Temperatur i Bergen og globalt

Januar 2010 var en kald måned, som alle vet, men hvor kald var den egentlig? Her viser jeg temperaturen de siste 12 månedene sammen med de offisielle normalene (1961–1990) og nye «normaler» for de siste 30 årene (klikk for full størrelse):

Vi ser at desember 2009 også var kald. Det er også verdt å merke seg at de nye «normalene» er varmere enn de offisielle i alle månedene unntatt oktober. Dermed føles det kaldere nå enn denne vinteren ville ha gjort på 60-tallet.

Forklaringen på at det har vært kaldt mange steder på den nordlige halvkule samtidig denne vinteren, er at Den nordatlantiske oscillasjon har vært inne i en langvarig negativ (kald i Norge) fase. Det er vanskelig å forklare hvorfor dette har skjedd akkurat denne vinteren, men det har med store bølger i atmosfæren å gjøre (ja, det finnes bølger i luft også). Disse påvirker også den kraftige virvelen i stratosfæren. Dette er et hett forskningstema, og særlig fordi kunnskap om disse bølgene muligens kan brukes i varsling. Vet vi for eksempel at virvelen i stratosfæren svekkes, så er det en ganske god sannsynlighet for at vestavindene på bakken svekkes i løpet av de påfølgende to månedene. Denne vinteren hadde vi en svekkelse av virvelen i stratosfæren i november, og vi ser på figuren over som skjedde i desember og januar.

Foreløpig er ikke disse sammenhengene så godt kjent at de kan brukes til langtidsvarsling, men det som er sikkert er at de gangene Den nordatlantiske oscillasjonen svinger over i den negative fasen, så får man nettopp den temperaturresponsen vi har sett i vinter. Det blir kaldt i Norge og østover mot Sibir, kaldt på østkysten av USA, varmt i området rundt Grønland og varmt innover i Middelhavsområdet.

Men selv om det åpenbart var kaldt i Bergen og mange andre steder denne vinteren, var den globale temperaturen i januar av de aller høyeste som noensinne er målt. Dette tipper jeg i hovedsak skyldes den gjeldende El Niño-episoden. Under en slik episode er havoverflaten i store deler av Stillehavet mye varmere enn normalt, og dette frigjør varme til atmosfæren. Det fører også til endringer i værmønstrene. Vi skal ikke se bort fra at El Niño indirekte har bidratt til den kalde vinteren her i år, og at 2010 blir det varmeste året hittil i de globale arkivene, takket være en kombinasjon av El Niño og den økende drivhuseffekten.

Advertisements

Kaldt!

Det er kaldt for tiden, men ikke verre enn det skal være. Vi skal ikke se bort fra at det kommer en rekke kalde vintre i årene fremover.

Dette betyr ikke at den globale oppvarmingen er avlyst. Norge og Nord-Europa er bare en liten del av verden. Samtidig som vi har en østlig, kald værtype her i Sør-Norge, er det for eksempel sønnavind og plussgrader på sørspissen av Grønland.

Allerede på 1700-tallet la misjonæren Hans Egede Saabye merke til at vintrene på Grønland og i Danmark var i motfase. Han skrev i dagboken sin at selv om alle vintrene på Grønland var harde, var de ikke identiske. Når vinteren i Danmark var hard, var det mildt på Grønland, og motsatt. Dette hadde han utledet av sin korrespondanse med folk hjemme i Danmark og Norge.

I 1811 ble det publisert en tysk studie som innhentet informasjon fra flere dagbøker fra Grønland og Tyskland, og fra dette materialet har det blitt laget en tabell over vintre som var kjennetegnet av store forskjeller mellom disse stedene. Her kan vi for eksempel se at vinteren i år 1709 var «veldig mild» på Grønland og «ekstraordinært streng» i Tyskland. Et eksempel på det motsatte forekom i år 1756, hvor vinteren var «veldig harsk og streng» på Grønland og «veldig mild» i Tyskland.

I dag kaller vi denne pendelaktige svingningen for Den nordatlantiske oscillasjon, eller NAO. Sett med norske øyne var dette værmønsteret i en kald fase gjennom 1950- og 1960-tallet. I 70-årene var det litt frem og tilbake, men fra 1980 og utover har NAO stort sett holdt seg i den varme fasen. Disse ukene har NAO ikke uventet vært i en kald fase, men dette kan snu i løpet av vinteren.

Det er altså ingen myte at vintrene var kaldere før i tiden. Det er vanskelig å se fremover i tid, men dersom vi antar at NAO svinger frem og tilbake og kan holde seg i samme fase i flere år av gangen, er det ingenting i veien for at vintrene blir kaldere i årene som kommer. Samtidig vil jeg presisere at vi ikke har noen tydelige indkasjoner på et dette kommer til å skje.

Så var det dette med den globale oppvarmingen. Vi skal huske på at det er verdens årlige gjennomsnittstemperatur som har økt med tett oppunder én grad de siste hundre årene. Om vi skulle få kalde vintre i Norge i noen år, vil ikke det ha noen merkbar innvirkning på denne trenden. Andre steder er det unormalt varmt samtidig – år 2009 var i følge NASA det varmeste året på den sørlige halvkule siden målingene tok til.

Dersom man legger sammen temperaturmålinger fra alle steder på kloden gjennom hele året, får man en økende trend i temperaturen. Den kommer ikke til å slutte selv om vi hutrer oss gjennom dagene her i nord.

Mer snø

I følge Ellen Kongsnes i Stavanger Aftenblad spådde jeg i går mer snø. En helt grei overskrift, men den første setningen i selve saken er mer nøyaktig:

– Det er ingenting i veien for at vi går mer snørike og kaldere vintre i møte de neste 10 til 20 årene.

Denne uttalelsen er ordrett sitat, og reflekterer at vi ikke vet hva som vil skje de nærmeste tiårene. Som det står i saken har vi hatt værsvigninger som kan vare noen tiår i nyere tid, men dette er ingen garanti for at det vil fortsette å være sånn fremover. Dette er noe jeg forsker på i øyeblikket.

Helt konkret ser jeg på resultater fra klimamodeller som har simulert 300-årsperioder. Jeg har 13 slike kjøringer, og dersom jeg finner at det simulerte været i våre områder svinger med en periode på en tiårig tidsskala, gir dette en indikasjon på at det finnes mekanismer i naturen som forårsaker dette. I så fall ville det ha vært veldig interessant. Inntil videre får vi se hva som skjer i den virkelige verden.

Kvikksølv, Kaos og Klima

Jeg holdt foredrag i P2-akademiet i går. Lydklippet finner du her, og her er teksten:

Erik Kolstad: «Kvikksølv, kaos og klima: værvarslingens historie»; foredrag i P2-Akademiet

Været er ofte det første man tyr til i samtaler med folk som det er vanskelig å samtale med. Alle har en god værhistorie. Det uventete fenger mest; en skypumpe på fisketur eller en hvit jul i Bergen.

Været kan skifte raskt, men det følger også en del faste sykluser. Temperaturen synker som regel om natten og stiger om dagen. Det er varmere om sommeren enn på vinteren. Hvorfor er det da så vanskelig å forutsi hvordan været blir den neste uken? Og hvorfor har vi større forutsetning for å vite hvordan klimaet blir i fremtiden enn om det kommer til å regne til helgen?

Dette er sentrale problemstillinger i faget meteorologi, et ord som er utledet av det greske ordet meteoros, som betyr «høyt oppe». Dette ordet, som kanskje gir sterkere assosiasjoner til meteorer og astronomi enn vær, kan spores tilbake til Aristoteles. For 2350 år siden skrev han en bok med tittelen Meteorologica, som handlet litt om Melkeveien, kometer og meteorer, litt om jordskjelv, men også mye om vær, eller med Aristoteles’ ord: «fallende tordenstråler, virvelvinder og ildvinder».

Før vi ler høyt av at vinder og jordskjelv nevnes i samme åndedrag, må vi huske på at Aristoteles levde i en verden hvor det ennå ikke var klart opptegnete grenser mellom astronomi, kjemi, fysikk og matematikk, eller filosofi for den saks skyld. I dag finnes disse grensene, og meteorologien er dypt forankret i fysikken – altså den delen av naturvitenskapen som dreier seg om energi og materie, eller «ting» på godt norsk.

Her kan man innvende at været har mer med luft enn «ting» å gjøre. Riktignok fører været til at det faller ting, nærmere bestemt nedbør – eller hydrometeorer, som det heter på fagspråket – fra himmelen, men vind er luft i bevegelse. Og lenge trodde man at luften ikke hadde masse, og at den dermed ikke var en «ting» på linje med for eksempel vann eller is. I så måte kom et av de store gjennombruddene i meteorologien i år 1683.

Italieneren Evangelista Torricelli var i likhet med mange naturfilosofer besatt av det bedragerske fenomenet vakuum – det totale tomrom. Fantes det i det hele tatt? Platon og Aristoteles trodde ikke det. Araberne var mindre skråsikre, og allerede på begynnelsen av 1200-tallet konstruerte Al-Jazari, som var fra dagens Irak, den første vannpumpen. I dag er det åpenbart at både støvsugere og vannpumper fungerer ved at man mekanisk tvinger bort luft, som da umiddelbart blir erstattet av henholdsvis luft og vann – altså en vakuumeffekt. Like åpenbart var det ikke i middelalderen. Man kunne risikere å bli brent på bålet dersom man trodde på det ugudelige vakuumet. Men denne floken ble delvis løst i år 1277, da biskopen i Paris erklærte at Gud, siden han er perfekt, i prinsippet kunne ha bestemt seg for å lage et vakuum, selv om det var ugudelig. Likevel var det helt frem til Torricellis tid helt legitimt å betvile vakuumets eksistens. (Av puristiske hensyn føler jeg meg her tvunget til å påpeke at den moderne fysikken viser at vakuumets eksistens faktisk er høyst tvilsom, men det er en annen historie som ikke er relevant for værvarsling.)

Torricelli og hans kompanjonger var på jakt etter et vakuum. Det de gjorde var å fylle et langt, tynt glassrør med kvikksølv og sette det opp-ned i en vase som også var fylt med kvikksølv. Dersom man gjør dette med vann i stedet for kvikksølv – og dette hadde både de og andre prøvd – skjer det ikke så mye, men kvikksølv er så tungt at litt av vesken rant ned i vasen og etterlot seg et tomrom i bunnen av røret, som nå stakk opp i været. Dette tomrommet var rett og slett et laboratorieskapt vakuum, og at man kunne fremprovosere et vakuum med så enkle hjelpemidler, var oppsiktsvekkende nok i seg selv. Men det som for oss er enda mer besnærende, er Torricellis tanker om hvorfor ikke alt kvikksølvet rant ut i vasen. Noe måtte holde det igjen, og Torricelli fastslo helt korrekt at luften i atmosfæren presset ned på overflaten av kvikksølvet i vasen. Og dersom atmosfæren kunne trykke kvikksølvet ned, måtte den ha masse. Da vår helt innså dette, utbrøt han begeistret i et brev at «vi lever på bunnen av et hav av luft». Akkurat da han lyktes i å skape vakuumet, ropte han nok «Eureka» også, i hvert fall inni seg.

Torricellis eksperiment gjorde furore, og det varte ikke lenge før mange slike instrumenter dukket opp rundt omkring i Europa. Dermed oppdaget man også at høyden på søylen med kvikksølv varierte med værets svingninger. Når søylen sank, og dermed trykket fra luften også sank, gikk det gjerne mot dårligere vær. Og motsatt, i godværsperioder stod søylen høyt i glassrøret.

Barometrene (fra gresk baros «vekt» og metron «mål»), som de nye instrumentene ble hetende, var de første vitenskapelig funderte værvarslingsverktøyene. Selv om det i første omgang var basert mer på erfaring – altså at lavtrykk gir dårlig vær og høytrykk gir godt vær – enn teori, tok det ikke lang tid før noen begynte å spørre seg hvorfor det var sånn, slik det gjerne går i vitenskapens verden.

For dagens meteorologer og andre som er interessert i vær og klima, er det en kjent sak at det er lokale forskjeller i lufttrykk som skaper vind. Stormer og orkaner er ikke noe annet enn kraftige lavtrykk som gjør at de lokale trykkforskjellene blir store. Dermed er det kort vei til å forstå hvorfor raske trykkfall på barometrene kan forventes å etterfølges eller ledsages av væromslag.

Det skulle likevel ta lang tid før man fant skikkelig ut av sammenhengen mellom lufttrykk og vær og vind. Dette til tross for at den ble regnet som viktig, og da særlig for de store sjøfartsnasjonene. Den østlige medvinden i tropene var til stor hjelp for seilskutene som hadde rundet det sørlige Afrika på vei hjem til Europa. Det var verre når man hadde krysset ekvator og ble offer for nordøstlig motvind, men disse vindene var til gjengjeld viktige når man skulle krysse Atlanteren fra Europa mot Amerika. De fikk navnet handelsvinder, og det var avgjørende å få kunnskap om hva som styrte dem.

Storheter som Galileo Galilei, Edmond Halley – han med kometen, samt erkefiendene og universalgeniene Robert Hooke og Isaac Newton, prøvde å knekke koden, men først i år 1735 kom det første store gjennombruddet. Da ble George Hadley (1685–1768) tatt opp som medlem av Royal Society i London. Her kan jeg nevne at et medlemsskap i dette selskapet – 350 år etter dets fødsel – er den ultimate æresbevisningen også for dagens forskere. Hadleys oppgave var å administrere de meteorologiske målingene som strømmet inn fra hele Europa, og allerede det første året som medlem publiserte han sin forklaring på handelsvindene.

Hadleys hypotese var at jordens rotasjon var den avgjørende faktoren. Som en rund snurrebass med pinnen stikkende ut gjennom de geografiske polene svirrer jorden helt rundt én gang i døgnet. Bevegelsen går slik at alle punkter på jordkloden, unntatt de geografiske polene, alltid er i bevegelse fra vest mot øst. Et punkt på ekvator går rundt og rundt med en hastighet på 465 m/s, eller nesten 1700 km/t, mens vi på våre breddegrader kun beveger oss halvparten så fort som dette. Hadleys tanke var at luft som flyttet seg mot nord eller sør ville få endret hastigheten sin. For eksempel ville luft som beveget seg sørover «henge igjen» i forhold til jorden og dermed bli tvunget mot vest.

Dette var en brukbar teori, rent bortsett fra at den overhodet ikke stemte overens med vindene i den virkelige verden. Men det som Hadley hadde skjønt var hvorfor luften beveger seg mot ekvator. Det er også denne delen av hans teori han er kjent for i dag.

Solstrålingen nede ved jordoverflaten er sterkest ved ekvator. Dermed er det luften i tropene som i størst grad blir varmet opp på dagtid. Og varm luft stiger, ettersom den er lettere enn kald luft. Altså er tropene en eneste stor maskin som tvinger luftmasser oppover, noe som er tydelig på dagens satellittbilder, der vi til enhver tid kan se et belte med skyer som omslynger ekvator. Søk for eksempel på den intertropiske konvergenssonen, som dette beltet heter, på internett. Slike bilder hadde ikke Hadley tilgang på, men han visste likevel at det er mye skyer og stigende luft i tropene. Han tenkte som så: «Dersom luften stiger langs ekvator, oppstår det et lavtrykk, og det må komme luft til fra både nord og sør for å ta plassen til de stigende luftmassene. Denne nye luften vil bli dratt mot vest på grunn av jordens rotasjon. Ergo østlige vinder.» Og dette er for så vidt korrekt, om enn ikke akkurat slik Hadley så for seg.

På første halvdel av 1800-tallet ble det vist matematisk at alle ting som er i bevegelse på den nordlige halvkule blir dratt mot høyre. Sør for ekvator blir de dratt mot venstre. Årsaken er jordrotasjonen. Tenk deg at du står på en karusell. Dersom du kaster en ball til en person som står tvers overfor deg, må du sikte litt til venstre for mottakeren for å treffe han. Det virker som at ballen skrur seg mot høyre, selv om det egentlig bare er karusellen som har flyttet seg mens ballen var i luften. Det samme prinsippet gjelder på den roterende jordkloden, slik at man må kompensere dersom man for eksempel skal skyte langt med en kanon.

Vinden, eller luften, som vi nå vet har masse, blir også dratt mot høyre. Derfor går ikke luften rett mot midten av et lavtrykk; den går i spiralbevegelser rundt lavtrykket, mot klokken på den nordlige halvkule, og med klokken på den sørlige halvkule. På samme måte vil luften som er på vei mot den intertropiske konvergenssonen fra nord, bli dratt mot høyre og vestover. Dette hadde amerikaneren William Ferrel (1817–1891) forstått, og i 1856 publiserte han en artikkel som forklarte det. Men som alltid i vitenskapen, selv en god forklaring er aldri komplett, og den egentlige årsaken til de østlige vindene er enda mer kompleks. Vi stopper likevel her. Ferrels teori er mer enn god nok til at vi kan fortsette.

Ferrel kunne også forklare hvorfor vindene på våre breddegrader, langt utenfor tropene, hovedsaklig kommer fra vest. At de gjør det er noe alle vestlendinger kan bekrefte. På Vigra utenfor Ålesund har de til og med et gjestehus som heter «Vestavind», formodentlig ikke uten grunn. De standhaftige vestavindene gir opphav til mange av værtegnene våre, for eksempel: «Aftenrøde gjør en god natt, men morgenrøde drypper i hatt». Hvis morgenen er rød, betyr det at det er pent vær i øst. Da er det en viss sjanse for at det er et lavtrykk og styggevær på vei fra vest. Og tilsvarende, dersom kvelden er rød, er det pent i vest og godvær på vei.

Disse værtegnene er basert på erfaring gjennom generasjoner, og er eksempler på at man ofte kan gi ganske presise værvarsler bare ved å holde øye med skyene. Det værtegnene egentlig sier er at dersom det er dårlig vær nå, så kommer det til å bli bra igjen snart. Og motsatt, hvis det er fint vær nå, kan du være sikker på at det snart blir dårlig. Meteorologisk sett gir dette en viss mening; lavtrykkene bruker ofte en dag eller to på å passere, så får man gjerne en liten pause før neste lavtrykk slår inn.

Men hvorfor er det sånn? Ferrel hadde skjønt mye, men han visste ikke hva som skjedde inni og rundt lavtrykkene. Hvorfor oppstod de plutselig ute i Atlanteren, og hvorfor skjedde det nesten alltid på samme sted? Det ble tidlig klart at dersom man ikke skjønte dette, så kunne man heller ikke drive med presis værvarsling.

Spørsmålet om hvorvidt det var mulig å forutse været dukket nemlig tidsnok opp. I andre deler av fysikken var man tidlig ute med prediksjoner. Det er og var forholdsvis enkelt å regne ut at Halleys komet vil være i perihelium, altså nærmest solen, 28. juli 2061. Men mens én komet er greit å forholde seg til, er det mange luftmolekyler å ta hensyn til i atmosfæren. Det er mange usikkerhetsmomenter, og mye rart kan skje. Og dersom man ikke forstår prosessene som gjør at ting faktisk skjer, så kommer man ikke særlig langt.

Mange var likevel optimistiske med tanke på mulighetene for å drive værvarsling i forrige århundre. Mye takket være pionérene i gruppen til Vilhelm Bjerknes ved Universitetet i Bergen, begynte man å få rimelig god oversikt over hva som styrte værutviklingen. Bjerknes hadde blitt lokket til Bergen under første verdenskrig for å etablere et værvarslingssystem i Norge. Dette var et naturlig valg av base; Bergen er en regnfull by og har i tillegg norgesrekorden i lavt lufttrykk. Bjerknes’ gruppe, som nå er kjent internasjonalt som Bergensskolen i meteorologi, fikk i de følgende årene gode muligheter til å observere lavtrykkene fra orkesterplass.

Det store bidraget fra Bjerknes og hans elever var at de kom opp med en teoretisk modell som forklarte de vesentligste kjennetegnene til et lavtrykk. Den er fremdeles i bruk, og er kjent som Den norske syklonmodellen. Syklon er et synonym for lavtrykk, og sykloner dannes fordi det er ubalanser i luftens temperaturfordeling. Langs det vi kaller fronter er de lokale temperaturforskjellene store, og det er de som er lavtrykkenes arnesteder. Vi vet at når kald luft kommer i kontakt med varm luft, for eksempel hvis man åpner et vindu om vinteren, så begynner den varme og kalde luften å blande seg med en gang. Det blir kaldt i rommet. Før tenkte man at naturen avskydde vakuum, men det er som om den også avskyr temperaturforskjeller, og lavtrykkene er dens beste måte å kvele dem på.

Bjerknes og gjengen hans la merke til at lavtrykkene aller helst oppstod langs polarfronten, som vi gjerne kaller grensesonen mellom polar og tropisk luft midt ute i Atlanteren et sted. Dette er fordi lavtrykkene bruker polarfronten til å lage sine egne fronter. Hvis vi ser på satellittbilder, ser vi et tett bånd med skyer til venstre og litt nedenfor lavtrykkets sneglehusaktige sentrum. Dette er kaldfronten, og her er kalde luftmasser i ferde med å trenge seg inn i den varmere luften i sør. Og siden kald luft er tettere og tyngre enn varm luft, så vil den trenge seg inn under den varme luften. Da blir varmluften presset oppover, og dette kan føre til intens skydannelse. Det er derfor langs kaldfronten det oftest oppstår uvær som torden, hagl og styrtregn.

Til høyre for lavtrykket finner vi varmfronten. Der er det den varme luften som beveger nordover, men siden den er så lett, legger den seg fint oppå den kaldere luften i nord. Langs varmfronten er det også nedbør, men mest sannsynlig bare lett regn eller yr. Til gjengjeld kan det stå på i lang tid. For eksempel var det en varmfront som drev over Vestlandet natt til 14. september 2005, da det ble satt ny rekord for døgnnedbør i Bergen og fire mennesker mistet livet i et jordskred på Hatlestad terrasse.

Etter noen dager vil frontene ha flyttet så mye rundt på luftmassene at temperaturforskjellene forsvinner. Da mister lavtrykket sin motor, og det dør stille ut etter vel gjennomført oppdrag. Men det er garantert nye fronter i emning ute i Atlanteren, og et nytt lavtrykk er i ferd med å dannes. Og slik fortsetter det hele høsten og vinteren gjennom, ganske enkelt fordi det er da temperaturforskjellene mellom tropene og polområdene er størst.

Ved hjelp av en unik blanding av matematisk teori og nitidige observasjoner av lavtrykkene i de norske havområdene, utviklet Bjerknes og hans gruppe sin syklonmodell. Dette gikk ikke upåaktet hen. Med matematikken på plass var det mulig å lage enkle modeller for værvarsling. En av utfordringene var å uttrykke dagens vær, det vi kaller værets initialtilstand, på matematisk form. Men hvis man klarte det, kunne man i prinsippet bruke ligninger til å regne ut hvordan det kom til å utvikle seg fremover i tid. Først ble dette gjort for hånd med blyant og papir. Man var tvunget til å gjøre grove forenklinger for å holde antall utregninger nede på et overkommelig nivå. Likevel hadde man en viss suksess. Det viste seg at noen av ligningene var særlig viktige, og ved hjelp av bare noen få av dem kunne man ofte si noe fornuftig om værutviklingen de nærmeste dagene.

Etter hvert gikk man over til å bruke datamaskiner, og optimismen tiltok i styrke. Den amerikanske meteorologen Edward Lorenz (1917–2008) var en av pionerene. Til tross for at de ligningene han brukte var temmelig enkle, så det ut til at værsystemene i modellen hans utviklet seg noenlunde i tråd med virkeligheten. Han ville derfor sette i gang en lengre simulering, eller «modellkjøring» som vi kaller det. For å spare regnetid tenkte han at det var lurt å bruke tall fra en tidligere simulering som utgangspunkt. Han punchet derfor inn tallene fra midtveis i den gamle kjøringen og satte i gang modellen på nytt.

Lorenz forventet selvsagt at været i den nye kjøringen skulle følge den videre utviklingen i den gamle. Men som ved magi skilte været i de to kjøringene lag og utviklet seg i forskjellige retninger. Årsaken var like enkel som den var uventet. For å spare litt tid hadde Lorenz punchet inn tallene med kun tre desimaler. Dette til tross for at modellen egentlig lagret tallene med seks desimaler. Selv slike små avrundingsfeil var store nok til å få de to modellkjøringene til å ende opp med to ganske ulike værtyper.

De praktiske implikasjonene er besnærende. Bittesmå variasjoner i værets initialtilstand er nok til å endre den videre utviklingen, noen ganger til det ugjenkjennelige. Som Lorenz skrev: «Kan en sommerfugls vingeslag i Brasil sette i gang en tornado i Texas?» Hans oppdagelser danner grunnlag for begrepet sommerfugleffekten, og bidro til at det oppstod en helt egen disiplin innen matematikken og fysikken: kaosteorien. Været, og naturen i det hele tatt, er preget av kaos, vet vi nå.

Den amerikanske forskeren Kerry Emanuel, en av Lorenz’ elever, har en analogi som illustrerer sommerfugleffekten. Vi slipper to blader ut i en bekk. Ti meter lenger nede i bekken plukker vi dem opp, samtidig som vi merker vi oss hvordan de hadde flyttet seg. Kan vi klare å reprodusere bevegelsene deres ved igjen å plassere dem i nøyaktig samme utgangsposisjon? Hadde vi kunnet forutse akkurat hvordan de skulle bevege seg selv med perfekt kunnskap om bekkens strømningsmønstre? Svaret på begge spørsmålene er nei. Det er like umulig som å skulle anslå på forhånd hvor hvert enkelt klesplagg i en vaskemaskin kommer til å ende opp.

Værets kaotiske natur og mangelen på gode nok målinger gjør at værvarsler for lengre enn en uke frem i tid må tas med en klype salt. Man gjør spede forsøk på sesongvarsling, altså varsler for den kommende årstiden under ett, men uten særlig suksess foreløpig. Faktisk er det lettere å varsle langt frem i tid. Men da varsler man klimaet i stedet for været.

Klimamodellene har mange fellestrekk med værvarslingsmodellene, men de består også av modeller for hav, sjøis, vegetasjon, kjemi og andre ting som endrer seg over lang tid. Med en klimamodell varsler man hvordan alt dette kommer til å se ut i fremtiden. Og selv om klimaets utvikling styres av mange forhold, for eksempel endringer i styrken på solinnstrålingen eller vulkanutbrudd, skjer alt dette på forskjellige tidsskalaer. Det tar mange hundre eller tusen år for at solstrålingen endrer seg nok til at det endrer klimaet i særlig grad, mens et vulkanutbrudd kun påvirker klimaet i noen få år.

Når det gjelder klimautviklingen de neste hundre årene, er det én faktor som er mye viktigere enn de andre. Det kommer neppe som en bombe at dette er økningen av drivhusgasser i atmosfæren, og CO2 i særdeleshet. Drivhusgasser, som også inkluderer metan, ozon, lystgass og de skumle KFK-gassene, hindrer varme som er på vei ut mot verdensrommet i å forlate atmosfæren. De tar opp noe av varmen og varmer opp luften rundt seg. Så, i neste steg, stråler de noe av denne overskuddsvarmen ned igjen mot jorden. På lang sikt fører dette til at temperaturen stiger mer eller mindre overalt på kloden.

Oppvarmingen, eller pådrivet, fra drivhusgassene er så sterk at den så å si kveler den kaotiske komponenten i været. Derfor kan man ikke si hva temperaturen på 17. mai i år 2030 kommer til å være, men man kan si at 17. maiene på den tiden etter all sannsynlighet blir varmere enn 17. maiene i dagens klima. Mot slutten av dette århundret regner man med en oppvarming på flere grader globalt sett, og den aller største endringen forventes å komme i Arktis og i sårbare områder som Afrika og Midt-Østen.

Det har skjedd mye innen meteorologien siden Aristoteles skrev at skyene inneholdt «en slags ild». Vi forstår ganske mye om både vær og klima, og tross alt er ikke værvarslene så elendige når det kommer til stykket. Da hadde ikke yr.no vært Norges mest besøkte nettsted. Mange, deriblant jeg, er innom flere ganger om dagen for å sjekke værutsiktene. Yr er veldig nyttig, men det mangler fremdeles noen små detaljer: på siden for Bergen ønsker jeg meg for eksempel en knapp som det står ”Hvit jul” på, rett ved siden av den med ”Tørr høst”.

Stoltenbergs klimaoptimisme

Det er fint å tenke på at vi har en statsminister som tror at ny teknologi kan løse klimaproblemene, men det hadde vært spennende å få vite hvilken teknologi han mener.

Under lanseringen av sin nye bok, viste Stoltenberg helt korrekt til den globale utfasingen av KFK-gassene (de som laget hullet i ozonlaget) som en suksess. I følge aftenposten.no sa han:

De gassene er så godt som borte. Og de er jo ikke fjernet ved at vi ikke lenger har kjøleanlegg i bilen eller bruker deodoranter, vi har bare andre deodoranter og andre kjøleanlegg. Dét er fortellingen om de fleste miljøproblemer. Da må det også være mulig å løse klimaproblemet.

Norge ligger under
Men statsministeren vet at klimakrisen er, for å si det mildt, større i omfang enn ozonkrisen. Hele verden har gjort seg avhengig av fossile brensler som olje, gass og kull, og vi slipper ut mer drivhusgasser som CO2 (karbondioksid) enn noensinne.

Det holder ikke å bytte fra AXE til Cosmica denne gangen. Det er som om vi ligger under 0–2 når ordinær tid er ute. Forventningene foran COP15, det store klimatoppmøtet i København i desember, er store. Dersom vi skal unngå farlige klimaendringer, må vi få slutt på den globale handlingslammelsen siden Kyoto-avtalen ble signert i 1997.

+ 2 grader
CO2-innhold måles i enheten ppm (parts per million), som sier hvor mange milliondeler av luftens volum som består av CO2. I «pre-industriell» tid, altså frem til 1800-tallet, var CO2-innholdet i atmosfæren forholdsvis stabilt på omtrent 280 ppm. I 2008 var det på 386 ppm, en økning på en tredjedel og høyere enn på flere millioner år.

Med dagens vekst i CO2-innholdet på omtrent en halv prosent i året kommer det opp i 560 ppm rundt år 2080. Dette tilsvarer en dobling av det pre-industrielle nivået og vil i følge klimamodellene gi en global oppvarming på to grader eller mer.

Ikke før år 3000
Merk at utslipp ikke er det samme som innhold. CO2-utslippene øker i dag med 2–3 % i året, altså betydelig raskere enn CO2-innholdet i atmosfæren. Dette er fordi karbon har et komplekst kretsløp. I dag tas omtrent en tredjedel av utslippene opp i havet, mens det i tillegg tas opp CO2 i vegetasjonen og jordsmonnet. Dermed skulle man kanskje tro at CO2-innholdet ville ha gått raskt ned dersom man stoppet utslippene.

Nye resultater indikerer imidlertid at selv om vi klarer å kutte alle utslipp idet CO2-innholdet i atmosfæren når 560 ppm, så vil ikke CO2-innholdet synke til dagens nivå før i år 3000.

I klartekst betyr dette at alt det vi med dagens vekst slipper ut de neste 70 årene, vil det ta naturen 1000 år å absorbere. Den globale oppvarmingen vil fortsette i lang tid selv med store reduksjoner av utslippene.

Det er derfor ikke vanskelig å forstå hvorfor Stoltenberg er tvunget til å være optimistisk på teknologiens vegne. Det er vi alle; uten innovative teknologiske løsninger kommer CO2- og temperaturkurvene til å peke altfor bratt oppover.

Mens vi venter på Mongstad
Men hvilken teknologi er det egentlig vi er optimistiske på vegne av? Regjeringen planlegger i samarbeid med StatoilHydro å bygge et gasskraftverk som trekker ut CO2 og lagrer den i berggrunnen under havet utenfor Mongstad. Håpet er at denne teknologien på sikt kan spres til andre kraftverk rundt i verden, for eksempel til de mange kullkraftverkene i Kina. Slik CO2-fangst er uhyre viktig, men den gjør ingenting med utslippene fra mobile enheter som biler og fly.

Mens vi venter på Mongstad må vi tenke nytt. Jeg blir stadig sikrere på at vi blir tvunget til å hente ut CO2 fra vanlig luft. I dag er det vegetasjonen og havet som gjør dette, men ikke på langt nær raskt nok og i stort nok omfang.

Bygge kunstige trær
Jeg tror vi kommer til å bli nødt til å bygge kunstige trær. Det finnes allerede enkle prototyper på slike. Ved hjelp av forholdsvis enkel kjemi kan man binde CO2 opp i natron (NaHCO3), en av ingrediensene i bakepulver. Deretter kan CO2-en skilles ut og lagres ved anlegg som Mongstad. Og dette er bare ett av mange forslag til hvordan fangst fra vanlig luft kan gjøres. Bedre utnyttelse og vedlikehold av jordens vegetasjon og jordsmonn er en annen opplagt løsning.

Gjødsle med jern
Britiske Royal Society gav 1. september ut en rapport om geoengineering, som de definerte som «bevisste, storskala inngrep i jordens klimasystem med hensikt å redusere global oppvarming». Alt fra innsprøyting av svovel i stratosfæren til gjødsling av havet ved hjelp av jern ble vurdert, men CO2-rensing av vanlig luft ble regnet som et helt nødvendig tiltak.

Det er dyrere med CO2-fangst fra vanlig luft enn å rense gassene der de blir sluppet ut, men den store fordelen er at det kan gjøres hvor som helst. CO2 fordeler seg jevnt i atmosfæren, slik at gassen fra et kullkraftverk i Kina i prinsippet kan hentes ut fra luften på Mongstad.

Forlik som sovepute
Men selv om CO2-fangst fra luft er både genialt og nødvendig, vil det ikke kunne kompensere fullt ut for utslippene våre. Vi må kutte kraftig i utslippene fra fossile brensler. Dette betyr at vi må høste vindkraft, bølgekraft, tidevannskraft og solenergi i et raskt økende tempo.

Den norske klimadebatten dreier seg til en viss grad om gjensidig skryt blant partiene (utenom Frp) for at de kom til et klimaforlik. I realiteten ser dette forliket ut til å utgjøre en sovepute for politikerne. De er enige, så det er liksom ingen vits å fortsette diskusjonen.

Scoring på overtid
Velgerne er imidlertid opptatt av det globale klimaproblemet, og jeg mener at visjonære planer ville ha fanget oppmerksomheten deres.

Norge har takket være sin geologi og sin teknologiske ekspertise en mulighet til å være toneangivende når det gjelder CO2-fangst ikke bare fra gasskraftverk, men fra vanlig luft. Vi ligger som sagt under ved ordinær tid, men det er mulig å score både to og tre mål på overtid.

Denne kronikken stod på trykk i Bergens Tidende 8. september 2009.

Varsling av polarstormer

Oppgaven min i det forskningsprosjektet jeg jobber på er å finne koblinger mellom polarstormer (inkludert polare lavtrykk) og store værmønstre. I juni fikk jeg publisert en artikkel som dreier seg om dette. Her er et sammendrag jeg skrev for Bjerknessenterets hjemmesider:

I en ny studie blir det tatt et skritt mot bedre varsling av uvær i polare strøk. Kaldluftsutbrudd over havet kan knyttes til store værmønstre, og dermed åpnes det for å bruke nye virkemidler for å varsle slike hendelser.

Marine kaldluftsutbrudd er det viktigste arnestedet for uvær til havs i polare strøk. Et MK er en storskala forflytning av kald luft, typisk fra områder dekket av sjøis, inn i regioner med åpent hav. Temperaturkontrasten mellom det relativt varme havet og luften kan være mer enn 20 grader, og dette fører til stigende luft og lavtrykksdannelse. Det mest kjente værfenomenet som er knyttet til MK’er er polare lavtrykk (polarstormer). Disse har, til tross for at de er mindre i utstrekning, blitt sammenlignet med tropiske orkaner, og kan produsere vinder med orkan styrke og store snømengder. MK’er utgjør dermed en betydelig del av risikobildet både til havs og langs kysten i Norge, Russland, Island, Japan og til og med De britiske øyer. MK’er er også viktige faktorer i å bestemme hvor mye varme som overføres fra havet til luften om vinteren. Slikt varmetap er knyttet til dypvannsdannelse og styrken på den termohaline sirkulasjonen, det store «samlebåndet» av varmeenergi i havet. I en ny studie, som ble publisert i Climate Dynamics og som ble ledet av Bjerknesforskeren Erik Kolstad, undersøkes sammenhengen mellom de store værmønstrene og MK’er. Over De nordiske hav er det sterke høytrykksrygger over Grønland, enten alene eller sammen med sterke lavtrykksanomalier over Nordøst-Europa, som er mest fordelaktig for dannelse av MK’er. Dette kan være viktig fordi slike forhold er knyttet til den negative fasen av Den nordatlantiske oscillasjonen, det mest dominerende værmønsteret i Nord-Atlanteren. Dette betyr at en potensiell fremdrift i varsling av NAO – et stort forskningsfelt – vil kunne komme varslingen av MK’er til gode.

Fullstendig referanse: Kolstad, E. W., Bracegirdle, T. J. & Seierstad, I. A. (2009), Marine cold-air outbreaks in the North Atlantic: temporal distribution and associations with large-scale atmospheric circulation, Climate Dynamics, 33(2), 187-197.

Artikkelen kan lastes ned her.

Ny bok: «Hva er KLIMA»

Fra og med denne uken er boken «Hva er KLIMA» tilgjengelig. Jeg har skrevet den sammen med Øyvind Paasche, en god kollega og (fremdeles) venn på Bjerknessenteret.

Kort og godt handler boken om hvordan klimasystemet funker. Hvorfor har det kommet istider med 100 000 års mellomrom, og hvorfor begynte dette for noen få millioner år siden. Og hvorfor blir ikke hvert år varmere enn det forrige når CO2-innholdet i atmosfæren øker for hvert år? Håpet vårt er at boken skal lære folk hvilke drivkrefter som ligger bak vær og klima, så kanskje vi slipper noen av de håpløse utspillene i media (fra journalister, politikere og selvlærte eksperter).

Boken er tilgjengelig for salg hos bokhandlerne, samt på nett:

Og så var det slutt på min kjennskap til bokhandlere på nett… Boken koster 159 kr og er på litt under 150 sider. Fin liten pocket!