Klimatfaktorer

Växthuseffekten och klimatmodellerna

Professor Peter Stilbs

Växthuseffektens signatur
Atmosfärens koldioxidhalt

Professor Carl-Gustaf Ribbing

Solen och kosmisk strålning

Professor Sten Kaijser

 

Växthuseffekten och klimatmodellerna

Av Peter Stilbs

Inledning och allmänna kommentarer till efterföljande avsnitt

Vissa av följande koncept kan vara svåra att greppa för den som inte har naturvetenskaplig utbildning – framställningen har därför en del länkar till vidare läsning och innehåller en del förhoppningsvis illustrativa bilder och analogier. Argumentationen är inte heller i linje med vad man normalt matas med i media. För att läsaren ska slippa läsa om nedanstående avsnitt och framställning vill jag söka inleda med ett kondensat av det hela:

1. Inledningsvis görs ett försök till sammanfattning av den grundläggande strålningsfysiken.

2. Trots att strålningsfysiken har mer än 100 år på nacken finns även i modern litteratur avvikande åsikter om de aktuella sammanhangen och dess ekvationer. För enkelhets skull antas att den etablerade formalismen gäller – kritiken kvarstår ändå i högsta grad gentemot de “etablerade slutsatserna”.

3. Kritiken mot dessa kan sammanfattas i att

  • Fokus i nutida klimatmodellering har lagts på koldioxidens roll, trots att dess resterande grundläggande uppvärmningseffekt av atmosfären ska vara högst marginell. Dess logaritmiska koncentrationsberoende motiverar bara en ytterligare uppvärmningspotential på någon grad, även om Jordens alla kolresurser tas i anspråk.
  • Klimatalarmism baseras i praktiken helt på tänkta förstärkningsfaktorer till en grundläggande förstärkt växthuseffekt från antropogen koldioxid som verkar via en ökad vattenavdunstning vid en höjd temperatur vid jordytan – en s.k. “positiv återkoppling”. Det finns goda argument för att effekterna snarare verkar i motsatt riktning, och det hela är avgörande för sakfrågan
  • Det är högst vilseledande att hänvisa till “fysikens lagar” och “vår bästa kunskap” i samband med klimatmodellering – när man vid närmare betraktande ser att osäkerheterna i modellerares olika parametrar vida överstiger de temperaturtrender man tror sig ha observerat de senaste 100 åren. Dessutom är modellerna gravt förenklade och ofullständiga.

Strålningslagar

Tankegångar om “atmosfärisk” växthuspåverkan går tillbaka till Jean Baptiste Fourier, och hans banbrytande arbeten om värmeledning på 1800-talet. Fysikern John Tyndall var sedan den förste som mätte olika gasers förmåga att absorbera värmestrålning (ca 1860). I slutet av 1800-talet studerade andra fysiker olika fasta ämnens förmåga att utsända energi i form av elektromagnetisk strålning (värme och ljus). Observationerna är dock emellertid helt oförenliga med den klassiska fysikens lagar. De är däremot i utmärkt överensstämmelse med Planck’s strålningslag, som först härleddes runt år 1900. Den bygger på ett antagande om att energi är kvantiserad (förekommer i “paket”) – vilket senare ledde till kvantmekanikens genombrott. Mer om experimentella och teoretiska relationer finns här, där också nedanstående figur är hämtad (Svenska Wikipedia):

Spektrum av svartkroppsstrålning vid olika temperaturer på en dubbellogaritmisk skala; den gula kurvan visar solens yttemperatur och regnbågen markerar det synliga spektret.

En åskådlig referenspunkt i sammanhanget är att en yta med temperaturen 25 grader Celsius (298 K) maximalt strålar ut 460 Watt per kvadratmeter. Detta förvånar många, eftersom en strålningsintensitet på denna nivå känns intuitivt fel – sitter vi bredvid ett 500 Watts värmeelement? Vad vi egentligen upplever är dock temperaturskillnader och värmetransport i alla riktningar via parallella mekanismer som vanlig värmeledning mellan saker som är i fysisk kontakt (hud mot nära nog lika varm luft, etc.)

Sammanfattande relationer

Stefan-Boltzmann’s lag , som säger att en ytas maximala strålningsemissionsförmåga (Watt/m2) är proportionell mot absoluta temperaturen i fjärde potens:

där

är den s.k. Stefan-Boltzmann’s konstant. ε är en korrektionsfaktor för att en verklig yta inte är en “ideal svart kropp” (ε =”emissiviteten” är mindre än 1). Denna lag formulerades på slutet av 1800-talet.

Planck’s strålningslag, som ger frekvens-eller våglängdsberoendet av strålningsintensiteten – mängden energi utsänd per tids-, yt-, vinkel och frekvensenhet (sammanfattat i figuren ovan). I övrigt se Wikipedia eller annan källa).

Strålningsbalans

Den skolboksmässiga strålningsbalansekvationen för Jorden ser ut så här (om vi för enkelhets skull antar att emissiviteten för jordytan och haven är 1 – egentligen en ganska dålig approximation):

På vänstra sidan av den första ekvationen har vi en faktor 0.7 som avser att 30 % av inkommande solstrålning (I1) reflekteras ut tillbaka till världsrymden. Det inom parentesen är Jordens tvärsnittsyta, som i ett visst ögonblick belyses av Solen. På högra sidan har vi Jordens totala yta, och högra ledet av Stefan-Boltzmann’s lag. Löser man ut jämviktstemperaturen får man som synes någonting nära 255 K, som också är nära Jordens uppmätta utstrålningstemperatur mot världsrymden.

Begreppet “Växthuspåverkan”

Jordens atmosfärs medeltemperatur nära Jordytan anses allmänt vara ca 33 grader varmare än nyss nämnda 255 K. Detta tillskrivs s.k. “växthuspåverkan”, och beror på ett flertal olika faktorer. Jordens resulterande utstrålningstemperatur är dock fortfarande i området 255 K. Effektivt sett sker dock denna utstrålning från ca 5-8 km höjd (siffrorna varierar i litteraturen), d.v.s. från troposfären (atmosfär, stoft eller moln).

Att beräkna temperaturen vid Jordytan från strålningsbalansfaktorerna låter sig dock inte göras enbart via strålningsbalansekvationerna, utan måste inkludera någon form av modell för hela Jordens klimat (inkluderande havens roll) . Notera också att haven har ett värmeinnehåll som är flera 10-potenser större än atmosfärens.

En pedagogisk och relativt lättläst beskrivning av sammanhangen runt “växthuspåverkan” har sammanställts av Richard Lindzen, och kan laddas ner här (ca 0.7MB PDF, på Engelska).

I de modeller av strålningsbalans som används anses Jordytan anses i genomsnitt under dygnet absorbera ca 240 Watt per kvadratmeter av inkommande solstrålning (ca 1367 Watt per kvadratmeter når övre atmosfären som är vänd mot Solen). För jämvikt i modellerna måste alltså i genomsnitt 240 watt också kylas bort från Jordytan. Detta kan dock inte enbart ske genom direkt utstrålning från jordytan, utan går via flera vägar och delsteg.

  • Atmosfären värms av jordytan, och värme transporteras uppåt genom konvektion (uppvindar). Vi har också en omfattande vattenavdunstning som kyler jordytan, transporterar värme uppåt, och löser ut värme när vattenånga kondenseras till moln. Denna energi kan sedan stråla ut från molnen, troposfärens växthusgaser eller luftburna partiklar (aerosoler).

Temperaturen och lufttrycket (koncentrationen av molekyler) sjunker som bekant ju högre upp man kommer i atmosfären. Lufttrycket sjunker också nära exponentiellt uppåt – ett direkt resultat av att molekylernas lägesenergi relativt jordytan strävar efter att vara Boltzmannfördelad. Dessa två faktorer (atmosfärisk temperatur och tryck) visar sig hänga samman.

Temperatursänkningen uppåt i atmosfären kan förstås på flera sätt. Ur en molekylär synvinkel kan man resonera att det krävs arbete att flytta en molekyl uppåt i Jordens gravitationsfält. När den då vinner i lägesenergi tappar den och dess omgivning i rörelseenergi. Men gasmolekylers genomsnittliga rörelseenergi är i grunden vad vi beskriver som deras temperatur (”temperatur” i fast och flytande materia är på samma sätt ett mått på intensiteten av vibrationer och annan rörelse i materialet).

Meteorologer väljer här istället ett makroskopiskt synsätt där man talar om en “adiabatic lapse rate” uppåt i atmosfären (för detaljer se ex Engelska Wikipedia). Man kommer där fram till att temperaturen uppåt (i z-riktningen) i en torr och stillastående atmosfär bör från jordytan och några kilometer uppåt sjunka linjärt enligt


(I en verklig atmosfär anses motsvarande siffra vara ca 6.5 grader per kilometer.)

Här är R allmänna gaskonstanten, m molmassan för gasen, g gravitationskonstanten, och y en kvot mellan två olika mått på atmosfärens värmekapacitet (dvs. hur mycket energi det krävs för att värma den en grad).

Notera att inget av ovanstående har något direkt att göra med energitransport från jordytan via värmestrålning i atmosfären, men givetvis är kopplat till dessa samtidiga processer.

Nästa steg blir att redogöra för de rena strålningseffekterna.

Begreppet “Växthusgaser”

För att en molekyl i gasfas ska kunna absorbera eller utsända infraröd strålning (säg mellan 1 och 100 mikrometers våglängd) krävs att dess naturliga inre vibrationsrörelser (grundsvängningar, normalsvängningar) ska leda till att molekylens dipolmoment förändras vid vibrationsrörelsen ifråga. Symmetriska molekyler som syre och kväve har inget dipolmoment, och deras grundsvängning (här: sträckning av den enda kemiska bindningen) ändrar inte detta – därför absorberar de inte infraröd strålning. Metan är symmetrisk, och saknar dipolmoment – men vissa av dess normalsvängningar leder till en osymmetrisk geometri som leder till ett molekylärt dipolmoment – så metan absorberar infraröd strålning (= har IR-aktiva normalsvängningar). En introduktion till IR-spektroskopi finns här.

De viktigaste växthusgaserna är vatten och koldioxid. Vatten är en vinklad molekyl, och har därmed ett dipolmoment från början. Koldioxid har inget dipolmoment, eftersom den är rak och symmetrisk – men tre av dess fyra grundsvängningar är IR-aktiva. Koldioxidens symmetriska böjningssväng­nin­gar nedan är faktiskt det mest centrala för diskussionen om “global uppvärmning”!

Växthusgaser absorberar eller utsänder (emitterar) värmestrålning inom ganska smala våglängdsområden. Alla fasta eller flytande partiklar i atmosfären (aerosoler) utsänder också värmestrålning – över mycket bredare våglängdsområden. Växthusgaser absorberar normalt inte inkommande synligt ljus från Solen – vissa aerosoler som sot kan däremot ha stark ljusabsorption.

 

Värmestrålning i atmosfären

Här observeras många återkommande missförstånd även bland naturvetare, vana vid olika typer av “spektroskopi“. Det som är speciellt att notera i sammanhanget (värmestrålning mellan nästan lika varma objekt) är att man i detta sammanhang har samtidiga bidrag av helt jämförbar storlek av absorption och emission av “värmestrålning” när det gäller “växthus­gas­molekyler” (vatten, koldioxid, metan etc.) och fasta partiklar i atmosfären. Ett ämne som har förmåga att absorbera elektromagnetisk strålning vid en viss våglängd har ju också en lika stor förmåga att emittera strålning av samma våglängd (se Wikipedia: Kirchoff’s law of thermal radiation).

Emissions- och absorptionsspektra i synligt ljus (med en detektor som är väsentligt kallare än motsvarande strålningstemperaturer)

  1. En växthusgasmolekyl eller aerosolpartikel strålar inte nödvändigtvis som ett resultat av att den absorberat strålning och fått överskottsenergi – drivkraften är istället att den strävar efter att anta omgivningens genomsnittliga temperatur – d.v.s. dess genomsnittliga IR-excitering ska motsvara Boltzmannfördelningen (motsvarande typiskt under 1% exciterade molekyler vid 300 K). En växthusgasmolekyl kan alltså både sträva efter att absorbera och avge värmestrålning i ett givet ögonblick.
  2. Utom vid låga tryck i den högre delen av atmosfären sker vibrationsexcitering (och givetvis också vibrationsdeexcitering) av “växthusgas­molekyler” genom molekylkollisioner mycket oftare än absorption av IR-strålning.
  3. När IR-strålning sänds ut från en molekyl går den i godtycklig riktning i rymden, oberoende av energins ursprung (inkommande strålning eller molekylkollisioner).

Vid passage av värmestrålning (med ursprunglig intensitet Io vid en viss våglängd) från Jordytan upp till världsrymden blir de sammanfattande ekvationerna i en dimension (Schuster-Schwarzschild­rela­tionen (ca 1915) här i z-riktning):

där vi känner igen den första termen som Lambert-Beer’s lag. Den säger att strålningen vid en viss våglängd absorberas exponentiellt mot en konstant (k) gånger koncentrationen (p) gånger passagelängden genom atmosfären (z). Som en konsekvens av Kirchhoff’s lag innehåller den andra termen samma storheter, men är viktad med en faktor B(T,λ), som motsvarar den termiska utstrålningen vid den aktuella temperaturen och våglängden(λ) för en ideal svart kropp (se Figuren i avsnittet Strålningslagar ovan).

Sammanhangen missförstås ofta – man kan lätt ledas att tro att exempelvis koldioxiden och vattenångan redan absorberat all värmestrålning i sina aktuella våglängdsområden redan efter passage genom några meter av atmosfären. Så skulle det vara i “vanlig spektroskopi”, men här saknar begrepp som “mättnad”, “fullständigt absorberad”, “återutsänd” etc. mening – därför att man igenom hela atmosfärpassagen har samtidig absorption och emission av värmestrålning, och också därför att excitering via molekylkollisioner är viktigare än via strålning, nära Jordytan.

MODTRAN etc.

På webben kan man lätt finna detta Javascriptbaserade program, som numeriskt och interaktivt löser nyssnämnda ekvation för olika gaskoncentrationer, fuktighetsgrader och observatörsplats.

Vi ser de Planck-kurvor för olika strålningstemperaturer, med “dippar” för områden där växthusgaser påverkar strålningspassagen genom atmosfären. Den vid “wavenumber” ca 600-800 är från koldioxid och den vid ca 1000-1100 är från ozon i stratosfären. Notera att just vid dessa våglängder (eg. vågtal “vågor per cm”) så ser strålningen ut att komma från en kallare källa – övre troposfären tycks stråla som om den var ca 220-240K, medan huvuddelen av kurvan tycks komma från något som är ca 270 K.

Ovanför diagrammen finns också sammanfattande siffror om utstrålningen (i Watt/kvadratmeter).

Sammanställer man resultat för olika koncentrationer av växthusgaser blir här effekten på utstrålningen absorptionen logaritmisk (se nedan) mot växthusgaskoncentrationen.

Alternativa synsätt på atmosfärisk värmestrålning

Trots att de grundläggande växthusgasekvationerna funnits i snart 100 år diskuteras dock fortfarande deras giltighet. Inte mindre än fyra arbeten har kommit senaste åren där saken ifrågasätts (se nedan). Man kan ganska lätt hitta dem på webben, tillsammans med mycket omfattande diskussioner på olika nivåer.

Utöver detta finns också idéer om att strålningen helt saknar betydelse, och att växthuseffekten helt beror på värmetransport i atmosfären under inflytande av gravitationen, d.v.s. att nyss nämnda gravitationsstyrda temperaturgradient skulle vara hela anledningen till att vi har 33 grader varmare i genomsnitt vid jordytan än Jordens utstrålningstemperatur mot världsrymden. Detta är dock snarare en normal effekt av värmeledning mellan en kall och varm yta, och har inte i övrigt med värmestrålning att göra

Vi antar som sagt i det följande att den etablerade bilden av grundläggande strålningsmässig växthuspåverkan (logaritmisk) gäller. Den kritik som framförs nedan kvarstår, och är högst motiverad.

Nedanstående fyra referenser ges bara för läsarens information.



Växthuseffekt via växthusgasers påverkan

Vi antar som sagt att det etablerade synsättet är giltigt. Den strålningsmässiga växthuseffekten anses härröra från att en ökad koncentration av en viss “växthusgas” leder till att den effektiva utstrålningen från Jorden till världsrymden sker från en högre höjd i troposfären – dvs. från en lägre temperatur. I och med detta skulle utstrålningseffekten bli mindre, och mer värmeenergi stanna kvar på Jorden och i dess atmosfär. (Effekten ska som sagt bli logaritmisk mot gaskoncentrationen – om det bara finns en sådan gas, vill säga – se nedan).

De övre luftlagren (övre troposfären och stratosfären) kyls via växthusgaserna via denna mekanism. I de nedre luftlagren anser man dock att nettoeffekten av växthusgaser i atmosfären blir att återstråla värme till Jordytan. Detta sker genom en kombination av direkt återstrålning och uppvärmning av atmosfären (alltså även innefattande syre och kväve) via molekylkollisioner.

Notera:

  1. det skenbart paradoxala: att växthusgasernas verkan i de högre luftlagren blir att KYLA Jorden genom utstrålning. (Hur skulle annars övre troposfärens värme kanaliseras ut i världsrymden? )
  2. effekten på temperaturen vid Jordytan låter sig inte enkelt beräknas, utan måste modelleras via alla värmetransportmekanismer (konvektion, avdunstning, molnbildning etc.)

IPCC har anammat en förenklad “återstrålningsbild” där en viss molekyls effektiva uppvärmnings­förmåga (radiative forcing) sammanfattas i ett uttryck av logaritmisk form, enligt förra avsnittet:

Här symboliserar dE återstrålad effekt (Watt/kvadratmeter ). Notera speciellt att man också antar att all denna energi når Jordytan och absorberas i form av uppvärmning av den.

För CO2 sätter man faktorn α till 5.35 . Denna siffra motsvarar någon form av genomsnittlig IR-absorptionsförmåga. För denna och andra siffror, se exempelvis – se exempelvis:
http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/222.htm

Hur förändras då temperaturbalansen vid jordytan om vi antar att denna modell gäller? Saken är enkel. Strålar det in dE mer mot Jordytan måste också dE mer stråla ut. Därför ska enligt denna modell
jordytans temperatur höjas, för att strålningsjämvikt ska uppehållas. Utstrålningen ska fortsatt följa Stefan-Boltzmann’s lag. Om vi antar svartkroppsstrålning och deriverar S-B-relationen får vi

Låt sedan T vara Jordens utstrålningstemperatur mot världsrymden (255 K) och beräkna dT för en fördubbling av CO2-halten. Resultatet blir 0.98 grader. Detta bör sättas i relation till att man anser att koldioxidhalten i atmosfären höjts från 270 till 380 ppm de senaste 100 åren, och att man tror sig ha uppmätt en samtidig temperaturhöjning på ca 0.7 grader.

Det logaritmiska sambandet

(Den egentliga kritiken börjar här:)

Siffran 0.98 grader är på inget sätt alarmerande – dessutom anses atmosfären redan ha värmts cirka 0.7 grader under förra seklet (Figuren är från ett föredrag av Richard Lindzen, som är högst läsvärt, läs också hans förenklade beskrivning av växthuseffekten, och ett annat föredrag som handlar om klimatmodellering )

All prognostiserad uppvärmning utöver det logaritmiska sambandet bygger på antaganden om förstärkningsfaktorer – “positiv återkoppling” via ökad avdunstning av vatten och en ökad fuktighet i atmosfären. Detta skulle då leda till högre växthuseffekt för vatten, samt ändrad molnighet. Här gäller inte längre fysikens grundläggande lagar, utan klimatmodellerarens egen bild av verkligheten.

Eftersom alla växthusgasers “återstrålning” ska uppföra sig på samma sätt kan vi behandla den absolut dominerande växthusgasen vattenånga på samma sätt. Problemet är bara att IPCC inte klassificerar vattenånga som en växthusgas – utan en “förstärkande återkoppling” (man refererar till egendomliga argument om kort uppehållstid i atmosfären och nära konstant genomsnittlig atmosfärsfuktighet). Det finns alltså inget motsvarande tabellvärde att finna för dess α

Vattens IR-absorptionsförmåga är dock inte nämnvärt skild från den för koldioxid, så man kan ändå resonera vidare utan problem. Tabeller för vattens ångtryck vid olika temperaturer finns lätt att tillgå (av någon anledning använder klimatmodellerare Clausius-Clapeyron’s ekvation istället). Man ser via dessa redskap att en temperaturhöjning från säg 15 till 16 grader motsvarar en ångtrycksförändring för vatten(=koncentrations­förändring i gasfas vid 100 % luftfuktighet) på cirka 6%.

Denna ökade vattenånghalt i atmosfären kan dock omöjligen leda till en förstärkning av vattenångans strålningsmässiga växthuseffekt med mer än en tiondels grad (via molnpåverkan skulle det kunna bli betydligt mer (- eller mindre), men det är inte det saken gäller just nu- se vidare nedan).

Metan, Lustgas, Freoner etc. …

Vi hör ofta påståenden om att metan är en 20-25 ggr mer potent växthusgas än koldioxid, och det finns också i IPCC-rapporterna alarmistiska tabeller av detta snitt (notera åter att vattenånga saknas i tabellen, och att det är fel enhet efter siffrorna 1720 och 312 – ska vara ppbv – volymsmiljarddelar).

För att komma fram till tabellens anmärkningsvärda siffror (som i media tas till intäkt för allehanda katastrofscenarios) så multiplicerar man gasens grundläggande logaritmiska växthuspåverkan med en atmosfärisk uppehållstid (underförstått att förekomsten i atmosfären är antropogen), och antar att de olika grundläggande växthusbidragen är additiva. Det senare är inte bara gravt felaktigt ur matematisk och fysisk synvinkel, utan också avsiktligt vilseledande.

Tabellen ovan representerar rent nonsens.

Det vilseledande ligger först i att ursprungskoncentrationen av metan etc. är mycket låg (ca 1.8 ppm) jämfört med koldioxid (380 ppm och givetvis vatten, som finns i ännu högre koncentration, ca 3 %) att man jämförelsevis befinner sig i början av en logaritmisk kurva, snarare än på en platå:

Kanske det – men bara om det inte redan finns betydande absorption av IR från vattenånga, moln, koldioxid och aerosoler i metans IR-våglängdsband. Det gör det i högsta grad (se Figuren i avsnittet Begreppet “Växthusgaser”), så metans effekt blir mycket mindre än 20 ggr den för koldioxid – kanske noll.

Resonemanget är än mer tillämpbart på de helt absurda siffrorna för freoner och lustgas.

  • För att göra en liknelse (- ljudupplevelser har också logaritmiska samband -) ljudet av en mygga kan vara mycket störande när man ligger i ett tält på fjället, men man hör inte längre myggan mot bakgrund av vanliga röster i tältet, än mindre vid sidan av ljudet av ett jetplan…

Vatten behandlas ju inte heller som en växthusgas – utan som en “återkoppling” – med motivering av relativt kort omsättningstid i atmosfären och relativt konstant halt. Detta trots att den är den dominerande växthusgasen.

  • Den vilseledande behandlingen av olika växthusgaser i IPCC’s rapporter framstår också som klar och avsiktlig, när man inte tydligt vill erkänna det grundläggande logaritmiska beteendet även för koldioxidens grundläggande växthuseffekt (en fördubbling av halten ska ju bara ge 1 grads höjning). Med referens till olika återkopplingar och klimatmodeller uppskattar man istället att effekten är 2-6 grader. De höga siffrorna kommer från olika förstärkningsfaktorer som lagts in av modelleraren.
  • Argument om stark växthusgaspåverkan från metan och lustgas (N2O) saknar enligt ovan faktisk grund. Metan bryts dessutom ner i atmosfären (till koldioxid och vatten), och har på senare år också stabiliserats på en platå på ca 1.5 ppm i atmosfären. De kemiska nedbrytningsreaktionernas betydelse är högst tydliga i det faktum att metans atmosfäriska halt varierar starkt på olika breddgrader och höjder över havet. Halten vid polerna är bara hälften av den vid ekvatorn.

Aerosoler och moln

Bilden ovan (från ett högst läsvärt arbete av klimatforskaren W. Kininmonth, som i övrigt i artikeln klär av Al Gore’s film, och diskuterar växthuseffekt och relaterade saker) visar hur extremt stor inverkan moln har på utstrålningen från Jorden. De “blå områdena” är molntäckta, och kanske strålar ut 100 Watt/kvadratmeter från molnens (ganska kalla) översida. Den direkta strålningen från marken och havsytan i molnfria områden är mycket större – kanske 300 Watt/kvadratmeter. Detta ska jämföras med den förstärkta växthuseffekt man diskuterar för koldioxiden – kanske 1-2 Watt/kvadratmeter. Notera också molnens dominerande inverkan på graden av återreflektering av solstrålning till världsrymden.

Moln, såväl som andra aerosoler, utsänder och absorberar värmestrålning över breda våglängdsområden – d.v.s. ungefär som “svarta kroppar”. De absorberar alltså inte i relativt smala band som “växthusgaser” – men har samma funktion i sammanhanget som växthusgaser. Fasta aerosoler (sot etc.) kan också givetvis absorbera synligt ljus, och värma upp atmosfären på så sätt.

Det är lätt att acceptera att molnen är av största betydelse för Jordens temperaturbalans. En ökad molnighet skulle också rubba siffran “0.7″ i den ekvation vi såg tidigare (modellantagande är typiskt ca 30 % direkt återreflekterad inkommande solstrålning , via främst moln och is):

Vad skulle det innebära? Det är lätt att istället stoppa in siffran 0.71, och vi får en temperatureffekt (0.9 grader) som är minst lika stor, som den man diskuterar för en koldioxidfördubbling…

Vi kan konstatera att inverkan av moln måste vara mycket central i sammanhanget, och det är viktigt att också inse att klimatmodellerare inte trovärdigt kan simulera molnbildning. Figuren nedan (från ett föredrag av Richard Lindzen) avser procentuell molntäckning – från Nordpolen till Sydpolen, beräknat med något 30-tal olika klimatmodeller.

Klimatmodellering

Vi är alla bekanta med vädersimulering och väderprognoser, och vet att det är i stort omöjligt att förutspå väder mer än en vecka i förväg. Det ligger i problemets natur, och situationen förändras inte mer än marginellt med snabbare datorer och mer omfattande nät av observationer. Den grundläggande metodiken bygger på fyra grundläggande fysikaliska lagar, sammanställda av Norrmannen Bjerknes för cirka 100 år sedan. Genom en numerisk lösning av dessa ekvationer, med randvillkor i nuvarande lufttryck, vindar, luftfuktighet, temperaturer etc., kan man förutspå framtiden med i dag rimlig säkerhet.( Den som undrar om det går att testa simuleringar bakåt i tiden kan upplysas om att det är omöjligt – ekvationerna divergerar omedelbart.)

Klimatmodellering hävdas i diskussioner med IPCC-företrädare också “bygga på fysikens lagar och vår bästa kunskap”. Detta är gravt vilseledande på flera sätt. Klimatmodeller är i verkligheten skapelser av modellerare, och vi såg just att det finns ett 30-tal olika eller fler sådana modeller. Modellerna kan innefatta 100.000-tals rader programkod, och beräkningarna motiverar bruk av superdatorer. Deras fokus har styrts mot frågan om inverkan av antropogen koldioxid på framtida klimat, och förstärkningseffekter från ökad vattenavdunstning i en tänkt framtida varmare värld.

I realiteten är modellerna ofullständiga, och problemet så komplext att forskare från andra grenar av naturvetenskapen menar att simuleringarna omöjligtvis kan vara meningsfulla. Speciellt svårt är det att trovärdigt inkludera och förutsäga så viktiga saker som förändringar i molnighet, havsströmmar och solinstrålning. Vissa kosmologiska och andra faktorer kan inte ens tas med, därför att man inte kan uttrycka dem matematiskt eller ens förutsäga dem.

I tidigare avsnitt har vi sett att den grundläggande växthuseffekten är logaritmiskt beroende av koncentrationen. Vid överlappande IR-absorption gäller inte additivitet mellan olika gasers bidrag.

För koldioxid ska den grundläggande växthuseffekten stanna vid ca 1 grad vid en fördubbling av koldioxidhalten, medan modellerare hävdar 2-6 grader eller något ditåt – via tänkta “positiva återkopplingsmekanismer”.

  • All klimatalarmism grundar sig på att man hävdar att återkopplingarna till en grundläggande förstärkt växthuseffekt i modellerna ska vara positiva.

Att återkopplingen i klimatsystemet av en temperaturhöjning skulle vara positiv är bara en hypotes – den skulle lika gärna kunna vara negativ.

Man såg inte heller tecken på någon positiv återkopplingseffekt när Jorden efter 1998 istället snabbt återgick till tidigare temperaturvärden vid markytan och i atmosfären efter en ovanligt stark El Niño-relaterad (havsströms-) uppvärmning av klimatsystemet.

Flera forskare (speciellt Richard Lindzen och Roy Spencer) har sökt lägga fram observationsargument för att återkopplingarna i verkligheten är negativa och att Jordens klimatsystem i detta avseende är självreglerande via de molnighetsförändringar som följer på en ökad solinstrålning och ökad växthuseffekt från en ökande koldioxidhalt i atmosfären. För ett av Spencer’s arbeten (han bearbetar satellitobservationer av molntäcke och atmosfärstemperaturer) se exempelvis här.

Läsaren rekommenderas slutligen varmt att studera Richard Lindzen’s föredrag om klimatmodelleringens problem och tillkortakommanden, och frågan om vart huvudfåran av dagens IPCC-färgade klimatforskning egentligen syftar.

Arrhenius- kuriosa

Det hävdas ofta saker i stil med att “Arrhenius förutsade redan 1896 korrekt(?) att en ökad koldioxidhalt i atmosfären skulle leda till en framtida temperaturhöjning på 3-4 grader”. Detta är i praktiken bara propaganda. Arrhenius gjorde 1896 mycket riktigt omfattande och imponerande beräkningar (inkluderande försök att ta hänsyn till mer vattenånga i atmosfären) i ett arbete på 42 tryckta sidor, baserat på Stefan-Boltzmann’s lag och de IR-spektra som då fanns att tillgå. Tyvärr hade dessa IR-spektra ingen som helst likhet med dem vi känner i dag. Arrhenius hade också ofullständiga ekvationer i sammanhanget (de riktiga kom ju ca 1915) . Det talas dessutom mycket tyst om att Arrhenius ca 10 år efter 1896 års publikation reviderade sina siffror i ett nytt arbete, där han skrev ner den uppskattade uppvärmningseffekten till ungefär hälften.

Växthuseffektens signatur

Av C-G. Ribbing

Klimatdiskussionen har i huvudsak handlat om temperaturen vid jordytan. Detta är uppenbart mest relevant för mänskligt liv, och det är också vid jordytan den alldeles övervägande delen av temperaturmätningarna har utförts. Det är  därför man har ägnat den mesta uppmärksamheten klimatmodellernas scenarior för jordytan. Fr o m  2004 har dock ett allvarligt problem påtalats för  klimatmodellerna på högre höjd i atmosfären. Det gäller den höjdprofil som modellerna ger för temperaturökningen. De mätningar på hög höjd som framför allt gjorts med ballongsonder, och på senare tid även från satelliter, har givit helt andra resultat än den signatur som är karaktäristisk för uppvärmning på grund av klimatmodellernas växthuseffekt.

Modellernas temperaturprofil

Diskussionen gäller temperaturprofilens utveckling med tiden. Den momentana temperaturprofilen följer av fundamentala gaslagar, och ger inte information om uppvärmningens orsaker. Mönstret för hur uppvärmningen sker kan däremot bekräfta eller utesluta olika orsaker.

Om växthuseffekten styr enligt IPCC’s modeller, uppkommer temperaturökningen genom att en successivt större andel av värmestrålningen från jorden absorberas i atmosfären. Med undantag för det s k övre atmosfäriska fönstret, våglängdsområdet 8-13 µm, är atmosfären till övervägande del ogenomskinlig för värmestrålningen ut från jorden. Fönstrets höga transmission reduceras emellertid av absorption i vattenånga och koldioxid. Därigenom ökas atmosfärens förmåga att isolera jorden. Det är alltså karaktäristiskt för växthuseffekten orsakad av en viss gas, att den snabbaste temperaturökningen sker på en viss höjd. Vilken höjd som får snabbast temperaturökning är inte uppenbart. Det beror  bl a på hur stark absorptionen är hos den växthusgas vi betraktar. Halten av koldioxid är mindre än 0.04 % (385 ppmv). Man kan då förvänta sig att den snabbaste ökningen sker på en avsevärd höjd över havet. I de modellberäkningar som IPCC inkluderat i sina rapporter är  denna karaktäristiska höjd: 8-12 km. Det är då viktigt att ha klart för sig att dessa modeller omfattar en positiv återkoppling genom en ökande halt av vattenånga i atmosfären. Vattenånga är den starkaste växthusgasen, men IPCC har valt att betrakta  den som en återkoppling av koldioxidens inverkan.

Jämförelse mellan beräkningar och mätningar

Det kom att dröja åtskilliga år av insamling av mätdata innan man uppmärksammade tidsberoendet hos temperaturprofilen. Förklaringen till detta är förmodligen att intresset koncentrerades på jordytans temperatur , och de problem man ursprungligen hade att få modellerna att stämma med dessa mätdata. I IPCC-rapporten AR4 finns emellertid två diagram, som mycket tydligt visade att beräkningarna inte stämmer överens med mätningarna på högre höjd.

Fig 1 Modellberäkningar över temperaturökningen som funktion av latitud och höjd. Citerad från IPCC, AR 4 FAQ.

I första figuren är färgskalan beräknad temperaturförändring under perioden 1958-99, uttryckt i oC/decennium. Den högra y-skalan är höjd över havet och den vänstra motsvarande lufttryck. Notera den tydliga “hot spot” mellan latituderna 30oS och 30oN på höjden 8-12 km. Detta är i överenstämmelse med beskrivningen i föregående avsnitt.

I nästa figur återgives motsvarande uppmätta temperaturökningar. Mätningarna har gjorts med ballongburna instrument och rapporterats via radio, därav benämningen “radiosond”.

Fig 2 Uppmätta temperaturökningar motsvarande beräkningarna i fig 2. Notera frånvaron av ‘hotspot’.  (Fig 1 och 2  från IPCC AR 4 sid  675 samt app. 9C (2007)).

Den fullständiga frånvaron av  ‘hotspot’ i figur 2 i jämförelse med figur 1 borde borde ha fått många varningsklockor att ringa. Initialt var uppmärksamheten på detta allvarliga problem för GCM-beräkningarna relativt förstödd, men f r o m 2003 har det likväl uppmärksammats [1-4]. Douglass m fl påtalade att den markanta skillnaden mellan uppmätta och beräknade temperaturtrender utgör en anledning att ifrågasätta modellberäkningarnas giltighet och koldioxidens förment avgörande roll för klimatutvecklingen under 1900-talet [5]. I denna nya jämförelse mellan mätningar och beräkningar utnyttjades fyra oberoende serier av ballongsondmätningar och medelvärden av satellitmätningar. Satelliterna mäter temperaturen med mikrovågsspektroskopi, som inte ger upplösning i höjdled. Detta var likväl värdefullt eftersom giltigheten av sondmätningar hade ifrågasatts.

Man hävdade att temperaturregistreringen i dessa sonder påverkats av direkt solinstrålning, vilket i och för sig också är  ett problem vid vanliga termometermätningar på jordytan. Jämförelsen gjordes i detta fall med medelvärdet för alla de 22 modeller som IPCC utnyttjat i 2007 års rapport. Kurvorna i figur 3, från ref. 5 jämför beräkningarna med mätningarna. Den avser latitudintervallet från -20 oS till +20 oN. I detta fall är höjd-och tryckvärdena x-axlar, under det att temperaturtrenden, i oC/decennium, är y-axel.

Fig 3 Temperaturtrender på olika trycknivåer (undre skalan), eller höjd över havet (övre skalan) kring ekvatorn från -20 oS till +20 oN. “Trenden” är temperaturförändringen i oC per decennium under perioden 1977-98. Den kraftiga röda kurvan är medelvärdet för IPCCs 22 modeller. De tunna röda linjerna är medelvärdets felgränser. De blåa och gröna kurvorna är från mätdatabaserna RATPAC, HadAT2, IGRA och RAOBCORE.  (Citerat från ref. 5)

Modellerna avviker signifikant från de uppmätta värdena, redan fr o m någon km ovanför jordytan. Denna markanta skillnad i signatur är tillräcklig orsak för att ogiltigförklara modellernas förmåga att förutsäga klimatförändringar.

Jämförelsen i figur 3 gäller för tidsperioden 1977-98 då satellitdata varit tillgängliga, och som sagt endast för ett intervall kring ekvatorn. Beräknad och uppmätt temperaturtrend är helt olika också i detta fall. Vid jordytan visar både modeller och mätningar en temperaturökning med ca 0.15 oC/decennium. Notera hur kurvorna sedan divergerar med ökande höjd. Det är uppenbart att höjdberoendet hos de teoretiska kurvorna inte överensstämmer med de uppmätta. Modellerna ger – i överensstämmelse med resonemanget i avsnitt II – en trendökning från markytan och uppåt till ett maximum på ca 0.32 oC/decennium. Mätningarna visar däremot att temperaturstegringstakten minskar från jordytan och upp till ca 5 km höjd. Denna kvalitativa skillnad säger mer än att det inte är ökningen av koldioxidhalten, som orsakat temperaturökningen under 1900-talet.

Några artiklar och ett antal bloggar har kritiserat dessa slutsatser. Denna kritik kan sägas ha två huvudlinjer. Den första innebär att att tänja ut modellernas felgränser. De tunna röda linjerna i fig 3 motsvarar dubbla standardavvikelsen + 2σ.  Med hårt skruvade statistiska argument utökades dessa, motsvarande ungefär en fördubbling, av Santer m fl [6]. Detta försvar för modellerna är tveksamt eftersom det ger en hög vikt åt beräkningar med stora avvikelser från medelvärdet. Denna argumentationslinje, konsekvent tillämpad, vore dessutom förödande för  trovärdigheten hos IPCCs prognoser över huvud taget.

Enligt den andra huvudlinjen hävdas att mätningarna är osäkra eller felaktiga, t ex med hänvisning till det ovannämnda strålningsfelet. Detta trots att de fyra oberoende uppmätta kurvorna i figuren överensstämmer hyfsat sinsemellan. Några  författare har t o m gått så långt, att man istället för temperaturmätningar stödjer sig på uppmätta vindhastigheter och via komplexa beräkningar skattar temperaturerna [7, 8]. I detta fall ersätter man alltså dedicerade temperaturmätningar, med en ny, osäker proxybestämning av temperaturprofilen via vindhastighetsmätningar. Dessa vindmätningar måste inbegripa skjuvkomposanter, som krävs för beräkningarna. I väntan på att metoden  validerats är det rimligt att avvisa dessa tämligen udda resultat. Det är alldeles uppenbart att om modellerna stämt med mätdata, så skulle ingen ha kommit på idén attersätta temperaturmätningarna med vindhastighetsmätningar.

Den kände AGW-kritikern, Richard S.Lindzen, har anslutit sig till dem som vill förklara avsaknaden av signatur med fel i mätningarna [9]. Det har fått  åtskilliga AGW-anhängare att  hävda att signaturproblemet  är löst, och inte längre någon vägande invändning mot den gängse IPCC-versionen av vår klimatframtid. Ett oförsiktigt jubel. Enligt Lindzen är existensen av signaturen en direkt följd av det fuktadiabatiska uppträdandet i atmosfären ovanför området mellan vändkretsarna. Han förklaring är att mätningarna vid jordytan är felaktiga, och har överdrivit temperaturökningen. I olika sammanhang har det rapporterats om tvivelaktiga ”homogeniseringar” av mätdata, som alla har resulterat i att den globala temperaturökningen har funnits vara större än vad man ursprungligen rapporterat. Lindzens ståndpunkt borde därför inte vara  glädjande för AGW-anhängare. Man slipper problemet med signaturen, men till priset av ‘scoopet': Den ökande globala temperaturen också elimineras.

En annorlunda infallsvinkel på ungefär samma problem finns på nätet: bloggen Real Climate, dec. 2007 [10] och en pdf av David Evans, mars 2009 [11] . Real Climate-inlägget innehåller kritik av Douglass et al [5] och de två ovan beskrivna hvudlinjerna i försvaret för existensen, eller åtminstone den möjliga existensen, av signatur enligt GCM-beräkningarna. Där finns två beräknade figurer med signaturer. Den första är beräknad för den ökade koldioxidhalten, den andra gäller en hypotetisk ökning av solinstrålningen med 2%.

Trots att de båda x-axlarna omfattar olika latitudintervall måste man hålla med om att de båda diagrammen är anmärkningsvärt lika, för de två olika drivkrafterna. Den tydligaste skillnaden är att i CO2-fallet, så fås en större kylande effekt ovanför signaturen, dvs där atmosfärstrycket < 100 mb. Detta påpekas ofta från AGW-vänligt håll, som det enda kriteriet på CO2-initierad uppvärmning. På Real Climate är förtjusningen över att man får två snarlika hotspots i de båda fallen så stor, att man förefaller ha glömt ursprungsproblemet: Att dessa hotspots inte har observerats i mätningarna. Den tidigare invändningen med generösare felgränser innebär endast att en hotspot skulle kunna finnas, men när allt kommer omkring, så har någon hotspot fortfarande inte bekräftats av mätningar. David Evans [11] ger en mer näraliggande förklaring. De hotspots som inte observerats, uppträder i GCM-beräkningarna därför att dessa överdriver den positiva feedback som ansättes för ökande halt av vattenånga. Det finns många tecken på att detta är det grundläggande felet bakom IPCC’s överdrivna prognoser och ifrågasättandet av den höga klimatkänsligheten gäller just detta.

Sammanfattningsvis:

  • arbetet med de 22 modellerna har i så hög grad fokuserats på att ge överensstämmelse med temperaturmätningarna vid jordytan att man försummat höjdprofilen hos dessa
  • närvaron av en hotspot i den beräknade signaturen är en direkt följd av förutsättningen att klimatet styrs av IPCC’s version av växthuseffekten
  • det motsatta uppträdandet hos beräknad och uppmätt signaturer tyder på att AGW-modellerna ger en felaktig bild av orsakerna till uppvärmningen sedan 1970-talet
  • de försök som gjorts att i efterhand jämka samman beräknade och uppmätta resultat är inte trovärdiga.
  • den dåliga överensstämmelsen mellan beräknade och uppmätta data kan alternativt hänföras till felaktiga mätvärden vid jordytan eller på att GCM-modellerna har för höga positiv återkoppling via ökad halt av vattenånga.

Referenser

1. R.W. Santer, M.F. Wehner, T.M.L Wigley, R. Sausen, G. A. Meehl, K.E. Taylor, C. Ammann, Science 301, 479-83 (2003). http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/sci;301/5632/479

2. D.H. Douglass, B.D. Pearson, S.F. Singer, P.C. Knappenberger, P.J. Michaels, Geophys. Res. Lett. 31, L13207 (2004). http://www.agu.org/pubs/crossref/2004/2004GL020212.shtml

3. D.H. Douglass, B.D. Pearson, S.F. Singer, Geoph. Res. Lett. 31, L13208 (2004). http://www.agu.org/pubs/crossref/2004/2004GL020103.shtml

4. T.R. Karl, S.J. Hassol, C.D. Miller, W.L. Murray “Temperature Trends in the Lower Atmosphere” Climate Ch. Sc. Program (2006). http://www.climatecommunication.org/projects.html

5. D.H. Douglass, J. R. Christy, B.D. Pearson, S.F. Singer, Int. J. Climatology DOI 10.1002 (2007). Published online: InterScience (www.interscience.wiley.com) DOI: 10.1002/joc.1651

6. B. D. Santer, P. W. Thorne, L. Haimberger, K. E. Taylor, T. M. L. Wigley, J. R. Lanzante, S. Solomon, M. Free, P. J. Gleckler, P. D. Jones, T. R. Karl, S. A. Klein, C. Mears, D. Nychka,     G. A. Schmidt, S. C. Sherwood, F. J. Wentz, Int. J. of Climatology 28:13, 1703-22 (2008). Published online 10 October 2008 in Wiley InterScience: (www.interscience.wiley.com) DOI: 10.1002/joc.1756

7.  P.W. Thorne Nature Geosc. 1, 347-48 (2008). http://www.nature.com/ngeo/journal/v1/n6/full/ngeo209.html

8. R.J. Allen, S.C. Sherwood Nature Geosc. 1, 399-403 (2008). http://www.nature.com/ngeo/journal/v1/n6/full/ngeo208.html

9.  R. S. Lindzen Testimony: House Subcommittee on Science and Technology hearing on ”A Rational Discussion of Climate Change: the Science, the Evidence, the Response” November 17, 2010, pp 18-19.

10. <www.realclimate.org/index.php/archives/2007/12/tropical-troposphere-trends>

11. <http://sciencespeak.com/MissingSignature.pdf>

Atmosfärens koldioxidhalt

Av C-G Ribbing

För att ge perspektiv på den mycket uppmärksammade koldioxidhalten i atmosfären är det angeläget beakta det totala globala kolflödet och inte endast det antropogena inslaget. Figuren nedan har hämtats från en IPCC-rapport, som i sin tur stöder sig på data och uppskattningar från Hadley institutet. Siffrorna är ungefärliga, och delvis så osäkra att det är förvånande att vissa av dem har en decimal. Flera av siffervärdena kommer troligen att modifieras. Den som är intresserad kan lätt jämföra med ett  äldre diagram i Nationalencyklopedin, som illustrerar artikeln “Kolcykeln”, skriven av Bert Bolin.

Figur 1  Global Carbon cycle diagram presented by the Hadley Institute, East Anglia, UK for IPCC.

Siffrorna i diagrammet avser mängden ekvivalent kol i Gton (109 ton). I vissa andra källor anges mängden för koldioxid, vilket gör att siffervärdena blir 3.7 gånger större. Siffrorna i rektanglarna är mängden i motsvarande depå, siffrorna vid pilarna är flöden mellan depåer uttryckta i Gton/år.

I det övre högra hörnet framgår det antropogena bidraget som ett flöde till atmosfären, i första hand från fossilbränsleeldning, men även cementtillverkning ger ett märkbart bidrag. Idag är värdet snarare ca 8.5 Gton/år. Det är detta värde och dess tillväxt som ofta framhålles i klimatdebatten. Förvisso har detta mänskliga bidrag till kolcykeln vuxit dramatiskt sedan industrialiseringen på 1800-talet. Värdet med figur 1 är – trots de ovannämnda osäkerheterna – att den tydligt visar att människans bidrag fortfarande är  långt mindre än 10% av den totala omsättningen. Enligt diagrammet ovan förbrukar fotosyntesen 101.5 Gton/år, växternas respiration återför 50 Gton/år. Flödet mellan atmosfär och hav är ca 90 Gton/år. I Wikipedia sägs t ex att “over 95% of the total CO2 emissions would occur even if humans were not present on Earth.”

I media, och även i många vetenskapliga publikationer, hävdas det som en självklarhet att det är just människans tillskott som orsakat ökningen av CO2 i atmosfären från ett förmodat konstant, förindustriellt värde på 285 ppm till dagens 385 ppm. Det har sagts att balansen mellan kolisotoperna i den nuvarande atmosfären visar att detta är fallet. Kol och olja har en högre andel av den stabila kol14-isotopen än den CO2 som omsättes i fotosyntesen. Man stödde sig därvid på jämförelser med luftprover i polarisarna, vilka dock är behäftade med stora osäkerheter. Studierna av koldioxiden i borrkärnor från polaris diskuteras nedan.

Ett huvudtema för detta bidrag är att ifrågasätta dominansen av det antropogena bidraget till  koldioxidhaltens ökning. Det finns starka indikationer på att atmosfärens koldioxidhalt till största delen styrs av de mångdubbelt större naturliga flödena och variationer i dessa. Det är egentligen förvånande att denna tanke, som är naturlig mot bakgrund av ovanstående diagram, i den nuvarande debattsituationen väcker uppståndelse.

En första invändning som sagt just storleksförhållandena i diagrammet ovan.  De mångdubbelt större naturliga flödena är kopplade och beroende av temperatur och koldioxidhalt i respektive depot. Om koldioxidhalten i luften ökar, förbrukar fotosyntesen mer därav. Om temperaturen i havet sjunker kan mer koldioxid lösas i havsvattnet osv.

Nära besläktat med detta är det ofta upprepade påståendet om hur långlivad koldioxiden är i atmosfären. Från IPCC-håll brukar man anföra livslängder på 100 år eller mer. Genom att i diagrammet ovan dividera atmosfärens totala kolinnehåll, 775 Gton, med de totala flödena från atmosfären till andra depoter fås livslängden 3-7 år för den individuella koldioxidmolekylen. IPCC’s mångdubbelt större värde avser avklingningstiden för att koldioxidhalten skall återgå till de ovannämnda 285 ppm om det antropogena bidraget upphör. Denna tid kan givetvis endast beräknas. I dessa beräkningar är växelverkan mellan de naturliga källorna ofullständigt känd, och avklingningen blir endast en omvändning av den ökning som skett från 1800- till 2000-talet. En ökning som förutsatts bero på industrialismen. Begreppet “missing sink”, dvs att koldioxidhalten i mätningarna inte ökar i takt med den antropogena tillförseln och de famösa modellberäkningarna, visar att det finns allvarliga problem med IPCC’s modeller. Man har numera konstaterat att endast ca halva tillförseln “stannar” i atmosfären. En  illustration av detta problem med IPCC:s beräkningar för de senaste sju åren ges i figur 2.

Figur 2 Jämförelse mellan IPCC:s prognoser för atmosfärens koldioxidhalt (ljusblå sektor) och uppmätta medelvärden (mörk- och ljusblå linje). Citerat från C. Monckton.

Det är uppenbart IPCC:s modeller grovt underskattar det naturliga systemets förmåga att förbruka/binda koldioxiden. Denna felkälla kommer också att leda till en överskattning av den avklingningstid som åtgår för att halten skall sjunka om den antropogena tillförseln avbrytes. Om jämförelsen i figur 2 görs för en längre tidperiod ökar gapet mellan prognos och mätvärden mycket snabbt. Detta beror på att beräkningarna ger en exponentiell tillväxt, under det att mätningarna indikerar en linjär ökning. Detta visar att modellerna är principiellt felaktiga, och att de inte kan rättas enbart genom justering av något enstaka parametervärde.

Frågan är därför om förändringen av atmosfärens koldioxidhalt från år 1880 till år 2000 på ca 100 ppm kan ha skett av naturliga orsaker. Dygnsvariationer uppgående till enstaka ppm registreras på Mauna Loa, och det ifrågasätts inte att detta beror på växlingen mellan fotosyntes och respiration. Årstidväxlingar på 10-tals ppm förklaras också av fotosyntesen, men då ingår i förklaringen att södra halvklotet har en mycket större andel havsyta, varför skillnaden mellan sommar och vinter betyder mindre där än på norra halvklotet. Man brukar inte heller från IPCC-håll bestrida att CO2-halten i ett geologiskt perspektiv har varit högre än f n. Under såväl Kambrium som Trias var atmosfärens CO2-halt 20 ggr högre än dagens. Under större delen av de senaste 500 årmillionerna har jordatmosfärens CO2-halt varit mycket hög jämfört med 2000-talet. Av någon anledning anses detta vara irrelevant, när man nu vill påvisa människans inverkan på klimatet.

Den “förindustriella” koldioxidhalten 285 ppm, är däremot mycket fast rotad i IPCCs rapportering, och spelar en avgörande roll för påståendet att industrialismen är orsak till klimatutvecklingen. Detta värde härstammar från undersökningar av Callendar och Keeling under 30- till 50-talen. De ansåg båda att variationer på en 10-100-årig tidsskala var orimliga, trots att det observerats i andra indirekta mätningar. IPCC har valt att använda sig av CO2-halten i luftbubblor i vissa isborrkärnor för tiden före 1950, och sedan övergå till direkta luftmätningar från bl a Mauna Loa på Hawaii efter 1950. På detta vis har man kommit fram till en kurva – den röda i nedanstående diagram – som nästan fått karaktären av logotyp för IPCC.

Figur 3  Atmosfäriska halter av växthusgaserna kolioxid, metan och dikväveoxid som funktion av tiden enl IPCC AR4. Notera att skalor och enheter på y-axeln är olika för de olika gaserna.

En svaghet med isborrhåldata är, att den luft som inneslutits i isen är betydligt yngre än den omgivande isen. Den täta isinneslutningen skapas långsamt när den porösa snön packas samman av det yttre trycket. För t ex Siple-borrhålet valdes inneslutningstid till 83 år,  eftersom detta gav en samman­hängande kurva för de båda metoderna. Detta skifte av tidsskala är betänkligt av två skäl. För det första är det osannolikt att det skall vara samma inneslutningstid under hela tidsperioden. Hur mycket det snöat under vintrarna och packats under somrarna har stor betydelse. För det andra innebär den långsamma instängningen av luften, att luftinnehållet bytts ut under dessa 83 år. Det går därför inte att registrera variationer i koldioxidhalt som sker snabbare än på ca 50 år. Vissa forskare hävdar att upplösningen kan vara så dålig som 1 000 år.

Förutom denna osäkerhet om tidsaxelns värden, så bör man också notera den tungt vägande kritik som publicerats av forskare som Z. Jaworowski och T. Segalstad mot bestämningen av koldioxidhalten i dessa “lagrade” luftprover. Man har bl a påtalat att koldioxid, i högre grad än andra gaser i luften, löser sig i den vattenfilm som finns på luftbubblans yta. Därigenom sker förluster av den instängda koldioxiden. De långt senare uppmätta koldioxid­halterna kommer därför att vara systematiskt för låga.  Förekomsten av tryckberoende sprickor i isen och oljeföroreningar är andra svårkorrigerade felkällor.

Under en kort period före 1985 rapporterades högre värden från borrhål i glaciärisar, men dessa citeras numera inte i IPCC-rapporter. I figur 4 citeras ett diagram från ett arbete av Neftel m fl. Detta visar den uppmätta CO2-halten som funktion av djupet kring 1616 m i ett borrhål på södra Grönland.

Figur 4 Uppmätta CO2-halter i Dye 3 borrkärna från södra Grönland. De olika punkt­symbolerna avser mätserier som gjorts vid olika tidpunkter på ett 50 cm prov från ett djup på 1616 m. Citerat från Neftel et al.

Man noterar i detta diagram att praktiskt taget samtliga uppmätta halter är högre än 300 ppm och att högsta värdet är > 700 ppm. I ljuset av dessa resultat förlorar dagens 385 ppm sin ödesdigra karaktär. Än mer dramatiskt är måhända att författarna anger åldern för dessa gasbubblors instängning till ca 8 000 år. I sanning “förindustriellt”, men samtidigt inte så avlägset att det kan avfärdas som härrörande från en annan värld. Det bör dock  nämnas att dessa data i efterhand har ifrågasatts, med hänvisning till att man just på Grönland har noterat att isen ibland är förorenad med “sand” av karbonater, se Indermühle m fl.

Mot denna bakgrund finns det goda skäl att kritiskt jämföra resultaten från hålen i isborrkärnorna med andra mätningar, som inte uppmärksammats i diskussionen. E Beck har i en omfattande granskning gått igenom tusentals direkta, kemiska mätningar som gjorts sedan början av 1800-talet. Dessa kemiska mätningar var inte lika exakta som dagens mätningar, men osäkerheten var mindre än 3%. Beck har tagit hänsyn till om luftproverna tagits nära städer, industrier eller om vinden blåst från land eller hav. Efter denna granskning och kompilering har Beck erhållit en dramatiskt annorlunda bild än IPCC-kurvan. Hans värden ligger genomgående klart högre än IPCC-kurvan i Fig 3, och framför allt svänger de ca +50 ppm på en tidsskala omfattande några decennier.  Becks sammanställning visar tydliga CO2-maxima kring 400 ppm-nivån åren 1820, 1860 och 1940. Dessa resultat har kritiserats mer eller mindre sakligt på web-sajter t ex RealClimate. Det vanligaste argumentet är att de flöden som krävs för dessa svängningar inte är möjliga, respektive att så stora kolsänkor inte finns. Med tanke på att IPCC-kurvan ovan visar en stigning från 300 till 385 ppm på ca hundra år, och att man hävdar att den drivits av det blygsamma antropogena bidraget, så är detta föga övertygande.  IPCC-data har erhållits med moderna mätmetoder, men på lagrade luftprover, för vilka integriteten i lagringsförhållanden kan ifrågasättas. Becks sammanställning är ett urval gjort från ett stort antal bestämningar på “färsk” luft” med våtkemiska metoder , vars noggrannhet angivits till  3%. Man kan i detta fall ifrågasätta om luftproverna, som hämtats i markhöjd, har varit kontaminerade med föroreningar från industrier eller städer. Beck har beaktat denna möjlighet och i görligaste mån eliminerat dessa felkällor. Ett viktigt påpekande är att Beck erhållit variationer på en tidsskala som Callendar och  Keeling a priori uteslöt, och som i den senare tidens klimatstudier blivit aktuell som typisk för temperaturcykler orsakade av variationer i mönstren av havsströmmar. Beck och hans  resultat har på svaga grunder direkt hånats, men han fick också ett vetenskapligt pris innan han avled för ett fåtal år sedan.

Ytterligare mätresultat som tyder på större naturliga variationer i koldioxidhalten än i figur 3 ovan, kan hämtas från en nyare typ av proxybestämningar. Den baserar sig på att man lyckats bestämma det negativa sambandet mellan förekomsten av klyvöppningar (”stomata”) på ett antal växter och luftens koldioxidhalt. Att ett sådant samband föreligger är lätt att förstå, ty genom klyvöppningarna “andas” växten in koldi­oxid för fotosyntesen. Ju mera koldioxid – desto färre klyvöppningar behövs. Genom klyvöppningarna förlorar växten vatten. Högre CO2-halt gör därför inte bara att plantan växer mer, utan den också klarar torka bättre. T. B. van Hoof et al har diskuterat skillnader  mellan de koldioxidhalter som fås genom analys av klyvöppningar i fossila växtrester och lagrad luft i isborrhål. De variationer han erhåller är mindre än i Becks sammanställning, men klart större än IPCC-kurvorna i Fig 3.

Ytterligare stomataresultat har rapporterats från en forskningsgrupp i Utrecht under ledning av Kouwenberg. Utrechtgruppens originalkurva har visserligen felgränser inom vilka IPCC-kurvan nära nog hamnar. Det är likväl slående att Becks och Kouwenbergs kurvor visar en stark tidsvariation, på just den decennieskala, som Callendar och Keeling uteslöt. Det skulle givetvis varit än mer övertygande om de båda varierande kurvorna haft samman­fallande maxima och minima. Förklaringen till att detta inte är fallet kan vara att de mätningar Beck studerat gjordes i Europa, under det att Kouwenbergs växtsediment insamlats i nordvästra USA.

Detta inringar en principiell svårighet med både direkta och proxy- mätningar av atmosfärens koldioxidhalt. Hur man kan övertyga sig om att mätningen verkligen representerar ett globalt medelvärde? Mauna Loa-mätningarna har s a s certifierats i detta avseende, men svårigheten är uppenbar så snart historiska data skall analyseras. För den som studerar litteraturen utan tidigare bindningar är det emellertid slående att frågan i huvudsak ställs till dem som erhållit resultat som skiljer sig från de gängse. Man misstänkliggör inte värden från de arktiska isborrningarna för att vara “regionala” – utom i det ovannämnda fallet i Fig 4 med karbonatsanden på södra Grönland.

I korthet refereras några nyare arbeten som ifrågasätter påståendet att atmosfärens ökande CO2-halt nästan helt beror på det antropogena bidraget. Gemensamt för dessa är att de ifrågasätter det dynamiska sambandet mellan fossileldning och den atmosfärens CO2-halt.

1.  Tom Quirk har studerat mönstret för hur koldioxidhalten ökar i atmosfären, med utgångspunkt från att man vet att det antropogena bidraget till stor del härstammar från norra halvklotet:  75 % norr om +30o latitud. Detta innebär att koldioxidhalten i atmosfären på norra halvklotet borde öka en viss tid innan den ökar på det södra. Fördröjningen borde vara ungefär 6 månader. Överraskande nog finner Quirk inte någon sådan fördröjning i tillgängliga data. Han har även undersökt isotopfördelningen i syfte att spåra det fossila ursprunget. Han slutsats är att “…fossil fuel derived CO2 is almost totally absorbed locally in the year it is emitted. This implies that natural variability of the climate is the prime cause of increasing CO2 ….”

2. I höstas publicerades en artikel av Ole Humlum m fl som rapporterade studier av korelationen mellan förändringar i CO2-halten och den globala medeltemperaturen för perioden 1981-2011.

Man har förut studerat proxies för dessa variationer över långt tidigare geologiska perioder. Då har man funnit tydliga tecken på att temperaturen först stigit, och sedan   under 100-800 år har CO2-halten ökat. Detta är inget överraskande resultat, utan kan naturligt förklaras av att mindre koldioxid kan vara löst i havsvattnet när dess temperatur ökar. I den gängse beskrivningen har detta sagts vara irrelevant i och med den moderna fossilanvändningen fr o m  1800-talet. Likafullt gäller diagrammet ovan, dvs att de mänskliga bidragen endast  är ca 5 % av de totala flödena under andra halvan av 1900-talet. I AGW-argumentationen har man  hävdat att de ”naturliga” flödena ingår i ett slutet kretslopp, men just det mänskliga bidraget orsakar haltökningen.

Humlum et al rapporterar direkta mätningar, som visar att variationerna också i modern tid har ordningen temperaturökning först CO2-haltökning sedan temperaturökning. I detta fall är reaktionstiden mycket kortare, det handlar om 8-10 månader istället för 100 år. Det bör påpekas att de ovannämnda proximetoderna inte har tillnärmelsevis så god tidsupplösning. De vitt skilda tidsskalorna är alltså inte förvånande. Det viktiga med resultaten är att de tyder på att AGW-hypotesen kastar om sambandet mellan orsak och verkan. Resultaten har bl a erhållits genom att 12-månadersmedelvärden beräknats, och sedan har ett års värde subtraherats från nästa års medelvärde. På detta vis får man förändringen från ett år till nästa. I figuren nedan citeras ett exempel från artikeln.

Figur citerad från Humlum et al.

Den gröna kurvan visar den årliga ökningen av atmosfärens CO2-halt (högra y-axeln). På samma tidsaxel, 1981-2011, anges motsvarande ökningar i  global medeltemperatur (vänstra y-axeln), den röda kurvan för lufttemperaturen (GISS) och den blå för havsytan (HadSST). Det är tydligt att förändringar i temperaturerna kommer ett antal månader före motsvarande förändring i CO2-halt. Författarna beräknar korrelationerna för olika tidsintervall och i GISS-fallet ovan, dvs lufttemperaturen har korrelationen maxvärdet 0.43 vid 9.5 månaders tidsfördröjning.  Resultaten har givit upphov till en diskussion i norska tidskrifter. Ett av Humlums svar finns på denna länk.

3. Avslutningsvis några ord om  Murray Salbys arbete, som tyvärr ännu inte är tillgängligt som en publicerad, granskad tidskriftsartikel. Från en klimatsammankomst finns ett föredrag på YouTube, vilket väckt avsevärd uppmärksamhet. Ett kort referat finns på Joanne Novas blog (länk). Salby har under de senaste två åren studerat förhållandet mellan kolisotoperna C12 och C13 jämte den globala utbredningen av CO2, och liksom Quirk och Humlum kommer han till slutsatsen att de mänskliga CO2-utsläppen varken styr klimatet eller CO2-halten i atmosfären.

Sammanfattningsvis:

  • jordatmosfärens koldioxidhalt har tidigare varit mångdubbelt högre än dagens 385 ppm
  • det finns goda skäl att ifrågasätta den gängse IPCC-kurva för atmosfärens koldioxidhalt under 1800- talet. Detta gäller både dess nära konstanta förlopp och dess värde.
  • nyare arbeten tyder på att att CO2-haltens ökning i atmosfärens under perioden 1880-2008, inte i huvudsak berott på fossilanvändning.

 

Referenser

E. G. Beck “180 Years of Atmospheric CO2 Gas Analysis by Chemical Methods” Energy & Environment 18:2, 259 (2007).

G. S. Callendar “The Artificial Production of Carbon Dioxide and its Influence on Temperature” Quart. J. Roy. Met. Soc. 64, 223 (1938).

T. B. van Hoof, F. Wagner-Cremer, W. M Kürschner, H. Visscher “A role for atmospheric CO2 in preindustrial climate forcing” PNAS, 105:41, 15815 (2008) http://www.pnas.org/content/105/41/15815.full

A. Indermühle, B. Stauffer, T. F. Stocker “Early Holocene Atmospheric CO2 Concentrations” Science 286 (5446):1815 (1999) http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/286/5446/1815a

Z. Jaworowski, T.V. Segelstad, N. Ono “Do glaciers tell the true atmospheric CO2 story?” Sc. Total Environment 114, 227 (1992).

W. Karlén “Recent Changes in the Climate: Natural or Forced by Human Activity?” Ambio Special report 14, 483-488 (2008).

L. Kouwenberg, R. Wagner, W. Kürschner, H. Visscher “Atmospheric CO2 fluctuations during the last millenium reconstructed by stomatal frequency analysis of Tsuga heterophylla needles” Geology 33:1, 33 (2005).

C. Monckton “On the central question of Climate Sensitivity” SPPI Report May 17th (2009) www.scienceandpublicpolicy.org

A. Neftel, H. Oeschger, J. Schwander, B. Stauffer “Carbon Dioxide Concentration in Bubbles of Natural Cold Ice” J. Phys. Chem.  87, 4116 (1983).

T. Quirk “Sources and Sinks of Carbon Dioxide” Energy and Environment, 20, 103 (2009). http://www.multi-science.co.uk/ee.htm

Ole Humlum, Kjell Stordahl och Jan-Erik Solheim ”The phase relation between atmospheric carbon dioxide and global temperature” Global and Planetary Change 100 (2013) 51–69.

http://joannenova.com.au/2011/08/blockbuster-planetary-temperature-controls-co2-levels-not-humans/print/

Solen och kosmisk strålning

Av Sten Kaijser

Vi som lever idag tycks ha haft en fantastisk tur. Inte bara kan vi skörda frukterna av en fantastisk teknisk utveckling som gett oss en levnadsstandard som gamla tiders furstar skulle ha avundats oss – vi råkar också leva vid en tidpunkt  när jordens klimat är det absolut bästa tänkbara – åtminstone förefaller detta vara utgångspunkten för dagens klimatdebatt.

Som de flesta vet så har jordens klimat alltid varierat. Det har varit betydligt varmare än idag och under den senaste årmiljonen så har normaltillståndet varit istider, varmed menas att stora  delar av Europa, Asien och Nordamerika legat under kilometertjocka istäcken. Vad som orsakat dessa variationer vet man inte så mycket om. Det finns teorier varav en relativt populär teori är den som framlades av den serbiske matematikern Milutin Milankovi? under första halvan av 1900-talet och som kopplar samman klimatvariationerna med förändringar av jordens omloppsbana runt solen. Denna omloppsbana varierar i tre avseenden, dels gäller det banans excentricitet, dels jordaxelns lutning och dels dess riktning.

Excentriciteten varierar mellan nästan 0 och ungefär 0,05, och den är för närvarande ungefär 0,017. När Kepler i början av 1600-talet studerade solsystemet så upptäckte han som bekant att jordens omloppsbana runt solen är en ellips. Detta är välkänt men  något som inte är lika väl känt är att han först trodde att den var en perfekt cirkel, men att solen inte låg i  centrum. Detta innebär att den vanliga beskrivningen av excentriciteten som beroende av förhållandet mellan ellipsens två axlar säger ganska lite om vad den innebär. Om man däremot vet att excentriciteten helt är avståndet mellan ellipsens brännpunkter och dess medelpunkt, så kan man inse att

(1+e)/(1-e) är förhållandet mellan avståndet till solen när jorden är som längst bort och avståndet när den är som närmast. Eftersom solstrålningen avtar med kvadraten på avståndet så innebär detta att den strålning som når jorden i början av juli, när solen är som längst ifrån solen är nästan 7 % svagare än den som kommer i början av januari. Det bör dock nämnas att denna skillnad i styrka, som innebär att södra halvklotet får mer solstrålning än  det norra delvis kompenseras av att sommarhalvåret är 6 dagar öängre än vinterhalvåret. Excentriciteten varierar med en period av 90 000 till 100 000 år.

Även jordaxelns lutning varierar mellan ungefär 22° och ungefär 24,5°, och är för närvarande ungefär 23,5°. Det är jordaxelns lutning som bestämmer årstiderna och det innebär att en starkare lutning ger starkare skillnader mellan årstiderna. Lutningen varierar med en period av ungefär 41 000 år.

Slutligen varierar även jordaxelns riktning i förhållande till stjärnorna, något som så småningom kommer att göra polstjärnan mindre intressant än vad den är idag. Denna varierar med en period av ungefär 23 000 år.

Även om Milankovi? teorier inte är oomstridda så är de den idag populäraste teorin för att förklara framför allt den senaste årmiljonens växlingar mellan istider, s.k. glacialer, och de mellanperioder som då kallas interglacialer.

Den senaste istiden tog som bekant slut för ungefär 12 000 år  sedan. Denna, den nuvarande interglacialen har varit en omvälvande tid i jordens historia, i det att en enda art kommit att dominera livet på jorden på ett sätt som förmodligen saknar motstycke i jordens tidigare historia. Den avgörande förändringen var den neolitiska revolutionen för ungeefär 8 000 år sedan. Den neolitiska perioden, eller den yngre stenåldern som vi säger i Sverige innebar framför allt uppkomsten av jordbruket och den möjlighet till försörjning av fler människor som den innebar. Den ledde också till fasta boplatser och uppkomsten av hantverksyrken. Med denna specialisering följde så en teknisk revolution med lerkärl och metallhantering som i sin tur möjliggjorde uppfinningar som hjulet och skrivkonsten. Det bör kanske påpekas att denna period också var den hittills varmaste under denna interglacial. Det var också en tid när stora  delar av Sahara och andra områden i världen som idag är öken var betydligt grönare än idag.

Under de årtusenden som följt har varmare och kallare perioder  avlöst varandra. Det var varmt för 4000 år  sedan, sedan blev det kallare innan det blev varmt igen och så kallare och åter varmare. En viktig värmeperiod var tiden mellan c:a  850 och c:a 1250, den  tid när vikingarna koloniserade både Grönland och Vinland. Sedan blev det långsamt kallare och tiden mellan 1350 och 1850 brukar kallas “lilla istiden”. Vad som orsakade dessa kllimatvariationer vet man inte, men man vet att de till stor del sammanföll med variationer av solens aktivitet. Det är visserligen visat att energiutstrålningen ifrån solen varierar mycket litet, men däremot har solens magnetiska aktivitet haft stora variationer även under tidsskalor av decennier och sekel.

Ett sätt att observera solens aktivitet är att “räkna solfläckar”. Dessa upptäcktes 1609 av Galileo när han riktade sitt teleskop mot himlen. Det visade sig dock snart att solfläckarna under  de kommande decennierna blev allt färre och mellan 1645 och 1715 fanns det nästan inga solfläckar alls. Detta var också den kallaste delen av den lilla istiden.

Under de 12 000 år  som gått sedan den senaste istiden har också antalet människor på jorden ökat ifrån några hundra tusen till idag nästan 7 miljarder. Mycket av dagens klimatdebatt gäller frågan om vi människor på något sätt påverkat jordens klimat, och det är ett obestridligt faktum att våra aktiviteter på många ställen starkt påverkat det lokala klimatet – speciellt genom att stora skogar försvunnit och övergått till odlade fält, savanner eller t.o.m till öknar. Dagens klimatdebatt handlar dock inte om detta, utan det som idag är huvudfrågan är huruvida den ökning av koldioxiden i atmosfären som allmänt tros bero på vår förbränning av fossilt kol bidragit till en allmän uppvärmning av jorden.

Det är många som tror att så är fallet och den av FN:s miljöorganisation UNEP tillsatta expertpanel IPCC har i 30 år försökt att bevisa detta. Hittills har man  dock inte lyckats även om IPCC i sin senaste rapport ARP4 angett att det är mycket sannolikt. Det som kan sägas om koldioxidens eventuella klimatpåverkan är att visserligen vet man inte om den finns, men däremot är  det så att om  den finns så vet man hur den verkar.

När det gäller solens klimatpåverkan så vet man heller ingenting säkert och det är också så att trots att det finns starka statistiska samband mellan solaktivitet och klimat så vet man inte hur den i så fall påverkar klimatet. En teori som framförts av den danske solforskaren och astronomen Henrik Svensmark är att när solen är aktiv så är det som kallas solvinden stark och denna skyddar solsystemet generellt och jorden speciellt mot den kosmiska strålning som når oss ifrån den yttre rymden. När solens aktivitet är låg så ökar mängden kosmisk strålning som når jordatmosfären. Där har den en joniserande effekt och de joner som så skapas fungerar som kondensationskärnor för molnbildning. Enligt Svensmarks teori blir det därför mera moln på himlen när solaktiviteten är låg. Detta leder i sin tur till att mer av den solstrålning som når atmosfären reflekteras bort utan att värma jorden. Huruvida Svensmarks teori är korrekt är omtivstat, men det man vet är att en förändring, ökning eller minskning, av molnigheten med 3% skulle ha en större effekt på klimatet än vad den ökning av mängden koldioxid i atmosfären som förekommit under det senaste århundradet ens teoretiskt kan åstadkomma. Det finns dock vissa tecken som antyder att Svensmark kan ha rätt, även om det också finns andra tecken som talar emot teorin.

En effekt av kosmisk strålning är att kväveatomer i atmosfären omvandlas till kolatomer med atomvikten 14, det vi kallar C14 och det är visat att under perioder av låg solaktivitet så ökar uppkomsten av C14.

En anledning till den aktuella klimatdebatten är att jorden faktiskt har blivit varmare under de senaste 200 åren, varvid uppvärmningen anses ha varit ovanligt snabb under de sista 30 åren av 1900-talet. IPCC anser att denna uppvärmning med stor sannolikhet till stor del beror av ökningen av mängden koldioxid (och även andra s.k. växthusgaser) i atmosfären. De som ifrågasätter koldioxidhypotesen brukar bl.a. framhålla att under den andra halvan av 1900-talet så var solaktiviteten högre än vad som kunnat observeras sedan solfläckarna upptäcktes för 400 år sedan.

Det som idag oroar både sol- och klimatforskare är att solaktiviteten sedan ett par år nästan helt har upphört. De som tror att sambandet mellan solaktivitet och kllimat inte bara är statistiskt utan att det faktiskt också finns ett orsakssamband fruktar nu att det som närmast väntar oss inte är en fortsatt uppvärmning utan en mer eller mindre kraftig avkylning. Det som i så fall kan vänta oss är missväxt i tempererade klimatzoner som Sverige och Kanada och därmed matbrist och svält, något som i så fall skulle drabba jordens fattiga hårt.