Istiden er avlyst

Selv om 2020 begynte med en av de mildeste vintrene i manns minne, er det ikke lenge siden det var skikkelig kaldt.

Astronomiske målinger tyder på at solens aktivitet, og dermed energileveransene til jorden, vil få et midlertidig fall i de neste ti årene. Under den såkalte lille istiden, som varte fra omkring år 1450 til 1850, var det også få solflekker.

De kaldeste årene falt i perioden 1645–1715, og fra den samme perioden finnes det rapporter om at folk frøs og at avlinger slo feil.

Selv om forskerne fortsatt er uenige om akkurat hva som forårsaket den lille istiden, er det store spørsmålet hvilken effekt et lignende fall i solens aktivitet vil få i dag.

Isen vokser

Solen er helt avgjørende for jordens klima, ettersom den leverer 99,97 prosent av energien til planetens overflate, mens klodens indre varme bare står for 0,03 prosent.

Mengden av solenergi kan påvirke derfor temperaturen. Det skjer for eksempel under istidene, som jorden har opplevd flere ganger de siste vel 2,6 millioner årene.

Under en istid gjør kulden at jordens store ismasser, særlig Grønland og Antarktis, vokser, samtidig med at isbreene vokser fram i Nord-Amerika, Sibir og Skandinavia.

Isen sender ut kilometertykke istunger som kverner landskapet til det ukjennelige og sender dyr og planter på flukt mot varmere himmelstrøk. Varmeglade arter, som i dag trives i Nord-Europa, overlever bare hvis de slipper over Alpene og søker tilflukt ved Middelhavet.

Forskerne har kjent til de store istidene fra midten av 1800-tallet og har siden oppdagelsen lett etter forklaringen. Det første forslaget til en slik kom i 1864 fra den selvlærte skotske fysikeren James Croll.

Han foreslo at isens hvileløse vandring fram og tilbake skyldtes rytmiske endringer i mengden av sollys – og dermed energi – som rammet jorden på ulike årstider.

Croll forestilte seg at en periode med ekstra kalde vintre la kimen til en istid, som deretter vokste i styrke gjennom en rekke selvforsterkende effekter. Croll påpekte for eksempel at det hvite snødekket fra en lang og kald vinter reflekterer energien fra solen mot verdensrommet langt inn på våren og på den måten senker temperaturen år for år.

Senere studier har vist at Crolls teori traff blink angående den grunnleggende årsaken, og senere er teorien bare justert en anelse og har fått lagt til noen ekstra detaljer. Istider oppstår nettopp som følge av tre små variasjoner i jordens bane rundt solen

Til sammen skaper variasjonene de såkalteMilankovic-syklusene, som over årtusener fører til kompliserte endringer i mengden av energi som rammer jorden på ulike årstider og steder.

Croll tok imidlertid feil på ett punkt. Det er ikke perioder med kalde vintre som er avgjørende for om vi får en istid eller ikke.

Derimot er de fleste klimaforskerne i dag enige om at skiftet til istid faller sammen med perioder der en sone omkring 65. nordlige breddegrad mottar veldig lite solenergi om sommeren.

Flekkfrie perioder kjøler kloden

Den siste istiden, kalt weichsel, sluttet endelig for omkring 11 500 år siden. Forskerne vet ikke akkurat hvor mange istider som er gått forut for weichsel, men de må telles på mer enn to hender.

I løpet av de siste 800 000 årene har kulden kommet og gått i en rytme der istidene varer vel 100 000 år avbrutt av mildere perioder på 10 000–20 000 år – som den vi opplever for tiden.

Men selv i de varme periodene er klimaet ustabilt og byr på perioder som er litt kaldere, fra noen få tiår til flere århundrer. Noen forskere mener årsaken er å finne inne i solen.

Fra 1645 til 1715, under det såkalte Maunder-minimumet, ble solen usedvanlig stille, og overflaten var stort sett uten solflekker – mørke flekker skapt av knuter i magnetfeltet i den øverste solatmosfæren.

Den tyske astronomen Gustav Spörer undersøkte på slutten 1700-tallet gamle opptegnelser.

Fra 1672 til 1700 fant han bare opptegnelser av 50 stykker. Når solaktiviteten er høy, har solen i en tilsvarende periode 40 000 til 50 000 solflekker.

Ifølge klimaforskerne i prosjektet PAGES 2k ble kloden 0,4 grader kaldere i den samme perioden.

I Europa var fallet kanskje på 1,5 grad, og i de sentrale Alpene vokste isbreene. Andre steder frøs elver til, slik at skipstransport var umulig, og noen steder slo avlingen feil.

Resultatet for den befolkningen – som allerede levde på et eksistensminimum – var dramatisk. En av de viktigste årsakene var vulkanutbrudd, men endringer i solen kan også ha bidratt. Forskere fra University of Colorado anslår at solen leverte om lag 1360,25 watt/m2, mens tallet på 1900-tallet lå på gjennomsnittlig 1361,5 watt/m2.

Astrofysiker Irina Kitiashvili på Nasas Ames Research Center undersøker variasjoner i solens magnetfelt.

Hun har gjenskapt utviklingen fra 1976 og fram til 2019 og lagt inn opplysningene i en såkalt magnetohydrodynamikkmodell. Den viser hvordan elektrisk ledende gasser og væsker oppfører seg i et magnetfelt, og kan hjelpe med å forutsi antallet solflekker framover.

Mengden av solflekker varierer over en periode på om lag elleve år. Astronomene har nummerert syklusene og ha nå nådd til syklus 24, som begynte i 2008 og slutter i 2020.

Kitiashvilis modell forutsa syklus 24 ganske presist, og hun hevder at syklus 25 som vil bli den svakeste på 200 år.

Hun mener solflekkaktiviteten blir halvert i forhold til syklus 24, som igjen var mindre enn syklus 21 og 22. Likevel har det aldri blitt målt så høye temperaturer på jorden som nå.

Kulde og varme bryter armbak

Årsaken er at innhold av drivhusgassen CO2 i atmosfæren har steget med 45 prosent siden den industrielle revolusjon skjøt fart på midten av 1800-tallet, mens mengden av den enda kraftigere drivhusgass metan har steget med hele 150 prosent.

Drivhusgassene er årsaken til den nåværende globale oppvarmingen, og økningen er mye viktigere enn den mulige variasjonen i solaktiviteten.

Hvis alle drivhusgassene forsvant fra atmosfæren, ville klodens gjennomsnittstemperatur falle til uhyggelige minus 18 grader. Nå er den i stedet behagelige pluss 15.

I 2017 undersøkte tre amerikanske forskere fra University of California i San Diego 20 års astronomiske data fra 33 sollignende stjerner.

Målet var å fastslå hvor mye utstrålingen fra stjernene varierer. Studiene viste at det nesten utelukkende er energi i form av ultrafiolett stråling som faller når en stjerne som solen går inn i et Maunder-minimum.

Med bakgrunn i de 33 stjernene anslår forskerne at fallet ligger på mellom 5,5 og 8,4 prosent. På jorden ville et Maunder-minimum derfor resultere i et naturlig temperaturfall på maksimalt 0,5 °C.

Førsteamanuensis Michael Brown fra Monash University i Australia har sett nærmere på kampen mellom varme og kulde.

Ifølge Brown vil vi ikke noe nytt Maunder-minimumet føre til noe temperaturfall på kloden – fordi atmosfæren blir tilført stadig flere drivhusgasser som siden 1850 har varmet opp kloden med om lag 1 °C.

Tall fra Det internasjonale energiagenturet viser for eksempel at jordens samlede energibehov var 2,3 prosent høyere i 2018 enn i 2017.

Samtidig ble det stigende behovet først og fremst dekket med kull, olje og gass og ikke med grønne energikilder som vind- og solenergi. Dermed er det ingenting som tyder på at temperaturstigningen vil bli bremset i nevneverdig grad.

Ny istid er satt på pause

Først om tusenvis av år kan vi i teorien begynne å bevege oss mot en ny «ekte» istid. I motsetning til en liten istid er den ekte varen ikke bare et kortvarig temperaturfall på noen tiår, men strekker seg derimot over titusener av år med et klima som er minst fem grader kaldere enn i dag.

Kloden kommer imidlertid neppe til å oppleve nye gigantiske ismasser, mener paleoklimatologen Michael Sandstrom fra Columbia University i New York.

Han har blant annet undersøkt hvor mye karbondioksid luften inneholder i henholdsvis varmetider og istider. Mengden av CO2 måles i milliondeler luftmolekyler, ppm.

Før en istid kan oppstå, må CO2-innholdet i atmosfæren ned på omkring 170 ppm. Det vil si at luften inneholder 170 CO2-molekyler for hver million luftmolekyler.

Mengden av CO2-molekyler må opp på 280 ppm for å forårsake en varmetid, som vi opplever i dag. Før brenningen av fossile drivstoff skjøt fart på midten av 1800-tallet, var atmosfærens innhold av CO2 nettopp 280 ppm. Senere har konsentrasjonen steget til 410 ppm

Forrige gang jorden ble utsatt for en lignende oppvarming, var for vel 56 millioner år siden under paleocen-eocen-temperaturmaksimumet (PETM). I løpet av 10 000 år ble kloden fem–åtte grader varmere fordi undersjøiske vulkaner smeltet metanis på havbunnen og friga store mengder drivhusgasser.

Da utslippene stoppet, varte det hele 170 000 år før temperaturen var falt til det opprinnelige nivået.

Den langsomme avkjølingen skyldes at jordens innebygget termostat er ineffektiv og bruker lang tid på å fjerne CO2 fra atmosfæren.

Og mange av de prosessene som setter i gang en oppvarming, er raskere enn de som trekker andre veien. Smeltingen av klodens store ismasser – Antarktis og Grønland – skjer for eksempel mye raskere enn det dannes ny is.

Samtidig har smeltet is en selvforsterkende effekt. Når isen smelter, blottlegges mørkt hav og land, som – i motsetning til den hvite isen – suger opp solstråler og gjør dem om til varme.

Varme forsterker med andre ord seg selv og gjør det vanskeligere å snu en stigning i temperaturen til et fall.

Midlertidig effekt

Utslippene av drivhusgasser fører altså ikke bare til en global oppvarming i dag, men forstyrrer også klodens naturlige pendelsving mellom kulde og varme i framtiden.

Video: Hvor mye is må smelte før hjemmet ditt blir oversvømt?

Og det kan ha en effekt på klimaet i dag. Hvis astrofysikere som Irina Kitiashvili har rett i teorien om at vi går inn i en ny periode med veldig lav solaktivitet, får menneskeheten i noen år en midlertidig utsettelse på de selvforskyldte klimaendringene, for mens drivhusgassene driver temperaturen oppover, demper solens nedsatte aktivitet effekten på klimaet.

Dermed får vi en mulighet til å omstille oss til grønne energikilder, og industrien kan finne erstatninger for blant annet betong og stål, som fører til utslipp av enorme mengder CO2.

Men selv om det skulle skje, er det bare en midlertidig effekt, for når solen og solflekkene vender tilbake til normalen med fornyet styrke, vil temperaturen skyte oppover med voldsom fart, med mindre vi har kuttet dramatisk i utslippene og brakt klimaendringene under kontroll.