Hvorfor klimaet er mere følsomt over for kuldioxid, end vejrregistre antyder

Et af de centrale spørgsmål om klimaændringer er styrken af ​​drivhuseffekten. I videnskabelige termer beskrives dette som "klimafølsomhed". Det defineres som den mængde Jordens gennemsnitlige temperatur i sidste ende vil stige som reaktion på en fordobling af atmosfæriske kuldioxidniveauer.

Klimafølsomheden har været svær at præcisere. Klimamodeller giver en rækkevidde på 1,5-4,5 ℃ pr. Fordobling af CO₂, der henviser til, at historiske vejrobservationer antyder et mindre interval på 1,5-3,0 ℃ pr. fordobling af CO₂.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Science Advances, Cristian Proistosescu og Peter J. Huybers fra Harvard University løser denne uoverensstemmelse, ved at vise, at modellerne sandsynligvis har ret.

Ifølge deres statistiske analyse, historiske vejrobservationer afslører kun en del af planetens fulde reaktion på stigende CO₂ -niveauer. Den sande klimafølsomhed vil kun blive manifesteret på en tidsskala på århundreder, på grund af effekter, som forskere kalder "langsomme klimafeedback".

Hurtig og langsom

For at forstå dette, det er vigtigt at vide præcist, hvad vi mener, når vi taler om klimafølsomhed. Såkaldt "ligevægtsklima følsomhed", eller langsomme klimatilbagemeldinger, refererer til den ultimative konsekvens af klimarespons - med andre ord, de endelige effekter og miljømæssige konsekvenser, som en given drivhusgaskoncentration vil levere.

Disse kan omfatte langsigtede klimatilbagemeldingsprocesser, f.eks. Nedbrydning af indlandsisen med deraf følgende ændringer i Jordens overfladerefleksion (albedo), ændringer i vegetationsmønstre, og frigivelse af drivhusgasser som metan fra jord, tundra eller hav sedimenter. Disse processer kan finde sted på tidsskalaer af århundreder eller mere. Som sådan kan de kun forudsiges ved hjælp af klimamodeller baseret på forhistoriske data og paleoklimatiske beviser.

På den anden side, når drivhusgasforceringen stiger med en hastighed på op til 2-3 dele pr. million (ppm) CO₂ om året, som det er tilfældet i løbet af det sidste årti eller deromkring, hastigheden af ​​langsomme feedbackprocesser kan fremskyndes.

Målinger af atmosfæren og marine ændringer siden den industrielle revolution (da mennesker først begyndte med masseudslip af drivhusgasser) fanger hovedsageligt de direkte opvarmningseffekter af CO₂, samt kortsigtede tilbagemeldinger såsom ændringer i vanddamp og skyer.

En undersøgelse ledet af klimatolog James Hansen konkluderede, at klimafølsomhed er omkring 3 ℃ for en fordobling af CO₂, når man kun overvejer kortsigtede feedbacks. Imidlertid, det er potentielt så højt som 6 ℃, når man overvejer en endelig ligevægt, der involverer meget af den vestlige og østlige antarktiske issmeltning, hvis og når globale drivhusniveauer overstiger 500-700ppm CO₂-området.

Dette illustrerer problemet med at bruge historiske vejrobservationer til at estimere klimafølsomhed - det antager, at svaret vil være lineært. Faktisk, der er faktorer i fremtiden, der kan skubbe kurven opad og øge klimavariabiliteten, herunder forbigående vendinger, der kan afbryde opvarmningen på lang sigt. Kort sagt, temperaturerne har endnu ikke indhentet de stigende drivhusgasniveauer.

Forhistoriske klimaregistre for Holocæn (10, 000-250 år siden), slutningen af ​​den sidste istid cirka 11, 700 år siden, og tidligere perioder som Eemian (omkring 115, 000-130, 000 år siden) antyder ligevægtsklima følsomheder så højt som 7,1-8,7 ℃.

Hidtil har vi oplevet omkring 1,1 ℃ af den gennemsnitlige globale opvarmning siden den industrielle revolution. I løbet af denne tid er atmosfæriske CO₂ -niveauer steget fra 280ppm til 410ppm - og det svarer til mere end 450ppm efter indregning af virkningerne af alle de andre drivhusgasser udover CO₂.

Kryds tærsklen

Klimaændringer vil sandsynligvis ikke foregå lineært. I stedet, der er en række potentielle tærskler, vendepunkter, og point of no return, der kan krydses under enten opvarmning eller forbigående kortvarige kølepauser efterfulgt af yderligere opvarmning.

De forhistoriske optegnelser over cyklusser mellem istider, nemlig mellemliggende varmere "interglaciale" perioder, afsløre flere sådanne begivenheder, såsom den store frysning, der pludselig tog fat omkring 12, 900 år siden, og den bratte optøning omkring 8, 200 år siden.

I den forhistoriske rekord, pludselige nedfrysningshændelser (kaldet "stadielle begivenheder") følger konsekvent de højeste interglaciale temperaturer.

Sådanne begivenheder kan omfatte sammenbruddet af Atlantic Mid-Ocean Circulation (AMOC), med deraf følgende udbredt nedfrysning forbundet med tilstrømning af omfattende issmeltning fra Grønland og andre polarisen. Tilstrømningen af ​​koldt is-smeltevand ville afbryde den varme saltrige AMOC, hvilket fører til regional afkøling, som registreres efter hver temperaturtop i tidligere interglaciale perioder.

I løbet af de sidste par år har koldtvandsbassiner syd for Grønland indikeret en sådan afkøling af det nordlige Atlanterhav. Den nuværende grad af global opvarmning kan potentielt få AMOC til at kollapse.

Et kollaps af AMOC, hvilke klima "skeptikere" uden tvivl ville byde velkommen som "bevis på global afkøling", ville repræsentere en meget forstyrrende forbigående begivenhed, der ville skade landbruget, især på den nordlige halvkugle. På grund af den kumulative ophobning af drivhusgasser i atmosfæren vil sådan en kølig pause efterfølgende blive genoptaget opvarmning, i overensstemmelse med IPCC -fremskrivninger.

Menneskehedens frigivelse af drivhusgasser er uden fortilfælde i hastighed og skala. Men hvis vi ser langt nok tilbage i tiden, kan vi få nogle spor om, hvad vi kan forvente. For omkring 56 millioner år siden, Jorden oplevede opvarmning med 5-8 ℃ i flere årtusinder, efter en pludselig frigivelse af metan-udløste feedbacks, der fik CO₂-niveauet til at stige til omkring 1, 800 sider / min.

Men selv den pludselige stigning i CO₂-niveauer var lavere med en stor faktor end den nuværende CO₂-stigning på 2-3ppm om året. Med denne hastighed, hidtil uset i Jordens registrerede historie i de sidste 65 millioner år (med undtagelse af konsekvenserne af asteroidepåvirkninger), klimaet kan komme ind på et virkelig ukendt område.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.