Bjerknessenterets mål er å forstå klima
til nytte for samfunnet.

#Globalt klima

14 results

Sjøis styrer ikke vinterværet

Sjøis styrer ikke vinterværet Ellen Viste tor, 09/30/2021 - 12:54 Sjøis styrer ikke vinterværet Det er mindre sjøis enn normalt i Arktis nå i september. De siste tiårene har lite is om høsten vært forbundet med kalde vintre. En ny studie viser at vi likevel kan vente med å forberede oss på frostnetter og skiføre.

Om du hadde flydd over Polhavet akkurat nå, ville du sett mer åpent hav under deg enn normalt. September er måneden da isdekket er på sitt minste, fordi sommeren er over og høsten ennå ikke riktig har fått tak. I år er det i tillegg mindre is enn i en gjennomsnittlig septembermåned.

Om dette året skulle følge mønsteret fra de siste tiårene, ville lite sjøis gi oss grunn til å forberede oss på en kald vinter. Mange år med lite sommeris har vært fulgt av lange kuldeperioder i Europa, Sibir og Nord-Amerika. Men forskning antyder at erfaringene våre er av begrenset nytte.

Peter Siew
Peter Siew har forsøkt å finne ut om sammenhengen man har sett mellom lite sjøis og kalde vintre er reell eller en tilfeldighet. Foto: Yongbiao Weng

– Lite sjøis forårsaker ikke kalde vintre, sier Peter Siew.

Siew har ledet en ny studie av sammenhengen mellom sjøis og lavtrykksbaner over Nord-Atlanteren. Arbeidet har vært en del av doktorgraden hans ved Bjerknessenteret og Universitetet i Bergen.

Resultatene viser at sjøisdekket i nord neppe har noe å si for vinterværet lengre sør. At det er lite is nå, vil ikke gjøre det kaldere i januar. I den grad isen og vinterværet henger sammen, er det ikke fordi isen påvirker været, men fordi de begge påvirkes av de samme forholdene i atmosfæren om høsten.

Mange kalde vintre etter lite is

Arktis varmes opp raskere enn noen annen del av kloden, og de siste årene har det vært forsket mye på om dette vil kunne få konsekvenser for været i Nord-Amerika, Europa og Sibir. Studier av langsiktige endringer har også belyst hvordan vær og is varierer fra år til år.

Observasjoner fra de siste førti årene kan gi inntrykk av at det er en sammenheng mellom isutbredelsen i Arktis og stormbanene over Nord-Atlanteren. Lite sjøis om høsten har vært fulgt av vintre der lavtrykkene har fulgt sørlige baner innover Sør- og Mellom-Europa. I nord har været vært kaldt og klart i uker av gangen. Motsatt har høstmåneder med mye is vært fulgt av milde vintre, der lavtrykk etter lavtrykk har duret inn i Norskehavet.

Hvis det alltid var slik, burde det være mulig å bruke isforholdene om høsten til å varsle vinterværet. Slike sammenhenger gir håp om sesongvarsler av været flere måneder i forveien, nyttige enten man skal planlegge energiproduksjon, vareinnkjøp eller brøyting av veier.

Men for å kunne bruke det man har observert til å forutsi fremtidsværet, må man vite hva som ligger bak. I første omgang må man også vite at man har sett rett.

Camille Li
Camille Li forsker på hvordan ulike forhold påvirker stormbanene over Nord-Atlanteren og innover Europa. Foto: Privat

Camille Li, professor ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen, forsker på stormbaner og har også deltatt i studien av sjøisen og været.

– Observasjonene kan ikke være gale, sier hun. – Men tolkningen av dem kan.

At kalde vintre har etterfulgt lite is, trenger ikke å bety at det er isforholdene som har gjort vintrene kalde.

Lite is også i år

Etter årets sommer er det lite, men ikke ekstremt lite, sjøis i Arktis. Regnskapet er ennå ikke oppgjort, men amerikanske National Snow & Ice Data Center anslår at isutbredelsen vil ende som den tolvte laveste som er registrert. Sammenlignet med det siste tiåret, ligger 2021 høyest. Sammenlignet med 1981–2010, er det likevel bare tre fjerdedeler så mye sjøis i år som det normalt har vært.

Barentshavet og Karahavet, som forskerne så på i denne studien, er normalt isfrie om sommeren. Men lite is ellers i Arktis kan gjøre at havet vanskeligere fryser til utover høsten, også der.

Når det er mindre is og mer åpent hav, overføres mer varme og fuktighet fra sjøen til atmosfæren. Ingen tviler på det. Spørsmålet er om effekten er stor nok til å endre været flere måneder senere og så langt sør som i Europa.

Klimamodellene frustrerer

For å utforske hva som foregår når ulike fenomener påvirker hverandre – som i tilfellet med isdekket og været – bruker forskerne klimamodeller. I modellene får forhold i havet og atmosfæren utvikle seg slik fysikkens lover bestemmer at de skal. Hvis resultatet stemmer med det man har observert, kan man normalt feste lit til at modellene representerer virkeligheten.

I dette tilfellet har én ting frustrert mange klimaforskere. Sammenhengen mellom sjøis og vintervær, observert i den virkelige verden de siste førti årene, har ikke vært mulig å finne igjen i klimamodellene. I modellene varierer sjøisen og vinterværet fritt og uavhengig av hverandre.

Isdekket og vinterværet har unektelig vært virkelig. Det har fått mange til å lure på om klimamodellene gjør noe galt akkurat på dette feltet.

Svaret ligger i tiden. Hvilke tiår man tar i betraktning, påvirker hva man ser.

Førti år er for lite

Siden slutten av 1970-tallet har satellitter jevnlig overvåket jordoverflaten. Det har revolusjonert oversikten over isforhold og vær. Derfor er det fristende å begrense seg til denne tiden når man skal analysere klimaet.

– Alle skjønner at ett år er for lite til å si noe om klimaet, sier Camille Li. – Men man trodde førti år var nok.

Det var det ikke.

Da forskerne gikk lengre bakover i tid, fra førti til hundre år, endret bildet seg. Sammenhengen de hadde observert mellom sjøisen i nord og stormbanene i Europa, forsvant. De førti siste årene viste seg å være et unntak.

– Jeg mener ikke å si at førti år er for kort til alt, utdyper Camille Li.

Hvis man vil beregne jordens gjennomsnittstemperatur, holder det med førti år. Men hvis man vil forstå kompliserte mekanismer, som sammenhengen mellom isdekket om høsten og vinterværet et annet sted i verden, trenger man data over lengre tid.

I et enkeltår eller noen tiår er det for vanskelig å skille betydningen av ulike fenomener for været. Små variasjoner kunne gitt helt andre utfall enn det vi har sett de siste førti årene.

En av Peter Siews tidligere studier demonstrerer noe av årsaken til dette. Når man skal lage værvarsler, kjører man de samme datamodellene mange ganger med små endringer i utgangspunktet. Det gjør det mulig å si noe om sannsynligheten for at utviklingen skal gå i ulike retninger.

Virkeligheten kan sammenlignes med én enkelt av disse modellsimuleringene. Utviklingen kunne ha gått i en annen retning enn den har gjort.

Hundre år ga andre resultater

Da Peter Siew og kollegene gikk fra førti år til hundre, forsvant problemet de trodde klimamodellene hadde. Sett over en hundreårsperiode, var det fullt samsvar. Verken observasjonene eller modellene viste noen sammenheng mellom sjøisen i Arktis om høsten og vinterværet i Nord-Amerika og Eurasia.

Også andre forhold i atmosfæren og havet var de samme. Dermed kunne de avvise at modellene gjorde noe galt. At koblingen fra sjøisen til vinterværet er upålitelig, har vært vist tidligere, så dette er det viktigste bidraget fra den nye studien.

Hvor kom da sammenhengen mellom is og vær de siste førti årene fra? Den som ikke finnes hvis man ser det siste hundreåret under ett, men som tilsynelatende har gitt oss så mange kalde vintre de siste tiårene?

– Tilfeldigheter, sier Peter Siew.

Han viser til at været varierer kaotisk og at luften er flyktig. I de fleste tiår varierer isen og været uavhengig av hverandre, i de siste førti fulgte de tilfeldigvis samme mønster.

Helt tilfeldig var det kanskje likevel ikke.

Høytrykk bak både lite sjøis og vinterkulde

Noen år bygger det seg opp sterke høytrykk over Uralfjellene. De kan bli liggende lenge og blåser varm luft sørfra mot isen i Barentshavet og Karahavet. Mildværet kan gjøre at sjøen i mindre grad fryser til utover høsten. Da vil det være lite sjøis i november, som er den måneden forskerne brukte observasjoner fra til denne studien.

Peter Siew og kollegene støtter en teori om at slike høytrykk over Ural også gir opphav til kalde vintre. Bølger i luften over høytrykket kan påvirke forholdene i stratosfæren, mer enn en mil over bakken.

Stefan Sobolowski
Stefan Sobolowski er skeptisk til å bruke enkeltfenomener til å forutsi været flere måneder frem i tid. Foto: Suet Chan

Høyt der oppe blåser en sterk virvel av vestavind rundt Nordpolen. Når den forstyrres, kan det påvirke stormbanene lengre sør. Når virvelen i stratosfæren blir svakere, vil vinterværet ofte holde seg stabilt kaldt i lang tid.

Slike sammenhenger gjør det mulig å varsle været for de neste månedene, skjønt ikke like detaljert som i værvarsler for den kommende uken. Man kan anslå sannsynligheten for at det vil bli våtere eller tørrere og varmere eller kaldere enn normalt.

Selv da er det grunn til å være forsiktig. Stefan Sobolowski er forsker ved Bjerknessenteret og NORCE, og har deltatt i den nye studien. Gjennom senteret Climate Futures er han også med på å utarbeide sesongvarsler i praksis.

– Jeg ville verken bruke sjøisen eller høytrykket over Ural til å varsle vinterværet, sier han.

Et sett av vintre å velge mellom

Et blokkerende høytrykk over Ural kan være et forvarsel, men kan ikke forklare mer enn en liten del av variasjonene i vinterværet. Andre forhold kan overstyre signalene til og fra stratosfæren.

Fremfor statistikk og enkle sammenhenger brukes derfor datamodeller som beregner værutviklingen ved hjelp av fysiske lover.

Som i værvarsling, kjøres modellene mange ganger for å gjøre det mulig å vurdere sannsynligheten for at været skal utvikle seg i ulike retninger. Det gir et sett av mulige vintre, og hvis mange av dem er kalde, kan man anta at sannsynligheten er høy for at den kommende vinteren vil bli nettopp det.

September er uansett for tidlig. Stefan Sobolowski vil ikke engang gjette på om vinteren vil bli kald, mild, tørr, våt eller snørik.

– Ikke gå og kjøp en ekstra tykk dyne ennå, sier han.

Kanskje i november

Selv om sjøisen ikke påvirker vinterværet, kan andre slike sammenhenger gjøre været mer forutsigbart. Stefan Sobolowski mener det er god grunn til å tro at det finnes koblinger vi ennå ikke kjenner, og at de i fremtiden vil gjøre sesongvarslene bedre.

Først i januar vil vi med sikkerhet få vite hvordan januarværet blir. Men et forvarsel om årets vintervær håper han å kunne gi oss senere i høst.

– Spør meg igjen i slutten av november!

 

Se det nyeste sesongvarselet her.

 

Referanser

P. Y. F. Siew, C. Li, M. Ting, S. P. Sobolowski, Y. Wu, X. Chen, North Atlantic Oscillation in winter is largely insensitive to autumn Barents-Kara sea ice variability. Sci. Adv. 7, eabg4893 (2021)
https://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabg4893

Siew, P. Y. F., Li, C., Sobolowski, S. P., and King, M. P.: Intermittency of Arctic–mid-latitude teleconnections: stratospheric pathway between autumn sea ice and the winter North Atlantic Oscillation, Weather Clim. Dynam., 1, 261–275, https://doi.org/10.5194/wcd-1-261-2020, 2020.

Kolstad, E. W., & Screen, J. A. (2019). Nonstationary relationship between autumn Arctic sea ice and the winter North Atlantic oscillation. Geophysical Research Letters, 46, 7583– 7591. https://doi.org/10.1029/2019GL083059

Havnivåstigning fra smeltevann kan begrenses til det halve

Havnivåstigning fra smeltevann kan begrenses til det halve Ellen Viste tir, 05/04/2021 - 13:30 Havnivåstigning fra smeltevann kan begrenses til det halve Begrenses global oppvarming til 1,5 grader, halveres landisens bidrag til havnivå i dette århundret.

I en studie publisert i tidsskriftet Nature i dag utforskes landisens bidrag til havnivåstigning i det 21. århundret. Smelting fra verdens breer samt innlandsisene på Grønland og i Antarktis er tatt med.

En internasjonal forskergruppe har beregnet at havnivåstigningen fra issmelting kan halveres dette århundret hvis vi oppfyller Parisavtalens mål om å begrense oppvarmingen til 1,5 grader. Til sammenligning vil de utslippene landene har forpliktet seg til nå, kunne gi en oppvarming på 2,8 grader.

– Vi har samlet bidraget fra breer og innlandsis i ulike deler av verden, sier Heiko Goelzer, som er forsker ved Bjerknessenteret og NORCE. – Tidligere er disse kildene studert hver for seg.

Heiko Goelzer har hatt ansvar for fremskrivningene av smeltevann fra Grønlandsisen i tidligere studier og i denne. Arbeidet ble ledet av Tamsin Edwards ved King’s College i London.

Studien kombinerer en rekke datamodeller med statistiske teknikker til å lage projeksjoner for de nyeste sosioøkonomiske scenarioene. Dette er de samme scenarioene som vil bli brukt i FNs klimapanels sjette hovedrapport, som skal komme senere i år.

Reduserer istap alle steder

Forskningen tilsier at å begrense den globale oppvarmingen til 1,5 grader, vil redusere istapet fra Grønlandsisen med 70 prosent og fra verdens breer med 50 prosent, sammenlignet med de utslippsreduksjonene verdens land har forpliktet seg til så langt.

Forskjellen tilsvarer en reduksjon i havnivåstigning fra 25 til 13 centimeter.

For Antarktis tilsvarer fremskrivningene av istap fire centimeters global havnivåstigning, uavhengig av utslippsscenario. Det skyldes at det foreløpig er uklart om mer snø i det kalde innlandet vil veie opp for mer smelting ved kysten. Men i et pessimistisk scenario med mer smelting enn snø, vil istapet i Antarktis kunne bli fem ganger så stort.

Krever ambisiøse forpliktelser

I en pressemelding fra King’s College sier Tamsin Edwards:

«Foran COP26 i november vil mange land oppdatere sine løfter om å redusere drivhusgassutslipp under Parisavtalen. Det globale havnivået vil fortsette å stige, selv om vi skulle stoppe alle utslipp nå, men vår forskning indikerer at vi kan begrense skaden. Hvis løftene var langt mer ambisiøse, kunne prediksjonene for havnivåstigning fra smeltende is reduseres fra 25 til 13 centimeter i 2100, med 95 prosent sjanse for å være mindre enn 28 centimeter, heller enn den nåværende øvre grensen på 40 centimeter. Det ville bety en mindre alvorlig økning i kystoversvømmelser.»

Breer og innlandsis står nå for omtrent halvparten av den globale havnivåstigningen. Resten skyldes i hovedsak at vannet utvider seg når det blir varmere.

Tamsin Edwards fortsetter:

«Vi brukte et større og mer sofistikert sett av klima- og ismodeller enn tidligere. Ved hjelp av statistiske teknikker kombinerte vi 900 simuleringer fra 38 internasjonale grupper for å forbedre vår forståelse av usikkerheten knyttet til fremtidsscenarioene. Antarktis er jokeren: uforutsigbar og kritisk for den øvre grensen av fremskrivningene. I et pessimistisk scenario finner vi at det er fem prosent sannsynlig at landisens bidrag til havnivået overskrider 56 centimeter i 2100, selv om vi begrenser oppvarmingen til 1,5 grader. Derfor må beredskapen overfor kystoversvømmelser være fleksibel nok til å kunne fungere for et større spenn i fremtidig havnivåstigning, til nye observasjoner og modeller kan gjøre Antarktis’ fremtid klarere.»

Referanse

Tamsin L. Edwards, Sophie Nowicki, Ben Marzeion, Regine Hock, Heiko Goelzer, Hélene Seroussi, Nicolas C. Jourdain, Donald A. Slater, Fiona Turner, Christopher J. Smith, Christine M. McKenna, Erika Simon, Ayako Abe-Ouchi, Jonathan M. Gregory, Eric Larour, William H. Lipscomb, Antony J. Payne, Andrew Shepherd et al. (2021): Projected land ice contributions to twenty-first-century sea level rise. Nature, 2021

Ingen kvikk og enkel klimafiks

Ingen kvikk og enkel klimafiks Ellen Viste ons, 04/14/2021 - 15:09 Ingen kvikk og enkel klimafiks Å sprøyte partikler opp i atmosfæren ville bremse temperaturstigningen. Men for verdens økosystemer er det ikke noe fullgodt alternativ til andre klimatiltak. 

Vi kunne sprøyte ut partikler som skygget for solen, eller gjødsle alger så de tok opp mer CO2. Vi kunne spre mineraler som reagerer med CO2 eller trekke gassen direkte ut av luften. Kalt geoengineering på engelsk, er slik klimamodifisering eller klimafiksing blitt foreslått for å motvirke den menneskeskapte temperaturstigningen.

– Om vi skulle begynne med klimamodifisering, kommer vi likevel ikke utenom andre klimatiltak, sier Hanna Lee, som er forsker ved Bjerknessenteret for klimaforskning og NORCE.

Klimatiltakene Hanna Lee refererer til, handler om å bevare skog.

I en ny studie har hun sett på hvordan klimamodifisering vil kunne påvirke vegetasjonen på jorden. Arbeidet er utført sammen med kolleger fra Bjerknessenteret, NORCE, NTNU og Universität Bern.

Forskerne sammenlignet vegetasjonen i en fremtid med klimamodifisering og i en fremtid med andre klimatak. Til tross for at plantene fikk gode vekstvilkår under klimamodifisering, tilsier resultatene at det vil lagres mer karbon hvis man satser på å bevare eller plante skog.

Teknologien etterligner naturen

Pinatubo
Vulkanen Pinatubo på Filippinene blåste store mengder partikler og gasser ut i atmosfæren da den brøt ut i 1991. Foto: Richard P. Hoblitt, USGS.

Under vulkanen Pinatubos utbrudd i 1991 ble store mengder gasser og partikler slynget ut i atmosfæren. Femten millioner tonn svoveldioksid havnet helt oppe i stratosfæren, mer enn en mil over bakken. Der reagerte svoveldioksiden med vann og dannet en dis av aerosoler som spredte seg rundt hele kloden. Disen skygget for solen, og i oppunder to år var jorden omtrent en halv grad kaldere enn normalt.

Idéen bak klimamodifisering er å etterligne slike verdensomspennende effekter på klimaet. Det kan innebære å sprøyte ut partikler, som under vulkanutbrudd, eller å gjødsle store havområder for å få plankton til å vokse og ta unna mer CO2 fra luften.

Formålet er å bremse temperaturstigningen som økt drivhuseffekt fører til, slik at vi kan fortsette å slippe ut CO2. Da sier det seg selv at inngrepene må gjøres på stor skala og vil påvirke mer enn bare temperaturen på jorden. Konsekvensene lar seg vanskelig teste i virkeligheten, og da er datamodeller et nyttig verktøy.

I denne studien brukte Hanna Lee og kollegene en klimamodell til å teste tre former for klimamodifisering. Den første innebar å skygge for solen ved å legge inn et dobbelt Pinatubo-utbrudd, med store mengder aerosoler i stratosfæren.

I en annen simulering sprøytet de salt ut i atmosfæren over tropene. Saltet gjør skyene tettere, og i likhet med vulkanpartiklene fører det til at mindre sol når bakken.

I de siste simuleringene gjorde de de fjærlette cirrusskyene vi ser høyt oppe på himmelen, tynnere. Da vil mer varme slippe ut av atmosfæren.

To verdener med samme temperatur

For å se hva de ulike formene for klimamodifisering ville føre til, sammenlignet forskerne to versjoner av en verden med middels høy temperaturstigning i løpet av dette århundret.

I det ene scenarioet fortsatte man å slippe ut CO2 for fullt, men begrenset oppvarmingen ved hjelp av klimamodifisering. I det andre slapp man også ut en god del CO2, men mindre enn i det første. I det siste tilfellet holdt altså reduserte CO2-utslipp temperaturen nede, mens det i det første var klimamodifisering som hindret temperaturen i å stige mer enn den ellers ville gjort.

De to versjonene av verden var utslippsscenarioene kalt RCP 4.5 og RCP 8.5 fra FNs klimapanel. De har henholdsvis middels høye og høye utslipp av CO2. I versjonen med høye utslipp la forskerne til klimamodifisering for å senke temperaturen til samme nivå som i den andre.

Det var like varmt i begge verdenene. Men fordi CO2-utslippene var høyere i scenarioet med klimamodifisering, var det naturlig nok mer CO2 i atmosfæren der.

– Man kan se på CO2 som et næringsstoff, sier Hanna Lee. – Som med andre næringsstoffer, får mer CO2 plantene til å vokse bedre.

I den klimamodifiserte høyutslippsverdenen ble plantene i praksis gjødslet med CO2. Fotosyntesen, der plantene tar opp CO2 og binder karbonet i andre stoffer, gikk så det suste. Plantene vokste som bare det, selv i deler av verden der klimamodifisering gjorde det tørrere.

Men da forskerne sjekket hvor mye karbon som totalt sett fantes i plantene og i jorden, så bildet annerledes ut. Til tross for god vekst var mindre karbon lagret i vegetasjonen i scenarioet med klimamodifisering enn i scenarioet med klimatiltak.

Skog er et tiltak

Grunnen til det ligger nettopp i klimatiltakene. Det er ikke bare CO2-utslipp som skiller klimapanelets to scenarioer. I scenarioet med høye utslipp ser man for seg at verdens befolkning vil være høy og matbehovet stort. Derfor er store landområder gjort om til beitemark og annet jordbruksland. Alle planter tar opp CO2 mens de vokser, men i issalat og gulrøtter blir ikke karbonet lagret lenge. Vi spiser dem med en gang.

I det andre scenarioet er ikke bare CO2-utslippene lavere; man har også bevart mer gammel skog og plantet ny skog, særlig i tropene. Det er i disse trærne og i jorden under dem mye av karbonet er lagret. Jo lenger trærne får stå, jo lenger vil karbonet holdes borte fra atmosfæren.

– Lagring av karbon i økosystemene vil spille en viktig rolle i å bremse videre klimaendringer, sier Hanna Lee. – Det vil vi ha bruk for selv om vi skulle ty til klimamodifisering.

Bremsene kan ikke slås av

Klimamodifisering vil ikke påvirke drivhuseffekten. I praksis vil man skape en kunstig balanse der det er kaldere på jorden enn den CO2-skapte drivhuseffekten skulle tilsi.

– Hele poenget med klimamodifisering vil være å la oss fortsette å slippe ut CO2, sier Hanna Lee. –Noen tror vi kan bruke dette til å kjøpe oss tid. Men vi kan ikke fortsette å sprøyte aerosoler ut i atmosfæren i all evighet.

Klimamodifisering er en bremse, og slår man den av, vil temperaturen skyte i været. På bare et tiår vil det bli nesten like varmt som det naturlig skal være i en verden med så høy drivhuseffekt.

– Det ville være katastrofalt, sier Hanna Lee. Ingenting i naturen ville rekke å tilpasse seg et slikt sprang.

Uavhengig av klimamodifisering fremhever hun plantenes rolle i å begrense klimaendringer.

– Fordi plantene tar opp store mengder CO2 og lagrer karbonet i biomassen, er det viktig å redusere avskogingen og plante ny skog i tropene, sier hun.

Referanse

H. Lee, Muri H., Ekici A., Tjiputra J., Schwinger J: The response of terrestrial ecosystem carbon cycling under different aerosol-based radiation management geoengineering. Earth Syst. Dynam., 12, 313–326, 2021.

Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser

Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser andreas fre, 02/05/2021 - 14:38 Ny doktorgrad: Trening av supermodeller for å forbedre klimaprognoser Francine Schevenhoven disputerer 8.2.2021 for ph.d.-graden ved Universitetet i Bergen med avhandlingen "Training of supermodels - in the context of weather and climate forecasting".

Vær- og klimaprognoser kan forbedres ved å kombinere forskjellige modeller dynamisk til en såkalt ‘supermodell’. Under simuleringen utveksler modellene informasjon med hverandre. Ved å gripe inn under simuleringen kan feil reduseres på et tidlig stadium, og supermodellen kan få en annen dynamisk oppførsel enn de enkelte modellene. På denne måten kan vanlige feil i modellene fjernes og erstattes av ny, fysisk korrekt adferd. Supermodelleringsframgangsmåten er forskjellig fra standard flermodelsammenstillinger (MME) der modellutdataen bare er kombinert statistisk etter simuleringene. I stedet kan supermodellen følge en bane som er nærmere observasjonene enn de enkelte modellene.

For å få en optimalisert supermodell, må vi vite hvilke modeller vi skal kombinere, og i hvilken grad. Derfor trenger vi å trene supermodellen på grunnlag av historiske observasjoner. En standard opplæringsmetode som kalles minimering av en kostnadsfunksjon krever mange modellsimuleringer, som igjen krever stor regnekraft. Denne avhandlingen har fokusert på å utvikle to nye metoder for å trene supermodeller effektivt. Den første metoden er basert på en idé som kalles kryssbestøvning i tid, hvor modeller utveksler tilstander under opplæringen.

Den andre metoden er en regel basert på synkronisering, opprinnelig utviklet for parameterestimering. Teknikkene har blitt brukt på forskjellige versjoner av den middels komplekse klimamodellen SPEEDO. De historiske observasjonene kommer fra en annen SPEEDO-versjon, og ble endret litt og gjort ufullstendige for å teste anvendeligheten av metodene for reelle observasjoner. Begge treningsmetodene resulterer i supermodeller som overgår både de enkelte modellene og MME, for kortsiktige prognoser så vel som langsiktige simuleringer.

Personalia

Francine Schevenhoven (født i 1992 i Amsterdam, Nederland) har en bachelor- og mastergrad i matematikk fra Universitetet i Utrecht. Hennes masteroppgave ble skrevet under en praksisplass ved det nederlandske meteorologiske instituttet (KNMI). Deretter fortsatte hun studiene i klimavitenskap i en stilling som stipendiat ved Geofysisk institutt fra desember 2016. Veiledere har vært Alberto Carrassi (University of Reading, Storbritannia), Noel Keenlyside (UiB) og Frank Selten (KNMI).

Havets varmetransport inn i Arktis har økt

Havets varmetransport inn i Arktis har økt Ellen Viste man, 11/23/2020 - 17:15 Havets varmetransport inn i Arktis har økt Havet har fraktet mer varme inn i de nordlige havområdene etter 2001, viser en ny studie. Strømmen av vann inn i de nordiske hav er blitt både varmere og sterkere.

Varmetransporten fra Atlanterhavet og inn i de nordiske hav har vært sju prosent høyere etter 2001 enn den var på 1990-tallet. Det viser en studie publisert i tidsskriftet Nature Climate Change i dag. 

I de senere år har temperaturen i Polhavet og i de nordiske hav steget, samtidig som sjøisdekket har minket. Den observerte økningen i varmetransport er stor nok til å kunne forklare det meste av disse endringene.

Forskerne bak studien har satt opp et detaljert regnskap for alle strømmer inn og ut av Polhavet og de nærmeste havområdene fra 1993 til 2016. Resultatene viser en markant økning i transporten av varme inn i de nordiske hav mellom 1998 og 2002.

– At vanntemperaturen økte, var ikke så uventet. Men et så stort sprang på noen få år overrasket oss, sier Kjetil Våge ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved Universitetet i Bergen.

Våge er en av forskerne bak studien, ledet av hans tidligere kollega Takamasa Tsubouchi, som nå jobber ved Japans meteorologiske institutt. 

Årsaken til økningen i varmetransport skyldes både at mer vann har strømmet inn sørfra og at vannet er blitt varmere. 

Takamasa Tsubouchi
Takamasa Tsubouchi ledet studiet av varmetransporten nordover i havet mens han jobbet ved Bjerknessenteret og Geofysisk institutt ved UiB. Bildet er tatt under et tokt ved nordøstkysten av Grønland i 2016. Foto: Stephan Krisch

Volumregnskapet må gå opp

Sjøvannet følger én hovedrute inn i Polhavet. Ruten går gjennom de nordiske hav, der varmt Atlanterhavsvann fra Golfstrømmen fortsetter nordover på begge sider av Island. I tillegg strømmer kaldere vann nordover langs vestkysten av Grønland og fra Stillehavet inn gjennom Beringstredet, men disse havstrømmene er svakere og frakter mindre varme.

Ut igjen er det to hovedveier. Vannet strømmer sørover i dypet på begge sider av Island og nær overflaten på begge sider av Grønland. Hver av disse strømmene har flere greiner. 

Nå har forskerne for første gang tallfestet hvor mye varme havstrømmene frakter inn og ut av de nordlige havområdene, definert som Polhavet, de nordiske hav og havområdet mellom Nord-Amerika og Grønland.

Inn i og ut av området må det strømme like mye vann. I perioder da det har manglet observasjoner for en strøm, har forskerne derfor kunnet bruke observasjoner av de andre greinene og andre tidsperioder til å beregne hvor mye vann denne strømmen har ført. Alle måledata har en viss usikkerhet, som også kan tallfestes. Innenfor dette spennet kunne de justere hver strøm slik at det totale strømregnskapet gikk i null. 

De nordiske hav
Havstrømmene inn i og ut av de nordlige havområdene. De røde pilene er innstrømningen av varmt vann fra Atlanterhavet. Turkise piler er kaldere vann både inn og ut, og svarte piler utstrømningen i dypet. Pilenes tykkelse indikerer strømstyrken, målt i Sverdrup. Figur fra Tsubouchi et al., 2020. 

Varmeoverskuddet har økt

Varmeregnskapet går aldri opp. Overskuddsvarme fra tropene fordeles mot polene både gjennom havet og atmosfæren. Derfor er det naturlig at det strømmer mer varme inn i de nordlige havområdene enn ut av dem. Men de siste årene har overskuddet økt. 

Mellom 1998 og 2002 steg varmetransporten inn i de nordlige havområdene brått, og siden da har den holdt seg på et nivå som ligger sju prosent høyere enn på 1990-tallet. Overskuddet er stort nok til å forklare oppvarmingen av havet og har trolig også bidratt til å redusere sjøisdekket. 

Varmere vann og sterkere strøm bidro like mye til økningen i varmetransport. Hvor mye vann som strømmer inn, er imidlertid vanskeligere å beregne enn vannets temperatur, som måles direkte. Derfor er temperaturbidraget sikrere. 

Helt sikkert er det uansett at strømmen fra Atlanterhavet og inn i de nordiske hav ikke ble redusert i løpet av måleperioden. Den kan ha økt.

Ingen tegn til svekkelse av omveltningssirkulasjonen

Det meste av vannet som fraktes nordover fra Golfstrømmen, avkjøles, synker og returnerer sørover i dypet. Denne nedsynkningen er kritisk for å opprettholde omveltningssirkulasjonen i Nord-Atlanteren, som Golfstrømmen er en del av. 

Nedsynkningen foregår i tre hovedområder: Labradorhavet, Irmingerhavet og de nordiske hav. Historisk sett har Labradorhavet vært sett på som et hovedområde, men de siste årene har fokus falt på de nordiske hav. 

Klimamodeller indikerer at omveltningen vil bli redusert med 10–30 prosent innen utløpet av århundret hvis den globale oppvarmingen fortsetter. Det har vært diskutert om den sørlige delen av systemet, som vi forbinder med Golfstrømmen, allerede er redusert.

– Vi ser ingen tegn til noen svekkelse i nord, sier Kjetil Våge. – Resultatene våre tilsier at strømmen inn i de nordiske hav er robust. Utstrømningen sørover i dypet har heller ikke blitt svakere. 

Han påpeker at man foreløpig ikke kjenner koblingen mellom den sørlige og den nordlige delen av omveltningssirkulasjonen godt nok til å si noe om hvordan dette vil utvikle seg. 

– Mye spiller inn. Jeg vil ikke gjette, sier han.

Kjetil Våge
Kjetil Våge under et tokt utenfor kysten av Island i 2011. Foto: Sindre Skrede / UiB

Referanser

Tsubouchi, T., Våge, K., Hansen, B. et al. Increased ocean heat transport into the Nordic Seas and Arctic Ocean over the period 1993–2016Nat. Clim. Chang.(2020). https://doi.org/10.1038/s41558-020-00941-3

Østerhus, S. et al. (2019): Arctic Mediterranean exchanges: a consistent volume budget and trends in transports from two decades of observations. Ocean Sci., 15, 379–399, 2019

 

Værfenomenet El Niño forbinder mange med intens varme, men nå er dens kaldere lillesøster La Niña her. Hva betyr det?

Undervisning på dekk frå Curacao til Havanna

Undervisning på dekk frå Curacao til Havanna gudrun tor, 08/20/2020 - 10:53 Undervisning på dekk frå Curacao til Havanna Frå hausten neste år, tar Kerim Nisancioglu sitt klima- og bærekraftkurs til ein heilt ny campus: ombord på Statsraad Lehmkuhl i Karibia. Men før skipet legg av stad, skal Meike Becker installere måleinstrument for å hente inn data frå havoverflata jorda rundt.

Bjerknessenteret er ein av fleire institusjonar som samarbeider når Statsraad Lehmkuhl til neste år legg ut på sin aller første jordomsegling.

Fokuset for seglasen ligg på bærekraft, og Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret har tatt ansvar for å lage undervisningsopplegg for deler av reisa kring jorda. Havforskningsinstituttet er også med på laget, med spesielt ansvar for instrumentering.

 

Auditorium på dekk

Kerim Nisancioglu tar med seg studentar ombord til eit tverrfagleg kurs om klima og bærekraft til tre vekers seglas i Karibia.

­– Målet er å koble jamaikanske, amerikanske og norske studentar saman i ei felles forståing kring årsakar og konsekvensar av endringar i klima. Dette kurset vil ha eit særskild fokus på Karibia, sidan det er her me skal segle saman, seier Kerim Nisancioglu.

Nisancioglu har på plass eit breitt samarbeid for dette kurset, med University of the West Indies på Jamaica, dei to amerikanske instititusjonane University of Texas at Austin og Scripps Institution of Oceanography. Formalisering av samarbeid med Harvard University og Woods Hole Oceanographic Institution er også på trappene.

Studentane vil få nettundervisning av lærarkrefter frå alle institusjonane i løpet av hausten 2021, før dei møtes ombord på seglskipet til workshop og kursavslutning i heilt spesielle omgjevnader. Kurset er basert på det svært populære bærekraftkurset SDG 213 som Nisancioglu har utvikla. 

Studentane vert også mannskap ombord, og vil både ha undervisning og delta i å segle skipet frå Curacao til Havanna.

Hentar inn data frå alle hav

Når Statsraad Lehmkuhl legg ut på jordomseglinga, vil skuta også ha med seg avanserte måleinstrument ombord.

Meike Becker, er forskar ved Geofysisk institutt og Bjerknessenteret, og har ansvar for måleinstrument ombord på fleire skip som gir gode data over CO2-konsentrasjonen i havoverflata.

Målenettverket installert ombord på ulike skip gir unike data, men likevel er det ein del havområde der det er lite observasjonar gjort dei siste åra, til dømes i Det indiske hav og dei sørlege delane av Atlanterhavet og Stillehavet.

­– Seglasen vil gå gjennom havområde der det dei siste åra ikkje er gjort så mange observasjonar av CO2-konsentrasjonen i havoverflata. Dei nye data vil vere svært nyttige for å vite meir om korleis havet tar opp CO2, seier Becker.

Av dei CO2-utsleppa me kvart år slepp ut i atmosfæra, er det kun halvparten som vert att. Resten vert tatt opp i havet og på landjorda, kvar del med opptak av omtrent ein fjerdedel av utsleppa. Den nøyaktige fordelinga og i kva grad opptaket varierer frå år til år, og korleis dette er igjen kobla til klima, er noko som framleis er uavklart i forskinga.

­­– For oss er dette det første toktet rundt jorda, dette er svært spanande å vere med på, seier Tore Furevik, direktør for Bjerknessenteret.

 

 

Oppdatering 30. august: Aruba bytta til Curacao i tråd med oppdatert informasjon.

 

Over 800 000 år med is

Over 800 000 år med is andreas ons, 08/05/2020 - 12:24 Over 800 000 år med is Hans Christian Steen-Larsen har studert isen på Grønland, Antarktis, Svalbard, Island, og Tibet – men drøymer likevel om ein safran- og baconiskrem i Berkeley.

– Det beste med forskinga gruppa mi og eg gjer er moglegheita for å sleppe den vitskaplege kreativiteten laus, både i felten og når vi analyserar data vi tek tilbake, seier Hans Christian Steen-Larsen, forskar ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret.

Han er godt kjend med dei største isflatene vi har, og har vore tett på objekta han forskar på – han har vore i felt både Grønland, Antarktis, Svalbard, Island og Tibet. 

– Når du står midt på iskappa i Grønland eller Antarktis føler du deg veldig audmjuk, du forstår at menneska berre er ein liten del av jorda, men at vi uheldigvis har ein uforholdsmessig stor påverknad på miljøet.

Forskar på verdas eldste is

Steen-Larsen forskar på vannisotopane i iskjerner, lange sylindrar av is som ein borrer ut frå ulike stader på planeten.

– I Grønland og Antarktis kan dette vere meir enn 3 kilometer med is. I Antarktis der det ikkje snør så mykje kan desse iskjernene spenne over meir enn 800 000 år med klimahistorie, og er difor ei av dei beste arkiva vi har når vi studerar prosessane som kontrollerar klimaendringane på stor skala. For eksempel har vi lært frå iskjernene at drivhusgassane dei siste 800 000 åra aldri har vore så høge som dei vi målar akkurat no, som resultat av menneskelege utslepp, og og vi har også lært at temperatur og CO2 er nært knytt saman.

Han beskriver iskjernene som eit naturleg laboratorium for å forstå korleis klimaet reagerar på våre bidrag til atmosfæra. Frå desse iskjernene kan ein lære mykje om endringar i temperaturar og atmosfæra – og korleis enkeltkomponentar i klimasystemet reagerar med kvarandre.

– Det er særs vanskeleg når ein studerar modellar åleine, seier han.

Men kan metodane brukast på iskrem?

– Eit nøkkelparameter for å lære om desse endringane bakover i tid er forholdet mellom tunge og lette vannmolekyl i isen. Ein kan seie at den atmosfæriske tilstanden blir tatt opp i dette forholdet. Sidan iskjernearkiv kan gi årlege punkt fleire titusentals år bakover i tid betyr det at ein kan forstå korleis endringar i temperatur og sirkuleringsmønster har endra seg frå år til år.

Dette er ein viktig del av det ERC-støtta SNOWISO-prosjektet, som søker å gjere slike analyser endå meir nøyaktige.

For anledningen har Hans Christian valgt seg ut ein fruktig fløyteis, men han saknar framleis ein is han åt i USA:

– Ein gong på Berkeley, California prøvde eg ein safran-bacon-iskrem, som var heilt fantastisk!

– Kva hadde skjedd om ein brukte isotopanalysen din på ein iskrem? 

– Det burde vere mogleg. Isotopmålingar i mat er stor business for å unngå matsvindel, som i vin eller olivenolje.

Isvind i sydlandshav

Isvind i sydlandshav Ellen Viste tir, 07/21/2020 - 13:51 Isvind i sydlandshav Willem van der Bilt samler på små isbreer og fjerne steder. Svalbard. Patagonia. Øyene i det virkelige Syden: Sørishavet.

–  Det er norsk vær på steroider. Ti minutter med sommer, en times høst, og hvis du er heldig, får du litt vinter i blandingen. 

For Willem van der Bilt minner norsk sommervær mer om Rivieraen enn om været i Sørishavet. I vestavindsbeltet på den andre siden av kloden kan stillvær og blå himmel bli til hylende vind og snø på et blunk. I Patagonia har han sett småstein sprette i vinden. Men det er ikke kortvarige værskift han er mest opptatt av. 

Som forsker ved Bjerknessenteret og Institutt for geovitenskap ved UiB, bruker han sedimenter fra bunnen av innsjøer til å kartlegge utbredelsen av breer langt bakover. Han vil finne ut hvordan den hylende vinden har variert gjennom tidene.

Spor av vind i gamle breer

– Det som skjer i atmosfæren over Patagonia har global betydning, sier Willem van der Bilt. 

Vinden påvirker CO2-opptaket i Sørishavet, som er et av verdens store CO2-sluk. Om ikke havet hadde tatt opp og fraktet bort CO2 fra overflaten, ville menneskenes utslipp av CO2 ha drevet CO2-konsentrasjonen i atmosfæren enda høyere enn de har gjort. 

Både global oppvarming og endringer i ozonlaget kan påvirke vestavindsbeltet i Sørishavet, og samspillet gjør utviklingen vanskeligere å forutsi. Fortidsbreene et verktøy han vil bruke til å utforske naturlige endringer og mekanismene bak dem.

Når den fuktige luften fra havet treffer fjell, dannes det skyer og snø. I perioder da breene har vært store, har det sannsynligvis vært mye snø og mye vind.  

Landmangel

Mens kontinentene på den nordlige halvkule roter til vestavinden, strømmer luften i sør nesten uforstyrret over et hav som i seg selv ligger som et belte rundt kloden. Vinden der er enda sterkere, vindbeltet er tydeligere, og forskerne kan i større grad anta at variasjonene de observerer gjelder for et større område. Det er de også nødt til.

Prøver fra bunnen av dyphavet kan si mye om hvordan forholdene i havet har vært, men vinden setter få spor i havbunnen. Derfor oppsøker Willem van der Bilt og kollegene landfast grunn der den finnes – på tuppen av Sør-Amerika og på de få øyene som eksisterer i Sørishavet. I fjor var bergensforskere med på en stor kampanje på Kerguelen, og tidligere har de vært på Sør-Georgia. 

Willem van der Bilt legger ikke skjul på at slike reisemål i seg selv er et eventyr. 

– Vi kan være blant de første som ser denne isen, sier Willem van der Bilt. 

Han er redd de også kan bli de siste. De små breene de oppsøker, er de som fortest vil forsvinne. 

– Ingen bor der, ingen bryr seg, det finnes ikke infrastruktur. Men når breene smelter og bidrar til havnivåstigning, påvirker de folk langt unna.

Selv er Willem van der Bilt vant til å se havet fra en slik vinkel. Han vokste opp i Nederland, der nesten to tredeler av landarealet ligger under havnivå.  

– Når du ser ut over dikene, ser du at havnivået er et reelt problem. Det er ingen som ser breene ved Sørishavet smelte, men de vil påvirke fremtiden vår. De betyr noe.