Klimatbloggen

januari 21, 2007

Stora marginaler i havens värmeinnehåll

Filed under: Havet,Klimatdata,Temperaturer — by Daniel @ 20:12

Atmosfären självt är endast en del i det globala systemet som ger oss vårt klimat. Havet är en stor utjämnare i det globala klimatsystemet och har en minst lika viktig del i klimatsystemet, om inte viktigare i form av stabilisator. Stora delar av jordens värmeinnehåll ligger inlagrat i vattenmassorna och det är av hög vikt att veta vart vi har dem i olika energibudgetberäkningar. Lyman et al gjorde ett försök att räkna ut värmeinnehållet i världshaven, ett resultat som fått stor uppmärksamhet i vetenskapliga kretsar och nu diskuteras ingående. Ofta kan det räcka att veta det globala värmeinnehållet i världshaven, men lika viktigt är det också att veta den rumsliga fördelningen, något som Ivchenko et al försökte ta reda på för Nordatlanten. Den senaste i raden av artiklar avhandlande havens värmeinnehåll publicerades i Geophysical Research Letters i mitten av januari och är skriven av Viktor Gouretski (Alfred-Wegener-institutet i Bremerhaven) och Klaus Peter Koltermann (IOC-UNESCO, Paris).

Artikeln utgår från en annan artikel, skriven av Levitus et al (2005), vilken använder sig av ett stort dataset mellan åren 1955-2003. De uppskattade att världshaven värmts upp med 14,5×1022 J i de övre 3000 metrarna mellan 1957-1997. Gouretski & Koltermann använder i stor utsträckning samma dataset och gör en kvalitétskontroll för att se om det finns eventuellt fel i mätmetoderna som därmed gör värmeinnehållsuppskattningen opålitlig. Detta eftersom flera olika mätmetoder använts (MBT, XBT, CTD, Floats, flaskor), och de har alla utvecklats över tid för att kompensera för systematiska mätfel. Man måste ju komma ihåg att temperaturmätningar av haven är långt mer sparsamma än mätningar på torra land. Förvisso är mätningar vid havsytan ganska vanliga idag (många containerfartyg och färjor har idag mätstationer monterade – inte minst mäter satelliter skintemperaturen på haven dagligen), men mätningar i djupet är mycket mer sparsamma. Detta medför självklart att beräkna värmeinnehållet i havet blir en ganska svår uppgift och en hel del antaganden måste göras.

Spridningen av mätfelen är stor. Bland annat var XBT-sonderna notoriskt kända för att råka ut för instrumentfel. Det uppskattas att 15% av alla XBT-sonder får ett instrumentellt fel innan de når 250 meters djup. Systematiska fel hittades då dessa typer av sonder använts, men felen var också mycket beroende på datasystem, sondtyp och kryssning/båt. XBT är en vidareutveckling av MBT, vilken, enligt författarna, har bättre överensstämmande med moderna CTD-sonder och vattenflaskor. Dock var felen innan 1957 stor, men systematiska mätfel uppåt och över 0,5oC i djuplagren mellan 30-50 meter och nedanför 150 meters djup. I slutet av 1950-talet rättades felet till och mätfelet bestod nu av mindre än 0,3oC mellan 50-100 meters djup. Under olika tidsperioder är mätfelen olika stora enligt en sammanställning från flera litteraturkällor, varierande mellan ganska liten (mindre än 0,05oC till uppåt 1oC). Gouretski & Koltermann kan dock konstatera att avvikelser uppåt 0,1oC är att likställa med brus och anses därmed inte vara felaktiga, även om de har viss betydelse för det totala värmeinnehållet.

I data är fördelningen mellan olika mätsonder sådan att XBT-sonderna dominerar. XBT-mätningarna utgör 20-60% av mätningarna mellan 0-10 meter samt 40-70% i intervallet 300-400  meter. Författarna noterar att en sådan fördelning kommer ge ett positivt mätfel i värmeuppskattningen efter 1960-talet. Av den anledningen försöker man korrigera detta med en överlappande jämförelse mellan XBT och CTD/flask-mätningar i 2ox4o stora boxar. Denna korrigering gör att temperaturökningen efter 1960-talet minskar. Enligt deras egna uppgifter minskar skillnaden i värmeinnehåll mellan perioderna 1957-1966 och 1987-1996 med en faktor 0,68 i intervallet 0-400 meter och en faktor 0,60 i intervallet 0-1000 meter.

Tidigare studier, bland annat Levitus et al (2005), har funnit ett temperaturmaxima mellan åren 1972-1983 och härlett det till verkliga data på grund av hög dataupplösning i denna period. Även Gouretski och Koltermann kan observera att denna period har ett maxima i värmeinnehåll, men drar snarare slutsatsen att mätfel i XBT-sonder är ansvarig för större delen av den positiva anomalin. Det verkar ganska rimligt eftersom ett liknande maxima inte är så tydligt i andra sonders data. Genom att räkan ut värmeinnehållet i världshaven drar författarna slutsatsen att haven mellan 1957-1966 och 1987-1996 värmdes upp med 12,8 ± 8,0 x 1022 J om korrigerade XBT-sonder används (detta kan alltså jämföras med tidigare studier som fick 14,5×1022 J). Men, om man skippar XBT-sonderna och endast räknar värmeinnehållet med hjälp av CTD-mätningar får man istället ett ökat värmeinnehåll på 4,3 ± 8,0 x 1022 J (felmarginalen är i detta fall dubbel så stor som själva uppskattade värmeökningen).

Det man kan ta med sig från detta är att mätmetoden spelar mycket stor roll för resultatet, speciellt när vi undersöker haven. Vi har mycket kvar att lära om havet och bör utveckla bättre mätmetoder helt enkelt. Än så länge har vi bara börjat skrapa på havens yta.

4 kommentarer

  1. Vad är egentligen poängen med att tala om havens värmeinnehåll snarare än medeltemperatur? Det är temperaturen man mäter, värden på temperatur är intuitivt mer begripliga än exajoule och i slutändan är det bara en proportionalitetskonstant som skiljer.

    Kommentar av Thomas Palm — januari 22, 2007 @ 17:37

  2. Thomas: Temperatur är en del av värmeinnehållet. Om man skall hantera totaltemperatur i haven gör man det genom att antingen se hur värmeinnehållet förändrar sig över tid och på olika djup, eller ta till en vertikal- och horizontalintegrerad temperatur för att täcka in värmebalansen. Det är känt att temperatur inte är en optimal enhet att mäta förändringar med. I exempelvis Omstedt & Nohr (2004) fann man att temperatur är en dålig egenskap att mäta när det gäller att mäta förändringar i Östersjön. De fann att lufttemperaturen ökat under de senaste 30 åren över Östersjön, men samtidigt hade inte vattentemperaturen ökat. Enda förklaringen till detta låg att hitta i förändringar i värmebalansen. NOAA har en lättbegriplig sida om havens värmeinnehåll och varför man skall mäta det.

    Kommentar av Daniel — januari 22, 2007 @ 18:49

  3. temperaturen i havet har nog en stor betydelse. havet har ju inte sin naturliga balans överhuvudtaget! Atmosfären är en del i det globala systemet som ger oss vårt klimat. när haven inte får ha sin naturliga livscirkel så är det ju klart att jorden försöker hitta alternativa sätt att hitta balans i sig själv! alla dessa balansstörningar kan ju vara fler än vad alla tror. ett exempel! alla dammar och vallar som byggs runt om i världen!(energiutvinning) hindrar ju havet från att ha sin naturliga balans! men det är nog ingen som insett hur stor förändring dammarna gör för vårat klimat. värt att tänka på!

    Kommentar av Teppo — januari 25, 2007 @ 7:37

  4. Teppo: Atmosfären och haven är lika integrerade i klimatsystemetl. Atmosfären verkar på högre frekvens än haven. Däremot skulle dammar i världen förmodligen inte spela så stor roll. Det vatten som finns däri borde vara försumbart litet jämfört med hela världshavens vatten.

    Kommentar av Daniel — januari 25, 2007 @ 7:47


RSS feed for comments on this post. TrackBack URI

Blogga med WordPress.com.

%d bloggare gillar detta: