Klimatopmøde i børnehøjde

Earth rise…

Mads Faurschou Knudsen

Institut for Geoscience, Aarhus Universitet

26-28 oktober, 2015

Det moderne klima og mennesket

AARHUS

UNIVERSITY

Istiderne og menneskets udvikling

AARHUS

UNIVERSITY

Klimaet gennem Jordens “dybe” historie

Global opvarmning i det brede perspektiv

Jordens naturlige klimavariabilitet

Klimaændringer og levevilkår i sårbare områder

Oversigt

AARHUS

UNIVERSITY

2,5 Mia. år 545 Mio. år 245 Mio. år

AARHUS

UNIVERSITET

Den kambriske

eksplosion af livModerne

“ice house”

Klimaet gennem Jordens historie – en variabel størrelse

AARHUS

UNIVERSITET

Rekonstruktion af Jordens kontinenter – 750 mio. år siden

AARHUS

UNIVERSITET

Rekonstruktion af Jordens kontinenter – 480 mio. år siden

AARHUS

UNIVERSITET

Rekonstruktion af Jordens kontinenter – 180 mio. år siden

AARHUS

UNIVERSITET

Rekonstruktion af Jordens kontinenter – 60 mio. år siden

Varmere: Øget spredning => Kraftigere vulkanisme => Mere CO2 i atmosfæren

Koldere: Kollision af kontinenter => Hævning og forvitring => Mindre CO2 i atmosfæren

AARHUS

UNIVERSITET

Pladetektonik – CO2 - Klima

CO2 i atmosfæren ~

Udbredelsen af iskapper

Kritisk tærskel ved 500 ppm (?)

CO2 < 500 ppm

=> Udbredelse af iskapper og gletschere

CO2 > 500 ppm

=> Jorden mere eller mindre fri for is

Klimasensitivitet over 500 mio. år = 2.8 °C

CO2 og ændringer i Jordens klima

AARHUS

UNIVERSITET

Klimaet gennem Kænozoikum (sidste 65 mio. år)

AARHUS

UNIVERSITET

Istider og mellemistider gennem Kvartæret (sidste 2.6 mio. år)

Mellem-

istider

Seidenkrantz, 2009

Istider

AARHUS

UNIVERSITET

Holocæn Andre mellemistider

Kilde: Petit et al., Nature, 1999

LGM

AARHUS

UNIVERSITET

Istider og mellemistider i Vostok-iskernen fra Antarktis

Isens udbredelse ved ”Last Glacial Maximum” (LGM)

Weichsel Glaciationen

- ca. 20.000 BP

AARHUS

UNIVERSITET

AARHUS

UNIVERSITET

Menneskets udvikling og udvandring tæt forbundet med klimaet

Shakun et al., Nature, 2012AARHUS

UNIVERSITET

CO2:

- følger efter temp. i Antarktis

- men kommer før global temp.

CO2 bevirkede at opvarmningen

blev global

Overgangen fra istid til mellemistid

- og alligevel ikke helt…

Holocæn (sidste 11.700 år) – en kedelig periode

AARHUS

UNIVERSITET

- En relativt stabil periode hvori komplekse civilisationer udvikledes

- Den eneste tilstand af “Jordens system” der understøtter moderne samfund

Holocæn

Det Holocæne klima ved nordlige breddegrader

AARHUS

UNIVERSITET

Gennem Holocæn kan vi studere hvordan solen varierer i tid – og påvirker klimaet

Kilde: Solar Dynamics Observatory (2010)

Jorden

Jupiter

Kilde: Lean and Rind (1995)

Dalton Solar minimum(1795-1825 AD)

Maunder Solar minimum(1645-1715 AD)

Karl Gustav X ved Storebælt under “Den Lille Istid”

(maleri fra 1658 AD)

Ændringer i solens udstråling har påvirket klimaet gennem Holocæn

AARHUS

UNIVERSITET

Mønsteret under “Den Lille Istid” => solen påvirker atmosfærens cirkulation

=> Solen påvirker fænomener som den Nordatlantiske Oscillation og El Niño

Mann et al. (2009)

Temperaturen under “Den Lille Istid” (1500-1800 AD)

AARHUS

UNIVERSITET

Bedre geografisk datadækning => bedre forståelse af processerne

Solen en vigtig drivmekanisme indtil 1950

”Global warming” – CO2 eller solen ?

AARHUS

UNIVERSITET

Ruddiman (2013)

Stigning i solaktivitet => opvarmning af både troposfære og stratosfære

Afkølingen af stratosfæren forudsagt af klimamodeller

Long and Christy, Bull. Amer. Meteor. Soc. (2012)

AARHUS

UNIVERSITET

Afkøling af stratosfæren => global opvarmning skyldes drivhusgasser

2014 er det varmeste år siden 1880 – men varmen er ujævnt fordelt

Kilde: NOAA, 2015

(Baseline: 1951-1980)AARHUS

UNIVERSITET

2014 var 0.69°C varmere end gennemsnittet for 1900-2000

Østgrønland Tromsø (Nordnorge)

AARHUS

UNIVERSITET

Havstrømmene fordeler Jordens varme

North Atlantic Sea-surface temperatures (March 31, 2011)AMO index

Kilde: Science, 2005

en 60-80 års oscillation der påvirker klimaet omkring Nordatlanten

(gletshere, iskapper, osv) – og globalt

“The Atlantic Multidecadal Oscillation” (AMO) og temperaturer i Nordatlanten

Source: Kerr, Science, 2005

AMO index

AMO’en påvirker forekomsten af tropiske orkaner

AARHUS

UNIVERSITET

Hurricane Katrina (August, 2005)

Intensiteten af orkaner stiger

kraftigt med stigende temperaturer

i den tropiske del af Atlanten

Dyreste naturkatastrofe i USAs historie

Total skade:

1.836 dødsfald

108 milliarder US dollars (2005 USD)AARHUS

UNIVERSITET

Orkanen Katrina og ”the great hurricane year”

Sahara

Tørke i Sahel mellem 1972 og 1984- 100.000 dødsfald- 750.000 afhængige af nødhjælp

KIlde: UN Environmental Programme (2002)

Sahel

Savannah

Link mellem AMO og nedbør / tørke i Sahel

Havstrømme Vindsystemer

OversvømmelserTørke

Science, 2011

Udfordring: Hvordan påvirker solen og CO2 vindsystemer og havstrømme ?

Kilde: Ruddiman (2013)

Mere ekstremt vejr: temperatur, nedbør, orkaner

AARHUS

UNIVERSITET

Lenton et al. PNAS, 2008

“Tipping element” = en komponent af klimasystemet der passerer en kritisk tærskel

“Tipping elements” i Jordens klimasystem

AARHUS

UNIVERSITET

Klimaflygtninge i 2050: ca. 150 millioner mennesker

- Hyppige orkaner

- Ekstreme tørkeperioder og ørkenspredning

- Havniveaustigning: deltaer og lavtliggende områder

Kilde: GRID Arendal

Global migration => grænsekonflikter på lokal og regional skala

Antallet af ”klimaflygtninge” forventes at eksplodere i fremtiden

AARHUS

UNIVERSITET

”Klimaudfordringer” i Bangladesh

Kilde: World Bank Group

Havniveaustigning – ”det snigende problem”

75% af Bangladesh < 10 m.o.h.

169 Million

Rahmstorf, Nature Climate Change (2010)

Cykloner og oversvømmelser – det ”akutte” problem

Cykloner og kraftig monsunnedbør => oversvømmelse

- Vandbårne infektioner

- Ødelagte afgrøder

(cykloner i 1991, 1997 og 2007 kostede 250.000 liv)

Fremtiden ?

✓ Mere kaotisk monsun

✓ Kraftigere El Niño

Stabil monsun afløst af

skiftende tørke / ekstremnedbør

AARHUS

UNIVERSITET

Bæredygtigt landbrug i Sahel ?

Svaret er ja,

men bæredygtigheden afhænger kritisk af nedbørsmængden

Regnrige år => livsgrundlag for stor befolkning

Tørkeår => mangel på føde => migration

AARHUS

UNIVERSITET

“Det er svært at spå – især om fremtiden” – også i Sahel

Nogle områder vil få markant mindre nedbør

(f.eks. Mali)

- andre områder vil få mere nedbør

(måske Sudan)

Vigtige tiltag er igang:

“Re-greening”

Vandingsanlæg

Diversifikation af afgrøder

Andre trusler:

- Øget befolkning

- Politisk ustabilitet

”Climate change: the poor will suffer the most”

Nature, Marts 2015

Antropocæn – en ny geologisk tidsalder?

Den geologiske tommelfingerregel:

Jorden isfri indtil CO2 ~ 500 ppm

Vil Jordens iskapper forsvinde helt ?

(vi er nu ved 400 ppm)

Anthropocæn og tabet af biodiversitet:

Nuværende tab af biodiversitet svarer til

de store “extinction events” i den

geologiske historie !

Havisens udbredelse ændres hurtigere end modellerne forudsiger