Drivhusvirkningen af CO2 bliver tilsyneladende kraftigere, når temperaturerne på Jorden stiger. Dermed kan den globale opvarmning få en hidtil overset selvforstærkende effekt, der kan gøre kloden varmere, end antaget. Det viser et nyt studie, som DTU Space har været med til at udføre.
Den globale opvarmning som følge af menneskeskabte drivhusgasser som CO2 vil ikke kun komme til at afhænge af omfanget af fremtidens udledning af gasserne. Drivhusgassernes virkning forstærkes nemlig af vanddamp, skyer og andre komponenter i Jordens atmosfære. Dette fænomen kaldes klimafølsomheden, og det defineres sædvanligvis som den opvarmning, der opstår ved en fordobling af mængden af CO2 i atmosfæren.
Nu viser ny forskning, at klimafølsomheden selv afhænger af den globale temperatur. Det har klimamodeller før antydet. De nye analyser af fortidens klima viser, at klimafølsomheden var betydeligt højere i fortidens varme klima. Det indebærer, at virkningen af CO2 øges, når temperaturerne på Jorden stiger. Mens klimafølsomheden ligger på cirka 3,0 grader i dag, så var den under tidligere tiders varmere perioder oppe på 5,1 grader. Kombineret med nylige vurderinger, som viser, at klimafølsomheden under den seneste istid kun var omkring 2 grader, giver undersøgelsen en stærk evidens for, at klimafølsomheden stiger med Jordens temperatur og dermed forstærker den globale opvarmning.
Opvarmning kan forstærkes
Studiet er publiceret online i dag i det videnskabelige tidsskrift Geophysical Research Letters. Det er kommet til i samarbejde mellem forskere fra Niels Bohr Institutet, DTU Space og universiteter i USA og Chile. Ifølge leder af studiet professor Gary Shaffer fra Københavns Universitet og Magallanes Universitetet i Chile, er resultatet af forskningen dårligt nyt for menneskeheden, eftersom “en større klimafølsomhed overfor en opvarmning kan gøre Jorden endnu varmere og dermed yderligere forstærke opvarmningen”.
"Hvis vi ønsker at begrænse temperaturstigninger ved at begrænse CO2-udledninger, så gør det en stor forskel, om en fordobling af CO2-koncentrationen i atmosfæren giver en temperaturstigning på blot 1,5 grad, og dermed giver plads til fremtidige emissioner, eller om den øger temperaturen med 4,5 grader"
Jens Olaf Pepke Pedersen, seniorforsker DTU Space
For 25 år siden vurderede forskerne, at klimafølsomheden lå et sted mellem 1,5 og 4,5 grader - med 3 grader som den mest sandsynlige værdi - og det tal har ikke ændret sig siden dengang.
”Hvis vi ønsker at begrænse temperaturstigninger ved at begrænse CO2-udledninger, så gør det en stor forskel, om en fordobling af CO2-koncentrationen i atmosfæren giver en temperaturstigning på blot 1,5 grad, og dermed giver plads til fremtidige emissioner, eller om den øger temperaturen med 4,5 grader, hvor det i så fald haster rigtig meget med at få standset udledningerne,” siger seniorforsker ved DTU Space Jens Olaf Pepke Pedersen, som er en af medforfatterne til det nye videnskabelige arbejde.
Hjælp fra fortidens klima
Klimafølsomheden afhænger af en række egenskaber ved Jordens klimasystem, som der er stor usikkerhed om, blandt andet omkring skydækkets udbredelse og sammensætningen af skyer. Den er derfor svær at få styr på. I de nye undersøgelser er der hentet hjælp fra Jordens fortid.
Den nye undersøgelse bygger på rekonstruktioner og klimamodelleringer af en episode med global opvarmning for 56 millioner år siden, som er foretaget ved hjælp af modellen DCESS (Danish Center for Earth System Science). Begivenheden, der er kendt som det palæocene-eocæne termale maksimum (PETM), blev sat i gang af massive udslip af kulstof til atmosfæren, og har længe været fremhævet som en mulig analogi til nutidens globale opvarmning.
Rekonstruktioner af fortidens temperaturer viser, at Jorden allerede før PETM var omkring 10 grader varmere end i dag og herefter yderligere varmede op med 5 grader under selve PETM. I undersøgelsen blev en række mineralogiske og andre data fra PETM kombineret med modelkørsler for at beregne atmosfærens koncentration af CO2 såvel før som i løbet af PETM episoden, ligesom kilden til CO2-udslippene også kunne vurderes.
Herudfra kunne klimafølsomheden beregnes. Resultatet blev, at mens den altså ligger på cirka 3,0 grader i dag, var den 4,5 grader i tiden før PETM og hele 5,1 grader under PETM.
CO2 vil få større effekt nu
Studiet viser også, at den mængde kulstof, som drev opvarmningen i PETM-perioden, var på størrelse med nutidens reserver af fossile brændsler på omkring 4.000 milliarder tons.
”Når denne mængde kulstof trods alt kun gav en opvarmning på omkring 5 grader, skyldes det, at der allerede var meget CO2 i fortidens atmosfære, omkring 1.000 ppm (milliontedele),” siger Jens Olaf Pepke Pedersen.
”I dag, hvor atmosfæren indeholder langt mindre CO2 – cirka 400 ppm– vil en tilsvarende ekstra mængde kulstof have en langt større effekt, fordi den vil kunne mangedoble CO2-koncentrationen”.
Billedet over artiklen viser Bispehuen på Limfjordsøen Fur, som er en høj top af moler med talrige lag af aske fra de enorme vulkanudbrud, der fandt sted i overgangen mellem palæocæn og eocæn for 56 millioner år siden, hvor Jorden var langt varmere end i dag. Bispehuen er dannet i forbindelse med voldsomme vulkanudbrud omkring nutidens Island. (Foto: K.P. Pedersen).
Klimafølsomheden er defineret som den samlede temperaturstigning, der vil ske ved en fordobling af CO2-koncentrationen i Jordens atmosfære. CO2-tilførslen vil i sig selv kun give anledning til en opvarmning på omkring 1 grad. Men fordi denne opvarmning ændrer på blandt andet mængden af vanddamp og skyer, forstærkes virkningen og den samlede temperaturstigning, som således er klimafølsomheden, bliver derfor større. Klimafølsomheden vurderes at være i intervallet mellem 1,5 og 4,5 grader i dag, hvilket giver en middelværdi på 3,0 grader, men med stor usikkerhed på tallet.
I det nye studie er klimafølsomheden bestemt ved at kombinere en klimamodel med data fra en periode med global opvarmning for 56 millioner år siden. Resultatet er vist i figuren nedenfor. Den grønne bjælke (MD) viser klimafølsomheden i dag (gennemsnitstemperaturen er ca. 14 grader C, den vandrette akse. Klimafølsomheden er ca. 3 grader, som er opgivet i K på den lodrette akse.) Den blå (LGM) er beregninger af klimafølsomheden under den seneste istid, hvor de globale gennemsnitstemperaturer var omkring 3-4 grader lavere end i dag. De nye resultater viser klimafølsomheden sidst i palæocæn, den orange bjælke (LP), med temperaturer cirka 10 grader højere end i dag, og under det palæocæne-eocæne termale maksimum (den røde bjælke, PETM), for 56 millioner år siden, hvor temperaturen var 15 grader højere end i dag, og klimafølsomheden også var væsentlig højere, nemlig cirka 5 grader.