mot vändkretsarna ca 30° nordlig respektive sydlig latitud. Där sjunker luften mot marken igen och skapar de torra vändkretsbältena i norra Afrika och Mellan­östern, i Namibia i södra Afrika, i Kalifornien i USA och i Mexiko samt på motsvarande sydliga breddgrader i Chile liksom i västra Australien. Luften strömmar åter mot ekvatorn längs marken och vattenytorna. Vindarna i riktning mot ekvatorn betecknas nordostpassaden på norra respektive 30

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

H. Klimatzon H står för höglandsklimat och kännetecknas av att temperaturen sjunker med höjden över havet, men varierar i övrigt beroende på breddgrad.

sydostpassaden på södra halvklotet, eftersom de på grund av coriolis­k raften (från Jordens rotation) avviker från en rent nordlig respektive sydlig riktning. De regioner i Kina, Indien, Sydostasien, Brasiliens kusttrakter, delar av västra Afrika och Nya Guinea som drabbas av monsunvindar ingår också i Hadley-cirkulationen. Monsunvindarna, eller årstidsvindarna, rör sig under sommartid i riktning från havet mot land och ger då häftiga regn som kan vara helt avgörande för bland annat risodlingen, men de kan också orsaka våldsamma översvämningar. Vintermonsunens vindar rör sig ut från land är torra och kalla och kan transportera kyla till områden nära ekvatorn. Norr om Himalaya finns områden som karakteriseras som kontinentala öknar.

I området nära ekvatorn, som kännetecknas av hög ytvattentemperatur och fuktig instabil luft, bildas under stora delar av året tropiska stormar med orkanstyrka, när energiomsättningen blir extremt stor. Dessa går i Atlanten under beteckningen cykloner eller hurricanes och i Stilla Havet tyfoner eller taifunes. Vindhastigheten kan uppgå till över 32 m/s, dvs. orkan, inom ett område med en diameter mellan 200 och 500 km.

I gränsområdet mellan den tropiska och tempererade zonen kompliceras väder­situationen ytterligare av jetströmmar. De subtropiska jetströmmarna består av kraftiga vindar i gränsområdet mellan troposfär och stratosfär på upp till 11 kilometers höjd, med vindhastigheter på över 30 m/s och upp till POLARZONEN

TEMPERERADE ZONEN SUBTROPISKA ZONEN

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

TROPISKA ZONEN

SUBTROPISKA ZONEN TEMPERERADE ZONEN POLARZONEN Tropiska zonen: medeltemperaturen för hela året överstiger +20 °C.

Subtropiska zonen: den varmaste månadens medeltemperatur är mer än +20 °C och den kallaste månadens medeltemperatur är mer än +5 °C.

Tempererade zonen: den varmaste månadens medeltemperatur är minst +10 °C.

Polarzonen: den varmaste månadens medeltemperatur är lägre än +10 °C.

Figur 1.1 Jordens klimatzoner starkt generaliserat, där klimatzonernas detaljer relateras till texten.

Kapitel 1 Klimat i förändring

31

32

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

150 m/s. Det är luft som i den allmänna cirkulationen på hög höjd förflyttar sig från exempelvis 30° till 40° latitud och ökar hastigheten jämfört med det långsammare roterande underlaget. Subtropiska jetströmmar är märkbara i södra USA, och kan också förstärka sommarmonsunen i Sydostasien i form av en ostlig jetström som blåser från hög höjd. Jetströmmarna påminner oss om att väder- och klimatsystemen har en tredimensionell utsträckning ända ut till tropopausen. Jetströmmarna på denna höjd styr vad som händer på lägre nivåer ner till markytan och kan under långa perioder låsa fast vädersystemen till en ensidig regim även på våra breddgrader.

Den s.k. Ferrel-cellen styr luftcirkulationen i den tempererade zonen på mellanbreddgraderna. Där stiger luften uppåt för att sedan sjunka ner inom vändkretsarnas högtrycksområden på subtropiska latituder. När högtrycket under sommarcirkulationen sträcker sig norr- eller söderut på respektive halvklot kan ett blockerande högtryck ge sommarhetta under en längre tid.

Om däremot högtrycket är förskjutet närmare vändkretsarna kan vandrande lågtryck bana sig väg in från haven och särskilt i västvinddriften ge hög nederbörd på kontinenternas västsidor. Lågtrycksvandringen äger rum längs polarfronten, gränszonen i atmosfären mellan den svala polarluften och den varmare subtropiska eller tropiska luften. Det är en bred zon med stora temperaturkontraster, som mer eller mindre obrutet sträcker sig runt båda halvkloten mellan 40° och 60° latitud. I vår del av världen drivs cirkulationen vanligen av lågtryck över Island och högtryck över Azorerna.

Denna cirkulation betecknas den Nordatlantiska Oscillationen (NAO). Om tryckskillnaden mellan Islandslågtrycket och det Azoriska högtrycket är stor kan sommaren bli regnig och relativt sval, medan små tryckskillnader mellan Islandslågtrycket och det Azoriska högtrycket kan resultera i en torr och varm sommar. Vintertid kan vädret i de nordiska länderna pendla som ett resultat av isländska lågtryck respektive kraftiga högtryck över Ryssland. I det första fallet blir vintern mild med relativt stor nederbörd och i det senare fallet kall med mindre nederbörd. Instabiliteter i fronten eller jetströmmar ger upphov till vandrande lågtryck, som utvecklas och rör sig med strömningen längs fronten. De komplicerar vädret och klimatet i synnerhet under vår och höst, men också under andra årstider. På våra breddgrader kan vi se den polara jetströmmens cirrusmoln på 8 till 10 kilometers höjd nära tropopausen. Sommartid syns ibland också nattlysande moln i den s.k. mesopausen på ca 85 kilometers höjd i atmosfärens gräns till rymden, där temperaturen sjunker till –150 °C. Dessa kan vara synliga under sommarmånaderna på mellanbreddgrader och tros orsakas av kemiska och elektriska processer.

El Niño och La Niña Omkring jul varje år brukar vattennivån i Stilla havet utanför Perus kust stiga. Det leder till mer eller mindre stora förändringar i vädret. Väderfenomenet, som sedan årtusenden tillbaka alltid återkommer framemot jultid kallas El Niño, ”gossebarnet”, med syftning på Jesusbarnet. Med oregelbundna mellanrum är emellertid El Niño-effekterna mycket större och mer långvariga än normalt. Den 8 november 1997 drabbades den lilla byn El Oro i Ecuador av ett skyfall. Efter en halvtimmes regnande var 3 000 människor hemlösa. 1997 och 1998 drabbades Malaysia av ihållande torka och skogsbränder. De återkommande kraftiga skogsbränderna i sydöstra Australien nära Sydney kan också relateras till El Niño-effekter. I själva verket rör det sig om globala svängningar, som beror på både havsfenomenet El Niño och atmosfärfenomenet Southern Oscillation, dvs. El Niño – Southern Oscillation (ENSO). Skillnaden mellan passadvindarnas styrka och därmed också havsströmmarnas styrka och riktning hänger samman med fördelningen av hög- och lågtryck mellan västra och östra Stilla Havet. När skillnaden i lufttryck är liten försvagas passadvindarna så att El Niño kan utvecklas.

I vanliga fall driver passadvindarna havsvattnet västerut längs ekvatorn i två breda strömmar mot Stilla havets västra delar. Havsytan kan där vara en halvmeter högre än vid Sydamerikas västkust. Yttemperaturen i havet är omkring 8 °C högre i väster än i öster. I normala fall får därför kusterna i västra delen av Stilla havet mycket mer nederbörd än i den östra. Passad­ vindarnas kraftiga strömning mot väster innebär också under normala förhållanden att kallt näringsrikt vatten väller upp från djupet vid den sydamerikanska västkusten. En kall havsström, Peruströmmen, sveper fram längs Sydamerikas västkust och väller upp till ytan. Det medför också att termoklinens lutning i Stilla havet varierar.

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

Vad är El Niño?

När kraftigare El Niño-perioder inträffar försvagas passadvindarna i östra och centrala delarna av Stilla Havet. De två ekvatoriella strömmarna i västlig riktning försvagas då och den ekvatoriella motströmmen österut, El Niño, förstärks kraftigt. På väg in mot Sydamerikas kust delar den sig i en nordlig del som rör sig i riktning mot Kalifornien och en sydlig mot Peru. El Niños varma vatten lägger sig ovanpå den kalla Peruströmmen, vilket innebär att kallt vatten inte längre kan välla upp längs Sydamerikas västkust. Temperaturen stiger också på grund av att västliga vindar driver in över land från Stilla Havet (figur 1.2).

Kapitel 1 Klimat i förändring

33

höghöjdsvind

höghöjdsvind

stigande, fuktiga luftströmmar lågtryck Australien

stigande, fuktiga luftströmmar högtryck Sydamerika

passadvind ekvatorialströmmen Stilla havet varmt ytvatten

Australien

Peruströmmen

Sydamerika

Stilla havet varmt ytvatten

kallt djuphavsvatten Normalt läge

lågtryck

högtryck

kallt djuphavsvatten Inverkan av El Niño

Figur 1.2 El Niño och La Niña är ett vädersystem som växlar i styrka med v­ arierande intervall.

Det påverkar inte bara vädret i Stilla havet utan också långt utanför detta område.

På grund av den höjda temperaturen i östra delen av Stilla Havet i samband med El Niño ökar avdunstningen och konvektionen. Ett lågtryck bildas därmed utanför Sydamerikas västkust, där det i normala fall råder högtryck. De fuktiga vindarna drar in mot kusten och tvingas stiga över Anderna, vilket leder till nederbörd i framför allt Ecuador och Peru. Det kan medföra skyfall i den i vanliga fall extremt torra Atacamaöknen, men regnen kan förskjutas åt olika håll och bli kraftiga i både Kalifornien och Chile. I vanliga fall når El Niño sitt maximum mellan jul och mars månad, men i extrema fall kan fenomenet bestå under en betydligt längre period än så. Senast inträffade detta från hösten 1997 till mitten av 1998 och mer eller mindre kontinuerligt under åren 2006 och 2007.

Under vissa perioder kan å andra sidan de omvända förhållandena råda, dvs. att passadvindarna blir starkare än normalt vilket medför att kust­ vattnet blir kallare än vanligt och vindarna torrare längs Sydamerikas kust.

Denna del i vädersystemet kallas La Niña (flickan). Det ger större nederbörd än normalt i Australien och Indonesien samt kraftiga monsunregn i Indien.

Det har emellertid visat sig att El Niño har effekter långt utanför ekvator­nära områden i Stilla havet. Klimatet i det vanligen torra och soliga Kalifornien kan bli stormigare och regnigare än normalt, med kraftig tillväxt i vegetationen som följd. Vid motsatta förhållanden kan det däremot bli långa torrperioder med bränder i den uppvuxna vegetationen framför allt i Kalifornien, men det kan också bli varmare längs hela Nordamerikas västkust så långt norrut som till Alaska. Klimatet kan bli varmare och 34

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

Hur påverkas vädret och klimatet?

torrare i Sydostasien och kan orsaka skogsbränder i Indonesien och i delar av Australien. Under El Niño-perioderna kan nordöstra Brasilien drabbas av torka, medan klimatet i sydöstra kustregionen blir varmare. I Uruguay och Argentina blir det däremot fuktigare.

För att kunna förutse när El Niño ska inträffa har vädertjänsten placerat ett 70-tal bojar i Stilla havet. Bojarna mäter vattentemperaturen från ytan ner till 500 meters djup, lufttemperatur, vindhastighet, vindriktning, havs­strömmar och luftfuktighet. De uppmätta värdena registreras av väder­satelliter och bearbetas av bland annat World Meteorological Institute (WMO). Avsikten är också att kunna bedöma hur El Niño påverkar andra områden i världen, såsom Mellanamerika, USA, Kanada, Östafrika och Indiska ­oceanen. På senare tid har intresset ökat för sambandet mellan El Niño och de tropiska cyklonerna och därmed också för den globala uppvärmningen.

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

Klimatet ur ett historiskt och geologiskt perspektiv Klimatet har ständigt genomgått, och genomgår, förändringar som kan belysas ur ett historiskt såväl som geologiskt perspektiv. För mindre än 1 000 år sedan seglade nordbor till Grönland, dvs. den gröna ön i nordvästra Atlanten, som då var gräsbevuxen, bebodd och där det odlades havre, korn och råg. Södra England producerade vid denna tid vin som var i klass med det franska. Omkring 1250 började kalla vindar breda ut sig över Väst­ europa. På 1300-talet blev veteskördarna dåliga i bland annat England och vinodlingen försvann därifrån sedan medeltemperaturen sjunkit och somrarna blivit mer regniga. Isbergen bredde ut sig omkring Grönlands kuster, vilket påven under senare delen av 1400-talet klagade över eftersom ingen biskop kunnat besöka den ganska stora ökolonin på 80 år. Den från Norden och Västeuropa invandrade befolkningen försvann helt från Grönland och vinterkylan härjade under 300 år.

Perioden mellan 1350 och 1850 går under beteckningen lilla istiden och var ovanligt kall. Themsen frös exempelvis sex gånger så ofta som under tidigare århundraden. Under det dansk-svenska kriget 1658 är det väl känt att Karl X Gustav med trupp kunde ta sig över frusna Stora Bält. Människor kunde förflytta sig mellan Fyn och Själland och fastlandet utan problem och det ansågs vara en extraordinär händelse.

Liknande händelser inträffade 1635, 1709 och 1838 då havet frös mellan Skåne, Bornholm och Rügen i Tyskland. 1816 kallas året utan sommar, då veteskördarna i Europa och Nordamerika slog fel, vilket ledde till hungers­ nöd. Orsaken till denna extrema händelse står att finna i den indonesiska Kapitel 1 Klimat i förändring

35

36

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

vulkanen Tamboras våldsamma utbrott 1815. Ända fram till slutet av 1800talet var vintrarna strängare än nu. 1867 och 1888 är exempelvis välkända för sina kalla vintrar. Varma perioder inträffade dock även under lilla istiden, exempelvis åren 1522–1536, 1577–1591, 1630–1662, samt 1707–1750.

Under 1900-talet kännetecknas i synnerhet 1930-talet och 1990-talet av en lång serie milda vintrar. Utvecklingen har sedan den lilla istiden gått mot ett varmare klimat. En viss förklaring till lilla istiden anses ligga i det som astronomerna betecknar Maunders minimum. Det var en 70 år lång period med solfläcksminimum och låg solaktivitet som upphörde 1716. På senare tid har vetenskapen kunnat detektera 18 sådana extrema minimioch maximiperioder i solaktiviteten som inträffat under de senaste 7 500 åren. Klimatets växlingar under historisk tid kan också avläsas i trädens årsringar, dendrokronologin. Hur klimatet växlat under äldre geologiska tidsskeden omfattande miljoner år är mer komplicerat att bevisa, eftersom historiska dokument, pollenanalyser och arkeologiska data inte finns tillgängliga. Förutom astronomiska förändringar över geologiska tidsrymder måste kontinenternas förskjutning, havsytornas förändringar, mark- och vegetationstäckets utstrålning, albedo, och många andra faktorer beaktas.

Växlingarna mellan varmare perioder och istider återges i figur 1.3, sidan 41.

Under årmiljonernas gång har stora förändringar ägt rum på Jorden, såsom återkommande istider under olika geologiska perioder och dinosauriernas utdöende för ca 65 miljoner år sedan. Under den långa geologiska tidsrymden sedan flercelliga organismer uppstod, har lugnare perioder växlat med kraftiga förändringar, som gång efter annan lett till massutdöende. Sedan början av kambrium för 570 miljoner år sedan är livsformerna på Jorden ganska väl dokumenterade genom funna fossil och andra spår av liv. Större utdöenden av olika arter har kunnat registreras för 450, 350, 250 och 225 miljoner år sedan. Många av de mest kända fossilen, synliga i bland annat kalkstenstrappor och fönsterbänkar, såsom trilobiter och ortoceratiter från exempelvis Öland, dog ut för länge sedan. Upp till 95 % av de havslevande djuren dog ut för 225 miljoner år sedan i slutet av permtiden. Mest uppmärksammat har dock dinosauriernas utdöende för ca 65 miljoner år sedan blivit (Andréasson, 2006). Några av Jordens geologiska tidsperioder och viktiga händelser illustreras i faktaruta 1.1.

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

FA K TA RU TA 1.1 1. Början kan sättas till uppkomsten av liv i prekambrisk tid för ca 3 500 miljoner år sedan, när syrgashalten i atmosfären var mycket låg. Livet uppkom i anaerob (syrefri) miljö, vilket innebar att den tidiga fotosyntesen närmast kunde liknas vid cyanobakteriernas nuvarande liv.

2. Vid slutet av den arkeiska tiden för 2 800–2 500 miljoner år sedan hade fritt syre börjat bildas i atmosfären och för 1 600 miljoner år sedan, i slutet av proterozoisk tid, hade fotosyntesen höjt syrgashalten i atmosfären till en eller några procent. De första djurorganismerna kunde nu utvecklas.

3. För 542–488 miljoner år sedan, under kambrium, utvecklades flercelliga havsorganismer explosionsartat. Trilobiter och armfotingar är bara några exempel på skalbärande organismer som levde i den tidens hav och som i dag kan ses som fossil i marmor- eller kalkstenstrappor.

4. För 488–444 miljoner år sedan, under ordovicium, hade alla huvudgrupper av havslevande djur etablerat sig. Under sen ordovicium drabbades livet av massutdöende.

5. För 444–416 miljoner år sedan, under silur, började ekosystem byggas upp även på land. Svampar och mer komplicerade landväxter, liksom maskar och tusenfotingar samt primitiva insekter och spindeldjur, tillhörde, utöver käkförsedda fiskar, de siluriska ekosystemen.

6. För 416–359 miljoner år sedan, under devon, hade livet etablerat sig såväl i havet som på land. Tidsåldern kännetecknades av fiskar, bl.a. kvastfeniga fiskar, men också av de första landlevande ryggradsdjuren i form av exempelvis groddjur. Under sen devon drabbades livet av massutdöende.

7. För 359–299 miljoner år sedan, under karbon, utvecklades sumpskogar, främst bestående av fräken och ormbunksväxter som utgjorde underlaget till mäktiga kollager framför allt i östra USA, Europa och Kina.

8. För 299–251 miljoner år sedan, under perm, och för 251–200 miljoner år sedan, under trias, kännetecknades Jorden av den sammanhängande Gondwana-kontinenten, men också av istäcken. Dinosaurier och däggdjur utvecklades under denna fas av Jordens historia. I gränsen mellan perm och trias drabbades Jorden på nytt av massutdöende.

9. För 200–146 miljoner år sedan, under jura, uppträdde många specialiserade grupper av dinosaurier, samtidigt som fåglarna började etablera sig. Vid gränsen mellan trias och jura inträffade en fjärde period av massutdöende.

10. För 146–65 miljoner år sedan, under krita, var nästa alla hav varma, där bl.a. ammoniter levde i tropiska hav och belemniter i mer tempererade. Vid slutet av krita inträffade det mest välkända utdöendet på Jorden då dinosaurierna dog ut under en förhållandevis kort tid. Vid alla dessa tillfällen av utdöende har livet på Jorden förändrats, vilket tillåtit nya artgrupper att öka i antal och dominera.

11. För 65–2 miljoner år sedan, under tertiär, utvecklades livet på Jorden mer och mer till att likna de ekosystem vi känner till i dag. Däggdjuren dominerade och människans förfäder utvecklades.

Kapitel 1 Klimat i förändring

37

Landperioder och havsperioder har växlat. Livet utvecklades i vatten, men så småningom efter miljoner och åter miljoner år utvecklades landlevande former, och under Jordens medeltid – trias, jura och krita – kom kräldjuren att dominera Jorden. De utvecklades till avancerade växelvarma djur, som behärskade både vatten, land och lufthav under omkring 175 miljoner år.

Emellertid dog de relativt hastigt ut för ca 65 miljoner år sedan, under krita.

Fossila fynd vittnar dock om att dinosaurier utvecklats och dött ut under hela Jordens medeltid, dvs. under många miljoner år. I slutskedet ökade dock utdöendetakten, vilket har lett fram till årtalet för massutdöendet.

Utdöendet var dock på intet sätt totalt, eftersom dinosauriernas ättlingar numera utgörs av bland annat fåglar. Ett betydande antal kräldjur lever också kvar utan att dominera i något ekosystem. Ur evolutionssynpunkt är fåglarnas fjädrar principiellt samma bildning som kräldjurens fjäll. Men förändringen gav framför allt däggdjuren en chans att utvecklas. Vetenskapen är numera praktiskt taget ense om orsaken till massutdöendet i Jordens geologiska historia (Andréasson, 2006). Den teori som flertalet forskare ansluter sig till är att Jorden vid denna tidpunkt kom in i ett bälte med asteroider. En eller flera slog ner på Jorden och förgasades, vilket skapade störningar i atmosfären.

Den s.k. Chicxulub-kratern, bildad av en asteroid, hade ursprungligen en uppskattad diameter av 165 km och ett djup på upp till 2 km. Den är belägen på Yucatanhalvöns norra kust i Mexiko och ligger i dag begravd under ett 1 100 m tjockt lager av sediment (Levi, 1992). Nedslaget ledde till stora eldsvådor i Mellan- och Nordamerika och en katastrofal uppvärmning av atmosfären. Vid nedslagsplatsen består berggrunden av kalkberggrund, vilket bidrog till att svavelsyra och andra svavelhaltiga gaser förutom koldioxid, kväveföroreningar och mängder av stoff bildades eller sköts upp i atmosfären. Det ledde till att surt regn spred sig globalt med vindar och regn. Försurningen tillsammans med en sänkning av temperaturen hade som följd att flera ekosystem bröt samman. Utdöendeperioden blev 38

Kapitel 1 Klimat i förändring

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

12. De sista årmiljonerna, kvartärtiden, kännetecknas av återkommande istider fram till den senaste istidens avsmältning. Den klimatförändring som för drygt 10 000 år sedan påbörjades håller alltjämt i sig. Kvartärtiden kan delas in i pleistocen, dvs. tiden från 2 miljoner till 11 500 år sedan, och holocen, dvs. tiden från 11 500 år sedan till nutid, den helt nya tiden efter senaste istiden. En underavdelning från 1750 kan också urskiljas, dvs. den tid då människan blev den mest dominerande kraften på Jorden, en period som betecknas antropocen tid.

© F Ö R F A T T A R N A O C H S T U D E N T L I T T E R A T U R

kort­varig, men de dominerande kräldjuren drabbades och däggdjuren fick därmed möjlighet att erövra ”lediga” ekologiska nischer. Ett annat exempel är den 35 km breda Mansonkratern i Iowa, USA, som också är 65 miljoner år gammal.

I Sverige är Siljansringen i Dalarna det mest kända asteroidnedslaget.

Andra exempel är sjön Mien i Småland och Dellensjöarna i Hälsingland. Ännu ett bevis för asteroidteorin anses vara förekomsten av s.k. chockad kvarts. Det är kvartskorn som deformerats av en yttre kraft och som har påträffats i gränslagret mellan krita och tertiär i Nordamerika, men också på andra ställen. Följden av asteroidnedfallen anses ha blivit att atmosfären upphettades flera tusen grader, världshaven sjönk och marken försurades, när de i atmosfären bildade svavel- och kväveföreningarna regnade ner.

Biosfären kyldes ner på grund av det stoftmoln som under tiden närmast efter nedfallen omgav Jorden. Vid samma tidpunkt var Jordens livsmiljö påverkad av ökad vulkanisk aktivitet. Från denna tidpunkt för 65 miljoner år sedan härstammar ett omfattande lavatäcke från Deccanplatån i Indien, omfattande över en miljon kubikkilometer stelnad lava. Anhängare av teorin att vulkanutbrott är en stark och kanske avgörande faktor för dinosauriernas utdöende hänvisar också till den vulkaniska instabilitet som kan råda under en till synes stabil markyta. Sådana förhållanden återfinns exempelvis i Yellowstone i Klippiga bergen, där kraftiga vulkaniska utbrott inträffar med långa tidsintervall.

När massdöd inträffat på Jorden har alltid havsnivåerna sjunkit och landmassorna ökat. Det är också ett faktum att Jorden kontinuerligt träffas av asteroider och att den vulkaniska aktiviteten växlar. Det som i viss mån strider mot katastrofteorierna är att utdöendet ägde rum successivt.

Enligt fossila fynd hade ett utdöende av olika dinosauriearter pågått under miljoner år, innan de flesta av dem slutligen dog ut.

Dagens forskning visar, med stöd av fossil, att det fanns flera ekosystem där dinosaurierna levde kvar under en lång tid. Den ekologiska balansen förändrades successivt och från den ena geologiska tidsperioden till den andra utvecklades och förändrades dinosauriernas mångfald. Under slutskedet av kritatiden inträffade enligt alla geologiska rön en landhöjning, vilken inte bara torrlade grundhav utan också bidrog till att skapa landbryggor mellan kontinenterna. Fossilen visar att dinosauriearter i slutet av krita­ tiden spred sig till kontinenter där de tidigare inte funnits. Eftersom flera ekosystem hamnade i obalans blev effekten ett utdöende som var snabbare än utvecklingen av nya arter. Motsvarande utdöendesituation har även inträffat senare, exempelvis för de stora däggdjuren för bara ca 20 miljoner år sedan, när bland annat de stora björnhundarna och de sabeltandade Kapitel 1 Klimat i förändring

39

Christel Persson är huvudförfattare och docent i naturvetenskapernas didaktik. Hon är verksam inom Fakulteten för Naturvetenskap vid Högskolan Kristianstad och bedriver ett flertal utbildnings- och forskningssamarbeten tillsammans med Åbo Akademi.

Helena Andersson är bibliotekarie vid Högskolan Kristianstad.

Claes Dahlqvist är bibliotekarie vid Högskolan Kristianstad och doktorand i informationsvetenskap vid Åbo Akademi.

Bengt Nihlgård är professor emeritus i växtekologi och Torleif Bramryd professor i miljöstrategi vid Lunds universitet.

Människa och miljö med praktisk vägledning för projekt Människa och miljö – med praktisk vägledning för projekt behandlar nyckelfrågorna inom hållbar utveckling och miljöstrategi.

Boken ger läsaren både en förståelse för och en uppdatering av forskningsläget inom ämnen som global uppvärmning, resursfördelning, energiförsörjning, hållbar produktion och konsumtion samt hållbara lösningar. Kopplat till varje kapitel finns avsnitt som ger vägledning i att söka och kritiskt granska information.

I en fördjupande del av boken ges läsaren ytterligare kunskap om informationssökning, källkritik och enklare referenshantering.

Detta gör boken till ett utmärkt verktyg för rapportskrivning och genomförande av projektarbeten inom miljöområdet på olika nivåer.

Människa och miljö – med praktisk vägledning för projekt vänder sig till dig som studerar på utbildningar inom miljö- och landskapsvetenskap, skogs- och lantbruksvetenskap, ekonomi och samhällsplanering. Den riktar sig även till dig som arbetar praktiskt med klimat- och miljöfrågor samt Agenda 2030 inom företag, kommuner och myndigheter.

Människa och miljö – med praktisk vägledning för projekt utgör en starkt reviderad utgåva av Klimat och miljöstrategi i ett samlat perspektiv från 2010.

Tredje upplagan Art.nr 31146

studentlitteratur.se