Kritisk sollys p? klimadebatten

Usikkerhet i klimarapporten?

Mens regjeringer rundt om i verden i disse dager undertegner avtaler som har til hensikt ? begrense den globale oppvarmingen, finnes det en rekke forskere som mener at solens rolle er sterkt undervurdert og delvis neglisjert i denne sammenheng. En f?r ofte inntrykk av at IPCC i sine rapporter ?sl?r fast? at forbrenning av fossilt brennstoff er hoved?rsaken til at den globale temperaturen har steget siden slutten av 1800-tallet. Men teoriene som kopler menneskeskapt CO2 med klima, har lenge blitt skarpt kritisert. Selv Ben Santer, atmosf?refysiker ved Lawrence Livermore National Laboratory i California og en av hovedforfatterne av IPCCs rapport, har p?pekt at det finnes indikasjoner p? det motsatte, og at det hefter store usikkerheter ved resultatene fra klimamodellene. Det er riktig at IPCC i sin rapport understreker at det er betydelige usikkerheter knyttet til sentrale sp?rsm?l. Denne informasjonen kommer imidlertid ikke godt nok frem i klimarapportens oppsummeringsdel (den som i stor grad blir lest av politikere og presse), og lite av denne informasjonen kommer dermed videre.

Eksisterer det en global oppvarming?

I den p?g?ende klimadebatten er det blitt gjentatt at 1997 var det varmeste ?ret siden 1400-tallet. Dette er ogs? et av USAs visepresident Al Gores favorittutsagn n?r ?klima? st?r p? den politiske dagsorden. Det unnlates imidlertid ? nevnes at det sannsynligvis var enda varmere rundt 1100-tallet (0.75 grader varmere enn dagens temperatur). Og det trekkes sjelden inn at det for 2500-3000 ?r siden muligvis var opp til 3 grader varmere.

Mot slutten av 1970-?rene startet m?linger av temperaturen med satellitter. Dette er selvsagt sv?rt kort tid i forhold til de tidsskalaer som er interessante i forbindelse med klimavariasjoner. Men det er viktig og interessant ? kunne sammenholde m?linger gjort fra satellitter og med ballonger med m?linger fra bakken. M?linger av temperaturen p? bakken og fra satellitt- og ballongm?linger synes ? oppvise vidt forskjellige trender i l?pet av denne perioden. Bakkem?linger som IPCC baserer seg p?, viser en global oppvarming p? ca. 0.13 grader per ti?r. Det b?r bemerkes at temperaturm?linger fra bakken, som vanligvis benyttes i IPCCs beregninger av global oppvarming, er blitt sterkt kritisert. Kritikken rettes blant annet mot utvelgelsen av m?lestasjoner, som viser seg ? ligge n?r tett befolkede omr?der. M?lingene forventes her ? v?re p?virket av den lokale temperaturstigningen som normalt f?lger av urbanisering. I omr?der med lav befolkningstetthet finner en lite eller ingen ?kning i temperaturen. Effektene av urbaniseringen underbygges av satellittm?linger som ogs? har en global dekning i motsetning til bakkestasjonene.

Stikk i strid med m?lingene fra bakken viser satellitt- og ballongm?linger av temperaturen i nedre troposf?re en svak nedadg?ende trend de siste 18 ?rene (henholdsvis -0.01 til -0.07 grad per ti?r). I denne delen av atmosf?ren antyder IPCCs klimamodeller en temperatur?kning p? hele 0,23 grader per ti?r! Satellittm?lingene er ogs? ofte blitt kritisert idet det hevdes at resultatene skyldes vanskeligheter med kalibrering mellom de ulike satellitter, og at disse har mistet h?yde p? grunn av ?kt solaktivitet, noe som har innvirket p? resultatene. En fersk gjennomgang og revurdering av satellittm?lingene viser fremdeles en svak nedadg?ende trend (-0.01 grad), hvilket er i motstrid til beregnet ?kning med klimamodellene. Omfattende m?linger fra satellitter gir dermed ikke holdepunkter for at det de seneste 15-20 ?rene har funnet sted noen global oppvarming i den nedre del av jordatmosf?ren.

Med andre ord st?r vi overfor to muligheter: Enten eksisterer det ikke noen vesentlig global oppvarming eller s? stiger bakketemperaturen samtidig som temperaturen i den nedre troposf?ren viser en svak avkj?ling. Det siste betyr at koplingen mellom bakke- og atmosf?retemperaturene er meget kompleks, og som klimamodellene ikke fanger opp.

En kan ved ulike metoder ansl? at den globale temperaturen har variert med omkring 0.5 grad i l?pet av de siste 100 ?r, som vist i Figur 1. En ser her at den sterkeste ?kningen fant sted f?r omkring 1940. Med utgangspunkt i estimerte menneskeskapte utslipp av CO2 tilsier klimamodellene at en skulle ha en global temperatur?kning p? 0.5 - 1.5 grader i samme periode. Problemet i denne forbindelse er at de globale temperatur?kningen fant sted f?r de antatt sterke CO2-utslippene, mens det de seneste 50 ?r ikke har v?rt en p?viselig temperatur?kning.

Hvis menneskeskapte drivhusgasser ikke kan forklare oppvarmingen tidligere i dette ?rhundre, hva kan s? ?rsaken til denne v?re? Et mulig svar som n? f?r ?kt oppmerksomhet, er at s? vel energiutstr?lingen fra solen som andre forhold hvor sol og jord vekselvirker, varierer med tiden.

Solens betydning for klimaet

I et astronomisk perspektiv er solen en ganske alminnelig stjerne, som samtidig er forutsetningen for alt liv p? v?r planet. Solens overflate er meget kompleks og dynamisk. Den best?r av et ?sydende? varmt, turbulent plasma, som er delvis styrt av magnetiske felter. Dette sv?rt dynamiske bildet er blitt tegnet stadig skarpere etter de siste ?rs kontinuerlige observasjoner med satellitten Solar and Heliospheric Observatory (SOHO), hvor Universitetet i Oslo er en aktiv deltaker.

Solen lyser stadig sterkere

Solens luminositet, dvs. dens totale utstr?ling, bestemmes av hvor meget hydrogen som forvandles til helium per tidsenhet i dens indre. Forbrenningshastigheten bestemmes av temperatur og gasstrykk i kjernen. P? grunn av den gradvis ?kende relative mengde helium i solens kjerne, ?ker temperaturen svakt, hvilket igjen f?rer til ?kt forbrenning og derved ?kt utstr?ling. Beregninger viser at solens lysstyrke har ?kt med n?r 30 prosent siden den var nydannet, for minst 4.5 milliarder ?r siden. I l?pet av noen hundre ?r utgj?r dette selvsagt meget sm? endringer i str?lingsfluksen, men den gir klimaforskere muligheter for ? sammenholde beregninger av arkaiske klimaforhold med geologiske indikasjoner p? hvordan det har v?rt.

Geologiske studier av forholdene p? jorden for 2.8 - 3.5 milliarder ?r siden viser ingen tegn p? kontinentale istider. Jorden synes ? ha v?rt isfri fra 80 til 90 prosent av sin historie. Siden den arkaiske solen str?lte betydelig mindre enn i dag, m? det ha v?rt en sterkere drivhuseffekt p? den tiden som forhindret havene fra ? fryse til is. Dette synes ikke klimamodellene ? kunne h?ndtere.

Den aktive solen

Siden Galileo og hans samtidige tok teleskopet i bruk p? begynnelsen av 1600-tallet, har en jevnlig kunnet observere detaljer p? solens overflate. De mest fremtredende strukturene er solflekkene. Den unge tyskeren Heinrich Schwabe p?viste i 1843 at antallet flekker varierte med en periode p? omkring elleve ?r. En vet i dag at perioden kan variere mellom ni og 13 ?r. Et veiet forhold av antall flekker og grupper av flekker ble noe senere innf?rt som et m?l for intensiteten i aktiviteten. I tillegg til perioden p? elleve ?r, ser man ogs? tydelige forandringer i aktivitetsniv?et over perioder p? 80-90 ?r. Figur 2 viser indikasjoner p? langperiodiske forandringer i solens aktivitetsniv? de seneste 1000 ?r. Legg merke til at i perioden 1645 - 1715, som gjerne refereres til som Maunder Minimum, s? man sv?rt f? flekker p? solen.

Solaktivitet er generelt knyttet til lokale konsentrasjoner av magnetiske felter. Aktiviteten omfatter ogs? ekstra lyse omr?der (?fakler?) utenfor og omkring flekkene, ?skyer? av relativt tett gass i solens tynne, varme korona (lyskrans), samt eksplosive utbrudd. De siste f?lges av kraftige lysbluss og energirike skurer av gass som slynges ut i det interplanetariske rom. Et solart utbrudd medf?rer ofte at ?solskyene?, store mengder av korona-gass, og magnetiske felter, slynges utover og vekk fra solen.

Solens totale utstr?ling i det synlige spektralomr?det varierer forholdsvis lite med styrken av aktiviteten. P? kortere b?lgelengder (ultrafiolett og r?ntgen) er derimot variasjonene betydelig st?rre. En kan her, avhengig av b?lgelengden, m?le opptil 100 ganger ?kning i str?lingsfluksen. Siden solen roterer om sin egen akse ¨¦;n gang i l?pet av omkring 27 d?gn, vil aktive omr?der p? solen med varighet over flere rotasjoner, vekselvis v?re synlig p? forsiden og skjult p? baksiden av solen. Dette f?rer videre til at innstr?lingen varierer i takt med solens rotasjonsperiode i tillegg til perioden p? elleve ?r.

Som de fleste andre stjerner mister ogs? solen stadig masse ved en utoverrettet ?vind? av tynn, varm gass. Ogs? styrken p? solvinden endrer seg i takt med solaktiviteten og rotasjonsperioden.

Solliknende stjerner oppviser ogs? aktivitet og perioder i aktiviteten fra syv ?r til 20 ?r, eller lengre. Enkelte aktive stjerner viser betydelig h?yere aktivitet enn solen. Aktiviteten viser seg ? avta med ?kende lengde p? perioden. Stjerner som roterer hurtig, viser sterkere aktivitet enn de som roterer sakte, slik som solen. 澳门葡京手机版app下载 av aktivitet hos andre stjerner forteller oss f?rst og fremst at solaktiviteten, som vi kjenner den i dag, trolig ikke gjelder for all fortid og fremtid.

Hvordan p?virker str?ling fra solen v?r atmosf?re?

Elektromagnetisk str?ling og partikler fra solen trenger inn i v?r ?vre atmosf?re, og ulike b?lgelengder av denne str?lingen blir absorbert i ulike lag. Den absorberte energien p?virker temperatur, kjemi og str?mningsm?nstre i disse lagene. Forholdene i disse lagene av atmosf?ren er trolig med og bestemmer strukturen videre nedover, og virker derved blant annet inn p? sirkulasjonssystemene og ozonkonsentrasjonen.

B?de de kort- og langsiktige effektene av mengden og fordeling av energi som p? denne m?te avsettes i v?r atmosf?re er komplekse og vanskelig ? fastsl?. Siden innstr?lingen og partikkelfluksen fra solen stadig veksler, er det viktig at v?r kunnskap om disse komplekse prosesser blir bedre.

Mange av Apollons lesere vil sannsynligvis ha lest noe om solflekkenes rolle. Vi skulle forvente at solens totale utstr?ling varierer i takt med arealet av flekker som dekker solskiven, slik at str?lingen skulle bli noe svakere n?r solen har mange og store flekker. Men p? grunn av tilleggsstr?lingen fra de lysere omr?dene omkring solflekkene, vil solen faktisk kunne str?le noe sterkere n?r det er mange ?m?rke? flekker p? solens overflate enn n?r den har f? eller ingen flekker. Det er solens generelle aktivitetsniv? som er av betydning for klimaet. Solflekkene er i den sammenheng bare et m?l for styrken i aktiviteten.

I den omfattende litteraturen om drivhuseffekten tas det lite hensyn til solare variasjoner. Dette er urovekkende n?r en vet at borekjerner i isbreer, radioaktivt karbon, vekstringer i tr?r og paleontologiske unders?kelser har avdekket tidligere variasjoner i klima p? tidsskalaer som er korrelert med solaktivitet. For eksempel falt den s?kalte ?lille istid? (1450-1850) sammen med sv?rt lav solaktivitet. Solens variasjon kan ogs? henge sammen med at det rundt 1000 - 1200-tallet fant sted en ?kning i temperaturen. Varmen f?rte blant annet til at isen p? Gr?nland trakk seg tilbake, noe som gjorde vikingenes bosetning mulig. Senere falt middeltemperaturen igjen, isen trakk ned mot havet, og de nye beboerne ble fordrevet. En varmere periode under romertiden falt ogs? sammen med stor aktivitet p? solen. P? denne tiden blomstret r?dvinsindustrien i S?r-England.

Oppsiktsvekkende nytt fra danske forskere

I 1991 kunne de to danske forskerne Eigil Friis-Christensen og Knud Lassen fremlegge en sl?ende god korrelasjon mellom varigheten av periodene i solaktiviteten (dvs. tiden mellom to p?f?lgende solsykler) og den globale oppvarmingen som er m?lt de siste 150 ?rene. De fant at varigheten av en aktivitetsperiode ogs? f?lger den registrerte nedgangen i temperatur etter 1950 meget godt, en trend som er fors?kt forklart ved en avkj?lingseffekt som kan skyldes ?kning av areosoler i atmosf?ren. Friis-Christensen og Lassen hadde imidlertid ingen fysisk forklaring p? den tilsynelatende sammenheng mellom periodelengden i solaktiviteten og den globale temperaturen. Men de fremlagte data indikerte sterkt at det finnes en slik sammenheng.

Man kom noe senere et betydelig skritt videre da den danske kollegaen Henrik Svensmark oppdaget at variasjoner i solens aktivitetsniv? kunne knyttes til skydannelse. Det har lenge v?rt kjent at den kosmiske partikkelfluksen som trenger inn i v?r atmosf?re, er sterkt knyttet til solaktiviteten. Dette henger dels sammen med at solens magnetiske felter og solvinden ?skjermer? jorden mer effektivt mot innfallende kosmiske partikler n?r aktiviteten er h?y enn n?r den er lav. Svensmark kunne i 1996 presentere sv?rt oppsiktsvekkende resultater basert p? studier av globale m?linger av andelen skyer og m?linger av kosmisk innstr?ling. Observasjonene av arealet som var dekket av skyer p? jordens nordlige halvkule, viste en frapperende god korrelasjon med mengden av kosmisk str?ling, som vist i Figur 3. Skydekningen varierte med hele 3 prosent gjennom en solflekkperiode mellom 1982 og 1991. Den danske forskergruppen mente dermed at de var p? sporet av en mekanisme som kunne forklare hvordan solen, i tillegg til mulige effekter fra variasjon i str?lingen, kan p?virke dannelse av skyer og dermed influere p? hvor mye energi som reflekteres tilbake til verdensrommet, og hvor mye som trenger inn i v?r atmosf?re og kommer ned til bakken. Da det generelle aktivitetsniv?et til solen i dag er mye h?yere enn for 100 ?r siden, kan derfor andelen av skyer ha v?rt betydelig st?rre den gang sammenliknet med typiske verdier i dag.

Det er grunn til ? anta at de inntrengende kosmiske partiklene vil v?re opphav til tallrike sekund?re partikler, som i sin tur stimulerer til dannelse av skyer. Vi har i dag ikke tilstrekkelig kunnskap om slike prosesser knyttet til skydannelse. Kjernefysikerne Jasper Kirkby og Frank Close ved Det europeiske forskningssenteret for partikkelfysikk, CERN, har fattet interesse for antakelsen om at kosmisk str?ling kan p?virke og stimulere til skydannelse, og de er n? i ferd med ? sette opp et laboratoriefors?k for ? teste denne teorien. Dette CERN-eksperimentet er im?tesett med sv?rt stor interesse. Det vil kunne gi svar p? sp?rsm?let om hvorvidt og hvorledes solaktivitet kan for?rsake klimaendringer. Dersom det viser seg at solen virkelig er hoveddrivkraften bak en global oppvarming, vil denne erkjennelsen m?tte f? store ?konomiske og dermed sosiale f?lger for v?rt samfunn.

Hva forskerne er uenige om

IPCC er blitt kritisert for i stor grad ? vurdere ?holdbarheten? av eksperimentelle resultater etter hvorvidt disse stemmer godt eller d?rlig med deres egne klimamodellers forutsigelser, samtidig som disse modellene ikke tar med alle relevante effekter. Klimamodellene tar som nevnt f? eller ingen hensyn til effekter fra solaktivitet. Det hevdes videre at dagens klimamodeller p? langt n?r makter ? ta hensyn til de mange kompliserte prosesser s? som skyer, vanndamp og struktur av atmosf?ren, slik at de kan forutsi hvordan den globale temperaturen vil bli, eller hvordan den manifesterer seg i ulike h?yder i jordatmosf?ren. R?ster som er kritiske til IPCCs rapporter, p?peker at modellene er mangelfulle og at valg av parametre som kan tenkes ? ha betydning for klimaet, er ufullstendige. IPCC argumenterer mot ? legge stor vekt p? solens bidrag til klimavariasjonene siden str?lingsfluksen varierer med mindre enn ca. 0.1 prosent i l?pet av en aktivitetsperiode, hvilket hevdes ? v?re ubetydelig. If?lge NOAAs Climate Analysis Center utgjorde denne variasjonen i solens utstr?ling et bidrag p? 0.24 W m-2 i energibudsjettet (http://www.ngdc.noaa.gov/stp/SOLAR/solarda3.html). Dette utgj?r imidlertid meget n?r det samme ?klima-p?driv? som IPCC har beregnet (0.25 W m-2) for ? forklare IPCCs antatte globale temperatur?kninger i samme periode. Solens bidrag som ?klima-p?driv? er i dette tilfellet tilstrekkelig. Det demonstrerer kun, men dog meget klart, at klimamodellene m? ta hensyn til naturlige s? vel som menneskeskapte drivhuseffekter som vitenskapelig grunnlag for politiske avgj?relser om klima. For ?vrig gir ikke m?linger av variasjonen i solens totale utstr?ling over et s?pass kort tidsrom som ¨¦;n solflekkperiode n?dvendigvis et riktig bilde av hvordan solen har variert gjennom for eksempel de siste 150 ?r. Observasjoner av stjerner av samme type som solen har vist variasjoner i totalutstr?ling p? opptil 0.6 prosent.

Det p?pekes at man har mangelfull og usikker informasjon om langtidsendringer i solstr?lingen. Det er selvsagt ikke noe argument for ? se bort fra betydningen av endringer i solstr?lingen. Som vist ovenfor finnes en god del informasjon om globale endringer i temperaturen de siste 100 ?r.

Det vises videre til at det forekommer raske forandringer i klima f?r langsiktige variasjoner i solaktiviteten, og det p?pekes ( CICERO 02.02.98) at ?solflekkteorien er ... omdiskutert? og at ?Hovedproblemet er at en mangler en etablert ?rsaks-virkningskjede?. Dette viser utelukkende hvor lite vi i dag forst?r med hensyn til hvordan forandringer p? solen p?virker klimaet p? jorden. Problemet synes ? v?re meget komplekst, og det vil kreve betydelig innsats fra b?de klima- og solforskere i de n?rmeste ?rene.

Det er blitt reist sp?rsm?l om klimapanelets anslag for ?kning i CO2 og om verden har nok karbonreserver til at de mest pessimistiske anslagene for CO2-konsentrasjoner i atmosf?ren skal realiseres. Dagens ressursanslag for fossilt brensel er bare nok til ? ?ke CO2-konsentrasjonen til det dobbelte av hva det var f?r den industrielle revolusjon selv. De mest pessimistiske av IPCCs anslag for mengden av drivhusgasser blir dermed vanskelig ? oppn?. Det skal imidlertid nevnes at estimater for karbon ofte oppjusteres etter som nye funn registreres.

Sluttkommentarer

Det synes ikke mulig ? fastsl? hvor mye det menneskeskapte utslipp av klimagasser p?virker det globale klimaet innen vi vet bedre hvor mye solen eller andre naturlige kilder bidrar med. Dagens klimamodeller er forel?pig for ufullstendige og kan neppe gi p?litelige svar.

Det satses store ressurser p? ? forst? og bekjempe den menneskeskapte andel av drivhuseffekten. Siden det er grunn til ? anta at de naturlige svingninger i forholdene som bestemmer v?rt klima, kan v?re like viktige, eller endog langt viktigere, er vi som bebor jorden best tjent med en balansert oppmerksomhet og forskningsinnsats.

Den p?g?ende debatten omkring hvor stor del av klimaendringene som skyldes menneskenes forurensning og hvor stor del som er naturlige svingninger, har til tider b?ret et preg av forenkling og ensidighet. Men en rekke milj?er som er misforn?yde med IPCCs innsats, kommer etter hvert sterkere med i debatten. Det kan v?re betryggende ? minne om at ?science thrives on vigourous debate until evidence is produced which falsifies all but the most robust theories. The fact that there can be irrefutable evidence is what makes science different from politics or economics? (Roger Bate, Director, Environment Unit, Institute of Economic Affairs, London ).

P?l Brekke er forsker ved Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo, og er knyttet til SOHO-prosjektet. Oddbj?rn Engvold er professor ved samme institutt. Sammen dekker de forskningsomr?dene sol- og stjerneatmosf?rer, samt m?ling av solens UV-str?ling.