Hva styrer klimaet?
Klima formes av mange krefter som virker sammen.
Hvis noen spør deg hva som bestemmer temperaturen på jorden, er det fristende å svare: solen. Og det er riktig – uten solen ville jorden vært en frossen klump i verdensrommet. Men svaret er også ufullstendig. Hadde solen vært det eneste som spilte inn, ville klimaet vært langt enklere å forstå enn det faktisk er.
I virkeligheten formes klimaet av et samspill mellom mange krefter. Solen leverer energien, men hva som skjer med den energien etter at den treffer jorden – det avhenger av atmosfæren, havet, isen, landskapet og til og med livet selv.
La oss ta for oss disse kreftene, én for én.
Solen – motoren i systemet
Alt begynner med solen. Hver dag sender den enorme mengder energi mot jorden i form av lys og varme. Denne energien driver været, varmer havet, får planter til å vokse, og holder planeten vår levelig.
Men solen er ikke helt stabil. Den har sykluser – perioder der den er litt mer aktiv og sender ut litt mer energi, og perioder der den er roligere. Den mest kjente av disse er den elleveårige solflekksyklusen. Når solen har mange solflekker, er den litt mer aktiv. Når den har få, er den litt roligere.
Disse variasjonene er små – bare rundt en promille av solens totale energi. Men over lange tidsrom kan selv små variasjoner ha merkbare effekter. Noen forskere mener at perioder med uvanlig lav solaktivitet kan ha bidratt til kjøligere perioder i historien, som deler av den lille istid.
Likevel forklarer ikke solen alt. De siste tiårene har solaktiviteten vært relativt stabil, mens temperaturen på jorden har fortsatt å stige. Det betyr at andre faktorer også spiller inn.
Jordens bane og helning
Som vi så i forrige kapittel, endrer jordens bane rundt solen seg sakte over tid. Banen blir mer eller mindre elliptisk. Jordens akse vipper frem og tilbake. Og retningen aksen peker, snurrer sakte rundt som en snurrebass.
Disse Milanković-syklusene påvirker ikke hvor mye energi solen sender ut, men de påvirker hvor og når energien treffer jorden. Når forholdene ligger til rette, kan somrene på den nordlige halvkule bli kjølige nok til at vintersnøen ikke smelter helt. Over tusenvis av år kan dette utløse en istid.
Men Milanković-syklusene alene kan ikke forklare de store temperatursvingningene mellom istider og mellomistider. De setter i gang prosesser, men selve forsterkingen kommer fra andre deler av klimasystemet.
Atmosfæren – jordens teppe
Tenk på atmosfæren som et usynlig teppe rundt jorden. Uten dette teppet ville varmen fra solen bare stråle rett ut i verdensrommet igjen så snart natten falt på. Jorden ville vært iskald – rundt 33 grader kaldere enn den er i dag.
Atmosfæren holder på varmen fordi den inneholder gasser som slipper sollys inn, men som bremser varmestrålingen på vei ut. Dette kalles drivhuseffekten – et navn som kanskje er litt misvisende, fordi prosessen ikke fungerer helt som i et drivhus av glass. Men prinsippet er det samme: noe holder varmen inne.
De viktigste drivhusgassene er vanndamp, karbondioksid og metan. Vanndamp er den kraftigste av dem, men mengden vanndamp i atmosfæren styres av temperaturen. Varmere luft kan holde mer fuktighet. Dermed er vanndamp mer en forsterker enn en driver – den reagerer på temperaturendringer, men setter dem ikke i gang.
Karbondioksid og metan, derimot, kan endre seg uavhengig av temperaturen. Når mengden av disse gassene øker, holder atmosfæren på mer varme. Når mengden synker, slipper mer varme ut. Dette er en av nøklene til å forstå klimaets svingninger gjennom historien.
Karbondioksid – en del av pustet
Karbondioksid er ikke en fremmed gass som har dukket opp i atmosfæren. Den har alltid vært der, som en del av jordens naturlige kretsløp.
Vulkaner sender karbondioksid ut i atmosfæren. Planter trekker den inn igjen gjennom fotosyntesen. Når planter dør og råtner, frigjøres karbonet tilbake. Havet tar opp karbondioksid fra luften, og slipper den ut igjen. Alt dette har pågått i milliarder av år.
Over veldig lange tidsrom – millioner av år – reguleres karbondioksid også av geologiske prosesser. Forvitring av fjell binder karbondioksid. Vulkansk aktivitet frigjør det. Disse prosessene går så sakte at de knapt er merkbare for oss, men de har holdt klimaet innenfor et visst område gjennom jordens historie.
Det interessante er at mengden karbondioksid i atmosfæren har variert betydelig over tid. Under istidene var det mindre karbondioksid i luften enn i de varme mellomistidene. Iskjernene fra Antarktis viser dette tydelig: når temperaturen sank, sank også karbondioksidet. Når temperaturen steg, steg karbondioksidet.
Hva som kom først – temperaturendringen eller karbondioksidet – er et spørsmål som ofte dukker opp. Svaret er at det varierer. Noen ganger starter en temperaturendring på grunn av jordens bane, og karbondioksidet følger etter og forsterker effekten. Andre ganger kan endringer i karbondioksid drive temperaturendringer. De to henger sammen i et samspill, ikke i en enkel årsak-virkning-kjede.
Havet – det store varmelageret
Havet dekker over sytti prosent av jordens overflate, og det spiller en avgjørende rolle i klimasystemet. Vann har en enorm evne til å lagre varme – mye større enn luft eller land. Det betyr at havet fungerer som et gigantisk varmelager som demper svingningene i klimaet.
Om sommeren tar havet opp varme. Om vinteren avgir det varme til luften. Dette er grunnen til at kystområder har mildere klima enn innlandsområder – havet jevner ut temperaturforskjellene.
Men havet gjør mer enn å lagre varme. Det transporterer varme rundt kloden gjennom et system av strømmer. Den mest kjente av disse er Golfstrømmen, som bringer varmt vann fra tropene nordover mot Europa. Uten Golfstrømmen ville Norge og Storbritannia hatt et klima mer likt Canadas østkyst – langt kaldere enn det vi er vant til.
Golfstrømmen er del av et større system som kalles den termohaline sirkulasjonen. «Termo» betyr varme, og «halin» betyr salt. Denne sirkulasjonen drives av forskjeller i temperatur og saltinnhold. Varmt vann strømmer nordover ved overflaten. Når det kommer til arktiske farvann, avkjøles det og blir tyngre. Samtidig gjør fordampning og isdannelse at saltinnholdet øker, noe som gjør vannet enda tyngre. Til slutt synker det ned til dypet og strømmer sakte sørover igjen, som en del av et globalt kretsløp.
Denne sirkulasjonen beveger seg sakte – det tar hundrevis av år for vann å fullføre et omløp. Men den har stor betydning for klimaet, fordi den fordeler varme mellom tropene og polene.
Isen – den hvite speilet
Is og snø har en spesiell egenskap: de er hvite, og hvite overflater reflekterer sollys. Når sollys treffer en isbre eller et snødekt landskap, kastes mye av energien rett tilbake ut i rommet i stedet for å varme opp bakken.
Dette kalles albedo-effekten. «Albedo» er rett og slett et mål på hvor mye lys en overflate reflekterer. Frisk snø har høy albedo – den reflekterer opptil nitti prosent av sollyset. Mørkt hav har lav albedo – det absorberer det meste av sollyset og varmes opp.
Denne forskjellen skaper en kraftig tilbakekoblingsmekanisme. Når klimaet blir kaldere og mer is dannes, øker jordens albedo. Mer sollys reflekteres ut i rommet, og klimaet blir enda kaldere. Når klimaet blir varmere og is smelter, synker albedoen. Mer sollys absorberes, og klimaet blir enda varmere.
Under istidene forsterket denne mekanismen nedkjølingen. Store isbreer dekket Nord-Europa og Nord-Amerika, og reflekterte enorme mengder sollys. Da istiden tok slutt og isen begynte å smelte, bidro den synkende albedoen til å forsterke oppvarmingen.
Skyer – både teppe og parasoll
Skyer er kanskje det mest kompliserte elementet i klimasystemet. De kan både varme og kjøle, avhengig av typen sky, hvor høyt den ligger, og når på døgnet den er der.
Høye, tynne skyer slipper sollys gjennom, men holder på varmen som stråler opp fra bakken. De virker varmende. Lave, tykke skyer reflekterer sollys tilbake til rommet og skygger for bakken. De virker kjølende.
Samlet sett har skyer i dag en svak kjølende effekt på klimaet – de reflekterer litt mer energi enn de holder inne. Men dette kan endre seg hvis klimaet endrer seg, fordi skyene selv vil endre seg. Hvordan, er et av de store usikkerhetsmomentene i klimaforskningen.
Vulkaner – korte avbrudd
Vulkanutbrudd kan ha merkbare effekter på klimaet, men vanligvis bare for noen få år.
Når en stor vulkan har utbrudd, sender den aske og gasser høyt opp i atmosfæren. Det meste av asken faller raskt ned igjen, men noen gasser – særlig svoveldioksid – kan nå stratosfæren, høyt over været. Der omdannes de til små partikler som reflekterer sollys.
Etter store utbrudd har forskere observert en målbar nedkjøling av jordens overflate. Utbruddet av Pinatubo på Filippinene i 1991 senket den globale temperaturen med omtrent en halv grad det påfølgende året. Utbruddet av Tambora i Indonesia i 1815 førte til «året uten sommer» i 1816, da avlinger slo feil i Europa og Nord-Amerika.
Et annet eksempel er Laki-utbruddet på Island i 1783–1784. Det var ikke et eksplosivt utbrudd som Pinatubo, men en langvarig sprekkerupsjon som sendte enorme mengder svovelgasser ut i atmosfæren over flere måneder. En giftig tåke la seg over store deler av Europa. I Island døde en femtedel av befolkningen, og halvparten av husdyrene gikk tapt. I Europa og Nord-Amerika ble vinteren som fulgte uvanlig hard. Avlingene slo feil. Prisene steg. Noen historikere mener at hungeren og misnøyen som fulgte, var med på å legge grunnlaget for den franske revolusjonen noen år senere. Det er et slående eksempel på hvordan et vulkanutbrudd på en øy i Nord-Atlanteren kan få ringvirkninger langt utover det rent klimatiske.
Men disse effektene er midlertidige. Partiklene faller gradvis ned fra stratosfæren, og etter noen år er klimaet tilbake til det normale. Vulkaner kan altså forstyrre klimaet på kort sikt, men de driver ikke de langsiktige trendene.
Livet selv
Planter og dyr påvirker også klimaet, selv om vi sjelden tenker på det slik.
Planter trekker karbondioksid ut av atmosfæren gjennom fotosyntesen. Store skoger fungerer som karbonlagre – de holder karbon bundet i trær, røtter og jord. Når skoger fjernes, frigjøres dette karbonet.
Plankton i havet spiller en lignende rolle. De tar opp karbondioksid fra vannet, og når de dør, synker de til bunnen og tar karbonet med seg. Over millioner av år har dette dannet enorme avsetninger av kalkstein og andre karbonholdige bergarter.
Til og med bakterier i jorda påvirker klimaet. Noen frigjør metan. Andre bryter ned organisk materiale og slipper ut karbondioksid. Hele det levende laget på jorden – biosfæren – er en aktiv del av klimasystemet.
Et samspill, ikke en årsak
Det som gjør klimasystemet så vanskelig å forstå, er at alle disse faktorene henger sammen. Ingen av dem virker alene.
Når jorden bane endrer seg, endres fordelingen av solvarme. Det kan starte en avkjøling i nord. Snø og is brer seg ut, og albedoen øker. Kaldere hav tar opp mer karbondioksid fra luften. Lavere karbondioksid forsterker nedkjølingen. Alt dette tar tid – hundrevis og tusenvis av år – men gradvis bygger effektene på hverandre.
Når prosessen snur, skjer noe lignende i motsatt retning. Litt mer solvarme i nord får isen til å smelte. Albedoen synker. Varmere hav slipper ut karbondioksid. Høyere karbondioksid forsterker oppvarmingen.
Disse forsterkningsmekanismene – tilbakekoblingene – er nøkkelen til å forstå hvorfor klimaet kan endre seg så mye. De små dyttene fra jordens bane blir forsterket av systemet selv, til de blir store klimaendringer.
Men det betyr også at systemet kan være følsomt. Små endringer i én del av systemet kan forplante seg og forsterkes. Det er ikke kaos – det følger fysiske lover – men det er komplekst.
Hvorfor dette betyr noe
For å forstå klimaet i dag, må vi forstå dette samspillet. Det er ikke nok å peke på én faktor og si at den forklarer alt.
Noen ganger hører vi at «solen styrer klimaet» eller at «det bare er karbondioksid». Men virkeligheten er mer sammensatt. Solen leverer energien. Atmosfæren regulerer varmen. Havet lagrer og transporterer den. Isen reflekterer og forsterker. Livet selv deltar i kretsløpene.
Å forstå dette samspillet gjør oss ikke nødvendigvis sikrere på fremtiden. Men det hjelper oss å stille bedre spørsmål. I stedet for å lete etter én enkel årsak, kan vi se på hvordan ulike faktorer virker sammen.
Og kanskje viktigst: det minner oss om at klimaet ikke er tilfeldig. Det følger mønstre. Det har logikk. Det kan forstås.
Det er bare mer sammensatt enn vi noen ganger ønsker.
Når mange krefter virker sammen, finnes det sjelden enkle forklaringer – men ofte gode sammenhenger.