Klimatbloggen

oktober 22, 2007

Östersjöns havsklimat varierar mer än tidigare trott

Östersjön är som bekant vårt innanhav, omfamnat av de baltiska staterna, Ryssland, Finland, Polen, Tyskland, Danmark samt Sverige. Det är inte bara klimatet som påverkar systemet. I runda slängar bor det 85 miljoner människor i innanhavets avrinningsarea, vilket självklart också sätter sina spår; förändrad landanvändning, ökad tillförsel av närsalter och överfiskning, för att bara nämna några effekter. Dessa effekter kan ibland förväxlas med klimatförändringar, även om de inte har med varandra att göra. Då denna region är ”vår” region har vi stor önskan om att förstå hur klimatet i framtiden kommer variera. Men för att underlätta den sortens studier måste vi först förstå hur klimatet har varierat över tid. Vi vet att den Lilla Istiden generellt varade från cirka 1400-talet och tog slut runt mitten av 1870-talet. Därefter har vi haft en värmande tendens lufttemperaturmässigt, och en vintertid för det mesta reducerad isutbredning. Men hur har klimatet varierat i mer detalj? När var det varmt och när var det kallt? Och framförallt, hur stor kan vi anta att den interna variationen över tid?

I en ny artikel i Climate Dynamics, författad av mig (Daniel) och Anders Omstedt vid Göteborgs Universitet, har vi försökt få fram mer information om Östersjöns vattentemperatur [vertikal- och horizontalintegrerad för att ta hänsyn till hela värmebalansen] och isutbredning över de senaste 500 åren, vilket är första gången något sådant görs. Vi använde oss av en havsklimatmodell, och drev den med meteorologiska data från multiproxyrekonstruktioner av temperatur- och tryck (mellan 1500 och 1658 användes dokument och naturliga arkiv för att härleda temperatur och tryck, medan uppmätta temperaturserier införlivades allt eftersom de påbörjades). Det häftiga med en sådan metod är att vi ur meteorologiska rekonstruktioner kan extrahera helt andra typer av data som vi tidigare inte haft tillgång till. På så sätt kan vi förlänga vår kunskap bakåt i tiden, förbi den tidpunkt då instrumentella dataserier inte existerar. Exempelvis har vi en relativt bra uppfattning om isutbredningen i Östersjön från 1720 och framåt. Vad gäller vattentemperatur finns det mätningar från början av 1900-talet, men riktigt bra heltäckande data började komma först under 1970-talet i och med övervakning och användandet av CTD. Med vår metod kunde vi förlänga denna kunskap tillbaka till år 1500, vilket självklart är en stor landvinning.

Vi kan börja konstatera att Östersjöns vattentemperatur under 1900-talet i medeltal uppgick till cirka 4,6 grader. Variationen över dekader är ganska stor och det kommer nog inte som någon överraskning att både 1930- och 1990-talet, tätt följt av 1950-talet, står ut som varma perioder under denna tid. Även om 1990-talet är det varmaste årtiondet i vattentemperatur, så är det svårt att avgöra om den är den ensamt varmaste perioden sedan 1500-talet. Under 1720- och 1730-talen inträffade också en betydande varm period, och den matchar 1990-talet i magnitud. Rent siffermässigt är 1990-talet något varmare än 1730-talet, men statistiskt sett går det inte att skilja dem åt. Uppvärmningstakten är också densamma. Under de tjugo år som 1700-talets värmeperioden varade var trenden en halv grad per årtionde. Under slutet av 1900-talet var uppvärmningstakten 0,4 grader per årtionde. Inte heller här är det statistiskt sett inte någon skillnad. Om vi istället undersöker århundraden så är det tjugonde århundradet (1900-talet) det varmaste sedan 1500-talet. Lika snabbt som 1700-talets värmeperiod uppstod, lika snabbt försvann den igen, då avkylningstakten mellan 1740 till 1759 uppgick till hela 0,4 grader per årtionde.

Innan någon rusar iväg och övertolkar det resultatet bör det i bakhuvudet hållas att mängden data bakåt i tiden minskar ju längre bakåt man går. Dessutom infaller 1700-talets värmeperiod samtidigt som Uppsalas lufttemperatur introduceras i den rekonstruerade lufttemperaturen, som bland annat används för att driva vår klimatmodell. Uppsala är den första, och längsta, temperaturserie från Östersjöregionen och påbörjades av Anders Celcius år 1722. Det man bör veta är att lufttemperaturen under den första tiden mättes i ett välventilerat rum – alltså inte i en fristående termometer utomhus. För att undkomma detta problem har Uppsalaserien genomgått homogenisering och betraktas för tillfället vara det bästa tillgängliga som går att få. Idag vet vi inte om temperaturen i Uppsala fram till 1750 är för hög eller inte – statistiska tester ger inget entydigt svar. Men, för att göra lite rättvisa kan man studera den maximala isutbredningen i Östersjön vilken, som ovan beskrevs, finns tillgänglig sedan 1720. Denna serie är inte beroende av någon lufttemperatursmätning (men är mycket starkt korellerad med Uppsalas lufttemperatur), men visar ändock på en varm period med liknande isförhållande som idag. I samtida mätserier från Västeuropa var 1720- och 1730-talen ovanligt milda, varför man kan anta att det faktiskt var en värmeperiod då. Trots det bör man vara lite försiktig då data från denna tid är starkt begränsad och något osäker.

Nog om värmeperioder, vad med köldperioder? Har det inträffat några sådana under de senaste 500 åren? Javisst! De starkaste inträffade både innan och efter 1700-talets värmeperiod; 1694-1697 och 1782-1789. Kylan var kanske kortvarig, men desto mer intensiv (jämför de kalla perioderna under 1940- och 1980-talen). Köldperioden i slutet av 1600-talet inföll samtidigt som Late Maunder Minimum, vilken är sammankopplad med ovanligt låg solaktivitet. Om just den ovannämnda köldperioden har något med solaktiviteten att göra går inte utifrån våra data att avgöra, men det har vi å andra sidan inte heller undersökt. Samtidigt var det under just denna köldperiod som det kallaste året i både vattnet och luften inträffade; 1695. Det var också det kallaste året i Europa sedan 1500-talet fram till våra dagar (det varmaste året för vattentemperaturen var 1975 medan det var 1989 för lufttemperaturen).

Det är tydligt hur en uppvärmningsperiod tar till vid den Lilla Istidens slut, 1875. En långsiktlig uppvärmande trend höll i sig fram till 1935, vilket visar att en ny mildare regim (alltså mer maritim regim, mer påverkad av Nordatlanten än de ryska högtrycken) tog vid. Därefter blev det sakta kyligare igen, fram till 1980-talet då en ny uppvärmning tog fart. Några egentliga trendanalyser över den tiden är alltså meningslöst och säger inte så mycket.

Vi har nu diskuterat vattentemperaturen ganska ingående, så vad med isen? Som de flesta vet är is och temperatur ganska tätt sammanknutet. Framförallt är isformationen i Östersjön beroende av medeltemperaturen över månaderna december, januari och februari. Milda vintrar har alltså mindre is (jag skämtar inte). Sedan 1500-talet har flertalet milda vinterperioder inträffat, och de med minst is (egentligen lägst maximal isutbredning) var 1730-, 1740-, 1930- och 1990-talen (i den ordningen). Att isutbredningen var mindre under dessa perioder hänger förmodligen samman med en ökad lågtrycksaktivitet, vilket gör att mildre luft pumpas in i regionen. De år med minst is är 1989 och 1961, och dessa rekord har inte slagits. I kontrast till detta har vi 1780-, 1810- och 1690-talen, som är de årtionden med mest is. Detta uppkommer alltså istället av att det kontinentala högtrycket under vintersäsongen får starkare fotfäste, vilket pumpar in kall luft från öst och blockerar lågtryck att ta sig in i området. På en årlig basis är det mycket stor variation i isutbredning, och så även mellan årtionden och århundraden.

Vår modell spottar ut resultat för hela perioden mellan år 1500 och 2001. Men hur kan vi lita på våra resultat egentligen? Vattentemperaturen för Östersjön går att sätta samman med hjälp av instrumentella data från 1970 och framåt. Modelldata jämfört med dessa uppmätta data visar mycket bra överensstämmelse, vilket gör att vi kan lita på våra resultat. Dessvärre önskar man att temperatur fanns tillgängligt längre bak i tiden, men då det inte finns får man helt enkelt vara lycklig över de korta 30 år som finns, och vara medveten om osäkerheten. Det finns självklart massor av data från enstaka punkter runt om i Östersjön innan dess, och kontinuerliga serier för flera av Östersjöns bassänger (exempelvis Arkona, Bornholm eller Östra Gotlandsbassängen) finns att tillgå. Dessa går dock inte att sätta samman till ett gemensamt medel för hela innanhavet. Ytvattentemperaturer har mätts under mycket längre tid (runt början av 1900-talet), och när dessa mätningar jämförs med vår modellerade data är överenskommelsen överväldigande.

Information om isutbredning har vi sedan 1720, varför det inte är så svårt att validera modellerad isutbredning mellan 1720 och 2001. Men hur skall man göra med de 219 åren innan 1720? Det finns en hel del information om isförhållandena runt om i Östersjön nedtecknade i journaler och andra dokument sedan lång tid tillbaka. Tyngdpunkten på dessa anteckningar ligger på södra och sydvästra Östersjön (Danmark, Tyskland och i viss mån Polen), där fartygstrafiken var som intensivast. Flera rekonstruktioner i form av vintersvårighetsgrad samt sammanställande av nedtecknade vinterförhållanden har tidigare gjorts (dock inga rekonstruktioner av Östersjöns maximala isutbredning) och dessa skulle egentligen enkelt kunna användas för att validera modellens resultat. Riktigt så enkelt är det inte, eftersom flera av dessa sammanställningar använts för att rekonstruera lufttemperaturen, som vi använder för att driva vår modell. Skulle vi försöka validera våra resultat mot dessa sammanställningar skulle vi helt enkelt jämföra samma data med varandra, även om det manglats igenom en klimatmodell. Oberoenda data måste alltså användas. Efter en del läsande hade jag och min kollega samlat in tillräckligt med material för att kunna validera vår modellerade isutbredning. För att ett år med modellerad isutbredning skall anses vara validerad skall den modellerade isutbredningen vara över eller under långtidsmedlet för den observerade isutbredningen (1720-2001) så länge som det finns dokument som stödjer modellresultaten. En vinter som visar på under normal ismängd, samtidigt som det finns indikationer på att vintern var kall eller isrik är alltså inte validerad. Totalt fann vi 100 år, spridda jämnt över den 219 år långa perioden, med bevis för milda eller stränga vintrar och av dessa var 68% validerade, vilket är ett mycket bra resultat. Av dessa var 57% av de milda och 71% av de kalla vintrarna validerade. Delar vi istället upp perioden 1500 till 1719 i två 110 år långa perioder och validerar ser man att det blir bättre över tid. Mellan åren 1500 till 1609 var 64% av vintrarna validerade (63% av de kalla och 64% av de milda) med det mellan 1610 och 1719 var 73% av vintrarna som var validerade (81% för de kalla och 44% för de milda). Att de milda vintrarna lyckas mindre bra i valideringen beror bland annat på att antalet nertecknade milda vintar var väsentligt färre än nedtecknade kalla vintrar (i de källor vi letade). Kanske var det viktigast att hålla kolla på de kalla vintrarna, eftersom de förde störst risk med sig. Dessutom är våra modellresultat något för kalla jämfört med den observerade isutbredningsserien. Det medför att milda vintrar blir svårare att validera, eftersom långtidsmedlet för den observerade serien är lägre än för den modellerade. Flera av de milda vintrarna ligger dessutom på vippen att bli validerade (hade isarean bara varit nästan försumbart mindre hade valideringsgraden istället varit 89% för milda vintrar). Så vad gäller trovärdigheten till våra modellersultat anser jag den vara hög. Dessutom kan vi notera att Östersjön sedan 1500-talet aldrig varit isfri, vilket jag betvivlar att den någonsin kommer bli.

Rent allmänt kan man notera att det trots andra mekanismer, som påverkar klimatet idag jämfört med förindustriell tid, inte är helt klart och tydligt att värmeperioden under 1990-talet och framåt är något som går utanför den interna variabilitetens gränser för området under de senaste 500 åren. Det betyder att den interna variabiliteten är större än vad vi tidigare trott, att förändringarna över tid gått snabbare än vi tidigare trott och att vi kanske ännu inte är helt utanför det område som är naturligt förkommande över århundranden hos oss – oavsett vad det är som ligger bakom den nuvarande värmeperidoen. Det är också en slutsats som ligger i linje med BACC-rapporten. Med detta i bagaget blir det enklare att göra scenarier för framtiden.

För att avsluta kan jag också nämna att vi försökte oss på att använda utdata från en global klimatmodell, nämligen den tyska kopplade ”EcHo-G”-modellen (ECHAM för generell atmosfärcirkulation kopplas med oceanmodellen HOPE-G). Vi nöjde oss med att jämföra dess lufttemperatur för Östersjöregionen med de rekonstruerade lufttemperaturen vi använt för vår 500 år långa modellkörning, samt de uppmätta vid riktiga stationer runt om i regionen. Det visade sig tyvärr att global klimatmodelldata ännu har allt för låg kvalité för att kunna användas på detta sätt. Den säsongsmässiga variationen var mycket snäv; allt för kalla somrar och orealistiskt varma vintrar. Dessutom fanns det en stark värmande trend från 1750-talet i EcHo-Gs simulerade lufttemperatur, något som inte går att finna i varken rekonstruerade lufttemperaturer eller i uppmätta data. Hur kvalitén från andra vida använda klimatmodeller är har vi tyvärr ännu inte analyserat. Jag kan bara hoppas att de är bättre.

Dags för en mycket kort sammanfattning. Vad har vi lärt oss?

  • Proxyrekonstruktioner av temperatur och tryck går utmärkt att använda som bas för att driva en klimatmodell över de senaste 500 åren. De nödvändiga drivningarna (vattenstånd, färskvattentillförsel etc) går att härleda ur dessa.
  • Flera värmeperioder har inträffat mellan 1500 och 2001; 1730-, 1930- och 1990-talen, vilka var ungefär likbördiga i magnitud
  • Förändringar mellan normaltillståndet i regionens klimat, mot värme- och köldperioder har gått snabbare än vi tidigare trott, samtidigt som de varit större än vi tidigare trott.
  • Köldperioder inträffade i slutet av 1600-talet och i mitten av 1700-talet, men också flertalet korta sådana, så som tidiga 1940-talet och mitten av 1980-talet
  • Vattentemperaturen var som kallast år 1695 och som varmaste år 1975, samtidigt var 1900-talet det varmaste århundradet sedan 1500-talet
  • Isen har under fler gånger reducerats på grund av milda vinterperioder. Det skedde under 1730-, 1740-, 1930- och 1990-talen då likvärdiga isförhållanden rådde i Östersjön.
  • År 1989 var isen den minsta uppmätta, medan 1961 var den näst minsta uppmätta. Arean då uppgick till cirka 52 000 kvadratkilometer (jämförbart med Bottenhavets yta). Isfri har Östersjön aldrig varit sedan 1500-talet, och kommer troligen inte bli i framtiden.

För den som är intresserad att läsa hela artikeln är det bara att maila och be mig snällt om en pdf-version. Det finns mycket mer att upptäcka.

Uppdatering 28/10: Jag har skapat en figur över vattentemperaturen och isutbredningen i Östersjön. Se här. Gråa linjer och staplar är individuella år, röda linjer är 11-årigt glidande medelvärde.

oktober 3, 2007

Periodiserad kyla och värme

Den nordatlantiska oscillationen (NAO) är viktig för vårt klimat, speciellt under vinterhalvåret, och ges av tryckskillnaden mellan Azorerna och Island. En positiv fas ger mer nederbörd och varmare temperaturer, medan en negativ fas ger motsatt effekt. Det har föreslagits att de olika klimatperioderna – medeltida värmeperioden och lilla istiden – kan ha varit ett resultat av att NAO under en längre period höll sig till en positiv eller negativ fas. Två kanadensiska forskare publicerade häromdagen en artikel i Paleoceanography där de försöker finna svar på om NAO kan ha varit en dominerande faktor i de olika klimatperioderna.

I en modell för Nordatlanten testades olika scenarier; en där NAO dominerades av en positivt fas och en där den negativa fasen var frekvent. Det kan ses som ett antagande där positiv fas motsvarar medeltida värmeperioden och en negativ fas motsvarar lilla istiden. De fann att om NAO befinner sig i en huvudsaklig negativ fas kommer havscirkulationen att sakta ner, vilket ger kallare temperaturer i framförallt Europa och östra Nordamerika. På samma sätt fann de en motsvarande reaktion, fast tvärtom, på en i huvudsak förlängd positiv NAO-fas. Det kan tolkas som att havscirkulationen är kopplad till NAO och att klimatperioderna var ett resultat av mer eller mindre värmetransport upp i Nordatlanten.

Den positiva fasen är inte lika stabil som den negativa fasen vilket beror på interna processer så som att nordgående strömmar förändras mer i styrka över tid och förändrar väg. Det skulle isåfall innebära att den nordatlantiska regionen under en värmeperiod var rumsligt mer varierande i temperatur än under en köldperiod. Så verkar dock inte vara fallet under kortare varma och kalla perioder på den regionala skalan i Östersjön (återkommer till detta vid ett senare tillfälle). Författarna medger dock att det finns få bevis i form av klimatdata som stödjer en sådan teori om instabilitet, även om de har hittat några enstaka proxydata som kan stödja deras hypotes.

Då modellen körs i en företrädelsevis positiv NAO-fas tyder resultaten på oscillationer om 70 år, vilket är nära de 65 år som AMO oscillerar med (vilken i sig några anser vara relaterad till bland annat orkanfrekvens och styrka, och andra anser vara en inbillning). Om den modellerade oscillationen är identisk med AMO tyder det på att havscirkulationen, modulerad av NAO, är knuten till AMO. Men om det är AMO som sätter NAO i en positivt/negativ fas, eller tvärtom, går inte att avgöra (mycket på grund av att AMO ännu inte är väldefinierad och att mekanismerna bakom NAO är svåra att reda ut då inte den heller är helt kartlagd). Författarna tar också upp en frågeställning som är intressant att försöka besvara. Om NAO tenderar att gå mot en mer positiv fas under varmare förhållanden (vilket inte är helt givet), kan det då vara så att den nordatlantiska regionen går mot mindre stabilt klimat? Det är en stor nöt att knäcka. Däremot vet vi att NAO varit i en primärt positiv fas sedan 1990 – frågan är då, har det under denna (allt för) korta period blivit mindre stabilt?

oktober 1, 2007

Kaskelotvalar gillar inte värme?

Filed under: Ekologi,Havet,Historia,Modeller,Temperaturer — by Daniel @ 21:04

Med jämna mellanrum hör vi om valar som går på grund. Ibland ensamma och ibland i grupp. Under slutet av 1990-talet gick ovanligt många kaskelotvalar på grund runt de angränsande stränderna till Nordsjön. Många teorier har figurerat om varför de strandade, och bland dem kan nämnas störningar på grund av oljeriggar, måncykeln, fler valar på grund av valfiskningsförbud, samt felnavigering på grund av störningar i jordens magnetfält genom förändrad solaktivitet (alla dessa har kunnat visas på ett eller annat sätt – men om det är rätt förtäljer inte historien). Under senare tid har också frågan om temperaturen kan ha något finger med i spelet. I en ny artikel försöker en grupp forskare reda ut hur sannolikt det är att högre temperaturer leder till fler strandade kaskelotvalar.

Sedan 1563 finns det anteckningar om antalet strandade kaskeloter längs Nordsjöns stränder. Det skedde då och då, men ofta koncentrerat till vissa tidsperioder. Början av och mitten av 1700-talet verkar vara relativt ”aktiva” perioder med många valar på stränderna, men också sedan mitten av 1900-talet har aktiviteten vart någorlunda hög, med tyngdpunkten under den senare delen av förra århundradet. Det går förmodligen inte att garantera att dataserien är komplett, eftersom ilandspolade valar under alla tider rönt mycket stor uppmärksamhet. Kusttrakterna har runt Nordsjön under mycket lång tid vart tätbefolkad, så risken att väldigt många valar strandat ”osett” är förmodligen ganska begränsad, även om man måste ha det i bakhuvudet.

En modell användes för att utröna orsaken till strandningarna. Modellen undersökte varje parameter och dess signifikans i förhållande till den observerade serien. Endast de parametrar som förbättrade modellen togs med, varför modellen kan ses som den bästa möjliga. Parametrarna som undersöktes var NAO-index för de fyra säsongerna, temperaturen på årlig skala samt på säsongskala samt antalet solfläckar (eftersom det finns tidigare studier som pekar på att det är en korrelation däremellan även om processen är okänd).

Resultaten pekade på att den modell som passade bäst för perioden 1563 och framåt endast inkluderade den årliga temperaturavvikelsen och kunde förklara 8% av variansen. Solfläckar har enligt den modellen ingen signifikant påverkan utan kunde endast förklara 1,5% av variansen. Från år 1702 till 2000 finns solcykellängden tillgänglig. Denna matas in i modellen. Resultatet visar att det för denna något kortare period fortfarande endast är den årliga temperaturavvikelsen som spelar störst roll (8,8% av variansen) följt av vårtemperaturen (5,2% av variansen) och därefter solcykellängden (4,9% av variansen). Kombineras den årliga temperaturavvikelsen med solcykellängden får man en modell som kan beskriva 11,1% av variansen, alltså något högre än enbart med en variabel. Det skall dock tilläggas att solcykellängden i denna modell inte var statistiskt signifikant (95%-nivån) och erhåller därför inte lika starkt förtroende som modellen med enbart årlig temperaturavvikelse.

Summan av det hela är alltså att positiva temperaturavvikelser förmodligen har någon inverkan på kaskeloters tendens att stranda runt om Nordsjöns kuster. Dessutom kan solaktivitet ha någon mindre roll i sammanhanget, även om modellen inte pekade ut det som en förbättrande parameter i form av signifikans. En sådan mekanism är isåfall dåligt förstådd eftersom vi inte vet på vilket sätt detta skulle påverka valarna. Det mest troliga skulle vara någon form av störning i magnetfältet, som då försvårade navigationen för valarna. Men, temperatur verkar vara den klart ledande variabeln i sammanhanget, även om den bara förklarar 8% av serien.

En parameter, som inte studerades i sammanhanget, var om tillgången på föda spelar roll. Kaskeloter lever på bläckfisk, som de får i de kallare nordliga vattnen. Denna bläckfisk (Gonatus fabricii) är dåligt undersökt och det är inte helt klargjort hur stor dess utbredningsområde är, eller om kaskeloter kan få tag på den inne i Nordsjön (eftersom många strandade valar haft denna bläckfisk i magen). Om förekomsten av bläckfisken ökat i  Nordsjön kan det ha attraherat kaskeloter, vilket är kända att navigera dåligt i grundare vatten. En koppling kan finnas där, men den är högst osäker och spekulativ då ingen information finns att tillgå.

Tills vidare får vi anta att valarna till största delen strandar på grund av andra ännu okända orsaker, men att en positiv temperaturavvikelse visst har ett mindre finger med i spelet.

september 10, 2007

Is i Arktis år 2050?

Filed under: Arktis/Antarktis,Glaciärer/Is,Modeller,Växthusgaser — by Daniel @ 22:00

Kommer det finnas sommaris kvar i Arktis år 2050? Räknat utifrån isexperterna och deltagarna i IPYs sommarskola för havsis, som jag deltog i under sommaren, var det ganska jämnt skägg  mellan dem som trodde isen vara borta år 2050 och dem som trodde den skulle överleva minst till år 2100. En minoritet trodde att isen skulle vara borta innan år 2050. Vem som har rätt återstår ju att se, men tydligt är att åsikterna är många och diversifierade vilket också stimulerar till en livlig och givfull diskussion.

Det finns i forskarsamhället en uppsjö av modeller, där vissa mer framgånsrikt än andra lyckas modellera delar av klimatsystemet. Isarnas framtida utbredning i Arktis är en sådan aspekt, som dessutom är en av de viktigare att få någorlunda korrekt uppskattning för. En stor del av jordklotets albedo beror på isarna på polerna, och mindre krympande arealer kan ge en positiv feedback till systemet. Så hur bra är modellerna när de modellerar Arktis isar? En ny artikel i Geophysical Research Letters har utvärderat tillförlitligheten bland de modeller som användes för framtida isutbredningens uppskattning i IPCC 2007. Genom en screening mot observerad data (1979-1999) sollades de modeller, som inte gjorde ett bra resultat för Arktis som helhet och dess delhav, bort. Av 20 modeller fick nästan hälften kasseras då endast 11 kunde ge tillräckligt bra resultat för Arktis som helhet. För de olika delhaven är det annorlunda; centrala Arktis anses vara godkänt för 15 modeller, för Karahavet/Laptevhavet, Chukchihavet och Beauforthavet kunde 4, 8 respektive 11 modeller användas med tillräcklig tillförlitlighet, 7, 12 och 5 modeller kan användas för att få ordning på isen i Berings hav, Okhotskhavet och Barents hav. Modellerna kördes med SRES A1B-scenariet, vilket bör vara tillräckligt eftersom 2050 ligger nära i tiden och i kombination att de närmsta årens utsläpp kommer vara den primära drivningen eftersom CO2 inte agerar momentat på systemet. Extrapolering av nutiden är alltså mer realistisk än några djupdykningar i socio-ekonomiska gissningar för vår utveckling fram till 2050.

Av modellerna tyder 7 av 11 på en minskning med mer än 40% av sommarisen (augusti-september) i Arktis som helhet fram till år 2050. Likadant visar en majoritet av de godkända modellerna för respektive delhav i Arktis (se ovan för antalet modeller per region). Den enda delbassäng, som inte uppvisar större tecken på förändring, är Labradorhavet och Baffin bay väster om Grönland. Detta område är dock sedan tidigare känt att förmodligen inte uppleva någon signifikant värmning den kommande tiden varför heller inte isutbredningen påverkas nämnvärt. I centrala Arktis ger modellerna lustigt nog två olika lösningar; en med realtivt liten minskning av isutbredningen och en med nästan ingen is. På sina håll sker också vissa ändringar i isutbredningen under vinterhalvåret. Framförallt är det haven längst ifrån centrala Arktis där sommarisen normalt inte är särskilt utbredd eller inte ens finns; Okhotskhavet, Berings hav och Barents hav.

En 40%-ig minskning av isarna till 2050 var budet. Med det är nog inte sista ordet sagt i denna fråga.

augusti 28, 2007

Snabbt om stormar

Både TV4 och E24 har idag rapporterat om Swiss Res bedömning om höjda premier i försäkringar som ett led i fler våldsamma vinterstormar i framtiden. Bilden man får är ganska dyster för framtiden. Men, var står vi med dagens kunskap? Återigen skall vi ta upp BACC-rapporten och vad de kommer fram till (såg att en kommentator redan uppmärksammat den på E24). Först och främst finns det ingen långtgående trend i stormigheten i vår region över de senaste århundradet, även om en viss tendens finns för smått ökad vind på vissa håll sedan 1980-talet. Dock ger det ingen enhetlig bild över området. SMHI har också en liten sammanfattning av vinddata från Sverige från 1881 och framåt. För framtiden är det lite mer troligt än inte att vindstyrkorna kan komma att öka, även om osäkerheten i det är mycket stort på grund av starkt olika modellresultat. Slutsatsen därifrån är alltså att det inte finns någon klar signal för den framtida vindsituationen i Östersjöregionen. Det är vad vi vet idag.

augusti 22, 2007

Regn igår, idag och imorgon

Filed under: Atmosfären,Östersjön,Modeller,Regionalt,Väder,Växthusgaser — by Daniel @ 22:49

Ytterligare en sommar är snart slut. De flesta kommer nog minnas sommaren 2007 som ganska kall och regnig, alltså ganska dålig för de flesta. Men kall var den egentligen inte, den var faktiskt ganska normal. Juni var något över normal, juli var normal eller under det normala och augusti ser ut att sluta på över normal temperatur. Vi var ju faktiskt bortskämda under förra årets sommar med höga temperaturer (längre än så brukar vi inte komma ihåg vädret om det inte är extremt). Regnigt var det däremot iår, framförallt i juli. Det regnade mer än normalt i södra och norra Sverige, men under normala mängder kom i mellersta Sverige. I samband med att regnet vräkte ner publicerades också en artikel  i Nature, som fick stort genomslag i media. Artikelförfattarna föreslog en viss koppling mellan ökad nederbörd och stigande temperaturer. Deras resultat indikerade att den mänskliga faktorn bakom ökad global och årlig nederbörd låg på 50-85% med en säkerhet på 5-95% under perioden 1925-1999 mellan latituderna 40S och 70N (på låga latituder på norra hemisfären var dock trenden negativ). Genom att köra 4-10 klimatmodeller med olika drivning (endast antropogen drivning, endast naturlig drivning samt en kombination av båda) fick man för varje latitud ett spann av modellerad förändring i nederbörd. Den observerade trenden befann sig i de flesta fall inom spannet. Varje enskild modell återgav dock inte trenderna korrekt över alla latituder, men genom att göra ett medelvärde med skalning av modellkörningarna kunde man få något som kunde se ut att vara okej (det är en teknik som används ofta i dessa sammanhang). Bästa korrellation mellan observationer och modellresultat erhölls då både antropogen och naturlig drivning togs med, vilket inte borde vara någon världsomskakande nyhet. De modellerade trenderna var dock alltid mindre än den observerade. Att nederbörden generellt ökar (på vissa ställen minskar den) om temperaturen ökar borde vara tämligen troligt redan från början. Det är också något som en artikelScience slog fast redan två veckor tidigare. Och om temperaturen ökar på grund av bland annat antropogena effekter så bör det vara mycket troligt att nederbördsmönstret påverkas något globalt. Regn är också den parameter som förmodligen är viktigast för framtida anpassning av samhället, eftersom vi har lättare att klara temperaturförändringar än rubbningar av tillgång till vatten alternativt kraftiga översvämningar.

I vart fall fick artikel i Nature, inte helt oväntat, de flesta medier att gå helt i taket och dra pralleller till årets regnrika sommar och hävda att morgondagen redan var kommen… precis som de gjorde förra sommaren med den tryckande värmen och brist på regn. Nå, fint så, det får stå för dem (de måste ju ha något att skriva om) – jag tar en annorlunda approach. Att det ibland regnar mycket under sommaren bör inte vara några konstigheter. Ibland fullkomligt vräker det ner, och ibland är det långa perioder utan en enda droppe regn. Sådan är sommaren. Jag skulle bli mer förvånad om en sommar var normal, än inte. För vädret är onormal mer normalt än normal – både igår, idag och imorgon.

Vad kan vi säga om förändringar i regnmönster hittills i vår region? Från BACC (BALTEX assesment of climate change for the Baltic Sea basin) får vi reda på att nederbörden ökat i Östersjöregionen under 1900-talet, men att det inte är jämnt fördelat över området. Den största förändringen har skett under vinter och vår, medan höstarna under senare delen av 1900-talet blivit torrare. Sommrarna har fått något mer nederbörd i norra regionen, men blivit torrare i söder. Väster har också fått mer nederbörd än öster. Framtiden, enligt modellresultat, bjuder på mer regn på årsbasis i regionen, speciellt vintertid (vilket skulle kunna ge mer snö om vi har tur), men det blir torrare somrar i söder (alltså motsats till iår). Dock är det inte helt glasklart hur det kommer bli eftersom den naturliga variationen i nederbörd varit tämligen stor på längre tidsskalor. Men, visst kan det komma att bli väldigt regnigt även på sommaren i södra Sverige ibland (och väldigt kallt på vintrarna då och då). Därför bör det vara frekvensförändring av extrem nederbörd som bör studeras närmre. För det är förmodligen inte mer regn under sommaren som sådan vi kan förvänta isåfall, utan att det oftare inträffar ett skyfall enligt definitionen på extrem nederbörd. Jag har vet inte hur sommaren 2007 platsar in på den listan. Skulle här också vilja återkoppla till ett tidigare inlägg. I Östersjöregionen sker relativt stora förändringar under ett sekel, och har så skett hela tiden; iallafall sedan år 1500. Kan vi klargöra denna variation bör det bli lättare att göra bättre modellscenarier för framtidens nederbörd; vilket som bör vara normal variation jämfört med ett tydligt påverkat system.

GöteborgsPosten hade för övrigt en bra artikel häromdagen om sommaren, och eftersom jag befann mig hos särbon i Danmark under semestern kan jag också rekommendera DMIs sammanställning.

Uppdatering 29/8: DMI har nu ytterligare en ny sammanställning. Sommaren är den tredje våtaste. Toppåren är 1980 och 1879.

juni 19, 2007

Första brittiska orkanprognosen

Filed under: Atmosfären,Modeller,Prognoser — by Daniel @ 17:45

Den brittiska vädertjänste, Metoffice, har idag annonserat en ny prognos för den atlantiska orkansäsongen. Det som är speciellt med denna är att den fullt ut utnyttjar en dynamisk modell för ändamålet och mindre statistiska samband. Britterna själva säger att deras metod är den bästa, bland annat därför att den under teståren 2005 och 2006 gett bättre resultat än andra metoder, men det är väl ganska självklart att man anser om sin egen produkt (själv lägger jag inte värdering i det).

Metoffice:s prognos ger något annorlunda intryck än de redan publicerade från andra källor. Istället för att ge över normal orkanaktivitet denna sommar och höst tipsar britterna om att aktiviteten istället kommer vara normal eller lägre än normal. Med 70% sannolikhet kommer antalet tropiska stormar från juli till och med november att vara mellan 7 till 13. Mest sannolika antal stormar uppges till 10. Medelvärdet mellan 1990 till 2005 är 12,4 tropiska stormar per säsong. Skälet till britternas något lägre uppskattning sägs vara en förväntad avkylning av ytvattentemperaturerna under säsongen.

Prognosen sträcker sig för juli till november, och en månad av orkansäsongen (juni) exkluderas därför. Dessutom har det redan bildats och försvunnit två stormar; Andrea (som var subtropisk) och Barry.

Återigen bör man fundera lite på vilka mekanismer som driver bildningen av tropiska stormar och hur årets säsong kommer att bli satt i ett historiskt kontext.

maj 3, 2007

Orkaner dammas av

Filed under: Atmosfären,Havet,Modeller,Prognoser — by Daniel @ 20:28

Det är mycket damm på orkanfronten. Inte nog med att det är dags för en ny säsong från och med den 1:a juni, lite ny spännande orkanlitteratur har i dagarna också hittat ut i tidskrifterna (iallafall till Geophysical Research Letters). Det har bollats mycket fram och tillbaka om det är ytvattentemperaturer, atlantic multidecadal oscillation, aerosoler, vindstresser, ENSO eller något annat som i stort driver orkaner – speciellt de perioder med många eller färre orkaner. Nu kan vi lägga till lite extra till den högen.

I mitten av april kom det en artikel om hur vindens shear kan komma att utvecklas i framtiden. Det har föreslagits att om denna parameter ökar (minskar) blir orkansäsongen lindrigare (svårare). Författarna fann stöd för denna hypotes i en rad modellkörningar, där nästan alla modeller svarade entydigt med att öka vindens shear under en uppvärmande värld. Den största anledningen är att walkercirkulationen i Stilla Havet under dessa förhållande avtar. En liknande händelse inträffade så sent som orkansäsongen 2006, som ”snöpligt” avslutades då El Niño växte sig starkare utanför Sydamerikas kust. Författarna föreslår alltså att framförallt Atlanten och östra Stilla Havet inte kommer få särskilt mycket ökad orkanaktivitet fram till 2100, men att det finns andra områden som kan få det (exempelvis indiska oceanen). De understryker att vi vet ganska lite om hur shear påverkar orkaner, och att vi bara på ett generellt plan har förståelse för denna process. Därför är detta ett område som bör studeras närmre. Osäkerheter finns alltså och det är inte uteslutet att modellerna är för dåliga på dessa beskrivningar, men eftersom de är state-of-the-art-modeller, som använts till bland annat IPCCs sammanställningar, får vi anta dem vara relativt okej fram till vi kan förbättra dem – och där hjälper detta pappret till.

Författarna får också ökat stöd i en helt ny artikel, som utforskar hur orkaners maximala intensitet och Sahels klimat hänger ihop. Denna författaren argumenterar att ytvattentemperaturen i Atlanten, vilket är en älskling för många orkanforskare, faktiskt är ganska dålig korrelerad med orkanintensiteter i förhållande till andra parametrar – faktiskt inte statistiskt korrelerad alls. Istället finner författaren att bland annat nederbörden i Sahelregionen är nära relaterad till orkanaktiviteten i Atlanten. Starka orkaner (kategori 3-5) blir vanligare de år som Sahel har mer än normal nederbörd, och färre när det omvända sker. Genom att kombinera relativt fuktighet och vindshear till ett index, SEI, går det att få fram en bra korrelation med orkaners maximala intensitet (korrelation på 0,85) och att det kan vara denna mekanism som driver långtidstrenden. Att författaren inte finner någon statistisk korrelation mellan orkanernas maximala intensitet och ytvattentemperaturer skrev jag ovan, däremot är atlantic multidecadal oscillation (amo) korrelerad, även om det är lägre (ca 0,46). Trenderna i ytvattentemperatur och amo är högre än intensitetökningen, vilken snarare avspeglar SEI. Det betyder dock inte att man kan avstyrka vattentemperaturer och amo som drivande faktorer, istället kanske de är en del av SEI och att de därmed skulle kunna påverka intensiteten indirekt – det säger ju inte data något om. Generellt kan man i vart fall säga att mer (mindre) nederbörd i Sahel ger starkare (svagare) orkaner i Atlanten. Så skedde exempelvis under 1980-talet då intensiteten minskade samtidigt som Sahel upplevde torrare förhållanden och ökad vindshear och det idag istället är blötare, mindre vindshear och högre maximal intensitet. Intressant att tänka på.

Dessutom fortsätter diskussionen om huruvida tillgängliga dataserier över orkaner i framförallt Atlanten är tillräckligt tillförlitliga lång tid tillbaka. Christopher Landsea skriver om det i senaste numret av EOS (AGUs medlemstidning), vilket kan vara värt att läsa (via Prometheus).

april 23, 2007

Stort, skoj och svulstigt i Wien

En vecka i Wien är intensiv, inte bara på grund av alla mozartkulor och sachertårtor. Ännu mer intensivt blir det när tusentals och ännu mer tusentals geovetare träffas i en och samma konferensbyggnad. Det var första gången jag deltog på en EGU-konferens, och det var nog större än vad jag hade förväntat mig. Att ta in all information är inte varken praktiskt eller teoretiskt möjligt. Tur nog fick jag antecknat en hel del av vad som sades där nere, och jag fick också träffat några av dem jag läst artiklar av (och ibland även skrivit om här på bloggen).

Så vad fick jag reda på? Jag tänker inte redovisa person efter person vad de sa (det blir allt för stort) eller gå in på något i detalj (det mesta av det nedanför sysslar jag ju inte med själv utan bara finner intressant), istället tar jag det i stora drag varför många föredrag och postrar inte kommer att omnämnas även om de var se- och hörvärda.

Solforskarna verkade inte riktigt nöjda med senaste IPCC-rapporten då de anser den underskatta solens roll i systemet. Att varje ny satellit, som skjuts upp för att mäta solstrålningen, ger olika resultat är lite problematiskt och ett stort pusslande. Från proxyfolket är det problem med att datumsätta proxyserierna eftersom den metod man hittills använt är ganska oexakt. Vi fick också veta att Dansgaard Oeschger-händelserna inte är periodiska och att de inte drivs av externa faktorer såsom solstrålning.

Mycket pratades det om värmetransporterna i haven och deras betydelse för klimatet. Som vi vet varierar det ganska mycket på en sub-årlig skala hur mycket värme som transporteras norrut (och söderut) i systemet. Det kan ju få som följd att vissa skriker vargen när det egentligen är en liten guldfisk. Det krävs betydligt längre mätningar än 1 år för att förstå hur variabiliteten är i haven. Med den transektmetod som användes, och som sedan blev en vargen kommer-nyhet, krävs det en tidsskala på århundraden för att kunna konstatera förändringar i MOC. En ny mätmetod, bestånde av flera fasta kontinuerligt mätande bojar tvärs Atlanten, kan istället vara bättre. Använder man den metoden behöver vi bara vänta någonstans i storleksordningen 50-60 år innan vi kan se någon förändringar i MOC. Används istället både transekter och bojar samtidigt förkortas tidsskalan ytterligare till ett antal årtionden. Det går alltså inte med dagens mätningar att skilja på variationer och/eller trender i data gällande MOC. I övrigt noterade jag att den händelse, som inträffade i november 2004 och som fick stor skrämselgenomslag i världsmedia snarare betecknas som lite kuriosa hos forskarna och inte som särskilt katastrofal eller ens direkt märkvärdig i sig. Det enda man kan säga är att instrumenten blev fler och bättre i början av 2000-talet och att man helt plötsligt bara fick bättre upplösning. I övrigt fick vi också lära oss om att minnet i haven är olika – från Atlanten som har ett ganska långt minne till Stilla Havet som snarare verkar lida av alzheimers.

Värmeinnehållet i haven är en ganska het fråga. Beroende på vem man frågar kan man få helt olika resultat, dessutom har man nyligen upptäckt ganska stora felkalibreringar hos instrumenten, varför vissa föredrar att utesluta instrument. Jag har anledning att återkomma till detta ganska snart i och med en just sådan rättelse till ett tidigare inlägg. Enligt Levitus, som höll ett föredrag i Wien, rasar för tillfället en ganska hetsig debatt om hur man skall korrigera alla data som visat sig vara fel, och det är inte världens lättaste uppgift. Dessutom har man bara under de senaste åren börjat täcka in även södra halvklotets hav i värmemätningarna, och det påverkar också data i viss utsträckning.

Högupplösta tidsserier av temperatur eller nederbörd i olika områden upptog också en del av veckan. En serie från Island visade bland annat på höga ytvattentemperaturer under medeltida värmeperioden, och att temperaturen sedan dess minskat. Mycket snabba förändringar på uppåt 1 grad skedde när värmeperiden började och avslutades. För Atlantens djupvatten, och ventilationen av djupvatten är kalla perioder goda nyheter då ventilationen sker oftare trots att transporten upp i Atlanten via flordiaströmmen är svagare. Som kompensation får istället vattnet en högre densitet, vilket ger mer djupvattenventilation. I Medelhavet var det under den medeltida värmeperioden också högre produktion då det nuvarande sydeuropeiska klimatet förflyttades längre söderut. Gränsen, som idag går i nordafrika, har flera gånger förskjutits fram och tillbaka över Medelhavet. I västafrika var det under den romerska värmeperioden mycket blötare än idag. Nordafrika fungerade ju som Roms kornbod, men sedan blev det helt plötsligt torrare, vilket gav mindre mat till rikets invånare, vilket i sig skulle kunna vara en bidragande orsak till rikets kollaps. Jag gillar dessa teorier, även om man inte kan förklara samhällens kollaps med en enda faktor – det är alltid många som samverkar. Iallafall verkar nederbördsmönstret i nordafrika variera i cykler på 500 år och att det efter medeltida värmeperioden har blivit betydligt torrare än vad det varit tidigare i området.

Stormar (inte orkaner) är ett ämne som många pratar om, speciellt nu efter vi har haft flera i vårt område – inte minst Gudrun och Per, och allt annat vad de nu heter. Även om många redan vet det har inte stormarna i Europa ökat nämnvärt på senare tid. På längre sikt, sedan slutet av 1800-talet, har de istället minskat, förutsatt att man har tilltro till data. En viss ökning skedde 1960-1990, men därefter minskade stormigheten igen. Och det är liknande resultat som BACC fann för Östersjöområdet, att stormigheten inte har en trend alls. Vi skall dock hålla oss kvar i atmosfären lite och vända blicken mot NAO, detta fenomen som ofta styr vintrarna hos oss. Normalt brukar man se det som tryckgradienten mellan Azorerna och Island, men en ny tolkning ger en annorlunda bild. Man skall tänka sig NAO som brytande vågor i stratosfären över Grönland, vilket föranleder blockeringar över Europa. Blir NAO positiv betyder det att färre vågbrytningar sker, och ett negativt NAO följdaktligen att fler vågor bryts.

Känslorna svallade ibland ganska mycket på föredragen. Jag var med om iallafall två sådana tillfällen. Dels var det en fransk professor inom solmagnetism som retade gallfeber på en kvinnlig modellör genom att säga att solens magnetfält är direkt ansvarigt för intensiva orkansäsonger, smältande isar och förändrade ekosystem. Ganska kontroversiellt må jag säga, och tyvärr var jag inte med under hela föredraget så jag missade på vilka data han underbyggde sina teorier. Men nog var det väldigt underhållande gräl de hade, lite på catfight-stadiet. Den andra händelsen var när Fred Singer höll låda. Han pratade om CCSP-rapporten (vilken ingen europeisk forskare verkar ha läst eftersom nästan ingen räckte upp handen när Singer frågade vilka som läst den – jag har inte läst den) och hur själva rapporten skiljer sig från sammanfattningen. Han tyckte det var den fullständiga rapporten man skulle läsa och inte sammanfattningen eftersom sammanfattningens slutsatser inte har stöd i rapporten. Singer uppmuntrade därför alla att läsa den fullständiga rapporten snarare än sammanfattningen (han hänvisade bland annat till skillnader i modellresultat kontra mätningar de olika lagrens temperaturvariationer i atmosfären). Givetvis fick detta mothugg från en annan amerikan som ansåg att Singer inte höll sig till sanningen. Denna person, vem det nu var, tyckte istället man skall läsa sammanfattningen, eftersom den är lättare att förstå (jag antar också han anser att sammanfattningen och rapporten ge samma stöd till vad som än står däri). Men, det man kunde dra som slutsats var att Singer ansåg man skulle läsa en fullständig rapport och hans kommentator att man skulle läsa sammanfattningen. Det gav inte så mycket klarhet, men det var inte oväntat.

En liten kuriosa är att dagarna, på grund av växthusgaserna, kommer bli längre i framtiden, hela 0,65 millisekunder längre till år 2100. Dessutom kommer vikten att öka hos en människa som väger 80 kg idag; år 2100 kommer han eller hon att väga 0,001 milligram mer.

Och för dig som brukar illustrera solen med hjälp av en apelsin – byt till en citron istället eftersom det är mer likt formen på solen.

I övrigt hade jag två postrar där nere och det var väldigt givande. Fick träffat många människor som var intressanta och genuint intresserade av vad man sysslade med. Sånt gillar jag, speciellt eftersom det var första gången på en sådan konferens och man inte känner många folk ännu. Men även om det kan se så ut är det inte alltid lätt att stå med ett stort brett leende i två timmar. Dags att ta den här vitamininjektionen och använda den till något vettigt i arbetet…

april 13, 2007

Lästips – Troligen ett varmare hav

IPPC är en välkänd organisation för de flesta. Den motsvarande organisationen, som kartlagt litteraturen och var vetenskapen står idag rörande klimatförändringar i Östersjöregionen, BACC, är destu mindre känd. Något konstigt kanske eftersom det klimat vi har i vår region borde vara av stort intresse för oss att känna till hur det förändras, förändrats och kan förändras. I senaste Kemivärlden finns det en artikel i vilken min handledare, Anders Omstedt, intervjuas om projektet som i sommar kommer ut med en sammanställning i bokform. Artikeln finns att läsa som pdf här:

BACC har sammanställt och värderat tillgängliga data om historiska, nuvarande och förväntade klimatförändringar. Genom att använda mätdata tillbaka till cirka 1800 har man sett att den uppvärmning som skett de senaste hundra åren är drygt 0,7 °C. Observationer som kortare issäsong och minskad istjocklek på sjöar och floder är statistiskt signifikanta men ligger ändå inte utanför vad man kan förvänta inom den naturliga variationen. Lägger man däremot in dessa data i regionala klimatscenarier för hundra år framåt slår ökningen igenom och ger en tydlig temperaturstegring på 3 – 4 °C.

För som vill veta mer om BACC kan man klicka sig vidare till deras hemsida.

april 9, 2007

Notis: Global uppvärmning på Mars

Filed under: Modeller,Notiser — by Daniel @ 20:24

Planeten Mars är som bekant en av våra grannar i rymden. Likt på jorden förändras klimatet även där, enligt en ny studie publicerad i senaste numret av Nature. En modell har använts för att studera hur Mars klimat varierar över tid. Albedot på mars ändras från tid till tid. Överst ligger ett lager med ljusare material, vilket kan blåsa bort och blottlägga det mörkare materialet under. Denna albedoförändring på planetens yta påverkar vindmönstret ytterligare, som slungar upp mer partiklar i luften vilket får inkommande solstrålning att absorberas i atmosfären och därmed bidra till en global uppvärmning på planeten. Nettoökningen uppskattas till cirka 0,65K sedan 1970-talet, vilket är nästan fyra gånger snabbare än på jorden. Likt på jorden sker de största temperaturförändringarna vid polerna, vilket får de Marsianska polarisarna att krympa. Så även om samma sak sker på båda planeterna är dock de grundläggande mekanismerna helt olika eftersom systemen skiljer sig år radikalt. Atmosfären på Mars är mycket tunnare än den på jorden, vegetation saknas (i alla fall vad vi vet) och olika typer sänkor och källor för växthusgaser saknas (vulkanism på mars eller koldioxid från smältande isar har jag ingen koll på). Men även om Mars värms upp på grund av sandstormar är det långt kvar tills vi kan lägga oss på en strand där och sola oss i värmen. På sommaren klättrar temperaturerna förvisso uppåt 20 grader, men har man riktigt otur kan temperaturerna falla långt under -100 grader-strecket.

februari 25, 2007

Vad har hänt i Arktis och Antarktis?

En artikel av John Turner (BAS), James E. Overland (NOAA/PMEL) och John E. Walsh (IARC) dök i dagarna upp i International Journal of Climatology. Pappret är en sammanfattning av en workshop (2004) om höglatituda klimatförändringar. Artikeln är ett nytt grepp där man vill sätta de pågående klimatförändringarna i polarområdena i ett perspektiv – inte minst eftersom de flesta studier fokuserar på bara det ena polområdet, istället för att jämföra de båda områdena; hur stor är variabiliteten, vad ger haven för effekt och vad ger atmosfärscirkulationen och hur bra är datamängderna? Det sistnämnda är vad som nästan alltid är den begränsande faktorn för att svara på de andra undringarna. För Arktis finns det i runda slängar 100 år av bra data medan det för Antarktis endast finns cirka 50 år. Dessa två tidsskalor jämförs i vardera område av författarna. Vi vet sedan tidigare att båda polarområdena har upplevt vissa förändringar under de senaste åren. Även om förändringarna är ojämnt fördelade i rummet kan man peka på några saker som skett nyligen. I Arktis är det temperaturökningar i östra Sibirien och nordvästra Nordamerika, avsmältning av is från Grönland, minskad sommarisutbredning i Arktis, viss upptinande av permafrost. I Antarktis är det framförallt den Antarktiska halvön som påverkats av högre temperatur och smältande isar, medan övriga kontinenten är relativt oförändrad.

Arktis

Temperatur och tryck

  • Uppvärmningen var störst i Nordvästra Nordamerika och centrala Sibirien, även om uppvärmningen var ganska ojämn över Arktis (Prova gärna och gör en egen yttemperaturanalyskarta hos NASA-GISS).
  • Temperaturtrenderna är störst i landregioner än i havsangränsande regioner.
  • Mätstationer visar på generellt varma temperaturer i vinter- och vårsäsongen under 1990-talet samt under 1930-1950-talen.
  • Från svenska mätstationer var 1800-talet under vintern cirka 1 grad kallare än under 1900-talet första hälft. Skiftet skedde kring år 1900 (eller 1877 enligt svenska studier). Slutet av 1700-talet var lite varmare än 1800-talet.
  • Ökade varma lufttemperaturer kan främst härledas till att mildre luft advekteras från sydliga till nordligare latituder. Uppvärmningen under vintern och våren i Nordeuropa och Sibirien under 1980- och 1990-talet är en effekt delvis härledd till ökade västerliga vindar med en positivt fas av Arktiska oscillationen (AO). Av samma anledning och under samma tidpunkt sjönk temperaturerna i östra Kanada och södra Grönland.
  • En stor del av uppvärmningen i Alaska inträffade under PDO-regimskiftet 1976/77. Även om PDO under senare år åter har börjat inta en mer neutral form är det tämligen säkert att generellt säga att Arktis fortsatt värmas upp.
  • Tryckgradienten har ökat över delar av Arktis.
  • AO var ofta i en positiv fas från 1960-talet fram till mitten av 1990-talet. Senare år har sett en mer neutralisering av oscillationen. Osäkert om växthusgaser påverkar AO-frekvensen positivt.

Nederbörd, snö och färskvatten

  • Indikationer finns att nederbörden har ökat i Arktis, men det är svårt att avgöra med säkerhet då mätarna är glest uppsatta, samt att nederbörd varierar mycket lokalt på grund av exempelvis jordytans beskaffenhet (temperatur är inte lika beroende av denna faktor då det snarare är den storskaliga cirkulationen som spelar roll, vilket också är sant till viss del för nederbörd).
  • Snötäcket varierar stort från år till år. En minskande tendens finns mellan 1973 till 2003 då snöytan minskade med ungefär 10% (motsvarande cirka 3,5 x106 km2). Bakomliggande mekanismer är inte helt karlagda, ty snöutbredningen är inte en direkt funktion av exempelvis temperatur (mildare vintrar med hög luftfuktighet kan ger mer snö än kalla och torra vintrar).
  • I Barrow, Alaska, börjar snön smälta cirka 10 dagar tidigare under mitten av 1990-talet än under 1970-talet. Detta är förmodligen en effekt av förändrat flödesmönster mellan norra Stilla Havet och Artkis.
  • Generellt har färskvattenutflödet från de ryska floderna i Sibirien ökat mellan 1950- och 1990-talet. Vad som bidrar mest (varmare temperaturer, förändrad nederbörd, tinande permafrost och mänskliga aktiviteter i form av omledning och dammbygge) är under utredning.

Permafrost

  • Jordtemperaturen i stora delar av Alaska och Sibirien närmar sig 0 grader Celcius.
  • Ytvegetationen på tundran förändras mot fler buskar och våtmark då sommartemperaturerna oftare når 10 grader Celcius.
  • Enligt satellitmätningar har tundraområdet minskat med 17% under de senaste 25 åren.

Havsis

  • Från satellitmätningar har isutbredningsarealn i september minskat med 17% under de senaste 25 åren.
  • Isens tjocklek har förmodligen förändrats negativt.  En del av denna utveckling kan möjligen ha att göra med förändrat vindfält och positiv fas av AO. Ytterligare minskning kan härledas till regionalt ökande temperaturer. Ytterligare avsmältning blottlägger med havsyta, vilket kan fungera som ytterligare en positiv feedback som absorberar med solenergi.

Glaciärer

  • Massbalansen hos glaciärer i Nordamerika har vart negativ sedan 1970-talet, medan den vart positivt för skandinaviska glaciärer under samma period. Det finns dock indikationer på att dessa glaciärer uppnåt en negativ massbalans sedan slutet av 1990-talet.
  • Grönlands glaciärer smälter vid kanterna samtidigt som det finns indikationer som visar på förtjockning av Grönalands inre. Författarna drar ingen slutsats vilken effekt som är störst utan hänvisar till den pågående debatten i ämnet (förtjockningen i Grönlands inre är okänd då data saknas).

Hav

  • Ytvattentempepraturer visar samma lågfrekventa beteende som lufttemperaturen.
  • De Grönländska, Isländska och Norska haven färskas upp, vilket kan ge svagare konvektion.
  • Under 1990-talets början försvann det kalla haloklina lagret från vissa av bassängerna i Norra Ishavet, samtidigt som AO kom i en än mer positiv fas. Sedan 1998 har lagret återigen börjat återetablera sig. Detta lager har stor betydelse för värmebalansen och därmed isbildningen. Frånvaro av lagret ger förmodad mer avsmältning på grund av ökat vertikalt värmeflöde.

Antarktis

Temperatur och tryck

  • Förändrinar i temperatur varierar stort över kontinenten, med Antarktiska halvön som en utstickare med kraftigt uppvärmning sedan 1950-talet. Stationen vid Faraday/Vernadsky visar en årlig uppvämning på 0,56 grader Celcius per dekad, eller 1,09 grader Celcius per dekad under vintern. Temperaturen har vart näst intill konstant stigande sedan stationen upprättades 1947 med endast ett fåtal kallare år. Temperaturen vid denna station är nära relaterad till isutbredningen. Mycket (lite) is ger låg (hög) temperatur.
  • Temperaturökningen på Antarktiska halvön är begränsad till ett mindre område med minskade uppvärmning i nordlig riktning.
  • Utanför den Antarktiska halvön är antalet statistiskt signifikanta temperturförändrinar låg, ofta som ett led i stora årliga variationer. Av totalt 19 stationer visade 11 en värmande och 7 en kylande trend (den sista stationen har för lite data för att fastslå en årlig trend).
  • Det finns bara en station med genomgående kylande trend i alla säsonger; Amundsen-Scott-stationen vid Sydpolen. Dock är endast den årliga trenden på -0,17 grader Celcius per årtionde signifikant (denna station är i princip den enda som finns för Antarktis inland, övriga stationer är belägna nära eller vid kusten – Vostok-stationen undantagen).
  • Southern Hemisphere Annular Mode (en oscillation för Antarktis liknande AO för Arktis) gick in i en positiv fas 1957 och har ökat mest under sommarhalvåret, vilket förmodligen bidragit till de ökande temperturerna vid Antarktiska halvön.

Nederbörd, snö och färskvatten

  • Nederbörd, vilken nästan helt uteslutande (bortsett från Antarktiska halvön) kommer som snö, är mycket svårt att mäta i Antarktis på grund av vind som advekterar snön.
  • Visuella observationer från stationer på Antarktiska halvön visade att det förekommer 50% mer nederbördshändelser nu än under 1950-talet.
  • Från studier av nya data för hela Antarktis mellan åren 1979-1993 fann man ingen förändring av nederbörden i Antarktis, även om 15 år är lite för kort tid att dra slutsatser ifrån.
  • Klimatmodeller föreslår ökad nederbörd i Antarktis, vilket dock ännu inte hittas stöd för i observationer (det är dock ingen hemlighet att klimatmodeller på dessa latituder inte uppvisar sin starkaste sida).

Permafrost

  • Permafrost fins framförallt längs vissa kuststräckor och på den Antarktiska halvön. En viss upptining har skett enligt mätningar runt stationer, men det finns ingen uppskattning på hur stor denna upptining är.

Havsis

  • Tillförlitliga havsisdata finns sedan 1970-talet med införandet av satellitmätningar. Under perioden 1973-1977 minskade havsisen markant med över 15%, men har sedan dess återhämtat sig fram till 2002. Minskningen under 1970-talet tros bero på en stor positiv avvikelse i havsisutbredningen under 1960-talet.
  • Isutvecklingen är olika i olika havsområden. I Wedellhavet, Stilla Havssektorn och Rosshavet var isutvecklingen positiv mellan 1979-1998. I Indiska oceansektorn var trenden något negativ medan den i Amundsenhavet var starkt negativ, vilket kan kopplas till uppvärmningen kring den Antarktiska halvön.

Glaciärer

  • På den Antarktiska halvön har 87% av de 244 studerade galciärerna smält tillbaka och att denna reträtt har ökat i hastighet.
  • I övriga Antarktisk är det svårt att dra en generell slutsats om isen smält eller blivit tjockare. På regional skala finns dock indikationer på att vissa isområden har blivit tunnare under 1990-talet.

Sammanfattningsvis drar författarna slutsatsen att de klimatförändringar Arktis upplevt under det senaste århundradet beror på en kombination av förändringar i den storskaliga atmosfärscirkulationen (förmodligen förstärkt av växthusgaser) och lokala feedback-mekanismer. Däremot finner inte författarna stöd för att AOs mer frekventa läggning i en positiv fas skulle vara rent växthusgasdriven, vilket några modellstudier tidigare föreslagit. Därför anser författarna att ACIA-rapporten till viss mån överdriver växthusgasernas roll i de närliggande förändringarna bakåt och framåt i tiden. De lägger också till att på grund av de stora positiva feedback-mekaniserm som nu verkar i området blir det svårt för en framtida intern variabilitet att motverka fortsatt positiv feedback-respons (exempelvis att isutbredningen fortsätter vara tillbakadragen trots att AO numera är i en mer neutral fas). Social och ekonomisk anpassning till ett förändrerligt klimat är därför något som krävs för området (samma sak torde gälla globalt också).

För Antarktis del ser författarna det som mindre troligt att den snabba uppvärmningen på Antarktiska halvön kommer att fortsätta i samma takt. Detta eftersom temperaturen där är nära kopplad till isutbredningen. När isen smält undan bör därför temperaturen stabiliseras någorlunda, om än på en högre nivå.

Det finns uppenbarligen en hel del kvar att fokusera på vad gäller klimatförändringar på höga latituder, inte minst fördjupad förståelse av feedback-mekanismer. I och med att International Polar Year startar den 1:a mars kanske vi får svar på flera av våra funderingar och frågor.

januari 31, 2007

Stormar i ett kallare klimat

Filed under: Atmosfären,Klimatperioder,Modeller — by Daniel @ 21:54

Att stormar fascinerar oss människor är inget nytt, det har länge vart så. I och med att mer fokus har kommit på orkaner i Atlanten har frågan om framtiden innebär fler stormar hos oss kommit på tapeten (något som det inte finns ett svar på, men hittills har man inte märkt någon förändring). Ett sätt att försöka förstå problematiken är att studera en utvald tidsperiod, som var speciell. Det har gjorts i en nypublicerad artikel i Climate Dynamics. Den period känd som Maunder Minimum (år 1640-1715), kännetecknad av låg solaktivitet och flertalet vulkanutbrott, var en mycket kall period, till och med för Lilla Istiden. För de enskilda människorna var det väldigt besvärligt med missväxt och svält/sjukdomar som följd. Men inte nog med det, studier har indikerat att Lilla Istiden kan ha vart stormigare (eller kanske snarare mer extremt) än vad det är idag, vilket uppenbarligen måste ha vart tämligen jobbigt. Ett exempel är julöversvämningen år 1717, som dränkte nästan 15 000 människor längs Nordsjökusten.

Författarna till artikeln har studerat extremer i cyklonbildning (dvs stormar), dess antal och intensitet med hjälp av en GCM (general circulation model) vid namn CCSM2 (de medger dock att det är en svaghet att endast använda en modell snarare än en ensamble av modeller). Man ville veta om det var stormigare under Lilla Istiden, speciellt under Maunder Minimum, och om det därmed skulle skilja sig mot idag. Jag skall inte gå in i några detaljer hur modellen sattes upp och drevs, men kan nämna att det totalt gjordes sex körningar och en kontrollkörning.

Resultaten tyder på att antalet stormar under Maunder Minimum märkbart sjönk i polarområdena (dvs från Arktis ner till Sub-arktis, där Skandinavien ligger), men att antalet stormar istället ökade söder om 50N, allra mest i medelhavsområdet, gällandes för alla säsonger på året. På samma sätt minskar nederbördextremer i norr men ökar i söder. Samtidigt som antalet stormar minskade, ökade intensiteten av de kvarvarande stormarna över hela Nordatlanten jämfört med idag, och allra mest skedde det under vintertid. Mekanismen bakom detta slår författarna fast borde bero på den ökade temperaturgradienten mellan pol och ekvator samt nedre troposfärens baroklinitet (skiktning). Resultaten indikerar alltså att Lilla Istiden, under åtminstine sina kallare perioder, kan vart stormigare än idag för Europas del samtidigt som det var blötare i Medelhavsområdet och torrare hos oss. De stormar som väl drog in över Skandinavien var också mer intensiva än idag, samtidigt drabbades sydskandinavien och Central- och Sydeuropa oftare av extrema stormar. Förmodligen hade NAO med ett finger i spelet. Genom att vara oftare i negativ fas blockerades lågtrycken ganska effektivt från att nå in över Skandinavien, vilket är i motsats till denna vinter, med mestadels positiv fas (många lågtryck vilka därmed bidragit till en hittills mildare vinter).

januari 27, 2007

Trendiga temperaturer i Östersjön… igen

Filed under: Östersjön,Havet,Klimatdata,Modeller,Temperaturer — by Daniel @ 15:35

Med anledning av ett tidigare inlägg om Östersjönytvattentemperaturens trend tänkte jag illustrera varför man inte skall dra för höga växlar på en trend. Under perioden 1990-2004 togs en del sattelitmätningar, och ur dem kunde man urskilja en trend, som under julimånaderna var ganska stor. I den klimatmodell jag använder har jag extraherat ytvattentemperaturen i Bottenhavet mellan 1990-2003. För att se så att modellen inte ligger utanför tolerabla gränser jämförde jag modellen mot temperaturmätningar vid en av SMHIs mätstationer i Bottenhavet (sista mätpunkten är under 2003 varför inte 2004 togs med). Dessa mätningar och modellutkast är alltså helt oberoende mätningar av dem som presenterades i förgående inlägg. För en jämförande bild av mätningar och modellresultat skall du klicka här. Som synes passar mätningar och modellresultat bra ihop över i stort sett hela den årliga cykeln. Vintervärdena är dock missledande eftersom antalet mätningar i förhållande till procuderade modellresultat är få (dessutom ger ju modellen resultat även om det ligger is där, vilket inte mätningarna gör då inga mätningar utförs vid isläggning).

Under juli månad var det en stor och tydlig temperaturökning i Bottenhavets ytvatten under perioden 1990-2004 enligt satellitmätningar. För att kontrollera räknade jag ut ett medelvärde från mina modellresultat för varje juli under den aktuella period och drog en enkel trendlinje. Och visst finns det en tydlig och stor trend i Bottenhavet under denna period. Men, för att sätta det lite i perspektiv extraherade jag julimedeltemperaturen för alla år från 1958 till 2004. Se den bilden här (röd är perioden 1990-2004, svart är hela perioden från 1958). Helt plötsligt framstår inte den trenden som något ovanligt längre. Och det är här problemet ligger i just trendanalyser under korta tidsskalor; man måste sätta det i längre tidsperspektiv. Det är alltså korrekt att säga att det vart en stark uppvärmande trend i Bottenhavet sedan 1990, men det är samtidigt också korrekt att säga att det inte är en ovanlig trend i sig. Skall man till och med vara petig och dra linjer (trender är ju trendigt nuförtiden) är temperaturtrenden i Bottenhavet under juli negativ från 1958-2004. Men inte heller det skulle jag fästa särskilt mycket vikt vid.

januari 15, 2007

Icke-atlantiska tropiska vatten ger bränsle åt orkaner?

Filed under: Atmosfären,Modeller,Temperaturer — by Daniel @ 20:50

Mellan juni och november är det orkansäsong i Atlanten. På senare år har en del stora orkaner fått mycket uppmärksamhet, inte minst när det gäller Katrina, som råkade gå i land vid New Orleans och förstöra stadens översvämningsskydd. Efter denna katastrof blossade orkandebatten upp på allvar; alla ville ha svar på om orkaner blivit vanligare och starkare på senare tid, och om det beror på naturliga orsaker eller om människan har del i det hela. En mängd olika bud har givits på orsaker och verkan. Men, det enda man hittills kommit överens om verkar snarare vara att man inte vet så mycket… ännu.

En nypublicerad artikel i Geophysical Research Letters tillför ytterligare lite kunskap i det stora pusslet. I artikeln föreslås att skillnaden i temperatur mellan Atlanten och tropiska Indiska oceanen och Stilla havet (det vill säga Indo-Pacific på engelska, men jag vet inte om vi har ett liknande ord på svenska) är en viktig detalj, som styr den vertikala vindshear – en drivande mekanism för orkaner. Det är sedan tidigare välkänt att El Niño har en lugnande verkan på atlantisk orkanaktivitet och att temperaturskillnaden haven emellan spelar stor roll. Från början var säsongen 2006 prognosticerad till att vara nästan lika aktiv som säsongen 2005 (som slog alla hittills kända rekord), men fick en helt normal utveckling då El Niño under hösten 2006 etablerades. Om tropiska Atlanten värms upp minskar vindshear, medan en uppvärmning av tropiska Indiska oceanen och Stilla havet ökar vindshear. Är vindshear svag är det grogrund för tropiska stormar, medan en starkare shear är hämmande.

Hypotesen med vindshear testades med en generell atmosfärcirkulationsmodell (ECHAM5) och drevs med observerade ytvattentemperaturer mellan åren 1870 och 2003. Författarna fann att vindshear kunde modelleras ganska väl i jämförelse med andra dataset, baserade på observationer. De fann det ganska lustigt dock att varken modellerad vindshear eller Accumulated Cyclone Energy (ACE, ett mått på en orkansäsongs aktivitet) inte på ett enkelt sätt återspeglade den tydliga uppåtgående trenden sedan 1960-talet i det tropiska Atlantens ytvatten. En stor del av förklaringen, som modellen gav, var att tropiska Indiska oceanen och Stilla havet spelade en stor roll för ACE i Atlanten. Inför framtiden bör man alltså ta med även de tropiska ytvattentemperaturerna på andra sidan jordklotet när orkanaktiviteten i Atlanten skall prognosticeras. Mindre temperaturskillnader haven emellan ger troligen mindre orkanaktivitet. Så skedde 2006 då El Niño klev in och avbröt orkansäsongen. Men riktigt så enkelt är det inte att vi kan nöja oss med dessa svaren. För bättre förståelse bör man veta också hur termohalina circulationen och havens värmeinnehåll kommer att förändras över tid. Ökar eller minskar värmeinnehållet, och hur ser det mönstret ut (se tidigare inlägg här och här)? Hur framtida frekvensen av ENSO (El Niño – Southern Oscillation) utvecklas är också viktigt för Altantens orkanaktivitet. Om ENSO, som några har föreslagit, i en varmare värld oftare fastnar i ett El Niño-stadie kan det medföra att orkanaktiviteten i Atlanten inte blir fullt så intensiv, då temperaturskillnaderna haven emellan minskar. Helt i linje med vad studien indikerade alltså.

Nästa sida »

Blogga med WordPress.com.