v/Trude Storelvmo, UiO
Møtet ble avholdt på Zoom 21.april kl 17 med 21 deltakere.
Trude startet sitt forskningsarbeid på sammenhengen mellom skyer og klima allerede i doktorgraden på UiO med Jon Egill Kristjansson, og er nå blant verdens fremste forskere innen temaet.
Det har skjedd noe med følsomheten til klimamodellene
Likevekts klimafølsomhet (ECS; equilibium climate sensitivitiy) er en viktig måleenhet for følsomheten i klimamodeller. ECS er variasjonen i globalt midlet temperatur ved bakken i det man når en dobling av atmosfærisk CO2. Tidligere har klimamodeller holdt seg innenfor et ECS intervall på 2 – 4,5 grader. Modeller med et bredere intervall enn dette har vært ansett som mindre pålitelige fordi de er antatt å overestimere oppvarmingseffekten, også sammenlignet med observasjoner. I den siste generasjonen klimamodeller har imidlertid ECS økt, og mange har av modellene har ECS over 5 grader. Spredning i klimafølsomhet kommer fra usikkerhet i de underliggende modellen for tilbakekoblingsmekanismer. Men hvorfor har følsomheten blitt større, når man vet at modellene stadig blir mer avanserte og med et høyere detaljnivå?
Hvorfor?
Tilbakekoblingsmekanismer relatert til vanndamp har det største bidraget til klimafølsomhet, deretter er det største bidraget fra skyer. Tilbakekoblingsmekanismene bidrar imidlertid med stor usikkerhet, og har vært en akilleshæl i utvikling av klimamodeller.
Den siste generasjonen klimamodeller ser ut til å være mer følsom for skyer. Endringer i skymengde endrer (1) skyhøyden, (2) skymengden og (3) den optiske tykkelsen til skyene. En viktig egenskap ved den optiske tykkelsen er at skyene reflekterer mer når skyene består av skydråper (ufrossen) enn iskrystaller (frossen). Dette vil si at skyene har en bremsende effekt på temperaturutviklingen på jorda, eller en negativ tilbakekoblingseffekt, fordi skyene reflekterer mer sollys når mer is blir omgitt til vann.
Når man har sammenlignet tradisjonelle GCMs med fly- og satellittmålinger ser man at modellene generelt underestimerer mengde flytende vann i skyer, og det er for mye is. Dette har gjort at de da har simulert en for sterk bremsende effekt, og derfor mindre oppvarming.
Hypotesen til Trude's forskningsgruppe har vært at problemet ligger i den uniforme fordelingen av vann og is i grove klimamodeller, hvor ispartiklene alltid vil være omgitt av skydråper og derfor kan vokse mye. I virkeligheten består isfordelingen av lommer av is hvor det ikke alltid er mulig å vokse like mye. Gruppens modellsimuleringer sammenlignet med observasjoner fra skyene viser at dersom man starter med lite is og mye vann i modellen, er det mye is som kan vokse, og man får en stor klimafølsomhet og mye oppvarming. Starter man med mye is får man en mye lavere følsomhet. Forsøkene viser dermed høy korrelasjon mellom vannmengde i sky og klimafølsomhet.
Mange av klimamodellen har nå blitt forbedret slik at forholdet mellom iskrystaller og skydråper samsvarer bedre med observasjoner. Dermed har også klimafølsomheten økt, og som forventet simulerer de mer oppvarming for den samme økningen i mengde drivhusgasser i atmosfæren. Men selv om de nyere klimamodellene har økt følsomhet, overestimerer de faktisk ikke oppvarmingen, men har svært godt samsvar med observasjoner. Modellene oppfører seg altså ikke som en høyfølsomhetsmodell for historiske simuleringer. Men, når temperaturendringen kommer på over +4 grader, øker følsomheten.
Den økte sensitiviteten er koblet til faseendringer i skyene
Den økte følsomheten etter stor oppvarming har sammenheng med optisk skyhøyde. Faseendringer i skyer er veldig kraftige, og disse dominerer når det gjelder endring i følsomhet med tidsutvikling. Sørishavet har en dempende effekt fra skyer; det er mye skyer, og stor blanding av vann og is, og det er høy grad av faseendringer hvor iskrystaller vokser. Denne effekten forsvinner med oppvarming. I simuleringene starter man med en blanding av is og flytende vann. Man mister is i skyene etter hvert som klimaet blir varmere, og ved slutten av framskrivingene har vi nesten ikke noe is igjen, kun vann. Den dempende effekten gjelder kun så lenge man har en blanding, og is kan gå over til vann. Skyene får derfor en mer forsterkende effekt over tid. Jo mer oppvarming, jo mer følsom.
Har vi to ulike klimaregimer? Nr 2 uten bremsekloss!
Den bremsende effekten av sky-is som erstattes med flytende vann svekkes med oppvarmingen – altså, jo varmere det blir, jo mindre is som kan konverteres til flytende vann gjenstår i skyene, og gitt tilstrekkelig oppvarming viser noen klimamodeller at denne “bremseklossen” kan forsvinne helt. Hvis dette skjer, vil det føre til en akselerasjon i global oppvarming. Men hvor sannsynlig er det at dette skjer, og hvor mye oppvarming kreves i så fall?
