Oppgrader til nyeste versjon av Internet eksplorer for best mulig visning av siden. Klikk her for for å skjule denne meldingen
Ikke pålogget
{{session.user.firstName}} {{session.user.lastName}}
Du har tilgang til Idunn gjennom , & {{sessionPartyGroup.name}}

Den langsomme polare vippen

Svetlana Sorokina (f. 1984) er utdannet Dr. Scient. i klimadynamikk, og er postdoktor ved Geofysisk Institutt, Universitet i Bergen og ved Bjerknessenteret for klima­forskning.

De siste 20 årene har vært de varmeste siden globale temperaturmålinger startet i 1880 (Figur 1). FNs klimapanel konkluderer med at hovedårsaken til den observerte temperaturøkningen er menneskeskapte utslipp av klimagasser. I nordområdene har temperaturen økt nesten dobbelt så raskt som i resten av verden. Isdekket er nær halvert og isvolumet er redusert til en tredjedel. Men på den andre siden av jorden, altså i Antarktis, er situasjonen en helt annen. Temperaturen har vært fallende de siste årene og isdekket har vært rekordstort. Dette paradokset brukes ofte som et argument mot menneskeskapte endring av klima. For hvordan kan det ha seg at temperaturen i Antarktis faller når klimagassutslippene øker?

En forklaring på paradokset er å finne i et naturlig forekommende, storstilt klimafenomen – den langsomme polare vippen. Den langsomme polare vippen henspiller på variasjonene i lufttemperatur mellom jordens to poler med en typisk varighet på noen tiår. Når vippen er inne i en langvarig positiv fase så er det varmere enn normalt i Arktis og kaldere enn normalt i Antarktis (Figur 2). Situasjonen er omvendt når vippen er inne i en negativ fase.

Figur 1 Tidsserien viser global gjennomsnittstemperatur for jordens overflate fra 1880 til 2014. Verdiene er vist som avvik i grader Celsius fra normalperioden 1951-1980. Røde triangler viser de siste 20 årene, som er den klart varmeste 20-års perioden siden målingene startet i 1880. Kartet viser temperaturavvik for de siste 20 årene (1994-2014) for Arktis (venstre) og Antarktis (høyre). I Arktis har temperaturen økt nesten dobbelt så raskt som for resten av verden. Men rundt det antarktiske kontinentet har temperaturen vært til dels fallende. Data fra NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA/GISS).
Figur 2 Tidsserier av temperaturutviklingen i Arktis (rød farge) og Antarktis (blå farge) som illustrerer variasjoner i den langsomme polare vippen fra 1900 til 2014. Lyse farger viser temperaturvariasjoner fra et år til et annet, mens mørke farger viser midlet over tid. En langvarig positiv fase av den langsomme polare vippen var observert mellom 1920- og 1940-årene, samt i løpet av de siste 20 årene. En negativ fase fant sted på 1960- og 1980-tallet. Signalet fra global oppvarming er fjernet fra begge tidsseriene. Verdiene er vist som avvik i grader Celsius fra perioden 1951–1980. Data fra NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA/GISS).

Det finnes to hovedmekanismer som spiller inn i utviklingen av den langsomme polare vippen. Den ene mekanismen styrer den motsatte temperaturutviklingen mellom nord- og sørpolområdene gjennom variasjoner i de globale vindsystemene. Den andre mekanismen driver denne utviklingen gjennom variasjoner i varmetransporten nordover i Atlanterhavet. Både klimamodeller og observasjoner støtter opp om de to mekanismene.

Variasjoner i vindsystemene

En nylig publisert studie i Nature Scientific Reports viser at oppvarmingen av den nordlige halvkulen, påvirker de globale vindsystemene og dermed forsterker vestavindene rundt det antarktiske kontinentet. Dette bidrar til nedkjøling av Antarktis. De sterkeste vestavindene rundt Antarktis befinner seg i stratosfæren i en høyde av ca. 17 km over havnivå (Figur 3). De fungerer som en effektiv barriere som hindrer kald luft i Antarktis fra å strømme nordover, bort fra det antarktiske kontinentet. Jo varmere den nordlige halvkulen er, desto sterkere er vestavindene og desto kaldere blir det i Antarktis.

Figur 3 Illustrasjon av strato­sfærisk vind over Antarktis i en høyde av ca. 17,5 kilometer (3. desember 2015, kl. 13.00). ­Verdiene er vist i kilometer per time. Den lilla fargen viser de mest intense vestavindene. Illustrasjon: NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA/GISS) og NASA Center for Climate Simulations.

Variasjonene i vindsystemene, som vipper den langsomme polare vippen, er naturlige forekommende variasjoner. Likevel kan disse variasjonene bli påvirket av endringer som skyldes de menneskeskapte klimagassutslippene. I de siste 20 årene har flere av de endringene påvirket vindsystemene og dermed bidratt til ­oppvarmingen av Arktis, samt nedkjølingen av Antarktis.

For eksempel, klima­observasjoner viser at økningen av gjennomsnittstemperatur har vært størst på den nordlige halvkulen, spesielt fra 1970-tallet og frem til i dag. Grunnen til dette er at størstedelen av landmassene befinner seg på den nordlige halvkulen. Landmassene varmes lettere opp enn havområdene, som har mye høyere varmekapasitet og hvor mye av varmen går til å fordampe vann. I tillegg vil smeltende snø og is på land, og smeltende sjøis skape mørkere overflate. Dette fører til at mer varme blir absorbert (albedo-effekten) og at oppvarmingen blir kraftigere på den nordlige halvkulen. Oppvarmingen av den nordlige halvkulen, påvirker som nevnt over, vindsystemene og fører dermed til nedkjøling av Antarktis.

En rekke andre studier viser at de menneskeskapte klimaendringene kan påvirke vindsystemene også på grunn av stigende havtemperatur. Varmere hav gjør at luften stiger raskere. Dette gir kraftigere lavtrykk også i Sørishavet. Kraftigere lavtrykk i Sørishavet forsterker vestavindene rundt det antarktiske kontinentet, og det fører igjen til nedkjølingen av det antarktiske kontinentet.

Fortynning av ozonlaget er en ytterligere effekt som bidrar til å gi mer fart til vestavindene og som er med på å forklare observert nedkjøling av Antarktis de siste par tiårene. Ozonlaget ligger i ca. 10–50 kilometers høyde og samsvarer stort sett med stratosfæren. På grunn av utslipp av spesielt klor- og bromforbindelser som blant annet ble brukt i kjøle- og fryseskap fra 1930-tallet av, har jordens ozonlag gradvis blitt svekket. Etter å ha forkastet målinger av uvanlig lavt ozonnivå over Antarktis på 1970-tallet, ble funnet av «ozonhullet» over Antarktis publisert i 1985. Det lave ozoninnholdet i Antarktis har gitt en kaldere stratosfære, noe som igjen har styrket vestavindene med nedkjølingen av Antarktis som resultat.

Variasjoner i varmetransporten i Atlanterhavet

Så kommer vi til den andre mekanismen, som driver den langsomme polare vippen gjennom variasjonene i den nordgående varmetransporten i Atlanterhavet (på folkemunne Golfstrømmen). Selv om det er stor usikkerhet knyttet til disse variasjonene, er det allment akseptert at omveltningen av vannmasser i Atlanterhavet er en viktig del av forklaringen på den polare vippen (Figur 4). Noe forenklet kan vi si at dette er en sirkulasjonssløyfe i Atlanterhavet hvor varmt vann strømmer nordover nær overflaten og kaldt vann strømmer sørover i dypet. Dette i sin tur driver den motsatte temperaturutviklingen mellom nord- og sørpolområdene.

Figur 4 Illustrasjon av omveltningen av vannmasser i Atlanterhavet, hvor varmt vann strømmer i hovedsak nordover nær overflaten (røde piler) og kaldt vann strømmer sørover i dypet (blå piler).

En sentral faktor for omveltningen av vannmasser i Atlanterhavet er at varmt vann blir avkjølt og blandes ned i dypet på høye breddegrader på den nordlige halvkulen. Så strømmer vannet sørover i dypet i Atlanterhavet før det gradvis bringes til overflaten igjen i Sørishavet. En spesielt sterk omveltning av vannmasser betyr at mer varme enn vanlig transporteres nordover i Atlanterhavet. Noe av denne varmen blir så overført fra havet til lufta over. Derfor blir Arktis varmere enn vanlig. Samtidig er det en sterkere strøm enn normalt mot sør i dypet (på grunn av spesielt sterk omveltning), og det strømmer mer kaldt vann opp til overflaten fra dypet i Søris­havet, noe som gjør at Antarktis blir kaldere enn vanlig.

Variasjonene i den nordgående varmetransporten i Atlanterhavet skjer typisk over en 60-årsperiode. Flere studier har vist en relativt svak Golfstrøm i begynnelsen av det 20. århundret, samt på 1960- og 1980-tallet. Da var Arktis unormalt kaldt, og Antarktis unormalt varmt (Figur 5). En sterk Golfstrøm ser også ut til å ha funnet sted mellom 1920- og 1940-årene, samt i løpet av de siste 20 årene, noe som har bidratt til et relativt varmt Arktis og et kaldt Antarktis (Figur 5).

Figur 5 Sakte varierende svingninger i havtemperatur (°C) for perioden 1925–1945 da Arktis var relativt varmt og Antarktis kaldt; og for perioden 1965–1985 med motsatt temperaturutslag, alt relativt til middeltemperatur for 1880–2014 og med bidraget fra global oppvarming fjernet. Flere studier har vist at temperaturvariasjonene for disse periodene sammenfaller med nordgående varmetransport i Atlanterhavet og omveltningen av vannmasser i Atlanterhavet. Data fra NASA Goddard Institute for Space Studies (NASA/GISS).

Havisen

Begge hovedmekanismene, altså variasjonene i den nordgående varmetrans­porten i Atlanterhavet og variasjonene i de globale vindsystemene bidrar til endringer i hav­isen i Arktis og Antarktis. En spesielt sterk nord­gående varmetransport i Atlanterhavet fører til redusert isdannelse i Arktis og økt isdannelse i Antarktis. I tillegg påvirker variasjonene i vindsystemene hav­isen gjennom endring av lufttemperatur og vinden som dytter isen med seg.

Endringer i hav­isens utbredelse og tykkelse kan i sin tur forsterke temperaturforskjellen mellom nord- og sørpolområdene. Store isdekte havområder både i Arktis og Antarktis har høy albedo og reflekterer opp til 95 prosent av solinnstrålingen. Dette står i motsetning til mørke havområder uten is, som reflekterer mellom 10–40 prosent av solinnstrålingen. Ettersom hav­isen forsvinner vil mer solenergi bli absorbert i sommerhalvåret, og det tar lengre tid før hav­isen formes påfølgende vinter. Dette får oppvarmingen til å skyte fart, noe som igjen akselerer smeltingen. Siden Arktis for det meste består av hav, vil reduksjon av hav­isen spille en større rolle der enn for Antarktis. I følge mange studier kan albedo-effekten i stor grad forklare den spesielt sterke oppvarmingen i Arktis de siste 20 årene.

Hva kan vi vente oss?

I denne artikkelen har vi sett at den motsatte temperaturutviklingen mellom nord- og sørpolområdene oppstår som følge av et komplisert samspill mellom atmosfære, hav og is. Svingningene forekommer altså naturlig, men de kan likevel påvirkes av menneskeskapte klimaendringer. For en periode på opptil 20 år vil de naturlig forekommende variasjoner i hav og atmosfære være spesielt viktige for klimautviklingen. Den nordgående transporten av varmt vann i Atlanterhavet har sannsynligvis vært på et toppunkt i de siste årene og vil ventelig avta noe frem i tid. I så fall kan vi komme til å se nedkjøling i Arktis og oppvarming i Antarktis i løpet av de neste par tiårene. Men på toppen av dette vil menneskeskapte klimaendringer gi gradvis økende temperatur. De menneskeskapte endringene gir et beskjedent temperaturbidrag fra ett år til det neste, men for tidsperioder på noen tiår og mer er dette bidraget svært viktig. På lang sikt vil derfor de menneskeskapte klimaendringene dominere over de naturlige variasjonene. Skulle temperaturøkningen i Arktis avta de neste tiårene, kan vi derfor vente et dobbelt bidrag til oppvarmingen etter dette, når stigende temperaturer grunnet de naturlige variasjonene, vil komme i tillegg til den menneskeskapte oppvarmingen.

Referanser og videre lesning

Chylek P, Folland C K, Lesins G og Dubey M K. 2010. Twentieth century bipolar seesaw of the Arctic and Antarctic surface air temperatures. Geoph. Res. Lett. 37: L08703. doi: 10.1029/ 2010GL042793.

GISTEMP Team. 2015. GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP). NASA Goddard Institute for Space Studies. Data var hentet 2015-01-12, http://data.giss.nasa.gov/gistemp/.

Hansen J, Ruedy R, Sato M og Lo K. 2010. Global surface temperature change. Rev. Geophys. 48, RG4004. doi: 10.1029/2010RG000345.

Keenlyside N S, Latif M, Jungclaus J, Kornblueh L og Roeckner E. 2008. Advancing decadal-scale climate prediction in the North Atlantic sector. Nature 453: 84–88. doi: 10.1038/nature06921.

Kerr R A. 2000. A North Atlantic climate pacemaker for the centuries. Science 288: 1984–1985.

Knight J, Allan R, Folland C, Vellinga M og Mann M. 2005. A signature of persistent natural thermohaline circulation cycles in observed climate. Geophys. Res. Lett. doi:3210.1029/2005GL024233.

Kushnir Y. 1994. Interdecadal variations in north atlantic sea surface temperature and associated atmos­pheric conditions. J. Climate 7. doi: 10.1175/1520–0442(1994)007\ 0141: IVINAS[2.0.CO;2.

National Snow and Ice Data Center, University of Colorado, Boulder, CO. www.nsidc.org.

Okumura Y M, Schneider D, Deser C og Wilson R. 2012. Decadal–Interdecadal Climate Variability over Antarctica and Linkages to the Tropics: Analysis of Ice Core, Instrumental, and Tropical Proxy Data. J. Climate 25: 7421–7441. doi: 10.1175/JCLI-D-12–00050.1.

Screen J A og Simmonds I. 2010. Increasing fall-winter energy loss from the Arctic Ocean and its role in Arctic temperature amplification. Geophys. Res. Lett. 37, L16707. doi: 10.1029/2010GL044136.

Wang Z, Zhang X, Guan Z, Sun B, Yang X og Liu C. 2015. An atmo­spheric origin of the multi-decadal bipolar seesaw. Nature Scientific Reports 5, 8909. doi:10.1038/srep08909.

Idunn bruker informasjonskapsler (cookies). Ved å fortsette å bruke nettsiden godtar du dette. Klikk her for mer informasjon