Togradersmålet er kommet og gått - del 2

Dette er en utvidet og bearbeidet utgave av en artikkel fra januar 2016. Denne gangen legger jeg fram resonnementene og regnestykkene som ligger til grunn for den dystre overskriften, sånn at du kan etterprøve dem og eventuelt sette opp dine egne regnestykker ut fra dine antakelser. Jeg beregner også hvor lang tid vi har på oss, og om vi har grunn til å frykte havstigning på flere meter.

Dette er regneeksempler, ikke en fasit. Fasiten er det ingen som har. Men dette er den utviklinga som jeg finner mest sannsynlig, dersom innholdet av drivhusgasser i atmosfæren skulle flate ut på dagens nivå. Men sånn går det jo ikke: Tvert imot; innholdet av klimagasser i atmosfæren øker raskere enn noen gang før. Så det blir nok en god del varmere enn det jeg har beregnet.

1: Å regne på klimaet er enkelt. I prinsippet.

Når Jorda mottar mer energi (pr. tidsenhet) enn den gir fra seg blir den varmere, helt til den er så varm at den gir fra seg like mye energi som den mottar. Det er som når du setter på en vifteovn mot en vegg: Veggen blir oppvarmet, og den fortsetter å bli varmere helt til den gir fra seg like mye energi som den mottar. Da er veggen i energibalanse med omgivelsene og blir ikke varmere, sjøl om vifteovnen fortsetter å vifte.

Uten drivhuseffekten ville Jorda ha vært ubeboelig for sånne som oss. Denne effekten virker slik: Jorda mottar nesten all sin energi i form av stråling fra sola. Den kvitter seg med energi ved at overflata sender varmestråling¹ ut mot verdensrommet. Når Jorda sender ut like mye energi som den mottar er den i energibalanse, og blir følgelig verken avkjølt eller oppvarmet.

Enkelte gasser – vanndamp, metan, CO₂ - er i større eller mindre grad ugjennomskinnelige for varmestråling. Disse gassene kan fange varmestråling og sende den ut igjen i forskjellige retninger – av og til tilbake til overflata, hvor den blir absorbert og bidrar til å gjøre overflata varmere. Uten drivhuseffekt ville Jorda ha hatt en gjennomsnittstemperatur på 18 minusgrader. Takket være drivhuseffekten har vi et gjennomsnitt på 15 varmegrader i stedet. Når det blir mer av disse gassene i atmosfæren blir drivhuseffekten kraftigere, og Jorda blir oppvarmet. Det er grunnen til at vi omtaler en del gasser som «klimagasser».

For tida mottar Jorda mer energi enn den gir fra seg. Det kommer av endringer i atmosfæren. Fra ca 1800 har innholdet av CO₂ og andre klimagasser steget til et høgere nivå enn på mange millioner år. Den økningen har vi mennesker sørget for ved å brenne opp olje, køl og gass, samt litt torv og en god del skog. Mer CO₂, metan og så videre gjør at drivhuseffekten styrkes. Følgelig blir det varmere.

Ved å regne på den energien som Jorda mottar og den energien Jorda gir fra seg kan vi finne tall for hvordan klimaet i gjennomsnitt kommer til å utvikle seg. Da overser vi suverent alle finere detaljer, sånne som en trenger uhorvelig mye kompetanse og uhorvelig kraftige datamaskiner for å regne på. Jeg har ingen av delene, så jeg nøyer meg med å sette opp noen enkle regnestykker basert på grunnleggende fysikk. Grunnprinsippet er veldig enkelt: Så lenge det ikke er balanse mellom energien Jorda mottar og energien Jorda sender fra seg blir Jorda varmere. Når balansen omsider er gjenopprettet er Jorda ferdig oppvarmet.²

Sånne regneøvelser har jeg gjort før. Ved ettertanke skjønner jeg at jeg har underdrevet endringene, blant annet fordi noen av de tallene jeg la inn var for små.³ Denne gangen skal jeg være grundigere! Samtidig skal jeg forklare hvilke forutsetninger jeg legger inn. Da kan du endre forutsetningene og sette opp dine egne regnestykker.

Men her skal du få vite hvor varmt det kommer til å bli, hvor lang tid det vil ta, og hvor mye havet kommer til stige. Du kommer også til å skjønne hvorfor det går slik. Stort mer kan du ikke vente i én eneste artikkel!

2: En klimaavtale, hurra! (?)

I november 2015 varslet World Meteorological Organization, basert på data fra 191 medlemsland, at 2015 «etter all sannsynlighet» ville bli det varmeste året som noen gang er registrert. Etter årsskiftet ble dette varslet bekreftet av de fire viktigste institusjonene som analyserer data om temperaturer og klima: NASA, NOAA (USAs værtjeneste for hav og atmosfære), Hadley-senteret i England og Japans meteorologiske institutt. Hver av disse institusjonene administrerer store og gjensidig uavhengige datasett over temperaturmålinger. Alle fastslo at 2015 slår det nest varmeste året, 2014, med klar margin. Temperaturøkningen fra før-industriell tid har nå passert 1 grad C.

Så langt i 2016 har både NASA og NOAA fastslått at hver måned i 2016 har vært varmere enn tilsvarende måned i 2015. Hvis det fortsetter slik – og alt tyder på at det gjør det – , så blir altså 2016 enda varmere enn 2015.

Samtidig blir det satt stadig nye rekorder ved Mauna Loa-observatoriet på Hawaii, hvor de har målt CO₂-innholdet i atmosfæren hver dag sia 1959. I desember var gjennomsnittet 401,85 ppm⁴ , nøyaktig 3.00 ppm mer enn i desember 2014. Målingene fra Mauna Loa bekreftes av målinger fra andre observatorier: CO₂ -innholdet i atmosfæren har definitivt passert 400 ppm – opp fra 280 i før-industriell tid.

CO₂ -innholdet i atmosfæren gjennomgår naturlige årstidsvariasjoner: Hav og vegetasjon absorberer CO₂ i varierende hastighet, avhengig av årstid. Derfor ser kurven fra 1959 til i dag ut som en stigende sagtann-kurve. Men sammenlikner man 2015 med 2016 dag for dag eller måned for måned, ser man at 2016-målingene hele tida ligger 3-4 ppm over målingene på de samme datoene i 2015. Så raskt har denne kurven aldri steget før.

Målingene viser altså at CO₂-innholdet fortsatt øker. Ikke bare det; det øker stadig raskere. Det er som om vi sitter i førersetet til en bil og får beskjed om å stanse øyeblikkelig, men fortsetter å trå på gassen i stedet.

Trenden det siste tiåret er at CO₂-innholdet øker med 0,55% i året, men det tallet stiger altså nå til opp mot 1%.⁵ Med litt renteregning finner du fort ut at vi når 450 ppm før 2030. Det er nok til å skyte langt over «togradersmålet».

Den daværende miljøministeren kom tilbake fra Paris som et eneste stort smil, strålende tilfreds med det hun og de andre delegatene hadde fått til. For der var alle blitt enige om at de ikke syntes temperaturen bør stige mer enn 2 grader C fra før-industriell tid. Egentlig syntes de ikke den bør stige mer enn 1,5 grad heller. Alle hadde dessuten lovet å gjøre så godt de kunne, og å møtes hvert femte år for å se åssen det går. - Men summen av det de faktisk gjør, viste det seg, vil ikke bikke CO₂ -kurven ett eneste lite hakk nedover: Den kommer fortsatt til å stige.⁶

Jeg er sikker på at delegatene ønsket hverandre god jul og godt nyttår også.

3: Tallenes tale

Klimaendringer styres av fysikk, ikke av talemåter. Det hjelper ikke å nevne «det grønne skiftet» i annenhver setning, som om disse tre orda er en magisk formel som får alle vakre klimaønsker til å gå i oppfyllelse. I den virkelige verden er det tall som teller; ikke taler. La oss se på noen tall.

I 2014 inngikk Kina og USA en «historisk» avtale om å redusere sine utslipp av klimagasser. Det vil si; Kina forpliktet seg til å stanse veksten i sine utslipp innen 2030. Den samme «forpliktelsen» la de i potten som sitt bidrag til avtalen i Paris. Er ikke det strålende?

Tygg litt på formuleringa: De lovet ikke å redusere sine utslipp. De lovet ikke en gang å redusere den årlige økningen av utslipp før 2030. Nei, de lovet at i 2030 skal den årlige veksten flate ut!

I 2014 utgjorde verdens totale menneskeskapte utslipp av CO₂ ca. 36 milliarder tonn. Av dette sto Kina for ca 12 milliarder.⁷ I den kraftige veksten som Kina har vært gjennom har landets utslipp økt med ca 7 % hvert år. Hvis økningen synker til bare 5% årlig og holder seg der fram til 2030 før den flater ut, vil Kina ha innfridd sine løfter. Likevel vil deres utslipp i 2030 utgjøre 25 milliarder tonn – mer enn ei fordobling fra 2014, og mer enn hele resten av verden slipper ut i år.

En sånn «forpliktelse» virker ikke særlig forpliktende. Mange andre lands forpliktelser er av samme luftige sort. Vi kan altså være temmelig sikre på at de årlige utslippene kommer til å fortsette å øke. Kurven over CO₂ -målinger på Mauna Loa og andre steder kommer til å fortsette å stige.

Men sett at denne kurven på mirakuløst vis skulle flate ut der den er nå. Det ville kreve umiddelbare tiltak i et omfang som langt overgår de vage forpliktelsene fra Paris, så det kommer selvfølgelig ikke til å skje. Men sett nå likevel... hva ville det føre til?

4: Drivhuseffekten – enda en gang

En rask repetisjon: Jorda mottar energi i form av solstråling, og avgir energi i form av varmestråling. Jo varmere jordoverflata er, jo mer varmestråling avgir Jorda. Når Jorda er akkurat så varm at den avgir like mye energi som den mottar, er den i energibalanse, og da foregår det verken oppvarming eller avkjøling.

På vegen fra overflate til det ytre rom møter varmestrålene hindringer: De kan bli spredt av partikler i lufta, og de kan bli fanget opp av gassmolekyler og deretter re-emittert i tilfeldig retning. Noen varmestråler blir fanget og re-emittert mange ganger på sin ferd mot det ytre rom. Andre blir sendt tilbake til overflata og bidrar til mer oppvarming. Økt oppvarming fører til mer varmestråling, og så videre. Summen av alle hindringene som varmestrålene møter kalles drivhuseffekten. Uten drivhuseffekt ville Jorda som sagt ha hatt en gjennomsnittstemperatur på 18 kuldegrader⁸.

Forskjellige gasser bidrar i forskjellig grad til drivhuseffekten. Vanndamp er den vikigste; målinger og beregninger viser at vanndamp står for fra 60 % av effekten (ved skyfri himmel) og opp til 75 %. Nest viktigst er CO₂; så følger metan, N₂O og enda sjeldnere gasser. Mange av disse stammer fra våre utslipp.

Hvis temperaturen i atmosfæren stiger, så stiger også innholdet av vanndamp, så lenge det finns flytende vatn tilgjengelig. Og når det blir mer vanndamp i atmosfæren, så øker drivhusefekten.

Vanndampen fungerer altså som en multiplikator ved temperaturendringer: Blir det mindre CO₂ i atmosfæren, så blir det kaldere. Da blir det mindre vanndamp i atmosfæren, og det gjør at det blir enda kaldere. Omvendt når CO₂-innholdet stadig øker. Vanndamp ville spille akkurat samme rolle uavhengig av den opprinnelige årsaken til temperaturøkning: Hadde det vært sant (men det er det ikke!) at temperaturen øker fordi solaktiviteten øker, så ville vanndamp ha forsterket denne økningen også.

Jorda er et tregt system: Det tar tid før overflata blir så varm at det oppstår en ny energibalanse. Med jordoverflata forstår vi dessuten hele overflata, også de 70 prosentene som er dekket av hav. Skal lufta bli varmere, må overflatevatnet bli varmere. Og «overflatevatnet» utgjør et lag som strekker seg nedover til noen hundre meters djup. Dette laget holder nesten samme temperatur, fordi det stadig blir rørt rundt av vind og vær og havstrømmer. Under dette laget finns det en «temperaturskråning» ned mot djuphavet, der temperaturen synker temmelig linjært til 4-5 grader. Både overflatevatnet og overgangssonen ned mot djuphavet blir varmet opp.⁹ Havet utgjør altså et enormt varmesluk.¹⁰

Det er som når du skrur på varmeovnen i et iskaldt rom: Det tar tid før golv, tak og vegger blir gjennomvarme. I huset tar denne prosessen noen timer; på Jorda tar den noen tiår.

Ifølge NASA og andre kilder mottar Jorda for tida ca 2,5 W/m² mer enn den klarer å kvitte seg med. Dette er det «pådrivet» som klimaforskerne snakker om. Det betyr at varmeovnen står på, men huset er ikke blitt gjennomvarmt ennå.¹¹

Pådrivet er satt sammen av mange elementer; noen som trekker oppover, og noen som trekker nedover.¹² Når summen etter alle påslag og fradrag er positiv, foregår det oppvarming. Det vil fortsette å bli varmere helt til Jorda er så varm at den stråler ut like mye energi som den mottar.

5: Hvor mye varmere blir det i første omgang?

Når klimaforskerne prøver å forstå og beregne alle de store og små delprosessene som skaper klimaet, bruker de stadig mer komplekse og finmaskete regnemodeller. Disse modellene putter de inn i stadig kraftigere parallellprosessorer, og slik kan de beskrive framtidas klima stadig bedre under forskjellige forutsetninger.¹³ Men i mitt grove estimat vil jeg nøye meg med noen enkle regnestykker som beskriver energibalansen.

Fysikken har noen grunnleggende lover som beskriver hvordan ting henger sammen. En av disse lovene heter Stefan-Boltzmanns strålingslov. Den står urokkelig både teoretisk og i observasjoner, så hvis du forkaster den (slik noen «klimaskeptikere» er tilbøyelige til), så må du forkaste nesten hele fysikken og skaffe deg en ny en. Stefan-Boltzmann sier i all sin fortryllende enkelhet:

E = K(T⁴ - T₀⁴ )                 (1

Her er E den energien pr. tidsenhet som et svart legeme gir fra seg. K er en konstant. T er legemets absolutte temperatur (dvs temperaturen i grader Kelvin), og T₀ er omgivelsenes absolutte temperatur. «Omgivelsene» er i dette tilfellet det ytre rom, og der er temperaturen ca 3 grader K, tilsvarende 270 vanlige kuldegrader. Brrr.

Jorda mottar ca 240 W/m² fra Sola, etter at vi har trukket fra energien i det sollyset som blir reflektert. Men den klarer altså ikke å kvitte seg med mer enn 237,5, og derfor blir den varmere. Gjennomsnittstemperaturen er ca 15 grader C (288 grader K). Da kan vi regne ut hvor mye høgere gjennomsnittstemperaturen må bli før Jorda stråler ut akkurat så mye energi som den mottar. Vi setter opp de utgavene av Stefan-Bolzmanns formel som beskriver Jordas energibalanse med omgivelsene:

237,5 = K(288⁴ - 3⁴ )         (2

og  

240 = K(T⁴ - 3⁴ )                (3

Her er T den temperaturen Jorda har fått når den er kommet i energibalanse, slik at den stråler ut akkurat 240 W/m². Vi eliminerer K, driver litt regnearkgymnastikk og ender opp med:

T = 288,75

Jorda er allerede 1 grad varmere enn i før-industriell tid. Med den nåværende sammensetningen av atmosfæren kommer Jorda altså til å bli enda 0,75 grader varmere. Tilsammen 1,75 grader, under den helt urealistiske forutsetningen at CO₂ -innholdet stopper på 400 ppm, og ikke stiger ytterligere.¹⁴

Vi kan altså si farvel til halvannengradsmålet her og nå: Det kommer til å skje mye rart i atmosfæren. Men at innholdet av CO², metan og andre klimagasser blir REDUSERT i overskuelig framtid, det kan vi glømme.

6: - og hvor mye varmere blir det etterpå?

Jeg sa jo at når temperaturen stiger, så blir det mer vanndamp i atmosfæren. Og når det blir mer vanndamp i atmosfæren, så får vi en forsterket drivhuseffekt. Vanndampen gir en multiplikatoreffekt. Den må vi ta med i regnestykket.

Først finner vi ut hvor mye ekstra vanndamp det blir når temperaturen stiger 0,75 grad fra i dag. Clausius-Clapeyrons likning beskriver hvordan partialtrykket av en gass forandrer seg ved forskjellige temperaturer, når energien som kreves ved en faseovergang - fra fast stoff til damp, eller fra væske til damp – er kjent. I området fra 15 til 20 grader C forteller denne likninga oss at en temperaturøkning på 0,75 grader gir ca 5 % mer vanndamp.

Men hva sier mine umistelige fysikalske tabeller¹⁵? Jo: Fra 288 til 288.75 K stiger metningstrykket av vanndamp fra 12.79 til 13.42 mm kvikksølv. Stort nærmere 5 % kommer du ikke.

Hva betyr det for drivhuseffekten at det blir 5 % mer vanndamp i atmosfæren? Vi veit fra før at vanndamp svarer for 60% til 75 % av den totale drivhuseffekten. Hvis vi regner linjært¹⁶, betyr det at vi får en ytterligere temperaturøkning på fra 1,0 til 1,2 grad C.

Men la oss kontrollregne! I en omfattende studie som ble publisert i 2008 fant NASA at ved en temperaturøkning på 1,0 grad C vil den påfølgende økningen av vanndamp føre til at ytterligere 2 W/m² blir fanget opp.¹⁷

Altså: En ekstra temperaturøkning på 0,75 grader medfører at ytterligere 1,5 W/m² blir fanget inn. Vi går tilbake til Stefan-Boltzmanns fortreffelige strålingslov. Der setter vi nå inn:

238,5 = K(288,75⁴ - 3⁴ )         (4

og (som før):

240 = K(T⁴ - 3⁴ )                     (5

Hvis vi fortsatt holder tunga rett munnen, finner vi denne gangen:

T = 289,20

- altså en ytterligere temperaturstigning på 0,45 grader. Sånn kan vi fortsette: For denne temperaturøkningen gir enda mer vanndamp, som gir enda mer drivhuseffekt – og så videre. Vi får ei uendelig rekke med nye tillegg i temperaturen. Lykkeligvis er denne rekka tilnærmet geometrisk, slik at den kan summeres. Og når vi gjør det, finner vi – når Jorda omsider er kommet i energibalanse – et samlet tillegg på 1,1 grad C.¹⁸

Altså: Samlet temperaturøkning blir (0,75 + 1,1) grader, eller 2,85 grader, fra før-industriell tid, når vi rekner med den ene graden som gjennomsnittet alt har steget. Da er Jorda blitt så varm at den stråler ut like mye energi som den mottar. Dette forutsetter at innholdet av CO² holder seg på 400 ppm som i dag, og at innholdet av andre klimagasser (unntatt vanndamp!) ikke forandrer seg. Uansett: Togradersmålet er kommet og gått.

7: Og hvor lang tid vil det ta?

Ting Tar Tid. Det gjelder ikke minst global oppvarming. Hvis sammensetningen av atmosfæren forblir slik den er nå (bortsett fra at den etterhvert inneholder mer vanndamp), så vil den fortsette å bli varmere i lang tid før den er ferdig oppvarmet. Men hvor lang tid?

Når overflata blir varmere, så gjelder det havets overflate også. Undersøkelser på nettet får meg til å tru at hvis vi sier «overflata» består av de øverste 300 metrene, så gjør vi ikke noen stor feil. Disse 300 metrene skal altså bli 1,85 grader varmere enn i dag. I tillegg er det en «temperaturskråning» ned til ca 800 meter, der vatnet blir gradvis mindre oppvarmet. Ned til større djup enn 800 meter – der temperaturen er konstant, mellom 4 og 5 grader – foregår det ikke særlig mye varmetransport.¹⁹

Havet dekker 362 millioner kvadratkilometer. Overflatesjiktet ned til 300 meter utgjør da et volum på 109 millioner kubikkilometer, som skal varmes opp 1,85 grader. I tillegg kommer et volum på 181 millioner kubikkilometer, overgangssonen ned til djuphavet, som skal varmes opp delvis. Temperaturfallet fra 300 til 800 meter er temmelig linjært. Det betyr at disse 181 millionene skal varmes opp 0,925 grader i gjennomsnitt.

En kalori er den energimengden som kreves for å varme opp 1 gram vatn 1 grad C.²⁰ Den oppvarminga jeg har beskrevet krever dermed ca 3,69 x 10²³ kalorier – eller 15,4 x 10²³ Wattsekunder. Som sagt; havet er et STORT varmelager.

Forskjellen mellom mottatt og avgitt energi utgjør altså 2,5 W/m². Hvis vi ganger ut med alle Jordas kvadratmeter og alle årets sekunder, finner vi at dette pådrivet i løpet av ett år tilfører jordoverflata netto ca 4,0 x 10²² Wattsekunder. Det aller meste av denne energien – bortimot 95 % - ender til slutt i havet: Altså 3,8 x 10²² Wattsekunder, som går med til å varme opp havet.²¹

Hvis pådrivet er uforandret, vil det altså ta (15,4x 10²³ / 3,8x10²² ) = ca. 40 år før jordoverflata er fullt oppvarmet. Men husk at pådrivet minker etterhvert som temperaturen stiger: Farten i oppvarminga synker tilnærmet eksponensielt.²² Dermed finner vi: Det tar litt over 12 år før Jorda er blitt 0,5 grader varmere enn i 2015. I 2027 passerer vi altså målet på 1,5 grader. Det tar ca 30 år før den er blitt 1,0 grad varmere enn i 2015, så i 2045 passerer vi togradersmålet. Og i år 2100 vil Jorda være 1,6 grad varmere enn i 2015 – eller 2,6 grader varmere enn i førindustriell tid. Sånn går det hvis – for å gjenta det enda en gang – atmosfæren inneholder akkurat like store mengder som i dag av alle drivstoffgasser (unntatt vanndamp).

Men det kommer ikke til å skje. Kurven fra Mauna Loa fortsetter å peke oppover, og temperaturen på Jorda kommer til å stige raskere enn det jeg har beregnet her. 

8: Og hvor mye stiger havet?

Det er to grunner til at havet stiger når klimaet blir varmere: For det første smelter breene. For det andre utvider vatnet seg når det blir oppvarmet.

La oss ta det siste først. Hvor mye vatnet utvider seg ved 1 grad temperaturstigning, varierer kolossalt med den temperaturen vatnet allerede har: Når vatnet holder 15 grader og varmes opp til 16 grader, så utvider det seg med 0,15 promille. Men når vatnet holder 5 grader og varmes opp til 6 grader, så er utvidelsen 0,02 promille! Her må vi nok en gang gripe til de fysikalske tabellene og finregne.

Vi gjør det fortsatt så enkelt som mulig. Vi regner fortsatt med en overflatesone på 300 meter som holder 15 grader – denne sonen varmes opp til 16 grader. Og vi regner fortsatt med en «temperaturskråning» fra 300 meter ned til 800 meter. Denne skråningen blir litt brattere: I regnestykket antar vi at de nederste 50 metrene varmes opp 0,1 grad; de neste 50 metrene varmes opp 0,2 grader, og så videre. Under 800 meter er djuphavet fortsatt uberørt av temperaturøkningen der oppe.

Vi beregner utvidelsen for det øverste sjuktet på 300 meter, og for hvert sjikt på 50 meter ned til 800 meter. Så beregner vi summen. I havet har vatnet bare en veg å utvide seg, nemlig oppover! Og når vi har gjort disse øvelsene, ender vi opp med at vatnet fra 800 meter og opp stiger tilsammen 7,6 cm.

Altså: Når overflatetemperaturen er blitt 1 grad varmere, utgjør summen av havstigning på grunn av at vatnet utvider seg 7,6 cm.²³

Men vi er ikke ferdige: Vatnet utvider seg på grunn av issmelting også. Breene smelter på Grønland, i Vest-Antarktis og på kontinentene.

Det er vanlig antatt at bresmeltinga på Grønland utgjør ca 250 milliarder tonn pr. år, og at dette utgjør omtrent halvparten av verdens totale bresmelting.²⁴

Det finns ingen sikre prognoser for om issmeltinga vi fortsette, om den vil avta eller om den vil holde seg på samme nivå. Men så lenge pådrivet ikke endres dramatisk, er det antakelig liten grunn til å tru at smeltinga endres vesentlig. Så la oss anta at det fotsetter som nå: Hvert år blir netto 500 milliarder tonn is omdannet til 500 milliarder kubikkmeter vatn, og disse kubikkmetrene skal fordeles på 362 millioner kvadratkilometer hav.

Du får ingen nobelpris for å regne ut at under disse forutsetningene vil havet stige med (ytterligere) 1,38 millimeter pr. år.²⁵

Slår vi sammen havstigning på grunn av utvidelse og havstigning på grunn av smelting, får vi:

I 2027, når gjennomsnittstemperaturen har steget 0,5 grader fra 2015, vil havet ha steget 6,2 cm.

 

I 2045, når gjennomsnittstemperaturen har steget 1 grad fra 2015, vil havet ha steget 13,1 cm.

 

Og i 2100, når gjennomsnittstemperaturen har steget 1,6 grader fra 2015, vil havet ha steget 25,1 cm.

Om du foretrekker å sløyfe desimalene i disse tallene og rekne havstigningen i hele cm, så har jeg full forståelse for det. Konklusjonen er uansett: Det kan kanskje hende at du drukner på grunn av flom, flodbølger eller annet ekstremvær som følger med klimaendringen. Men du kommer ikke til å drukne på grunn av stigning i havnivå.

9: Oppsummering, bortforklaringer og forbehold

Vi har funnet: Hvis mengden av klimagasser i atmosfæren holder seg på samme nivå som ved utgangen av 2015, kommer den globale oppvarminga til å fortsette gjennom hele dette århundret og langt ut i neste. I 2027 passerer gjennomsnittlig økning fra førindustriell tid 1,5 grader. I 2045 passerer den 2,0 grader. I 2100 ligger økningen på 2,6 grader, og i løpet av neste århundre flater den ut på 2,85 grader.

Samtidig stiger havet: I 2027 er havnivået 6,2 cm høgere enn i 2015. I 2045 er nivået 13,1 cm høgere, og i 2100 blir det 25,1 cm høgere.

Det er ikke gjennomsnittstall som utgjør den største trusselen: Du dør ikke av at havet stiger noen centimeter, eller av at temperaturen stiger en grad fra i dag. (Sjøl om enkelte stillehavsøyer kan bli ubeboelige, og sjøl om jordbruket mange steder må ta i bruk nye dyrkingsformer.) Men 7 % mer vanndamp i atmosfæren betyr også 7 % mer energi. I tillegg er atmosfæren varmere; det betyr også mer energi. Energien transporteres. Mer energitransport er det samme som mer vær. Flommene blir verre; orkanene blir hyppigere og kraftigere; større områder treffes av perioder med mer enn femti varmegrader. I 2015 og 2016 har India, Pakistan og deler av Midt-Østen hatt temperaturer som tar livet av folk. Flere kommer til å bli rammet: Store landområder kan bli ubeboelige i praksis.

Mine regnestykker bygger på noen få og enkle forutsetninger: Nemlig at oppvarminga vil fortsette til Jorda kommer i energibalanse, og at det ikke skjer overraskelser i form av store vulkanutbrudd, meteornedslag eller andre naturkatastofer som påvirker energibalansen vesentlig. Som sagt har jeg regnet ut fra at nivået av klimagasser holder seg konstant – og den forutsetningen ryker så det synger, det ser vi allerede. Derfor kommer både oppvarminga og havstigningen til å gå raskere enn jeg har regnet ut.

Klimaforskere kan plukke disse regnestykkene i småbiter, fordi jeg ikke tar hensyn til alle de uhorvelig komplekse prosessene i havet og i atmosfæren som påvirker vær og klima. Det kommer av at jeg ikke har snøring på alle disse prosessene. Jeg har den djupeste respekt for det enorme fagområdet som heter klimaforskning, for all den kunnskapen som kreves for å utøve dette faget, og for forskere som faktisk har skaffet seg den nødvendige kompetansen.

I sammenlikning med ordentlige klimaprognoser blir beregningene mine å betrakte som banale regneeksempler. Kan godt hende jeg bommer. Men jeg bommer ikke med fryktelig mye, og sikkert ikke så mye som med en faktor 2: Naturen er forbausende lovlydig, og så vidt vi veit tar den hensyn til både energibevarelse og strålingslover i alt den foretar seg her på Jorda.

I 2045 har jeg tenkt å fylle 100 år. Jeg er villig til å vedde ganske mye på at på 100-årsdagen min er «togradersmålet» passert med svært god margin. Noen som vedder imot?

1Stråling i den infrarøde (langbølgete) delen av det elektromagnetiske spektret. Nå du kommer inn i et mørkt rom med en komfyr der kokeplata nettopp er skrudd av, ser du stråling på grensa mot infrarødt: Kokeplata virker djupt rød. Dette lyset er så langbølget at du bare ser det når øyet ikke forstyrres av vanlig lys – det kommer fra ei overflate som holder et par hundre grader. Varmestrålinga fra bakken klarer du aldri å se. Den er enda mer langbølget, for den sendes ut fra ei overflate som holder tjue grader.

2Nå vil du innvende at Jorda aldri er i fullstendig energibalanse. Det har du selvfølgelig rett i. På grunn av vulkanutbrudd, sykliske endringer i banen, meteorittnedslag, solflekker og hundrevis av små og store forstyrrelser blir energibalansen dyttet snart hit, snart dit. Men helt sia slutten på siste istid har slike endringer vært små, og følgelig har klimaet vært forbløffende stabilt. Det er det ikke lenger.

3Særlig «klimapådrivet» - mer om dette begrepet seinere. Mye mer.

4«Parts per million» - vanlig mål for hvor mange CO2-molekyler det finnes blant 1 million luftmolekyler.

5Økningen er altså ikke bare eksponensiell; den er hypereksponensiell. Mange ting taler for at økningen vil fortsette å øke – jeg nevner i fleng oljeprisen, Kina og India.

6Den danske «klimaskeptikeren» Bjørn Lomberg har skrevet: «If every nation fulfills every promise by 2030, and continues to fulfill these promises faithfully until the end of the century, and there is no ‘CO₂ leakage’ to non-committed nations, the entirety of the Paris promises will reduce temperature rises by just 0.17°C by 2100.»  Det har han ikke regnet ut sjøl, for han er mye flinkere til å skrive enn til å regne. Men han har sikkert fått god hjelp til regnestykkene. Sjøl har jeg regnet ut at hvis Kina oppfyller sine løfter til punkt og prikke, vil oppvarminga bli redusert med 0,00 grader.

7Alle sånne tall er usikre: De kommer an på hvordan det enkelte land bokfører sine utslipp, og på hvor god oversikt myndighetene i hvert land har over hva som foregår. En god del bokføring følger dessuten retningslinjer fra politikken, snarere enn fra fysikken. Men det kan faktisk hende at kineserne har vært litt bedre enn sitt utslippsrykte: Dels har de vært flinkere enn antatt til å plante skog, og dels kan det hende at mange av de beryktete kølkraftverkene deres har vært mer effektive enn antatt. Så kanskje har landet deres tatt opp litt mer CO2 enn vi har trudd, og sluppet ut litt mindre. Det er likevel ingen tvil om at de er verdensledende i utslipp, og at de kommer til å fortsette å befeste denne posisjonen i åra framover.

8Den såkalte «svartlegemetemperaturen»: Man beregner mottatt solenergi etter at den energien som blir reflektert er trukket fra. Så beregner man den temperaturen planeten måtte ha for å kvitte seg med denne energien like fort som den blir mottatt, dersom det ikke fantes noen drivhuseffekt. Det trengs ikke mye atmosfære for at en planet skal ha en målbar drivhuseffekt: Mars har et atmosfæretrykk som er under 1 % av trykket på Jorda. Likevel er gjennomsnittstemperaturen noen grader høgere enn svartlegemetemperaturen.

9Omtrent slik framstiller i hvert fall flere forskjellige nettkilder det. I min enkle modell antar jeg at «djuphavet», fra ca 800 meter og nedover, holder samme temperatur, uavhengig av hva som foregår på overflata. I det laaange løp stemmer sikkert ikke det, men da snakker vi antakelig om århundrer, kanskje årtusener. Så god tid har vi ikke.

10En havforsker ville helt sikkert uttrykke seg mye riktigere og mye vanskeligere. Jeg er bare en truskyldig fysiker som prøver å formidle hovedtrekkene i det jeg har klart å lese meg til. Og da har jeg bare interessert meg for de egenskapene ved havet som har betydning for Jordas energibalanse.

11Alle kilder viser at pådrivet har økt kraftig fra 1990. NASA, IPCC og andre kilder synes å være enige om at pådrivet fra alle klimagasser tilsammen nå utgjør ca 3,0 W/m². Men så kommer menneskeskapte aerosoler til fradrag, og tallet for et slikt fradrag er mye mer usikkert. IPCC oppgir i 2013 et netto pådriv på 2,3 W/m² . I Miljødirektoratets rapport «Klima i Norge 2100» oppgis 2,6. I regnestykkene mine bruker jeg altså 2,5, men dette tallet er ikke hogd i stein. Takk til Lars Langseth for nyttige og interessante kommentarer!

12Klimagasser, deriblant CO2, metan osv. Aerosoler. Variasjoner i solintensitet, i fall noen fortsatt innbiller seg at klimaforskerne ikke tar hensyn til sånne variasjoner. Endringer i Jordas albedo (som er et mål på hvor stor andel av solstrålinga som blir reflektert). Røyk og sot fra industri og energiproduksjon, fra vulkaner osv. Osv.

13Og i motsetning til hva «klimaskeptikerne» (en skråsikker skare, trass i den «skepsisen» de påberoper seg) vil ha deg til å tru, stemmer disse modellene stadig bedre med det man kan observere. Det gjelder også når man tester modellene mot klimaendringer i forhistorisk tid. Mao; klimaforskerne blir stadig flinkere.

14Jeg burde selvfølgelig ha utført dette regnestykket for hver kvadratkilometer av Jordas overflate. For hver kvadratkilometer burde jeg ha beregnet energibalansen fra ett luftlag til det neste, for eksempel for hver 100 meter oppover. Jeg burde ha lagt inn korreksjoner basert på topografi. Jeg burde ha tatt hensyn til Solas daglige vandring over himmelen, og korrigert mottatt solenergi i hver posisjon med solvinkelen. Jeg burde ha satt opp randbetingelser der hvor én kvadratkilometer går over i den neste, og jeg burde nok ha satt opp et sett slike regnestykker for hver uke i året. Når alle sånne regnestykker var satt opp, og jeg hadde funnet en T for hver kvadratkilometer, for hver 100 meter i atmosfæren og for hver av årets uker, burde jeg ha summert alle Tene, dividert på antall kvadratkilometer, antall hundremetere og antall uker. SÅ kunne jeg ha beregnet gjennomsnittet. - Jeg nøyer meg med å se på det store bildet, for det er så enkelt at jeg klarer å regne på det. Og i det store bildet er Jorda en svart boks som utveksler energi med omgivelsene. Men jeg skjønner hvorfor klimaforskere trenger datamaskiner.

15«The Handbook of Chemistry And Physics», 47^th edition, 1966-67, side D106 til D107. To kilo i ørsmått trykk på tynt papir. «Handbook», du liksom! Bøker er lettere på nettet.

16Teorien tilsier visstnok at vi skal regne logaritmisk, altså at økningen blir proporsjonal med den naturlige logaritmen til 1,05. Jeg har en anelse om hvorfor det er slik. Men ved så små tall blir det nesten det samme: 4,9% mot 5%.

17 «Specifically, the team found that if Earth warms 1.8 degrees Fahrenheit, the associated increase in water vapor will trap an extra 2 Watts of energy per square meter.» NASAs Goddard Space Flight Center, 17.11.2008.

18Min store helt Newton ville nok ha utledet et uttrykk for hvordan en infinitesimal økning i temperatur (dT) henger sammen med en infinitesimal endring i pådriv (dP), og så summert endringene fra dagens tilstand (2,5 W/m²) fram til likevektstilstanden (hvor pådrivet er 0). Et integral, med andre ord. Da ville resultatet ha blitt formelt helt riktig, ikke bare nesten. Men Newton var fysikkhistoriens største geni, og jeg er meg. Prøv sjøl.

19Hvis jeg tar feil på dette punktet, tar det lang tid før Jorda er ferdig oppvarmet. Gjennomsnittlig havdjup er 3700 meter. Men farten i oppvarming hittil tyder ikke på at havdjupet har tatt opp særlig mye overskuddsenergi.

20Ved 1 atmosfæres trykk. Mesteparten av vatnet befinner seg under mye større trykk enn det. Vi har ikke med reint vatn å gjøre heller, men med saltvatn. Vi overser den komplikasjonen også. Nærmere undersøkelser viser, lykkeligvis, at tallet ikke varierer særlig mye med trykket.

21Resten av overskuddet lagres i atmosfæren, eller går med til faseoverganger: Smelte isbreer; fordampe vatn. Men lite av energien går med til sånne ting, sammenliknet med varmekapasiteten til havet. Jorda er en vatnplanet.

22Min store helt Newton ville sikkert ha... etc.

23Det spiller liten rolle om vatnet lengre nede også blir litt varmere. Som du har sett, utvider vatnet seg stadig mindre pr. grad jo kaldere det er i utgangspunktet! Den nederste sonen – der temperaturen stiger fra 5 til 6 grader – må utvides til mange hundre meter hvis det skal gi noen vesentlig økning i summen.

24Kilde: Flere forskningsrapporter fra seinere år. Tallet er usikkert – særlig er det usikkert hva som skjer i Antarktis. En omstridt rapport hevder at isen i Antarktis legger på seg, fordi det faller mer snø i det indre av kontinentet enn den isen som forsvinner i Vest-Antarktis. Men også denne rapporten konkluderer med at dette er i ferd med å endre seg, fordi istapet i Vest-Antarktis stadig øker.

25Aha: Der kneip du meg! Triumferende påpeker du at etter mine forutsetninger synker jo pådrivet etterhvert som middeltemperaturen stiger. Da blir det jo stadig mindre energi til overs til issmelting. Følgelig slutter isen etterhvert smelte! - Kanskje har du rett. Hvis du antar at netto smelting synker i takt med pådrivet, kan du regne ut at havstigningen fram mot 2100 blir noen cm mindre enn jeg har regnet ut. Lykke til.