Grönland revisited

Jag rapporterade i juni om en artikel från Chylek et al där de undersöker temperaturserier från Grönlands väst- och östkust. Syftet var att jämföra hur perioderna 1920-1930 och 1995-2005 förhåller sig till varandra. Jag missade en annan relevant artikel i samband med detta, varför jag tar upp den nu istället (bättre sent än aldrig). I Journal of Geophysical Research publicerade våra danska vänner, och några välkända britter, en temperaturserie, som sträcker sig till sena 1700-talet, för Grönland. Resultaten från deras artikel och dem från Chylek et al är inte direkt jämförbara eftersom antalet temperaturserier och spatial utbredning är olika (Chylek et al använder en serie från vardera kust medan Vinther et al rör sig med flertalet serier från endast västkusten).

För att konstruera en temperaturserie som sträcker sig 200 år bakåt i tiden för Grönland fick författarna leta i arkiven hos CRU (Climate Research Unit vid University of East Anglia) där Hubert Lamb under 1970-talet gömde undan fotokopior av temperaturserier från danska DMI (kan i övrigt rekommendera Lambs klassiska bok Climate, History and the Modern World). Samtidigt fick man homogenisera temperaturserierna eftersom misslyckande att göra så kan ge upphov till en artificiell ökning/minskning i temperatur. För sommartemperaturerna på Grönland är det speciellt viktigt att bli av med inhomogeniteter eftersom sommartemperturerna är mycket mer invariabla än vad övriga årstider är. Inhomogeniteter uppkommer exempelvis när man byter mätmetod (varför man alltid skall köra överlappande mätningar med gamal och ny mätmetod), flyttar en station, kraftigt ändrar omgivningen (exempelvis bygger byggnader eller fäller ned en skog), ändrar avmätningstiden och så vidare. I denna artikel uppkom även en inhomogenitet när en ny person fick uppdraget som temperaturavläsare, vilket var fallet för stationen vid Ilulissat mellan 1936-1946 när den omflyttades och fick en ny observatör. Alla inhomogeniteter åtgärdades (antingen genom homogenisering eller att förkasta inhomogena data) innan serierna sammanviktades till en gemensam temperaturserie.

Författarna jämför temperaturserien med proxydata (syreisotoper) för temperatur från iskärnor och då mot vintertemperaturen eftersom data saknas från iskärnor för sommartemperatur. Korrellationen är hög mellan de två serierna och ligger alltid över en 99%-ig signifikansnivå, vilket är mycket bra och verifierar att datering på iskärnan bör stämma.

Slutsatserna i artikeln är att 1941 var det varmaste året i mätserien medan 1930- och 1940-talet var de varmaste årtiondena (data finns fram till år 2005, men endast fulla årtionden återfinns i beräkningara). Det är intressant eftersom vintern 1941/42 var exceptionellt kall i åtminstone västra Europa och Östersjön frös till nästan helt och hållet. Ett typiskt fall där NAO förmodligen styrt temperaturfördelningen mycket kraftigt. Ett positivt NAO-index ger milda vintrar i Europa men kalla på Grönland. Ett negativt NAO-index ger den omvända situationen. Kom dock ihåg att ett årsvärde på Grönland, som det rör sig om här, kanske inte är direkt översättbart till ett vintervärde i västeuropa. Det kan dock ge vissa indikationer.

Författarna hittar också två kalla perioder: Åren direkt följande 1809 (okänt vulkanutbrott) och åren efter 1815 (Tambora; 1816 är känt som året utan sommar), vilket gör att 1810-talet är det kallaste årtiondet i serien. Det är tidigare känt att vulkanutbrott har stor negativ temperaturpåverkan på västra Grönland. I övrigt är 1863 det kallaste året i grönlands temperaturserie.

Jag tog mig friheten att plotta upp temperaturen för de fyra säsongerna samt årlig temperatur. Klicka på respektive säsong för bild; Vinter, vår, sommar, höst, årlig (svart linje är årlig mätning, röd är 10-årigt glidande medelvärde. Notera att glidande medelvärde före år 1850 i de flesta säsonger ej är tillförlitligt pga få datapunkter). Samtidigt vet vi att isen på Grönland smälter, se bild. Vi kan bara svara för västkusten av Grönland eftersom artikelns temperaturer är baserad på mätdata från västkuststationer. Det är ganska lätt att tankarna vandrar iväg i funderingar över hur situationen för isen var under tidigare dekader, om man nu skall gå direkt efter temperaturserierna (avsmältning är dock mer komplicerad än att bara vara beroende av temperatur). Om vi kunde luska ut hur isen förändrats genom tid, speciellt under det senaste århundradet, mot bakgrund av våra temperaturserier, skulle det förmodligen kunna bidra med en stor pusselbit i förståelsen av Grönlandsisarnas dynamik och respons till olika klimatologiska drivningar.

Artikeln och data finns att hämta här.

Som avslutning skall jag bara nämna en annan intressant ny artikel, som publicerades precis innan jag for iväg. För denna artikeln skall vi vandra längre norrut, till den arktiska isen för att känna oss tillrätta. Depletion of perennial sea ice in the East Arctic Ocean är titeln på artikeln, och den finner att den mångåriga isen i Arktis reducerats kraftigt. Under senare tid har mellan 6,4-7,8% av isen försvunnit per årtionde men förra året hände något väldigt abrupt. Helt plötsligt försvann 48% av den mångåriga isen i östra Arktis under isutbredningens minima på sommaren 2005. Det är ett mysterium eftersom takten var mycket mindre tidigare. Det är okänt vilka faktorer som påverkade denna händelse varför författarna understryker att långtidsprognoser baserat på denna händelse har mycket stora osäkerheter och att man bör koncentrera insatser på att förstå mekanismerna i Artkis (nästa år är internationella polaråret och flera expeditioner kommer äga rum till våra polarområden). Samtidigt uppvisar Arktis en viss assymetri då den västra delen inte förlorar is, utan snarare får mer is, dock inte av samma storleksordning som minskningen i östra Arktis. Författarna föreslår att migration av is från öst till väst kan vara en del av förklaringen.

Vill man veta hur isutbredningen i Arktis (och Antarktis) ser ut just nu och har Google Earth installerat kan man besöka Galatheas (den stora danska expeditionen) Google Earth-tillbehör. Där kan man förutom isutbredning också se vattentemperaturer, vindar, moln och annat skoj.

Lördagsgodis

Ett roligt klipp från The Daily Show om orkaner finns att skåda hos Prometheus.

Och det är mycket (öron)maneter i Östersjön. Dags att plantera in sköldpaddor (eller fler småbarn)??

Årets algblomning i Östersjön

Strax innan jag for iväg kom en sammanställning av sommarens algblomning i Östersjön från SMHI. Trots vissa förväntningar på en mindre algblomning än förra året (relativt sett) blev det istället den mest intensiva under perioden 1997-2006. Det som dock är intressant är att det påverkade området förflyttats en aning söderut. Tidigare år har centrala Östersjön och finska viken påverkats en hel del av algblomningarna, men i år var det istället området från trösklarna söder om de danska öarna till södra Gotland, vilket syns tydligt på följande bild. Att det var varmt och stilla i sommar vet vi redan, men tydligen var det i södra Östersjön som fosforhalterna var tillräckligt höga i ytvattnet för att orsaka en blomning, inte i området mellan Gotland och Åland. Mätningar från SMHI bekräftade också detta. Det skall bli intressant att se hur ytfosforhalten ser ut under mätningarna den kommande våren och sommaren och om man under året kommer lite längre i att knäcka nöten med algblomningarna.

Prognos för vintern 2006/07

För lite drygt en månad sedan skrev jag om brittiska MetOffices preliminära vinterprognos, som visade på normal eller mildare än normal vinter. Sedan dess har britterna nu publicerat den fullständiga rapporten för Europa och de brittiska öarna.

Den nya prognosen filar ner den förra prognosen en aning. I större delen av Europa förväntas normala vintertemperaturer, det vill säga lika stor sannolikhet att vintern blir kallare än normalt som varmare än normalt. I norra Skandinavien till Svalbard och sydösteuropa ökar dock chansen för varmare än normal vinter. Endast öster om Island ger prognosen något högre sannolikhet för kallare än normal vinter. För nederbörd är risken större än normalt för mer nederbörd i ett band från norra Spanien, Frankrike bort till Centraleuropa, likaså i Ishavet. Sverige, Finland och Danmark verkar dock vara prognosticerad för en normal vinter med hänsyn till nederbörd. Norge, Färöarna, Island och Grönland kan möjligen förvänta sig lite torrare vinter än normalt. För de brittiska öarna finns det signaler att vintern blir kallare än normalt under den senare delen av säsongen.

MetOffice noterar också följande:

The current forecast has moved away from our early signal for a mild winter, and there are signs that the trend towards a colder winter outlook may continue as emerging signals become established. Further developments in the situation are therefore expected, as evolution of ocean temperatures in the North Atlantic takes place.

Titta in lite då och då på MetOffices vinterprognos för att få de senaste uppdateringarna i takt med att vintern kommer närmre och mer data samlas in.

Lästips – Doug Macdougall "Frozen Earth"

Efter en resa, om än bara 12 dagar lång, tar det alltid lite tid innan man är fullt uppdaterad på allt som hänt runt omkring i världen och klimatfronten (speciellt när man inte haft tillgång till något medie what-so-ever). Jag tänker därför börja med att rekommendera en bok. Det är en bok som jag hade med mig under resan (vissa föredrar skönlitteratur, andra föredrar facklitteratur) och jag läste ut den väldigt snabbt. Inte för att den är väldans kort utan för att den är väldans intressant, fascinerande och inte gick att lägga ifrån sig. Ämnet är istider och titeln på boken är Frozen Earth – The once and future story of ice ages skriven av Doug Macdougall prof-emeritus vid Scripps oceanografiska institution i Kalifornien.

Frozen Earth är väldigt lättskriven på ett underhållande och tydligt sätt samtidigt som det är en bra seriös sammanställning av istidsteorins framväxt genom historien och hur den utvecklas än idag. Boken ger ett tydligt exempel på hur vetenskapen slingrar sig fram genom historien; hur teorier uppkommer och går för att sedan komma in i rampljuset igen och utvecklas åt olika håll (exempelvis Milkanovitch-cykler); hur supportrar och kritiker alltid grälar med varandra (istidsteorin var allt annat än accepterad under mycket lång tid); hur något som är utskrattat i början blir omfamnat för att sedan skåpas ut (innan istidsteorin trodde många att stenbumlingarna i landskapet förflyttats med stora vattenmassor/vågor); hur svårt det är att se sådant som är uppenbart innan någon pekar ut det (stenar i terräng och rispor på stenhällar). I boken får man en ordentlig redovisning om hur Louis Agassiz under 1800-talet utvecklade den första grova teorin om istidernas existens, en teori som sedan förfinades av efterkommande teoretiker. Vi får också läsa om hur alla teorier kring orsakerna till istidernas existens utvecklas med tyngdpunkt på James Croll (den första astronomiska teorin) och Milutin Milankovitch (förfinade Crolls teorier till dem vi känner idag). Historien om J. Harland Bretz upptäckt av massiva utflöden från glaciärsjöar ges också. Massiva utflöden kan ge upphov till minskad termohalin cirkulation, vilket anses ha skett ett flertal gånger under den senaste istidens reträtt (utflöden anses kunna nå proporotioner som många gånger överstiger flödet i alla världens floder).

Det är inte bara berättelser om gamla gubbar som kan läsas om i boken. Vi får också läsa om hur forskning pågår idag (notera att boken utgavs under 2004 och kan därför sakna den allra senaste informationen) och få en titt på hur olika ämnen identifieras i iskärnor och hur de har varierat över tid (exempelvis CO2, damm, temperatur etc). En viss genomgång av olika teorier där koppling görs mellan evolution och istider/värmeperioder kan vi också läsa om, exempelvis hur primater utvecklats över tid i förhållande till köldperioder. Bokens författare är noga med att ge ett brett spektrum av de flesta synpunkter inom det området (som vanligt inom vetenskap – vissa ser kopplingar, andra gör det inte). Doug Macdougall ger också en redogörelse för konflikten om snowball earth (en istid för 6-700 miljoner år sedan, innan landlevande djurs uppkomst, då stora delar av planeten belades med is), som vart ganska het under några år. Vi får också en historielektion över vad som skett under det senaste millenniet, vilket dock är mycket likt Brian Fagans bok ”The Little Ice Age”, vilken jag också rekommenderar att du läser. Sist i Frozen Earth ges en lite filosoferande diskussion kring kommande istider, om de kommer.

Jag gillar upplägget i Macdougalls bok eftersom man får följa med i en storts ”multipla arbetshypoteser” genom tiden. Det är inte bara den dominerande, för tiden, teorin som ges utrymme för. Det är speciellt intressant under 1800-talet då istidsteorin var som mest kontroversiell, och man får exempelvis läsa om dåtidens invändningar mot Agassizs, Crolls och Bretzs förslag. Men det är också ett intressant arbetssätt som jag förordar; att inte låsa fast sig i en sak utan att vara öppen för fler intryck och därefter kunna jobba vidare med ett nyslipat par glasögon (som man kan läsa i boken är prestige ofta viktigare än att tillåta sig ändra åsikt utan större konstigheter – så var det under 1800-talet, så var det under 1900-talet så är det med säkerhet även under resten av det nuvarande 2000-talet). Jag rekommenderar boken starkt för dem som vill ha en mindre teknisk med ändå heltäckande förståelse av istider på vår jord med tyngdpunkt på och rötter i vetenskapshistoria.

Resa…

På grund av resa kommer inga nya inlägg att postas på lite drygt en vecka.

Isar smälter, haven strömmar

De flesta känner till att IPCC under 2007 kommer med en ny och uppdaterad version av sin rapport. Utkast har cirkulerat en längre tid bland forskare och många ger sina synpunkter. Till arbetet har flera forskare undersökt olika aspekter kopplat till diverse klimatfaktorer runt om i vår värld. En av dessa aspekter är hur den termohalina cirkulationen (THC), där bland annat Golfströmmen ingår, skulle kunna påverkas av extra tillskott av sötvatten i nordatlanten. Will Greenland melting halt the thermohaline circulation? är en nypublicerad artikel, som försöker bidra med sin del genom att använda en kopplad atmosfär-is-och-havsmodell på samma sätt som gjorts för IPCC.

Författarna (Jungclaus et al) börjar med att konstatera att färskvattnets uppskattade påverkan till stor del är en artifakt från vilken modell som använts snarare än en robust siffra. Detta kommer från en rad olika modeller, som gjort samma typ av experiment, och hittat olika förändringsgrad i cirkulationen; allt från oförändrad cirkulation till kraftiga och abrupta minskningar. Modellernas känslighet för sötvatten är alltså en stor förklaring och en anledning till det är, enligt artikelförfattarna, upplösningen som modellerna använder sig av samt hur väl de kan modellera nuvarande klimat. Det ligger dock lite andra mekanismer bakom, exempelvis hur modellerna hanterar istäcket i Arktis. Förändringar i istäcket har vi ännu inte riktigt kunnat modellera ordentligt, varför man istället ofta får använda sig av andra lösningar. Ett sätt är att hålla istäcket konstant, för att konservera salthalten i haven, men lägga på en konstgjord sötvattenskälla. Mekanismer i form av nerkylning vid avtagande cirkulation är ett annat exempel som sällan tillämpas. På grund av detta skriver författarna att ett modellresultat skall ses som en övre gräns för varje modelluppsättning.

I artikeln har man använt sig av en modell från tyska Max Planck-institutet för meteorologi; ECHAM5/MPI-OM där ECHAM5 är den atmosfäriska delen med upplösningen 1,875 x 1,875 grader och 31 vertikala lager. MPI-OM är havs- och ismodellen, kopplad till ECHAM5. Dess upplösning är något bättre med 1,5 x 1,5 grader och 40 vertikala lager. Samma modell och inställningar har använts i de modelljämförelser som gjorts inför IPCC AR4. Även scenarier med olika mängd växthusgaser och isavsmältning är samma. Resultaten varierar lite beroende på vilket scenarier som används (deras uppskattningar av försvagningen ligger i intervallet 30-42%), men generellt minskar vattentransporten i Atlanten under de kommande 100 åren för att sedan återhämta sig igen under första hälften av 2100-talet. Det förklarar författarna enligt följande:

The recovery of the AMOC¹ in the 22nd century is due to the salt advection feedback described by Latif et al. [2002]. In the warmer climate, there is more evaporation in the subtropical Atlantic and more low-latitude water vapor export into the Pacific. The resulting positive salinity anomalies are finally advected into the deep water formation regions in the North Atlantic and decrease the upper ocean stability there.

Nu skulle man kunna tro att värmetransporten minskar i lika stor utsträckning, vilket i sådant fall skulle kunna ha nedkylande effekter på det nordeuropeiska klimatet. Det visar dock inte modellen, eller rättare sagt, inte visar så tydligt. Själva vattentransporten är inte så viktig i förhållande till värmetransporten för oss och med en svagare strömning av vatten visar modellen att minskningen av värme ligger i intervallet 24-36%, alltså procentuellt lägre än minskningen för vattentransporten. Kompensationen kommer från att varmare vatten i syd letar sig upp i nordatlanten, trots långsammare strömmar.

Så vad drar artikelförfattarna för slutsatser? Jo, även om isen smälter och det i sig påverkar vattentransporten så förändras inte själva mekanismen i sig, ty cirkulationen återhämtar sig efter cirka 100 år och kan därför betraktas som relativt stabil. Vidare kan det konstateras att responsen på isavsmältning i en modell är mer fråga om en känslighet i modellen än någon exakt fastslagen siffra. Därför behövs större insatser för att utröna hur denna mekanism verkligen fungerar. Modellupplösning och parameterisering av mekanismer på mindre skalor än modellupplösningen behöver förbättras för att få ett mer realistiskt system för hur djupvatten bildas i en varmare värld. Dessutom kan man återigen säga att någon abrupt förändring i transporterns hastighet inte verkar ske och inte finns några större stöd för (några enstaka modellstudier visar på det) och att det är ett orealistiskt scenario under vårt århundrade (se även här och här).

---

¹ AMOC = Atlantic Meridional Overturning Circulation.

Notis: Kall augusti i Centraleuropa

Juli iår var en mycket varm månad i större delen av Europa. Augusti blev däremot ovanligt kall i Centraleuropa, vilket både SMHI och Meteorologisk Institutt i Norge rapporterar (ser ut som en översatt kopia av SMHIs text). Temperaturen i Alperna sjönk på sina håll till -10 grader Celcius och 2-3 decimeter med nysnö föll. Det föll också väldigt mycket regn i vissa områden. Temperaturöverskott hittar vi däremot i Nordeuropa och i östra medelhavsområdet. Spännande, vädret visar prov på sin dynamik och kontraster.

Bubblande metan i sibiriska sjöar

En ny studie presenterad i Nature försöker kvantifiera metanutsläpp från sjöar i norra Sibirien. Studien bekräftar att upptinandet av permafrost har bidragit, och bidrar, med mer metanutsläpp till atmosfären än tidigare uppskattningar visat. Den nya uppskattningen ligger någonstans mellan 10-63% högre än tidigare.

När permafrost tinas upp bildas sjöar på grund av att marken sjunker ihop något då permafrosten försvinner. Existerande sjöar kan på så sätt växa till sig. Metan (CH4), som kommer från nedbrytandet av organiskt material tidigare stabilt inbundet i permafrosten, sipprar ut genom att bilda bubblor och bubbla upp genom sjövattnet. Genom nya metoder, bland annat mätning av bubblor i is under vinterhalvåret, har gett en ny uppskattning. Samtidigt har regionen sedan mitten av 1970-talet upplevt en uppvärmning, varpå fler sjöar har bildats och därmed gett möjlighet till mer metan att ta sig upp från marken. Enligt beräkningar ökade sjöarealen i det studerade området med 14,7% under perioden 1974-2004, vilket skulle ha resulterat i 58% mer metanutsläpp under samma period. Men även om uppvärmning, sjöbildning/expansion och metanutsläpp går hand i hand påpekar författarna att feedback-mekanismen är mer invecklad än så och att olika processer spelar roll på olika tidsskalor (vilket är ett känt fenomen). Samtidigt skriver författarna att deras antaganden kan vara återhållsamma, men att det ändå visar att nordsibiriska sjöar är en viktig källa för metanutsläpp globalt (även om den senaste tidens ökande metanutsläpp är förhållandevis liten till de antropogena utsläppen). Dock beräknar man att det finns cirka 500 gigaton kol kvar inbundet i permafrost, som i ett värsta scenarie kan ombildas till metan och få fri lejd ut i atmosfären om regionens permafrost fortsätter tina upp.

Passar också härmed på att byta namn på kategorin ‘koldioxid’ till ‘växthusgaser’.

Fluffiga djur i vetenskapens tjänst

Nej, det här inlägget handlar inte om djurförsök. Åtminstone inte djurförsök av den traditionella ordningen. Istället handlar det om utplacering av sändare och mätinstrument på frisimmande djur runt om i våra oceaner. En av dagens NewsFocus i Science tar upp just de storskaliga experiment, som just nu pågår, där diverse djurarter samlar in en gigantisk mängd information från våra hav där människor sällan kommer själva för att mäta.

Det hela började med att biologen Dan Costa från University of California i Santa Cruz satte sändare på nio sjöelefanter (tillhör de öronlösa sälarna) för att studera hur sälarnas rörelser påverkades av El Niño. Sändarna sattes på vid Año Nuevo, en ö längs den kaliforniska kusten, och därefter lät man sälarna simma fritt. Förutom att ge ifrån positionen fanns även en mätare som registrerade tryck (djup) och temperatur. När sälarna återvände till Año Nuevo innehåll datamängden information från 75 000 nerdykningar i vattenmassan i norra Stilla havet. Förutom att man lärde sig att sälarna dyker betydligt mer frekvent och djupare än vad man tidigare trodde (uppåt 60 gånger per dag och utan problem till 600 meters djup, ibland även 2000 meter) fick man även ut information om att El Niño endast påverkar sälarnas rörelsemönster i mindre utsträckning, vilket kom som en ganska stor överraskning.

De första datasamlarna kunde bara mäta temperatur och tryck, men de nyare är betydligt bättre och mäter även salthalt. Det är ett stort framsteg eftersom man utifrån temperatur och salthalt kan bestämma vart vattnet kommer ifrån. Varje vattenmassa har sitt eget ”fingeravtryck” beroende på sammansättningen av temperatur och salthalt. I kombination med att använda fler djur utrustade med sändare och mätare kan man komma åt sällan övervakade vatten. Mängden data är enorm och kan närmsta bara konkurrea med de tusentals mätningar från båtar, vetenskapliga bojar och fritt omkringflytande mätinstrument (exempelvis finns 2 500 ARGO-bojar på cirka 1000 meters djup) som finns runt om i världshaven. Det ”lilla” försöket med nio sälar gav 75 000 mätprofiler, ARGO-bojarna ger årligen 100 000 mätprofiler tillsammans och övriga mätningar (fastliggande bojar, forskningsfartyg och ubåtar) ger cirka 140 000 mätprofiler årligen. Då kanske man förstår potentialen i försöket.

I början då försöken inleddes var biologerna betydligt mer övertygade om kvalitén på mätdata från djurens rörelser än vad oceanograferna var. Efter att ha validerat data mot befintliga mätningar från satelliter och forskningsfartyg, och därmed visat att kvalitén var väldigt hög, blev oceanograferna mer exhalterade över denna nya metod att samla data på. Data insamlade med hjälp av djur blev därmed officiellt accepterad och inlagd i de stora databaserna. Idag har man satt sändare och mätare på 23 olika djurarter i Stilla havet. Sju av dem är beroende av att andas luft och måste därmed gå upp till ytan. Endast dessa sju arter genererar cirka en miljon djup- och temperaturserier årligen. Däremot saknas det fortfarande pengar att processa data, något som beror på långsam responstid gentemot myndigheter. Förhoppningen är dock att få in datamängden i World Ocean Database inom ett år.

Som jag skrev tidigare kan djur användas med fördel i områden där forskningsfartyg, bojar och satelliter inte kan mäta. Speciellt är det då polarregionerna och under isarna som pekas ut. Sedan två år tillbaka har Dan Costa försett 70 sydliga sjöelefanter med sändare och mätare. Dessa sjöelefanter spenderar större delen av sin tid under isen där de simmar omkring och äter. Cirka 100 000 mätprofiler årligen kommer från dessa sjöelefanter. Denna data är viktig eftersom vi behöver förstå hur den termohalina cirkulationen fungerar. I polartrakterna kyls ytvatten av, vilket får det att sjunka flera kilometer till botten, vilket i sin tur får nytt varmare ytvatten att flöda in i polarområdena. Detta upprätthåller den termohalina cirkulationen, som är en viktig process för att lagra in exempelvis koldioxid från atmosfären samt värmebalansen. En störning i systemet skulle möjligen kunna leda till en störning i klimatet. En del klimatmodeller, som ger att varmare klimat, indikerar att den termohalina cirkulationen skulle kunna minska och på så sätt förstärka en pågående uppvärmning. Problemet är dock att det inte finns några direkt stora mängder mätningar som kan validera om detta är sant eller inte, vilket gör att vi än så länge famlar lite i mörkret på den punkt. Och här kommer sälarna in. Vi väntar på spänning på hur detta projekt utvecklar sig.

Notis: Organism andas nitrat vid syrebrist

Normalt när syrebrist inträder på havens bottnar försvinner de allra flesta organismer och ersätts av bakterier, som tål en syrefri miljö. Nu har man i Gullmarsfjorden upptäckt en foraminifer (skalförsedda encelliga organismer) som kan överleva i syrefri miljö. Istället för syre andas foraminiferen nitrat på samma sätt som vissa bakterier. Mer finns i pressmeddelandet från Göteborgs Universitet eller i artikeln publicerad i Nature. De nya rönen ger också upphov till frågor om hur den marina kvävecykeln fungerar. De nuvarande teorierna kanske behöver omarbetas och att den är långt från förstådd.

Foraminiferer har en klimatologisk aspekt också (även om nyheten ovan kanske inte påverkar aspekten direkt). Foraminiferer fungerar som proxydata eftersom de finns överallt i havssedimenten. Genom att ta upp sedimentproppar och undersöka stabila syreisotoper kan man få fram hur klimatet varierat över tid. En klart intressant, användnings- och tillämpningsbar metod.

Klimatförändringar gav civilisation

University of East Anglia har idag ett intressant pressmeddelande på ett mycket intressant och häftigt ämne nämligen hur klimatförändringar och grundandet av olika civilisationer går hand i hand.

Jag citerar direkt från pressmeddelandet:

The early civilisations of Egypt, Mesopotamia, South Asia, China and northern South America were founded between 6000 and 4000 years ago when global climate changes, driven by natural fluctuations in the Earth’s orbit, caused a weakening of monsoon systems resulting in increasingly arid conditions. These first large urban, state-level societies emerged because diminishing resources forced previously transient people into close proximity in areas where water, pasture and productive land was still available.

Det är ett ämne som sällan får komma upp till ytan vilket jag anser är lite synd eftersom ämnet är väldigt fascinerande och blandar såväl klimatvetenskap som historia i en utmärkt cocktail.

“On the contrary, what we tend to think of today as ‘civilisation’ was in large part an accidental by-product of unplanned adaptation to catastrophic climate change. Civilisation was a last resort – a means of organising society and food production and distribution, in the face of deteriorating environmental conditions.”

He [Dr Nick Brooks] added that for many, if not most people, the development of civilisation meant a harder life, less freedom, and more inequality. The transition to urban living meant that most people had to work harder in order to survive, and suffered increased exposure to communicable diseases. Health and nutrition are likely to have deteriorated rather than improved for many. The new research challenges the widely held belief that the development of civilization was simply the result of a transition from harsh, unpredictable climatic conditions during the last ice age, to more benign and stable conditions at the beginning of the Holocene period some 10,000 years ago.

Ett sådant exempel som det ovan nämnda är hur människorna i forntiden påverkades då Medelhavet trängde igenom den smala landtungan till Svarta Havet och vattnet forsade in, vilket gav vattenståndhöjningar på flera centimeter per dag och i sig skapade en humanitär och ekologisk katastrof. Likaså hur Lake Agassiz, en gigantisk sjö i Nordamerika med smältvatten från de tillbakadragande istäckena under istiden, tömde sitt innehåll ut i Atlanten och på så vis skapade fjärrna effekter i klimatet. Exempelvis kan den ha påverkat klimatet i Mellanöstern, varpå människorna där blev tvugna att flytta ihop i mer tät bebyggelse. I samband med detta slår jag ytterligare ett slag för Brian Fagans utmärkta bok ”The Long Summer”, som tar upp just detta ämne.

Återblick; Temperatur i Europa under femhundra år

För cirka 2,5 år sedan kom det en ganska uppmärksammad artikel i Science skriven av ett schweiziskt forskarlag. Titeln var European Seasonal and Annual Temperature Variability, Trends, and Extremes Since 1500. Varför är den intressant kanske någon frågor? Svaret är att den för första gången gav ett ordentligt europeiskt perspektiv på hur temperaturen varierat i medeltal i Europa sedan år 1500, och det är viktigt kunskap för att förstå variabilitet, regimskiften och oscillationer. Fram tills 2004 hade vi mest kunskaper om den globala eller hemisfäriska temperaturdistributionen på en tvåtusenårsskala och hur fördelningen såg ut i rummet var också ganska dåligt känt på grund av grov upplösning. I och med den ovanstående artikeln fick man för första gången tillgång till data i ett så fint nät som en halv gånger en halv grad över hela Europa. Självklart finns det inga direkta temperaturmätningar hela vägen bak till år 1500, istället fick författarna använda sig av proxydata i form av exempelvis iskärnor, träringar, dokument och dylikt fram till år 1659 då de första temperaturmätningarna påbörjades i Storbritannien. Upplösningen i data blir därför lite lägre de första 168 åren (säsongsupplösning) medan de därefter kom i månatlig upplösning. Allt eftersom tiden förlöper i rekonstruktionen kommer allt fler datakällor in, och efter år 1900 är det rena mätningar.

Under de 500 år som finns med i rekonstruktionen befinner sig cirka 400 av dem i det som benämns Lilla Istiden. Det varierar rumsligt hur stor påverkan den hade på temperaturen, men generellt var det kallare än under 1900-talet (Lilla Istiden tog slut kring 1850-1875). Dock finns det två perioder under vintern, en under 1530-talet och en på 1730-talet, som sticker ut som extra varma än resten av Lilla Istiden och  liknar därmed mer vintertemperaturen under 1900-talet. Kallast var det däremot från slutet av 1500-talet till slutet av 1600-talet samt under slutet av 1800-talet med en avvikelse på -0,8 grader Celcius från långtidsmedelvärdet (i artikeln definierat som medelvärdet under perioden 1901-1995). Ser man till enskilda år var vintern 1709 (alltså december 1708, januari-februari 1909) absolut kallast med en temperaturavvikelse på hela -3,6 grader (i Ryssland var det hela -7 grader under normalen). Författarna räknade också ut hur många år det statistiskt bör gå innan en liknande vinter återkommer. Från att den tiden uppskattades till 200 år 1750 till 500 år 1900 gick den ganska kraftigt upp till 100 000 år vid millennieskiftet. Dock lägger författarna in en brasklapp att osäkerheterna i den beräkningen är stora och att man måste ta dessa kvantifieringar med stor försiktighet.

Under perioden 1684 till 1738 hände det något med vintertemperaturen i Europa. Då ökade temperaturen, enligt en linjär trendanalys, med 0,32 grader Celcius per dekad (felmarginal: 0,18 grader Celcius). Utöver denna period inträffade det inte någon gång under de 500 åren igen. Mest påverkat blev Östersjöregionen där temperaturen steg med 0,8 grader Celcius per dekad. Vi vet också att Uppsala, som påbörjade sina mätningar 1722, är ovanligt varmt under denna tiden samt att isen i Östersjön reducerades markant (något också artikelförfattarna skriver). En möjlig förklaring kan vara att solaktiviteten steg under denna period, vilket påverkade nordatlantiska oscillationen att ställa sig i ett mer positivt läge, vilket betyder mildare vintar i nordeuropa.

Väl framme i 1900-talet steg vintertemperaturen i Europa något långsammare; 0,08 grader Celcius per dekad (felmarginal: 0,07 grader Celcius). Vintern 1990 var den varmaste med en temperaturavvikelse på 2,4 grader Celcius över normalen. Likaså var årtiondet 1989-1998 den varmaste under de senaste 500 åren.

Så hur har sommartemperaturerna utvecklat sig under samma period? Sett till långtidsmedelvärdet (fortfarande definierat som medelvärdet under perioden 1901-1995) var somrarna mellan 1530 till 1570 något varmare än normalt. Likaså är somrarna från 1750 till andra hälften av 1800-talet varmare än normalen vilket skulle kunna bero på inhomogeniteter i det tillgängliga materialet. Författarna tar exempelvis upp Uppsalaserien som under sommarsäsongen kan ha en överskattning på 0,7-0,8 grader Celcius från 1722 till 1860 på grund av otillräckligt skydd mot värmestrålning. Idén får stöd av att rekonstruktioner för norra hemisfären är kallare än normalt under samma period. Trender hittar man ändå i sommartemperaturen. Bland annat sjönk sommartemperaturen från 1757 och framåt med -0,06 grader Celcius (felmarginal: 0,02 grader Celcius) per årtionde fram till 1900-talets början. Sommaren 1902 är den kallaste under hela 500-årsperioden. Därefter ökar temperaturen fram till 1947, då den istället faller. Efter 1977 stiger den igen med den största trenden under 500-år; 0,7 grader Celcius per årtionde (felmarginal: 0,2 grader Celcius). Somrarna mellan 1994 och 2003 är med största sannolikhet den varmaste dekaden under de senaste 500 åren och sommaren 2003 var den varmaste (det kan ha ändrats sedan artikelns publicering, lite osäker är jag på vart årets sommar placerar sig i den skalan) med en avvikelse på 2 grader Celcius från normalen. På samma sätt som med vintern beräknades hur många år det statistiskt skall förlöpa innan en liknande sommar återvänder. Under mitten av 1700-talet är den siffran 5000 år och stiger upp till miljontals år under förra sekelskiftet. Vid millennieskiftet däremot sjunker siffran ner till cirka 100 år. Återigen innehåller den stora osäkerheter och författarna gör oss uppmärksamma på att inte övertolka resultatet.

Kvar har vi nu att titta på hur temperaturerna varierat på helårsskalan snarare än säsongsskalan. Från rekonstruktionen får vi att 1800-talet var det kallaste århundradet under de senaste 500 åren. På årtioendeskalan är andra hälften av 1800-talet, slutet av 1600-talet och kring år 1600 kallast. Författarna föreslår att variabiliteten innan industrialismen drevs till största sannolikhet av solens variationer och vulkanism (täta utbrott ger mer och förlängd kylande effekt). Avskogning är också en mekanism som kan ha påverkat temperaturen under slutet av 1800-talet. I motsats till 1800-talet var 1900-talet det varmaste århundradet under rekonstruktionens tid. Temperaturen hade en trend på +0,08 grader Celcius (felmarginal: +0,03 grader Celcius) per dekad under 1900-talet. Vidare var medeltemperaturen under de sista 30 åren av 1900-talet cirka 0,43 grader Celcius över normalen och 0,45 grader varmare än någon annan trettioårsperiod under de senaste 500 åren. År 1989 anses vara det varmaste (medeltemperatur +1,3 grader Celcius över normalen) och perioden 1994-2003 var det varmaste årtiondet (cirka 0,84 grader Celcius över normalen).

MiljöAktuellt

Idag finns det en liten kort intervju med mig i MiljöAktuellt, en tidskrift utgiven av Naturvårdsverket. Min första intervju i en tidning faktiskt (bortsett från när jag var mycket yngre och blev tillfrågad av Bohuslänningen på deras vi-ställer-en-fråga-till-fem-personer-som-inte-ser-ut-att-ha-något-att-göra-på-stan och mitt svar på den frågan var ‘lakritspuck’).

Återblick; Östersjön under 200 år

Östersjön är kanske världens mest övervakade hav (eller innanhav eller fjordliknande system om man så vill). Det finns långa tidsserier, som sträcker sig långt tillbaka i historien. Bland annat har det i Uppsala mäts lufttemperaturer sedan 1722, vilket är bland de längsta i världen (den längsta är Central England Temperature, som påbörjades 1659). I Stockholm finns en lång vattenståndsserie, som påbörjades 1774. Det finns även hyffsade bra uppgifter om isläggning från 1720, men även enstaka uppgifter ännu tidigare, exempelvis 1658 då svenska armén gick över Bälten eller 1236 då Kattegat frös och människor gick över isen mellan Jylland och Norge (antagligen nuvarande Bohuslän, som på den tiden stod under norskt styre). Så vad vet vi om hur Östersjön förändrats under de senaste 200 åren, speciellt med tanke på lilla istidens slut? Jag tänkte göra en mycket kort återblick på några publicerade, men mycket intressanta, resultat i detta syfte.

Vi spanar lite närmre på artikeln Baltic Sea climate: 200 yr of data on air temperature, sea level variation, ice cover, and atmospheric circulation (Climate Research, januari 2004). En jämförelse mellan 1800-talet och 1900-talet gör skillnaderna dem emellan tydliga. Medeltemperaturen ligger under 1800-talet på 6,3 grader Celcius men stiger något under 1900-talet till 6,7 grader Celcius. Under 1800-talet minskade temperaturen med 0,1 grader Celcius per århundrade medan trenden reverserats till en ökning under 1900-talet till 0,7 grader per århundrade. Detta har självklart påverkat isutbredningen en del. Under 1800-talet hade Östersjön varje vinter en isutbredning på i snitt 235 200 km² (av 420 000 km²) medan den under 1900-talet hade sjunkt till i snitt 187 100 km² (här rekommenderar jag också att läsa en känslighetsstudie av Östersjön). Andra variabler, relaterade till klimat och Östersjön, visar på en positivt trend. I den kategorin kan vi, förutom temperatur, placera vattenståndet (påverkas både av atmosfärisk cirkulation och det globala vattenståndet) samt mer västliga vindar (vilket innebär högre temperatur).

Östersjön är placerad mitt mellan två dominerade typer av atmosfärscirkulation. Dels har vi den fuktiga och mildare luften i väster (nordatlantiskt), dels den kalla och torra luften i sydöst (kontinentalt). Båda typerna influerar starkt i Östersjöregionen. Under den lilla istiden var förmodligen den torra och kalla luften ovanligt mycket förekommande och dominerande. Detta bröts i slutet av 1800-talet (1877 för att precisera ett regimskifte). Sedan dess har den mildare luften fått mer spelrum, vilket get något högre temperaturer och påverkat isläggningen. Klimatförändringarna i Östersjön kan delvis förklaras med förändringar i atmosfärsik cirkulation. Slutsats från artikeln:

The study suggests that the increased frequency of anti-cyclonic circulation and westerly wind types have resulted in a slightly warmer climate with reduced seasonal amplitude and reduced ice cover. The increased sea level variation in the Baltic Sea can partly be explained by global rise in sea levels and partly by change in atmospheric circulation. Thereby, we support the hypothesis that the long-term climate change in the Baltic Sea region is at least partly related to changes in the atmospheric circulation.

Artikelförfattarna finner också att 90% av variansen inträffar under en tidsperiod av 15 år. På så sätt kan man därmed får bättre klarhet i mer lågfrekventa variationer genom att filtrera bort bruset som varje individuellt år ger upphov. Då kan man också fråga sig varför man inte istället skall använda 50 år. Helt enkelt därför att de största förändringarna i reducering av variansen sker mellan 1 och 15 år, därefter är det faktiskt ingen större skillnad på om man filtrerar över 15, 30 eller 50 år (50 år ger en reducering på cirka 95% av variansen, vilket inte är så stor skillnad jämfört med 90%).

Under de senaste 200 åren har alltså en övergång från kallare till varmare klimat skett i regionen. En del av detta kan förklaras av förändringar i atmosfärscirkulationen (jag rekommenderar att läsa artikeln för att få detaljerna). Som ett led i detta ökade lufttemperaturen med följden att isutbredningen minskade i Östersjön då lilla istiden avslutades 1877. Studier som denna är viktiga för att förstå på vilka tidsskalor klimatet verkar och vilka naturliga gränser. Förståelsen för den interna variabiliteten är inte så bra förstådd ännu och det är svårt att uppskatta. Utanför Östersjöregionen är det ännu svårare eftersom det där ofta begränsas av korta tidsserier eller diskontinuerliga mätningar (ibland även inhomogena). Vår region ger ett utmärkt tillfälle att försöka komma till rätta med problemet. Men det räcker inte bara med 200 år, vi måste gå ännu längre bakåt i tiden (500, 1000, 2000 år eller mer) eftersom vi har diffus bild av på vilka tidsskalor klimatsystemet verkar. Någonstans måste vi dock börja. Att förstå hur en klimatregim ersätts av en ny (vilket inträffade i slutet av 1800-talet) och hur det ger utslag i de olika klimatologiska variablerna är en väldigt bra start. Från här bygger vi vidare – både framåt och bakåt i tid. Och vi är på god väg.