Klimaets tikkende bomber

Det er nemlig her alt smeltevannet ender opp. Det får havnivået til å stige så raskt at dikebyggerne knapt kan holde følge.

En kollaps av isen i Vest-Antarktis vil tidoble farten på stigningen av havnivået. Men faktisk er det bare en av klimaets tikkende bomber.

Forskerne bruker betegnelsen om naturens mest voldsomme reaksjoner på den globale oppvarmingen, og de vet at klimabombene kan eksplodere når som helst.

Derfor arbeider de om kapp med tiden for å finne fram til sprengladningene og forstå hvordan de kan desarmeres.

Energi hoper seg opp i atmosfæren

De siste 150 år har temperaturen på kloden steget jevnt og trutt.

Stigningen skyldes en stadig kraftigere drivhuseffekt, der CO2 og andre drivhusgasser holder på varmen og hoper opp ekstra energi i klimasystemet.

Faktisk tilføres atmosfæren hvert sekund en ekstra energimengde som svarer til fire Hiroshima-bomber.

Men oppvarmingen – og effekten det har på hav, iser, skyer og landjord – fortsetter ikke nødvendigvis med samme jevne fart.

Forskerne kaller de eksplosive endringene for «liten risiko – stor effekt»-fenomener. De finnes i ulike utgaver, men det de har til felles, er at de vil få oppvarmingen av jorda til å skyte voldsom fart.

Noen av fenomenene akselererer ved såkalt tilbakekobling, som innebærer at en endring intensiverer seg selv, slik at den hele tiden økes i styrke.

Det klassiske eksempelet er smeltingen av havisen i Arktis.

Normalt reflekterer isen 90 prosent av sollyset (og dermed energien) til verdensrommet, men når isen forsvinner, tar det mørke havet i stedet opp de 90 prosentene av energien fra lyset, noe som får havtemperaturen til å stige.

Varmen smelter mer is og blottlegger mer mørkt hav og setter på den måten ytterligere fart på smeltingen.

Andre fenomener har ikke en tilbakekobling, men inneholder i stedet ett eller flere innebyggede vippepunkter.

Et vippepunkt er en grense som medfører en voldsom og plutselig endring i klimasystemet hvis den overskrides. Endringen er som regel ustoppelig og nærmest umulig å rulle tilbake til utgangspunktet.

Et slikt vippepunkt finnes for eksempel i klimamodellenes spådommer om overflatetemperaturen ved Den iberiske halvøy. Selv om det kan være varmt i Spania og Portugal allerede i dag, holder fordamping av vann fra jordoverflaten temperaturen nede det meste av året.

Fordamping forbruker solenergi slik at ikke alle strålene omsettes til varme. Men selv under en begrenset global oppvarming vil de øverste jordlagene tørke helt ut, og når det ikke lenger er vann som kan fordampe, blir all solenergien omsatt til varme.

Selv om klodens gjennomsnittstemperatur bare vil stige 3–4 grader, viser klimamodellenes beregninger at temperaturen ved Den iberiske halvøy vil stige med opptil 7–8 grader i løpet av dette århundret.

Tropene blir ubeboelige

Jordas skydekke inneholder også et vippepunkt og en virkelig kraftig klimabombe, der atmosfæren over de subtropiske havområdene plutselig blir stort sett skyfri.

Beregninger fra tre amerikanske forskere fra California Institute of Technology viser at vippepunktet inntreffer hvis CO2-innholdet i atmosfæren overskrider 1200 ppm – altså at det for én million luftmolekyler er mer enn 1200 CO2-molekyler.

I dag er konsentrasjonen om lag 410 ppm, og før industrialiseringen begynte, omkring år 1850, var den 280 ppm. Med andre ord tar det en stund før vippepunktet blir overskredet – men til gjengjeld vil effekten være helt katastrofal.

Klimamodeller forutsier at stigningen fra 1200 til 1300 ppm vil fjerne skydekket i tropene og få klodens temperatur til å skyte i været med ytterligere åtte grader – i tillegg til de seks gradene med stigning 1200 ppm CO2 vil medføre.

Temperaturstigningen vil gjøre tropene ubeboelige.

Klimamodeller deler inn kloden i et nettverk av beregningspunkter. Jo mer finmasket det er, jo lengre tid tar det å få et resultat.

For å skape en balanse mellom kvalitet og beregningstid har klimamodellene normalt en oppløsning i det vannrette planet på om lag 50 x 50 kilometer, med 90 lag opp gjennom atmosfæren og 50 lag ned gjennom havet.

Oppløsningen betyr blant annet at elver, isbreer og skyer normalt ikke er omfattet av klimamodeller, fordi de prosessene som danner og destruerer dem, foregår på en så liten skala at datasimuleringer ikke kan fange dem opp.

Når de tre forskerne fra California likevel klarte å forutsi skykollapsen i subtropene, skyldes det en avansert matematisk metode som kalles Large Eddy Simulation (LES).

Metoden kan modellere atmosfærens oppførsel i mellomrommene mellom beregningspunktene uten behov for ekstreme mengder ekstra regnekraft.

Resultatet blir ikke på langt nær så presist som med en finmasket klimamodell med kort avstand mellom beregningspunktene, men metoden er velegnet til å avsløre noen av de mindre synlige konsekvensene av den globale oppvarmingen.

Gamle eksplosjoner avslører nye

Forskere bruker ikke bare klimamodeller til å avsløre de tikkende bombene, men også studier av markante klimaskifter i fortiden. Og nettopp effekten av skyfrie subtroper har forskerne funnet et tidligere eksempel på.

Under det såkalte paleocen-eocen-temperaturmaksimumet (PETM) for om lag 56 millioner år siden ble jorda åtte grader varmere i løpet av noen få århundrer.

Temperaturen falt først til det opprinnelige nivået etter vel 170 000 år. Mengden drivhusgasser økte, men ikke nok til å forklare den voldsomme temperaturstigningen som karakteriserte PETM.

Derfor mener forskerne fra California Institute of Technology at en kollaps av skydekket i subtropene må ha fungert som en forsterker og sendt temperaturen i været ganske plutselig.

Denne oppvarmingen knytter seg faktisk til enda en klimabombe: nemlig utslipp av metan fra havbunnen og fra permafrosten i Arktis.

Den nederlandske professoren og biologen Appy Sluijs har forsket intenst på emnet, sammen med kolleger fra blant annet England.

I 2013 fastslo de at PETM ble satt i gang av en mindre global oppvarming – antagelig forårsaket av vulkansk aktivitet i Nord-Atlanterhavet.

Oppvarmingen, som både påvirket atmosfæren og havet, smeltet depoter av såkalte gasshydrater.

Gasshydrater er en frossen blanding av vann og metan, som blant annet dannes i sedimentene under havbunnen ved de rette trykk- og temperaturforholdene.

Det finnes enorme mengder metan i denne formen. I begynnelsen av PETM ble metan frigitt i takt med at havtemperaturen steg. Metanen fikk temperaturen til å stige enda mer, slik at mer gasshydrat smeltet.

Det ble en ond sirkel.

Forskerne frykter at den globale oppvarmingen kan starte et lignende forløp i dag. Metanbobler er observert både fra havbunnen nord for Russland, fra sjøer i blant annet Alaska og fra tundraen.

Vann fosser ut av innlandsisen

I 2019 observerte en forskergruppe under ledelse av geografen Michael MacFerrin fra University of Colorado et hittil ukjent vippepunkt knyttet til smeltingen av Grønlandsisen.

På bakgrunn av blant annet boringer, datamodeller og målinger med radar fant forskerne store plater av is et stykke under overflaten av Grønlands tette snødekke.

Isplatene hadde oppstått i den rekordvarme sommeren i 2012, da MacFerrin første gang oppdaget dem, og de har enorm betydning for hvordan smeltevannet oppfører seg.

Normalt strømmer smeltevann fra overflaten og dypt ned i snøen, der det fryser til igjen. Men platene stanser denne strømmen. I stedet strømmer smeltevannet over platene.

Hvis de befinner de seg i nærheten av kysten, renner smeltevannet rett ut i havet.

MacFerrins boringer viste også at når vippepunktet passeres og platene oppstår, fordobles mengden smeltevann som strømmer fra innlandsisen og ut i havet. Effekten av platene avtar etter hvert som snølaget vokser over dem.

Dessverre forventer forskerne at den veldig varme sommeren i 2019 har ført til at det ble dannet nye plater, som igjen øker mengden av smeltevann som renner ut i havet.

Havet vil stige to centimeter i året

Mange av klimabombene påvirker hele kloden, for eksempel utslippene av metan, mens andre først og fremst er et problem i den verdensdelen der de oppstår.

Risikoen for at isen i det vestlige Antarktis kollapser, er imidlertid helt spesiell i det henseendet.

Selv om smeltevannet strømmer ut i havet på den sørlige halvkulen, ender det først og fremst på nordlige breddegrader – blant annet omkring Europa.

Årsaken er at jordas gravitasjonsfelt blir endret når isen smelter og strømmer ut i havet. Smeltingen fjerner nemlig masse fra Antarktis og reduserer kontinentets tiltrekning på havene.

Dermed omstiller verdenshavene seg til en ny tyngdefordeling på kloden, og det vil medføre en markant stigning av havet, for eksempel omkring Skandinavia.

Forskerne kjemper nå en kamp mot klokken for å forstå prosessene som ligger bak iskollapsen på Antarktis.

Geologene har lenge visst at ismassene i nettopp Vest-Antarktis er spesielt følsomme og ustabile fordi de i stor grad står på grunnfjell som ligger under havets overflate.

Det innebærer at oppdriften fra vannet hele tiden river og sliter i de ytterste isbremmene, mens det stadig varmere havvannet gnager seg inn i isens fundament langs grunnfjellet.

Dermed er det en fare for at hele ishyllen brekker av.

Hvis isen i Vest-Antarktis brytes opp for alvor, forsvinner den relativt raskt. En studie fra 2018 slo fast at kollapsen kan skje på bare 200 år, og at havet i den perioden vil stige minst to centimeter i året.

Andre studier viser at dette fenomenet fant sted for vel 130 000 år siden, under varmeperioden eem, som var forløperen for den siste istiden.

Det bemerkelsesverdige er at kollapsen begynte under stort sett de samme klimaforholdene som vi har på kloden i dag. En ny kollaps kan altså allerede være i gang.

Snøkanoner kan redde Antarktis

Det viktigste spørsmålet er nå hvordan forskerne kan klippe den røde ledningen og desarmere klimabombene. Et mulig svar kom i juli 2019. En tysk forskergruppe hadde regnet på en effektiv, men komplisert, løsning på problemet med Vest-Antarktis.

Ifølge forskerne fra Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIKK) krever det at snøkanoner hvert år tilfører flere hundre milliarder tonn kunstsnø til Vest-Antarktis – gjennom de neste tiårene.

Energien til kanonene og til avsaltning av havvannet som skal bli til snø, skal ifølge klimafysikeren Johannes Feldmann komme fra titusenvis av de mest moderne vindmøllene samlet i store parker i Amundsen-havet.

Feldmann omtaler selv denne løsning som absurd, men nødvendig, med mindre vi allerede i løpet av det neste tiåret klarer å finne en annen og enklere løsning på klimabombene, nemlig helt å stoppe den globale oppvarmingen.