Hvad er forholdet mellem kuldioxid og temperaturstigning? Werner Wittersheim

Mennesker udsender CO₂ og andre drivhusgasser ud i atmosfæren. Når disse gasser opbygges, fanger de ekstra varme og gør klimaet varmere. Men hvor meget varmere?

Forskere har længe forstået, at CO₂ koncentrationer i atmosfæren bidrager til jordens naturlige drivhuseffekt. Denne forståelse er forudgående fra det 20. århundrede og var baseret på den grundlæggende videnskab om stråling i 1800-tallet.

En hurtig undersøgelse af den geologiske registrering bekræfter dette link; tidligere atmosfærer med høj CO₂ koncentrationer har altid været varmere i den nylige geologiske registrering.

Efterhånden som vores forståelse af den forbedrede drivhuseffekt og en menneskelig påvirkning af klimaet er steget - er det blevet noget af et videnskabeligt imperativ at finde ud af forholdet mellem kuldioxid og opvarmning. Hvor meget varmere gør hver CO-enhed₂ få os til at?

Dette forhold mellem CO₂ og opvarmning er kendt som klimaets "følsomhed" over for CO₂.

At bestemme klimafølsomhed hjælper os med at forstå vores fremtidige risici og plan for fremtidige klimaændringer.

To typer følsomhed

Klimasystemet er ekstremt kompliceret, ligesom mennesker påvirker det. For at forstå de grundlæggende processer forenkler vi systemet og overvejer to forskellige følsomhedsmål.

Disse mål kaldes ”forbigående klimarespons” og ”ligevægtsklimafølsomhed”.

Den "forbigående klimarespons" er et mål for, hvor meget varmere klimaet vil få, når det stadig presses af menneskelig aktivitet.

Ligevægtsresponsen viser, hvad slutresultatet er hundreder af år ned på banen.

Forbigående klimarespons

Den kortvarige klimarespons er defineret af, hvor meget den globale gennemsnitstemperatur ville stige, hvis vi skulle hæve CO₂ indholdet af atmosfæren med 1% hvert år, sammensat, fra præindustrielt niveau (på 280 dele pr. million) til dobbelt så stor værdi. Med denne stigningstakst ville dette tage 70 år.

Dette mål af følsomhed fortæller os, hvor meget atmosfæren ville varme under disse omstændigheder.

Det er vigtigt at bemærke, at følsomheden over for dobbelt CO₂ er ikke en "fremskrivning" af klimaændringer: forskere siger ikke, at denne fordobling faktisk vil ske på denne måde. Det er snarere en forenklet teknik, som forskere bruger til at forstå, hvordan temperatur måske reagere på stigende CO₂ niveauer.

Den forbigående klimarespons kan derfor ikke direkte sammenlignes med de klimaprognoser, som IPCC eller andre organer har frigivet.

Man kan tænke på følsomhed over for dobbelt CO₂ som analog med menneskelig følsomhed over for en standard, målt dosis af et bestemt lægemiddel. Når vi ved, hvordan vi reagerer på en dosis, kan vi udlede, hvordan vi kan reagere på mere af det samme.

Ligevægts klimafølsomhed

Den forbigående klimarespons fortæller os kun en del af billedet, mængden af ​​opvarmning hovedsageligt ved det øjeblikkelige CO₂ koncentrationerne er fordoblet.

Imidlertid opvarmes forskellige dele af klimasystemet til forskellige hastigheder; for eksempel varmer atmosfæren meget hurtigere end verdenshavene.

Havene gennemsnit næsten fire kilometer i dybden og dækker mere end tre fjerdedele af jordoverfladen. Det er en kolossal mængde vand (1.3 milliarder kubik kilometer, ved de fleste estimater); derfor vil det tage meget lang tid at varme op.

Hvad klimamodeller og den virkelige verden viser os er, at verdens dybere rækkevidde først begynder at varme som reaktion på forhøjet CO₂ (Se her og her), men vil fortsætte med at gøre det i hundreder af år.

Med andre ord er oceanerne ikke i balance med atmosfæren.

Den forbigående klimarespons er derfor den opvarmning, som planeten oplever en gang CO₂ niveauerne er fordoblet, men længe inden temperaturudligningen mellem havene og atmosfæren er nået.

Ligevægtsklimafølsomheden spørger, hvor meget opvarmning der ville opstå, hvis CO₂ forbliver to gange det oprindelige niveau, og vi venter, indtil atmosfæren og havet kommer i temperaturbalance.

Når vi vender tilbage til vores medicinske analogi, svarer ligevægtsresponset til, hvordan man skal føle sig, efter at behandlingen er løbet hele vejen.

I klimasystemet kan dette tage hundreder, hvis ikke tusinder af år.

Ligevægtsklimafølsomheden skal være større end den forbigående klimarespons, fordi opvarmningen finder sted over en meget længere periode, og klimaet har tid til fuldt ud at reagere på den øgede CO₂.

Estimering af klimafølsomhed

Der er flere måder at estimere klimafølsomhed på. Vi kan bruge:

• klimamodeller. Dette er matematiske repræsentationer af klimasystemet, der er baseret på fysikkens og kemiens love. De indeholder vores bedste forståelse af de fysiske processer, der fungerer i atmosfæren, oceanerne, landoverfladen og kryosfæren (sne og is)

• information fra fjerne fortidsklima, f.eks. fra den sidste istid. Paleoklimatrekonstruktioner kan afsløre, hvordan Jordens klima reagerede på naturlige "skubbe", såsom ændringer i planetens Orbit, og tilknyttede ændringer i CO₂.

• data om, hvordan Jorden reagerer på det korte, skarpe klimastød, den får fra store vulkaner. F.eks. Spyttede Mt Pinatubo i 1991 millioner af tons partikler i atmosfæren, hvilket reflekterede noget indgående sollys og resulterede i en to-tre-årig dukkert i jordens temperaturer

• nylige klimatendenser. Dette hjælper os med at evaluere, hvor meget klimaet har varmet i de sidste 50 år som svar på CO₂ vi har allerede udsendt.

Samler det hele

Hvert sjette år eller deromkring Det Mellemstatslige Panel om Klimaændringer (IPCC) undersøger udtømmende alle beviser, og sætter dem sammen for at give det bedste skøn over, hvor følsomt vores klima er for stigende niveauer af drivhusgasser i vores atmosfære.

IPCC rapporterer i 1990, 1992, 1995, 2001 og den nylige rapport i 2013beregnet alle et sandsynligt område af ligevægts klimafølsomhed fra 1.5 til 4.5 ° C (selvom 2007-rapporten ændrede den lidt til 2.0 ° C til 4.5 ° C). Dette viser en bemærkelsesværdig konsistens over mere end 20 år.

Dette betyder, at hvis vi holdt CO₂ niveauer på to gange indledende niveauer, og ventede i hundreder af år på, at varme i atmosfæren og havet blev i balance, den samlede opvarmning ville være mellem 1.5 ° C og 4.5 ° C.

Den kortvarige klimarespons estimeres til omkring 1.0 til 2.5 ° C. Det betyder, at hvis vi øger den atmosfæriske kuldioxid fra det preindustrielle niveau med 1% om året, indtil det er fordoblet (hvilket vil tage 70 år), kan vi forvente, at klimaet varmes op mellem 1C og 2.5C.

Hvad betyder dette for den globale opvarmning?

Målinger af klimafølsomhed gør det muligt for forskere let at sammenligne klimamodeller med hinanden og med observerede ændringer. Og fordi ligevægtsklimafølsomhed har været i brug i mere end 30 år, kan det hjælpe os med at spore, hvordan vores estimater har ændret sig over tid.

Men klimafølsomhed fortæller os ikke direkte, hvilke temperaturændringer vi kunne forvente i det næste århundrede.

Den bedste vejledning til fremtidig opvarmning leveres af fremskrivninger fra den nuværende generation af klimamodeller. De indikerer, at opvarmning vil afhænge stærkt af niveauet for fremtidige emissioner - af ”scenariet”.

For et højemissionsscenarie, CO₂ niveauer stiger til mere end 900 dele pr. million i 2100 sammenlignet med præindustrielle niveauer på 280 dele pr. million. I dette scenario projicerer modeller slutningen af ​​århundredets opvarmning på 3.2 ° C til 5.4C over en basislinje fra 1850 til 1900.

For et scenario med lavemission, hvor CO₂ niveauer toppen falder derefter til 420 dele pr. million, modeller projicerer opvarmning på 0.9C til 2.3C i 2100.

Om forfatteren

Robert Colman, leder af teamet for klimaforandringsprocesser, Australian Bureau of Meteorology og Karl Braganza, direktør, afdeling for klimaovervågning, Australian Bureau of Meteorology

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide

af Joseph Romm
Den væsentligste grundmand til, hvad der vil være det afgørende spørgsmål i vores tid, Klimaændringer: Hvad alle har brug for at vide® er et klart øje overblik over videnskaben, konflikterne og implikationerne af vores opvarmende planet. Fra Joseph Romm, Chief Science Advisor for National Geographic's År med at leve farligt -serien og en af ​​Rolling Stone's "100 mennesker, der skifter Amerika," Climate Change tilbyder brugervenlige, videnskabeligt strenge svar på de mest vanskelige (og ofte politiserede) spørgsmål omkring, hvad klimatolog Lonnie Thompson har betragtet som "en klar og nuværende fare for civilisationen." Fås på Amazon

Klimaændringer: Videnskaben om global opvarmning og vores energi fremtid 2. udgave Udgave

af Jason Smerdon
Denne anden udgave af Climate Change er en tilgængelig og omfattende guide til videnskaben bag global opvarmning. Smukt illustreret er teksten rettet mod studerende på forskellige niveauer. Edmond A. Mathez og Jason E. Smerdon giver en bred, informativ introduktion til videnskaben, der ligger til grund for vores forståelse af klimasystemet og virkningerne af menneskelig aktivitet på opvarmningen af ​​vores planet. Mathez og Smerdon beskriver de roller, som atmosfæren og havet leg i vores klima, introducer begrebet strålingsbalance og forklar klimaændringer, der skete i fortiden. De detaljerer også de menneskelige aktiviteter, der har indflydelse på klimaet, såsom drivhusgas- og aerosolemissioner og afskovning, samt virkningerne af naturfænomener. Fås på Amazon

Videnskaben om klimaforandringer: et praktisk kursus

af Blair Lee, Alina Bachmann
Videnskaben om klimaændringer: Et hands-on-kursus bruger tekst og atten praktiske aktiviteter at forklare og lære videnskaben om global opvarmning og klimaændringer, hvordan mennesker er ansvarlige, og hvad der kan gøres for at bremse eller stoppe frekvensen for global opvarmning og klimaændringer. Denne bog er en komplet, omfattende guide til et væsentligt miljøemne. Emner, der er dækket af denne bog, inkluderer: hvordan molekyler overfører energi fra solen til at varme atmosfæren, drivhusgasser, drivhuseffekten, global opvarmning, den industrielle revolution, forbrændingsreaktionen, feedback-løkker, forholdet mellem vejr og klima, klimaændringer, kulstofdræn, udryddelse, kulstofaftryk, genbrug og alternativ energi. Fås på Amazon

Fra udgiveren:
Køb på Amazon går til at bekæmpe omkostningerne ved at bringe dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, og ClimateImpactNews.com uden omkostninger og uden annoncører, der sporer dine browservaner. Selv hvis du klikker på et link, men ikke køber disse valgte produkter, betaler alt andet, du køber i det samme besøg på Amazon, en lille provision. Der er ingen ekstra omkostninger for dig, så vær venlig at bidrage til indsatsen. Du kan også bruge dette link at bruge til Amazon når som helst, så du kan hjælpe med at støtte vores indsats.