Klima i Arktis
I Arktis er klimaet kaldt. Det skyldes hovedsakelig jordas helning i forhold til sola, som fører til at mindre solenergi når polområdene. I tillegg er Arktis dekket av snø og is store deler av året. Snø og is har høy refleksjonsevne, albedo, som bidrar til å holde Arktis nedkjølt.
Status og framtid
Oppvarmingen i Arktis tre ganger så fort som det globale gjennomsnittet. Dette skjer i stor grad på grunn av at smelting av snø og is gir en mørkere overflate og dermed økt opptak av solenergi i disse områdene (albedoeffekten?).
Denne betydelige regionale oppvarmingen fører til stadig mindre havis, smelting av isbreer og innlandsisen på Grønland.
Status
Temperatur
Klodens klima endres kontinuerlig, på mange forskjellige tidsskalaer, drevet av ulike faktorer. Prosesser knyttet til kontinentaldriften har påvirket atmosfærisk sirkulasjon, havstrømmer og sammensetningen i atmosfæren over millioner av år. En global nedkjøling over de siste 60 millioner år har endret overflateforholdene i Arktis fra isfritt året rundt, til fullstendig isdekket. Variasjoner i solinnstrålingen over mange tusen år som respons på endringer i jordas bane rundt sola har skapt varme og kalde sykler, med endringer omtrent halvparten så store som endringene skapt av kontinentaldriften. På en noe kortere tidsskala har nåtidens mellomistid (holocen) vært påvirket av korte nedkjølingsperioder forårsaket av vulkanutbrudd, en svak variasjon i solinnstrålingen, og trolig også andre faktorer. Klima i Arktis I Arktis er klimaet kaldt. Det skyldes hovedsakelig jordas helning mot sola, som fører til at mindre solenergi når polområdene. I tillegg er Arktis dekket av snø og is store deler av året. Snø og is har høy refleksjonsevne, albedo. Det betyr at det aller meste av solvarmen som treffer de lyse overflate, blir sendt tilbake til atmosfæren. Dette bidrar til å holde Arktis nedkjølt. Forskning utført på Norsk Polarinstitutt Norsk Polarinstitutts forskning har bidratt til å øke kunnskapen om fortidens temperaturer, for eksempel gjennom studier på mikrofossiler på havbunnen og iskjerner. Gjennom blant annet studier på fossilskall av de svært temperaturfølsomme mikrofossilene kalt foraminiferer har Norsk Polarinstitutt bidratt til å kartlegge sammenheng mellom arts-utbredelse og temperatur som i sin tur kan brukes til å tolke og beregne hvordan temperaturutviklingen har vært tilbake i tid. Også studier som Norsk Polarinstitutt gjennomfører på iskjerner fra både Svalbard og Antarktis bidrar til å kartlegge tidligere tiders temperaturutvikling. Data som innhentes i disse prosjektene er i den store sammenhengen med på å gjøre klimamodellene bedre.
Oppvarmingen i Arktis har siden 1980 vært dobbelt så stor som i resten av verden. Temperaturene i Arktis har økt kraftig de siste tiårene over det meste av regionen, spesielt om vinteren. Økningen i vintertemperaturen i Alaska og Vest-Canada har vært rundt 3–4 °C i løpet av det siste halve århundret. Også de norske høyarktiske målestasjonene har vist en temperaturøkning. I Longyearbyen har den gjennomsnittlige årstemperaturen økt med ca. 0,25 °C per tiår siden målingene startet i 1912 frem til 2011, noe høyere enn gjennomsnittet for Arktis som helhet i samme periode. Gjennomgang av tilgjengelig kunnskap og dokumentasjon viser at årene 2005–2011 har vært de varmeste årene som noen sinne er målt i Arktis. Den senere tids oppvarming har vært sterkest i høst- og vårsesongene.
Den geografiske fordelingen av oppvarmingen over Arktis tyder sterkt på at reduksjonen i havisdekket har forsterket oppvarmingen. Den største temperaturøkningen er registrert i den lavere atmosfæren over den marginale issonen om høsten. Dette kan tyde på at Arktis nå har nådd en terskel hvor den absorberte solinnstrålingen om sommeren begrenser isdannelse den påfølgende høst og vinter. Gjennom positive tilbakekoblingsmekanismer forsterkes dermed lufttemperaturøkningen over Polhavet. Det er også registrert noe større temperaturøkning over det sentrale Polhavet om sommeren etter tynnere isdekke og/eller tidligere tilbaketrekning av isen om sommeren. Dette står i kontrast til den landdominerte oppvarmingen som dominerte tidligere i oppvarmingsperioden. Den økte oppvarmingen også om våren synes å henge sammen med tidligere snøsmelting de siste årene.
Langsiktig endring i sommerlufttemperatur i Arktis, beregnet ut fra innsjø-sedimenter, iskjerner og årringer fra trær («proxy» records). Figur: SWIPA
En sammenlikning av observerte temperaturer i Arktis over en 50-års periode (1957–2006) og modellkjøringer for samme periode, viser at modellene klarer å beskrive de observerte endringene for både høyere temperaturøkning i Arktis og graden av temperaturøkning. I gjennomsnitt har temperaturøkningen for hele området i perioden vært mellom 0,5 og 1,0 °C, for både observasjoner og modeller.
Tidligere temperaturer (før-instrumental periode) kan beregnes gjennom bruk av såkalte proksier?, som innsjøsedimenter, årringer på trær og iskjerner. Fra slike data vet vi at sommertemperaturen i Arktis ikke har vært så høy som i dag i løpet av de siste 2000 år. Forrige gang polarområdene var betydelig signifikant varmere enn i dag over en lengre periode, var for 125 000 år siden. Temperaturforholdene i Arktis har en rekke underliggende årsaker, både naturlige og menneskeskapte, som i et komplekst samspill resulterer i de endringene som nå viser seg. Endringer i havisen og dennes påvirkning av varmetransporten mellom havet og atmosfæren, varmetransport i havet, varmetransport i atmosfæren, skydekke og vanndamp som påvirker langbølgestrålingen, sot på snø og høyere konsentrasjoner av sot aerosoler i atmosfæren er alle grunnleggende forhold for temperaturutviklingen.
Nedbør
Nedbørsmengdene i Arktis sett under ett har de siste årene vært omtrent 5 % høyere enn gjennomsnittet for 1950-tallet. Denne trenden er ikke statistisk betydelig signifikant siden de mellomårlige variasjonene er store. Både nedbørsmengder og vannføring i elver gir et sammenfallende bilde av et vått Arktis siden år 2000. De fem våteste årene siden 1950 har alle funnet sted på 2000-tallet. ***Også på Svalbard observeres økt nedbør, og ved Longyearbyen har årsnedbøren i gjennomsnitt økt med 2 % per tiår siden starten på måleserien i 1912.
Nedbør er viktig i vurderingen av senere tids klimaendringer i Arktis. De gir en indikasjon på større skydannelse over Arktis, spesielt lave skyer om sommeren, noe som sammenfaller med en lengre sommersesong og reduksjon i havisen. Foreløpig er det knyttet stor usikkerhet til kunnskapen om skyer og skydannelse.
Havklima
Havet har mye større evne til å ta opp og lagre varme enn det landmasser har. Havet har derfor en nedkjølende effekt i perioder med global oppvarming. I perioder med temperaturnedgang vil det motsatte skje; havet vil avgi varme til atmosfæren og bremse nedkjølingen. En stor del av den globale oppvarmingen som har skjedd de siste årene er lagret i havet.
Polhavet varmes som følge av innstrømning av varmere vann både fra Nord-Atlanteren og det nordlige Stillehavet. På Stillehavssiden av Polhavet ser dette ut til å være en av årsakene til reduksjonen i havis. Fra Nord-Atlanteren kommer det pulser av varmt vann til Polhavet. En slik puls av varmt vann strømmet inn i Polhavet langs den sibirske kontinentalsokkelkanten midt på 2000-tallet. Den neste pulsen ventes gjennom Framstredet. Sammenhengen mellom varmere atlanterhavsvann og smeltende havis på vår kant av Polhavet er mer kompleks enn på Stillehavssiden, og det foregår utstrakt forskning på feltet.
Ekstremhendelser
Noen steder på den nordamerikanske siden av Arktis er det registrert temperaturekstremer og stormaktivitet. Likevel er ingen systematisk økning i stormaktivitet registrert for hele Arktis i løpet av det siste halve århundret.
Vurdering av observasjonene
Dagens klimamodeller kan gjengi endringene som observeres i Arktis godt – både kvalitativt og på stor skala, med økte utslipp av drivhusgasser som drivkraft for den globale oppvarmingen. Likevel ser vi eksempler på større endringer som kommer «uanmeldt» eller før den beregnede tiden, som for eksempel reduksjon i havisdekket. Det er gradvis menneskelig påvirkning, kombinert med store atmosfæriske eller oseanografiske hendelser eller avvik fra naturlig variabilitet og modifisert av arktiske tilbakekoblingsmekanismer, som fører til ikke-reversible endringer i Arktis.
Når de observerte temperaturendringene brytes ned til regioner og sesonger, viser det en 1 ˚C økning utover naturlig klimavariasjon (i forhold til hver region og hver sesong) over hele Arktis, med enda større oppvarming enkelte steder og til bestemte tider av året. Drivkraften bak denne temperaturøkningen er det menneskelige påslaget. Under tidligere varme perioder kan man ikke finne ensartede mønstre som dette.
Framtidsscenarioer
Detaljene rundt framskrivning av fremtidens klima i Arktis varierer mellom modeller, områder, årstider og forventede framtidige nivåer av klimagassutslipp – men det er likevel godt samsvar om de store linjene i framtidens klima.
Det finnes tre hovedkilder til usikkerhet knyttet til framskrivningene som de globale klimamodellene gir for framtidens klima: store naturlige variasjoner, usikkerhet knyttet til fremtidig utslipp av drivhusgasser og uløste svakheter i klimamodellene. Det er til tross for usikkerhet i modellene stor enighet blant forskningsmiljøene, på grunnlag av modellkjøringer, om at det vil være en fortsatt forsterket oppvarming av Arktis i forhold til resten av verden.
Temperatur
Forventet endring i årsmiddeltemperatur fra 30-årsperioden 1961–1990 til 30-årsperioden 2071–2100 basert på NorACIAs regionale klimamodell, NorACIA-RCM. Grønn farge viser minst forventet temperaturøkning og rødt viser størst forventet økning. Legg merke til den sterke temperaturøkningen som forventes lengst øst på Svalbard og den store ulikheten tvers over Svalbard. Foto: Førland et al. 2010
Modellkjøringer viser en generell økning i den gjennomsnittlige høst- og vintertemperaturen for Arktis på 3–6 °C innen 2080, og modellene tilsier at oppvarmingen over Arktis vinterstid vil være større enn den gjennomsnittlige globale oppvarmingen i samme periode. Ved hjelp av resultater fra den regionale klimamodellen NorACIA-RCM er det gjort fremtidsberegninger som viser en økning i årsmiddeltemperatur på ca. 1 ºC i kystområdene i Nordland og Troms, og 1,5–2,0 ºC i østlige deler av Finnmark og sørvest for Spitsbergen frem mot år 2050. Over Svalbard viser disse beregningene en betydelig forskjell i temperaturøkning fra sørvestlige områder (ca. 2 ºC) til nordøstlige deler (over 4 ºC). Her har endring i havisutbredelse stor innvirkning på de geografiske forskjellene i oppvarming.
Beregninger frem mot slutten av dette århundret viser at oppvarmingen fortsetter etter 2050, hvor det for store deler av Nord-Norge beregnes en temperaturøkning innen utgangen av dette århundret på 2,5–3,5 ºC, med minst økning i vestlige kystområder og størst økning i Varanger-området og indre deler av Finnmark. For Svalbard er den beregnede økningen i gjennomsnittlig årstemperatur ca. 3 °C i sørvest og ca. 8 °C i nordøst. Modellen gir minst oppvarming om sommeren og størst høst og vinter, særlig for innlandsområdene. For havområdene mellom Svalbard og Novaja Semlja beregnes også en betydelig økning i lufttemperatur, spesielt i perioden september til mai. Det er i disse områdene, hvor havis forventes å bli erstattet av åpent hav, vi vil se de største økningene i temperatur. Lenger sør i regionen forventes det at temperaturøkningene blir større over land enn over hav.
Nedbør
Klimamodellene viser generelt sett at det kan forventes økt nedbør i Arktis fram til 2100, og en mye høyere prosentvis økning i nedbør for Arktis enn det globale gjennomsnittet. Økningen forventes å være størst på høyere breddegrader, og mest utpreget over Nordøst-Grønland, etterfulgt av kysten av Sibir og det kanadiske arkipelet. Det er store sesongvariasjoner, og den største relative økningen forventes om vinteren og høsten, og minst om sommeren.
Den forventede nedbørsøkningen i Arktis er generelt sett størst i klimamodellene med størst oppvarming. Kun en del av økningen vil føre til mer snø. Mer nedbør vil falle som regn som følge av den forventede oppvarmingen og kortere perioder med temperaturer under frysepunktet.
Beregningene med den regionale klimamodellen NorACIA-RCM viser at det for store deler av Nord-Norge kan forventes en økning på 20–30% i årsnedbør innen slutten av dette århundret. For de nordøstlige deler av Spitsbergen vil den beregnede økningen bli opp mot 40 %. Nedbøren øker over hele regionen til alle årstider, men man ser størst økning om vinteren og våren. Det er i dag små nedbørsmengder om vinteren på Spitsbergen, og den absolutte nedbørsøkningen utgjør derfor bare få millimeter. Beregningene indikerer også at det vil bli flere døgn med relativt sett store nedbørsmengder over hele regionen. Det forventes færre dager med kraftig snøfall (over 10 cm per døgn) i kystområdene i Nord-Norge og i sørvestlige deler av Svalbard-regionen. I indre strøk av Nord-Norge og i nordlige deler av Svalbard ventes antall døgn med kraftig snøfall å øke.
Konsekvenser
Pågående og forventede klimaendringer i polarområdene i de kommende tiårene påvirker og vil fortsette å påvirke atmosfærens sirkulasjon, vegetasjon og karbonsyklusen – med effekter på klimasystemet både i og utenfor de polare områdene. Konsekvensene av klimaendringene i disse områdene er mangfoldige. Havisen smelter og påvirker strålingsbalansen i det globale klimasystemet gjennom albedoeffekten?. Oppvarming vil kunne påvirke dypvannsdannelse? gjennom overflateoppvarming og økt ferskvannstilførsel, og påvirker dermed motoren i havsystemet, som igjen danner rammen for det globale klimaet. Isbreene smelter og bidrar sterkt til havnivåstigning. Tinende permafrost bidrar til utslipp av klimagasser (først og fremst metan) som i dag så å si er «låst» i grunnen. Økosystemene er tilpasset klimaet i et gitt område, og klimaendringene vil dermed også påvirke økosystemene. De ulike arktiske økosystemene vil imidlertid reagere ulikt på slik påvirkning.
Klimaendringer kan påvirke transporten og fordelingen av miljøgifter fordi reaktiviteten til stoffene, opptak og opphopning i organismer er prosesser som er temperaturavhengige. Klimaendringer skjer parallelt med påvirkninger som forurensning, fiske, endringer i arealbruk, befolkningsøkning og kulturelle og økonomiske endringer. Alle disse påvirkningene kan til sammen forsterke konsekvensene for mennesker og økosystemers helse og velvære. I mange tilfeller vil den totale effekten være større enn summen av de enkelte faktorene, slik vi ser ved effekten av forurensende kjemikalier, økt ultrafiolett stråling og varmere klima. Hvilke påvirkninger som er viktigst og hvordan disse virker sammen vil avhenge av lokale faktorer i hver enkelt arktisk region.
NorACIAs hovedutredning «Klimaendringer i norsk Arktis: konsekvenser for livet i nord» (2010)
Hvordan måler vi klimaendringer?
Det finnes flere måter å observere klimaet og klimaendringer på. I dag har vi avanserte instrumenter og satellitter som måler klimaparametre. Vi kan også regne oss tilbake i tid ved hjelp av for eksempel iskjerner og sedimentkjerner, som indirekte kan fortelle oss om fortidens temperatur og andre klimatiske forhold. Klimaendringer måles både globalt og regionalt.
De vanligste observasjonene er først og fremst temperatur og nedbør. Andre sider ved klimaet er luftfuktighet, vindstyrke og -retning, trykkforhold, skydekke og solinnstråling.
I polare områder er endringer i havis, snødekke og isbreer også viktige observasjoner som kan gi oss et bilde av klimaet.
Innlandsis som klimaarkiv
I breisen, og spesielt innlandsisen i Antarktis og på Grønland, ligger mengder av frossen informasjon om tidligere tiders klima. Den snøen som en gang falt her inneholder informasjon om hvordan klimaet var så langt tilbake som mange hundre tusen år siden. I små luftbobler som ligger i isen kan man studere hvordan atmosfærens sammensetning varierer i takt med temperaturen over tid.
En av de viktigste informasjonskildene fra isarkivene er noe som kryptisk skrives som δ18O eller dD – som er et mål på den relative sammenhengen mellom de ulike stabile isotopene i vannet som iskrystallene består av. Noe forenklet kan man beskrive prosessen som at hver gang vannet fordamper fra havet eller nedbøren faller, skjer det en deling mellom de ulike stabile isotopene i vannmolekylet H2O. Fraksjonene er temperaturavhengige, og gjennom å analysere snøen på breene kan vi få frem en tidsserie som speiler endringer i temperaturforholdene i området. Det er denne informasjonen som over lengre tid blir til klimainformasjon.
Som med alle typer av klimaarkiv er datering viktig. Det finnes mange ulike metoder å datere iskjerner på, og i de fleste tilfeller bruker man flere metoder parallelt. Horisonter av historiske hendelser er viktig i denne sammenheng. Kjente vulkanutbrudd er en annen relevant dateringsmetode.
