Klimaendringer – hvor sikre er vi?

Av Hans Martin Seip, professor i miljøkjemi, tilknyttet Cicero Senter for miljøforskning

 

Bakgrunn

Drivhuseffekten oppstår fordi CO2 og en del andre gasser (drivhus- eller klimagasser) har liten virkning på den kortbølgete strålingen fra sola, men absorberer den langbølgete varmestrålingen fra jorda, slik at mindre stråling/varme slipper ut til verdensrommet. Derfor vil økt konsentrasjon gi høyere temperatur på jorda. Begrepet ”drivhuseffekt” ble benyttet første gang av franskmannen Joseph Fourier i 1820-årene. Det var imidlertid den svenske kjemikeren Svante Arrhenius som først utførte en kvantitativ beregning over hvordan temperaturen ville øke med økende CO2-konsentrasjon i atmosfæren (1896). Drivhuseffekten er bekreftet eksperimentelt, blant annet er den målt direkte under naturlige forhold, se http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/direkte-maalt-drivhuseffekten-okerm

Det er viktig å være oppmerksom på at det aller meste av den ekstra energien jorden mottar, mer enn 90 prosent, går til oppvarming av havet.

Bekymring om menneskeskapte klimaendringer førte til at FNs klimapanel (IPCC) ble opprettet i 1989. Det utgir rapporter med vurderinger av sannsynligheten og mulige konsekvenser av menneskeskapte klimaendringer (http://www.ipcc.ch). Den siste hovedrapporten (Fifth Assessment Report, AR5) kom i 2013/2014.  En meget viktig konklusjon er at størstedelen av økningen i global middeltemperatur siden midten av det tjuende århundret med stor sikkerhet (mer enn 95 prosent sannsynlighet) skyldes økte konsentrasjoner av menneskeskapte klimagasser. Det anslås at en dobling av CO2-konsentrasjonen sannsynligvis vil resultere i en økning i global middeltemperatur på mellom 1,5 og 4,5 grader. Dette betegnes klimafølsomheten. Nedre grense var 2 grader i IPPCs forrige hovedrapport fra 2007. Det er også en del andre mindre endringer, men budskapet er det samme: En dramatisk reduksjon i utslipp av klimagasser er nødvendig.

IPCCs rapporter har alltid vært utsatt for kritiske kommentarer både fra folk som er skeptiske til menneskeskapte klimaendringer, og fra forskere som mener at de menneskeskapte klimaendringen vil bli større og alvorligere. Vitenskapsakademier i en rekke land, som representerer de fremste forskerne i landene, har imidlertid støttet hovedkonklusjonene i IPCC, se http://www.dnva.no/c48502/binfil/download.php?tid=49003) Etter at IPCC publiserte rapportene i 2013/2014 er det blitt enda klarere at menneskeskapte klimaendringer er et meget alvorlig problem som krever raske og dramatiske utslippskutt. En kort oversikt fra høsten 2016 over utviklingen etter IPCCs siste hovedrapport er gitt på CICEROs nettsider (Klimakunnskapen – akkurat nå, se http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/klimakunnskapen-akkurat-naa)

Årsaker til klimaendringer

Klimaet på jorda bestemmes av balansen mellom hvor mye energi jorda mottar fra sola og hvor mye som slippes ut til verdensrommet. Klimaet på jorda har endret seg gjennom tidene. I løpet av de siste millioner år har det skiftet mellom istider og mellomistider, og middeltemperaturen kan ha svingt med 5 grader eller mer. Går vi enda lenger tilbake, er det perioder der temperaturen har vært betydelig høyere enn i dag, og CO2-konsentrasjonen også høyere.

Årsakene til temperaturendringene kan være naturlige og menneskeskapte:

Naturlige faktorer

  • Variasjoner i jordas bane rundt sola
  • Solaktivitet (solinnstrålingen eller andre faktorer knyttet til sola).
  • Vulkanutbrudd (naturlige partikler)
  • Naturlige, interne svingninger (for eksempel endringer i havstrømmene)

Klimagasser og partikler
Klimagasser i atmosfæren kan være naturlige eller menneskeskapte. Vanndamp er den aller viktigste klimagassen, men mengden innstiller seg raskt etter andre forhold, særlig temperatur, og avhenger ikke av direkte utslipp. Den viktigste drivhusgassen menneskene påvirker direkte, hovedsakelig ved bruk av fossilt brensel, er karbondioksid (CO2). Andre viktige klimagasser er metan (CH4), lystgass (N2O) og klorfluorkarboner. CO2-konsentrasjonen i atmosfæren har økt fra omtrent 280 ppm (parts per million, milliondeler) i førindustriell tid til over 400 ppm i dag, en økning på 43 prosent, og den øker med omtrent 2 ppm i året. Påstander om at økningen ikke i hovedsak er menneskeskapt forekommer, men er grundig tilbakevist. Også påstander om at det var perioder med høyere CO2-konsentrasjon enn nå på slutten av 1800-tallet og i første halvår av forrige århundre, er tilbakevist (se: http://cicero.uio.no/no/posts/klima/lite-skeptiske-klimaskeptikere).

Vi vet også at utslipp av CO2 i dag vil påvirke konsentrasjonen i mange tusen år fremover. IPCC (2013) angir at i 2011 var utslipp fra fossilt brensel og sementproduksjon 9,5 milliarder tonn karbon (gigatonn karbon, GtC) som svarer til omtrent 35 GtCO2.

Figur 1 viser globale utslipp og bidragene fra ulike områder. Vi ser at Kina er landet med største utslipp etter en rask vekst i mange år på 2000 tallet. Veksten ser imidlertid ut til å ha flatet ut, og Kina har store ambisjoner når det gjelder fornybar energi. Per person er utslippene i EU og Kina omtrent like, mens de i USA er mer enn det dobbelte trass i nedgang i senere år. Norge har litt større utslipp per person enn EU og Kina. CO2-utslippet forårsaket av endret bruk av land (hovedsakelig avskogning i tropene) var omtrent 3,3 GtCO2.

Partikler (aerosoler) i atmosfæren kan være både naturlige og menneskeskapte. Vulkanutbrudd og sandstormer er eksempler på naturlige kilder. Forbrenning gir også store partikkelutslipp, det meste av dette er menneskeskapt. En del skogbranner forårsaket av lynnedslag har det imidlertid alltid vært, så noe må regnes som naturlig. Partikler har ulik sammensetning og størrelse og dermed forskjellig klimaeffekt. De fleste partikler har en avkjølende virkning fordi de hindrer innstrålingen fra sola. Mørke partikler, som sot, vil imidlertid virke oppvarmende. Disse inneholder vanligvis mye karbon og blir på engelsk ofte omtalt som black carbon. Partiklene påvirker også skyene og hvordan disse innvirker på strålingsbalansen, en effekt som det er spesielt vanskelig å kvantifisere. Selv om de fleste partikler har en avkjølende virkning, er det viktig å redusere utslippene på grunn av deres skadelige helseeffekter.

Avskoging og endret jordoverflate
Det er anslått at avskoging bidrar til økt CO2 i atmosfæren med omtrent 10 prosent av de menneskeskapte utslippene, men usikkerheten er stor. Endring av jordoverflaten, for eksempel ved hugst eller skogplanting, vil også endre forholdet mellom reflektert og absorbert stråling (albedo) og dermed påvirke klimaet.

Tilbakekoplinger
Når klimaet endrer seg (temperaturen stiger), vil dette sette i gang nye prosesser som kan forsterke eller svekke temperaturstigningen. Dette kalles tilbakekoplinger. Et par eksempler: Ved økt temperatur i atmosfæren, øker også vanndampinnholdet, noe som igjen øker temperaturen siden vanndamp er en klimagass. Ved oppvarming vil det bli mindre is og snø, noe som gjør at mindre av solstrålingen som treffer jorda, vil reflekteres, og dermed øker oppvarmingen. Betydningen av en del slike prosesser er lite kjent. Eksempler er tining av permafrost ved økt temperatur, noe som vil gi utslipp av metan og CO2, og vegetasjonsendringer på grunn av endret temperatur og nedbør som vil ha betydning både for CO2-konsentrasjonen i atmosfæren og overflatens albedo.

Noen klimatilbakekoplinger er raske slik som endringer i vanndampinnholdet i atmosfæren. Andre virker på lengre sikt, for eksempel tining av permafrostområder, nedsmelting av innlandsis (Grønland, Antarktis) og mulig redusert CO2 opptak i havet ved høyere havtemperatur. Dette medfører at klimafølsomheten vil være større dersom vi ser på tusener av år enn for noen hundre år. Se også under Vippepunkter.

Målt temperatur

Modeller kommer og går, men en god måleserie gjelder evig. (Paul Quay, Science 2002)

Global temperatur har økt med omtrent 1 grad siden slutten av 1800-tallet. Det er to perioder med rask oppvarming, en i første halvdel av det 20ende århundret og en på slutten. Fra 1998 til 2013 var det en viss utflating. Men ser vi på tiårsmidlene, viser de tre siste (1980-tallet, 1990-tallet og 2000-tallet) tydelig temperaturøkning. Utflatingen kan henge sammen med at mer energi har blitt transportert til havet i denne perioden. Årene 2014, 2015 og 2016 har vært de varmeste årene i hele perioden, med 2016 som det aller varmeste. Dette skyldes til dels El Niño, en betegnelse på spesielle strøm- og vindforhold i Stillehavet. Ved kraftige El Niño-forhold blir den globale temperaturen høy. Dette medvirket til høy temperatur i 1998 og igjen i 2015 og 2016. Temperaturen i 2016 var omtrent 0,3 grader høyere enn i 1998, noe som gir en oppvarming på 0,17 per tiår. Oppvarmingen er større over land enn over hav, og den er spesielt stor ved høye, nordlige breddegrader.

Det er flere forskningsgrupper som publiserer kurver for global temperatur. De benytter litt ulike metoder og kommer derfor til litt forskjellige resultater, men forskjellene er ikke store. Virkningene av endrete omgivelser (slik som urbanisering) har vært grundig undersøkt. I noen tilfeller er det nødvendig å korrigere målingene. Dette fører til en beskjeden økning i usikkerheten i den globale temperaturkurven, men trendene er klare. Hvis det er en systematisk feil av betydning, ligger den sannsynligvis i temperaturmålingene over hav. Nye og bedre målinger tyder på at økningen i havtemperaturen i senere år har vært noe større enn tidligere antatt. Temperaturstigningen bekreftes av andre observasjoner. Siden 1979, da en begynte med satellittmålinger av havis i Arktis, har det blitt mye mindre og tynnere is særlig i sommermånedene.  Andre eksempler er smelting av isbreer og tidsforskyvning i årlige biologiske hendelser (blomstring, trekk og vandringer hos insekter, fugler og andre dyr).

Økningen i global temperatur fra omkring 1975 kan ikke forklares uten å trekke inn menneskeskapt påvirkning som en viktig faktor. Endringer i solaktiviteten har i langt perspektiv selvsagt betydning for jordas klima. Solinnstrålingen varierer imidlertid lite i denne perioden, og andre variasjoner knyttet til solaktivitet, som kosmisk stråling, kan heller ikke forklare temperaturutviklingen.

Lokalt kan det imidlertid være annerledes. Data helt tilbake til 1600-tallet viser en tendens til at vinteren i England er kald når det er lite solaktivitet (få solflekker). Dette kan være tilfellet for mye av Europa.

Satellittmålinger kan benyttes til å beregne temperaturen både i nedre delen og høyere opp i troposfæren. Beregningene er relativt kompliserte og har ikke alltid vært like pålitelige. I senere tid har det vært mye diskusjon om flere av resultatene. Her skal vi bare nevne at påstander om at det ikke har vært temperaturøkning i midtre og øvre del av atmosfæren fra 1998 til 2016 ikke er korrekt. Dette er blant annet vist av Santer og medarbeidere i en artikkel fra 2017. Satellittmålingene vil bli diskutert også i avsnittet om modeller.

Det er utarbeidet en rekke rekonstruksjoner av temperaturen i tidligere periode. De viser at det i middelalderen var perioder der noen regioner, særlig i nord, var like varme som på slutten av det forrige århundret. Disse varme periodene inntraff imidlertid ikke alltid samtidig på ulike steder.

 Observasjoner – nedbør, tørkeperioder, ekstremvær

Observerte endringer i nedbør over land er vist i figur 3 for periodene 1901 – 2010 og 1951 – 2010. IPCC oppgir at det er stor usikkerhet før 1951, noe mindre senere. Den tydeligste endringen er en økning i nedbøren ved midlere breddegrader på nordlige halvkule. Noen relativt tørre områder, som middelhavsområdet og deler av Vest-Afrika, ser ut til å ha blitt enda tørrere. Det samme gjelder sannsynligvis deler av Øst-Asia. På den annen side er det blitt mindre tørke i sentrale deler av Nord-Amerika og nord-vest i Australia. Det er usikkert i hvilken grad endringene er menneskeskapte.

Seip3

 

Ifølge IPCC(2013) og en rapport fra The National Academies Press (2016) (http://www.nap.edu/21852) er det klare tegn på at det har vært endringer i ekstreme temperaturer – med flere og kraftigere hetebølger – siden midten av 1900-tallet. I samme periode har det sannsynligvis også vært mer ekstremnedbør mange steder, men dette varierer for ulike regioner. En undersøkelse, publisert i februar 2011, tok for seg nedbøren i England og Wales høsten 2000 som var den våteste siden målingene startet i 1766. De fant at det var stor sannsynlighet for at økte konsentrasjoner av drivhusgasser i atmosfæren hadde bidratt til at det kom så store nedbørmengder den høsten.

For andre ekstreme hendelser, som tropiske sykloner, er trendene mer usikre. Ekstreme hendelser er per definisjon sjeldne og observasjonsseriene er oftest relativt korte og til dels upresise. Resultater av modellberegninger vil bli diskutert i avsnittet om konsekvenser.

Det forskes mye på å finne årsaken(e) til endringer i ekstreme hendelser. Tidligere har det vært vanlig å si at «Vi kan ikke si at en bestemt hendelse skyldes klimaendringer.» Men rapporten fra The National Academies Press hevder at en nå er kommet så langt at dette ikke lenger er generelt gyldig. Det er ofte mulig å komme med kvalitative utsagn om i hvilken grad menneskeskapte klimaendringer har påvirket størrelsen eller sannsynligheten for noen typer hendelser.

Utslippsscenarier

IPCC opererer med fire utslippsscenarier eller rettere grupper av utslippsscenarier. De representerer et spenn av mulig klimapolitikk i dette århundret og betegnes RCP (Representative Concentration Pathways). Ett scenario baserer seg på kraftige utslippsreduksjoner, slik at CO2-utslippene begynner å avta allerede om noen få år, og faktisk blir negative mot slutten av århundret. To er omtalt som stabiliseringsscenarier der utslippene begynner å avta henholdsvis omkring 2050 og 2080. I det siste scenariet øker utslippene i hele århundret. Tabellen nedenfor viser totalutslippene av CO2 for perioden 2012 – 2100.

Seip4

Modeller

Alle modeller er gale, men noen modeller er nyttige. (George Box, statistiker)

Matematiske klimamodeller som kjøres på store regnemaskiner, benyttes særlig til to formål:

  • Som forskningsverktøy for å lære om klimasystemet – for eksempel om tilbakekoplinger.
  • For å finne sannsynlig utvikling i fremtiden. Slike beregninger, i alle fall som de hittil stort sett har vært utført, kalles ikke prognoser fordi de avhenger av hvordan en antar utslipp av klimagasser og partikler vil bli i fremtiden (scenarier). Isteden benyttes betegnelsene fremskrivninger eller projeksjoner.

Usikkerhetene i fremskrivninger skyldes både at en ikke vet hvordan menneskeskapte utslipp av klimagasser og partikler vil variere i fremtiden, og at modellene gir et ufullkomment bilde av virkeligheten. Ofte ser en på spredningen en får i utviklingen (f. eks. i global middeltemperatur) ved å benytte en rekke utslippsscenarier og en rekke modeller. Dette vil imidlertid ikke omfatte all usikkerhet for alle modellene kan være beheftet med samme type feil, f. eks. at en viktig prosess ikke er med. Tar vi med globale data til og med 2016 er det god overensstemmelse mellom modellerte og observerte temperaturverdier, se f. eks. figuren publisert av Z. Hausfather, klimaforsker ved Berkeley i mars 2017. (https://twitter.com/hausfath/status/842792242876047360)

Det har vært hevdet (av J. R. Christy) at modellberegninger gir temperaturtrender i midtre og øvre troposfære som er omtrent 3 ganger større enn satellittdata viser. Santer og medarbeidere har vist at forskjellen er atskillig mindre. De finner at forholdet er omtrent 1,7.

Klimamodellene er fortsatt langt fra perfekte, men de er nyttige. Det har vært en stadig utvikling blant annet ved at en tar med flere og flere prosesser. Klimamodeller er et viktig redskap i klimaforskningen, men kunnskap om klimaendringer i fortiden er også viktig for konklusjonen om at vi nå har menneskeskapte klimaendringer.

Forventet (fremskrevet) stigning i temperatur og nedbør

Forventet temperaturstigning ved midten og slutten av dette århundret i forhold til perioden 1986 – 2005 er vist i tabellen nedenfor. For å få stigningen beregnet fra førindustriell tid, må vi legge til omtrent 0,8 grader. Vi ser da at bortsett fra scenariet med de laveste utslipp (RCP2.6), er det svært liten sjanse for at temperaturstigningen skal holde seg under 2 grader. Figur 4 viser fremskrivninger helt fram til 2300. Figurene er fra IPCC (2013), men senere arbeider har ikke endret bildet i særlig grad.

Med økende global temperatur vil det også bli mer av perioder med ekstremt høye temperaturer.

Den tilsynelatende utflatingen i global temperaturstigning i perioden 1998 – 2012 har vakt mye diskusjon. IPCC (2013) skriver at klimamodellene ikke er gode til å beregne temperaturendringer for kortere perioder på 10 -15 år. Dette er ikke så rart tatt i betraktning at mer enn 90 prosent av overskuddsvarmen jorda mottar går til havet med store årlige variasjoner. (Allerede i 2008 skrev jeg om dette i bladet KLIMA, se http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/drivhuseffekten-sterkest-pa-sikt) Som det fremgår av Fig. 2, er årene 2014, 2015 og 2016 de varmeste i perioden der en har instrumentelle målinger.

 

Seip5

Seip6

 

Det er større usikkerhet i beregninger av fremtidig nedbør enn temperatur. Noen områder vil få mer, andre mindre nedbør. Det sies ofte at tørre områder blir tørrere, våte områder våtere. Dette er noenlunde riktig, men for noen sårbare områder er usikkerheten stor. Dette gjelder blant annet for Sahel (grenseområdet mellom Sahara og våtere områder i sør). En diskusjon av nedbørendringer er gitt av Seip (Nedbør og tørke – fortsatt en klimagåte, http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/nedbor-fortsatt-en-klimagaate) Beregninger av klimautviklingen lokalt og regional er ofte usikre, spesielt for nedbør.

Konsekvenser

I alle fall ved en beskjeden oppvarming vil det være både positive og negative endringer. Det har vært vanlig å anta at ved en global oppvarming på opp til 2 grader i forhold til førindustriell tid blir skadene ikke veldig store. Men et økende antall forskere har ment at «togradersmålet» gir for høy risiko. I den nye Paris-avtalen, som ble vedtatt 12. desember 2015 og trådte i kraft i november 2016, er målet derfor satt til «godt under 2 grader». Landene skal arbeide for å begrense temperaturstigningen til 1,5 grader sammenlignet med førindustriell tid. Avtalen har også et mål om netto-null utslipp (dvs. balanse mellom menneskeskapte utslipp og opptak av klimagasser) i andre halvdel av århundret. Det understrekes at de globale utslippene av klimagasser skal passere toppen så raskt som mulig. Se artikkelen «Halvannen eller to grader?».

Jordbruksavlinger. Endringer i jordbruksavlinger ved global oppvarming er avhengig av en rekke faktorer. I tillegg til temperaturøkningen er endringen i nedbør helt avgjørende. Men det er ikke bare gjennomsnittlige endringer som betyr noe, vel så viktig kan endringer i ekstremverdiene være. Dessuten vil det kunne skje endringer i plantesykdommer og deres utbredelse. Sentralt står også virkningene av økt CO2-konsentrasjon. Dette vil gjøre at plantene tåler tørke bedre, og for de fleste planter ha en gunstig påvirking på fotosyntesen (gjelder ikke mais). Mulighetene for tilpassing, for eksempel ved å dyrke andre planter, spiller også inn.

Figur 5, som er tatt fra en rapport fra Verdensbanken, viser beregnete endringer i avlinger ved en økning i global middeltemperatur på 4 grader. Resultatene er basert på modeller som tar hensyn til den direkte CO2-effekten. Vi ser at i kjølige områder i nord beregnes stort sett en økning i avlingene. I store deler av Afrika, Sør-Amerika og India er nedgangen dramatisk.

 

En undersøkelse publisert i 2016 sammenliknet produksjonen av mais, soya, ris og hvete i år 2000 med forventede verdier for 2080 ved et høyt utslippsscenario. Uten den direkte virkningen av økt CO2-konsentrasjon fant forskerne en nedgang på fra 21,2 prosent (mais) til 35,3 prosent (soya). Med CO2-effektene endret dette seg. Endringene varierte fra tap på 8,5 prosent (mais) til økning på 3,2 prosent (hvete). I en annen studie, publisert i 2014, ble verdien av jordbruksproduksjonen i Asia beregnet for temperaturstigninger på 1,5 og 3 grader. Uten CO2-effektene fant forskerne tap på 13,3 og 28,1 prosent ved disse temperaturendringene. Med CO2-effekter var det en liten økning (2,7 prosent) ved 1,5 graders stigning, men en nedgang på 12,1 ved 3 grades stigning. Det var svært store forskjeller mellom landene. India var spesielt utsatt, der ble det beregnet betydelig tap ved 1,5 grader selv om en tok hensyn til CO2-effekten.

For øyeblikket vet vi ikke nok om følgene av klimaendringer for jordbruket. Det vil være stor forskjell på virkningene i ulike områder, noe som kan gi alvorlige problemer selv når den totale globale avlingen er lite påvirket. Opp til en temperaturstigning på rundt 1,5 grader ser det ut til at virkningene ikke blir så store, men ved ytterligere oppvarming vil jordbruket i mange områder være sterkt utsatt. De negative effektene ser ut til å kunne bli svært store i en del fattige land.

Helsevirkninger.  I en rapport i det kjente tidsskriftet The Lancet i 2009 ble det hevdet at klimaendringer er den største globale helsetrussel i det 21.århundret. Klimaendringene kan øke sårbarheten for sykdommer og risiko for matmangel særlig i utviklingsland. Helsevirkninger omfatter direkte skader ved hetebølger (ofte i kombinasjon med høyt forurensningsnivå) som i store deler av Europa i 2003. Utbredelsesområdet for sykdomsbærende organismer kan øke. Dette gjelder for eksempel malariamyggen, men skadene kan motvirkes ved tiltak. Hos oss har flåtten fått gode forhold mange steder der den ikke likte seg før.

Havnivå. Økt temperatur fører til stigning i havnivået på grunn av at vannet utvider seg med temperaturen og økt smelting av is. Siden midten av det 19ende århundret har havnivået steget raskere enn den midlere stigningshastigheten for de to siste millioner år.  I siste IPCCs rapport angis en stigning på 40 cm for det laveste utslippsscenariet og 63 cm for det høyeste i dette århundret som mest sannsynlige verdier, se figur 6. Nivået vil fortsette å stige etter 2100. De siste 20 år har innlandsisen både på Grønland og i Antarktis mistet masse og derfor bidratt til stigningen. Som omtalt nærmere under ”Vippepunkter” kan smelting i disse områdene på lang sikt føre til stor stigning i havnivået. Et arbeid fra 2016, basert på studier av temperatur og havnivå i tidligere varme perioder (for omtrent 3 millioner og 130 000 – 115 000 år siden) konkluderte med at smelting i Antarktis alene kunne bidra til en stigning på mer enn 1 meter i dette århundret dersom utslippene svarer til det høyeste scenariet (RCP8.5). Foreløpig har imidlertid smelting av isbreer bidratt mer.

Stigningen i havnivå vil ikke være den samme overalt. Dersom havet stiger 1 m vil 21 prosent av Bangladesh der 13,5 prosent av befolkningen nå bor, oversvømmes. For Vietnam er tilsvarende tall 12 prosent og 23 prosent.

Biodiversitet. Beregninger av virkningen av global oppvarming på artenes muligheter for å overleve spriker mye. En vurdering fra 2015, basert på en rekke studier, konkluderte med at over fem prosent av klodens arter er dømt til utryddelse ved en temperaturstigning på to grader over førindustriell verdi. Stiger temperaturen over fire grader er andelen 15,7 prosent. Det vil si at nesten hver sjette art vil forsvinne. Se http://cicero.uio.no/no/posts/klima/artenes-endelikt?utm_source=apsis-anp-3&utm_medium=email&utm_content==unspecified&utm_campaign=unspecified

Tropisk sykloner (orkaner, tyfoner). Klimaendringene kan påvirke syklonaktiviteten. Med varmere overflatevann i havet skulle en vente mer aktivitet, men det er flere viktige faktorer og mye usikkerhet. Modellberegninger tyder på at syklonene kan bli mer intense, På den annen side ser det ut til at de generelt blir mindre hyppige, men denne konklusjonen er noe mer usikker. Siden antallet av de sterkeste vil avhenge av endringene i både intensitet og hyppighet, er endringene usikre, men de fleste studier tyder på at det blir flere av disse i alle fall i noen områder.

Havforsuring. En betydelig del av den CO2 som slippes ut i atmosfæren, tas opp av havet. Siden CO2 og vann gir karbonsyre, fører dette til at havet blir surere. Dette er altså ikke et resultat av klimaendringene, men en direkte effekt av de store menneskeskapte CO2-utslippene. Flere steder har en målt en slik effekt. Forsuring påvirker livet i havet; organismer som danner skall eller skjelett av kalk er spesielt utsatt. Laboratoriestudier har vist at mange, men ikke alle, slike organismer påvirkes negativt når havet blir surere. Se http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/havforsuring-det-andre-co2-problemet. Det ser ut til at korallrev mange steder er påvirket negativt. Korallrev er ofte utsatt for flere stressfaktorer for eksempel temperaturstigning, forurensninger og sykloner i tillegg til havforsurning.

Vippepunkter

For noen økosystemer kan små endringer, for eksempel i temperatur, føre til store, brå endringer. Noen ganger er disse irreversible, det vil si at det ikke er mulig å komme tilbake til den opprinnelige tilstanden. Dette omtales gjerne som vippepunkter (tipping points i engelsk litteratur). Eksempler er, se også Fig. 7:

  • Havis i Arktis. Her kan det snart bli isfritt om sommeren. IPCC (2013) angir at dette sannsynligvis vil skje innen midten av dette århundret dersom utslippene følger det høyeste scenariet (RCP8.5)
  • Innlandsisen på Grønland og i Vest-Antarktis. Det har vært diskutert om oppvarming kan gi irreversibel smelting i deler av disse områdene. Ifølge IPCC er det svært sannsynlig at en vil få en nesten fullstendig nedsmelting av Grønlandsisen i løpet av tusen år eller mer dersom den globale temperaturen stiger over en viss grenseverdi. Denne er sannsynligvis mellom 0,8 og 3,2 grader over førindustriell temperatur. En slik nedsmelting vil resultere i at havnivået stiger med opp til 7 meter. Det er imidlertid svært lite sannsynlig at en slik utbredt nedsmelting skal skje i dette århundret. Når det gjelder Antarktis, mener IPCC at det er sannsynlig med en viss smelting i dette århundret, men at det ikke er mulig å gi en kvantifisert vurdering med nåværende kunnskap.
  • Regnskogen i tropene. Oppvarming, mindre nedbør og videre hogst kan tenkes føre til tørke og skogdød i store områder for eksempel i Amazonas. Det er imidlertid stor sprik i fremskrivninger av utviklingen innen store tropiske skogområder.

Fig. 7. Faren for å passere vippepunkter ved ulike endringer i global temperatur er illustrert. Jo kraftigere fargen er, jo større er sannsynligheten for at vippepunktet passeres. WAIS er den vestantarktiske innlandsisen, EAIS den østantarktiske innlandsisen, THC er «thermohaline circulation» (en del av den store havsirkulasjonen som drives av varmetilførsel på overflaten og tilførsler av ferskvann). For alle de fem vippepunktene innen rammen (nedsmelting i Vest-Antarktis og på Grønland, forsvinnende havis i Arktis om sommeren, nedsmelting av isbreer og ødeleggelse av korallrev) er det en betydelig sannsynlighet for at vippepunktet passeres når den globale temperaturstigningen overstiger 2 grader.  Den nederste kurven viser utviklingen i global temperatur de siste 20 tusen år og fremskrivninger videre for ulike scenarier. (Fra Schellnhuber og medarbeidere, 2016)

Totalt karbonbudsjett

Modellberegninger viser at opp til svært høye utslippsverdier er temperaturstigningen omtrent den samme for hvert GtCO2 vi tilfører atmosfæren. IPCC angir at for totale utslipp på 1000 GtC (=3670 GtCO2) vil global temperatur mest sannsynlig stige med 2 grader. Det er imidlertid betydelig usikkerhet.

Basert på IPCC og utslipp for de siste årene blir de totale menneskeskapte utslipp for perioden 1750 til 2016 omtrent 2220 GtCO2. Det er altså igjen omtrent 1450 GtCO2 av budsjettet, noe som gir knapt 40 år med dagens utslipp. Dersom utslippet per person i hele verden var som i Norge, får vi 27 år. Benytter vi forbruket per person i USA, er vi nede i 11 år, mens det indiske forbruk per person ville gi mer enn 100 år.

I tillegg til den viktigste drivhusgassen CO2, har vi imidlertid andre som blant annet metan og lystgass. Dessuten har partikler i atmosfæren stor betydning. Tar en hensyn til dette, anslår IPCC at CO2 utslippene vi kan tillate oss, blir enda lavere enn angitt over, omtrent 2900 GtCO2 istedenfor 3670 GtCO2. Følgelig er det bare 680 GtCO2 igjen. Anslaget er selvfølgelig temmelig usikkert. Det er imidlertid overveiende sannsynlig at antall år som er til rådighet, blir betydelig mindre ved å ta hensyn til andre stoffer i tillegg til CO2.

Utslippsreduksjoner og/eller tilpasning 

Her må vi si med Ole Brumm: ja takk, begge deler. En viss ytterligere oppvarming og følgene av dette kan vi ikke unngå.

De rike landene har hovedansvaret for problemet og må følgelig yte mest. Som nevnt har Kina de største CO2-utslippene med USA på annen plass, men per person er utslippene høyere i USA (Fig. 1). I India er utslipp per person betydelig lavere enn i Kina. Dersom en i stedet for utslipp ser på hvor mye CO2 som slippes ut for å dekke behovet for varer og tjenester for en person (CO2-fotavtrykket), blir forskjellene mellom USA på den ene siden og Kina/India på den annen, enda større. Kina har imidlertid innsett at det er viktig at deres utslipp reduseres. Det ble inngått en avtale med USA i 2014 der det fremgår at Kina har til hensikt å nå maksimum CO2-utslipp senest i 2030. Som det fremgår av Fig. 1, kan det se ut som utslippene allerede er nær, eller til og med har nådd toppen. I USA har det vært en liten nedgang i CO2-utslippene i senere år, Nedgangen var størst i årene 2007 – 2009, noe som nok hovedsakelig kom av den økonomiske nedgangen (Feng et al. 2015). Det har også spilt inn at skifergass har erstattet kull. Skifergass består, som annen naturgass, for det meste av metan, men den er vanskeligere å produsere. Metan er en kraftig klimagass og utslippene ved produksjon av skifergass kan være store. For å få et riktig bilde av utslipp av klimagasser I USA er det derfor viktig å ta med metan i tillegg til CO2. Bruk av skifergass er diskutert i KLIMA 2/2013, se http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/den-nye-gassen. USAs fremtidige klimapolitikk er for tiden (våren 2017) svært usikker.

Tjæresand (eller oljesand) er en annen forholdsvis ny kilde til fossilt brensel. Det mest kjente produksjonsstedet ligger i Alberta, Canada. For tiden er det mest snakk om oljeledningen som blir lagt nær indianerreservatet Standing Rock for transport av olje fra Bakkenfeltet i Nord-Dakota. Obama hadde bestemt at arbeidet på ledningen skulle stoppes, men ble tatt opp igjen under Trump. Det er mange problemer knyttet til fremstillingen, se artikkelen ”Oljesand – skitten, men hvor skitten?” i KLIMA 3/2012. http://www.cicero.uio.no/no/posts/klima/oljesand-skitten-men-hvor-skitten

Overslag over hvor mye fossilt brensel en kan få fra skifergass og tjæresand varierer mye. Noen studier angir svært store mengder, større enn for konvensjonelle olje- og gasskilder. Det er i alle fall klart at satsing på disse energikildene lett kan føre til større forbruk av fossilt brensel og forsinke satsingen på alternativer som energisparing og fornybar energi.

Skal en nå det politiske målet om å begrense oppvarmingen til 2 grader (eller helst 1,5 grader), må bruk av fossilt drivstoff så godt som fases ut fram til 2050. International Energy Agency(IEA) skrev i 2016 at det vil bli svært vanskelig å redusere utslippene slik at det er 50 % sannsynlighet for at temperaturstigningen skal begrenses til under 2 grader, og at veien til 1,5 grader stigning går gjennom ukjent terreng. De største reduksjonene må komme i kraftsektoren, ved økt bruk av fornybar energi, kjerneenergi og fangst og lagring av karbon. Videre må det satses på elektrifisering og effektivisering. http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/WorldEnergyOutlook2016ExecutiveSummaryEnglish.pdf

En annen rapport fra 2016 (Oil Change Int.: The sky is the limit) ser på utslippene fra bruk av fossil brensel fra felt som allerede er i drift. Utslippene er illustrert i Fig 8 der det også er vist hvor store utslippene kan være for at temperaturstigningen ikke skal overstige 2 hhv 1,5 grader. Skal det være håp om å begrense oppvarmingen til 2 grader, må en stor del av kjente fossile ressurser forbli i bakken. Spesielt med en målsetting om å begrense oppvarmingen til 1,5 grader, må også gassbruken begrenses sterkt. I motsetning til IEA antas det i denne rapporten at karbonfangst og -lagring vil spille liten rolle.

Fig 8. Venstre stolpe viser beregnete CO2-utslipp som følge av at vi bruker opp den delen (omtrent 30%) av kjente reserver av fossilt brensel der utvinning allerede er i drift eller under utvikling. I tillegg er anslåtte utslipp fra sementproduksjon og endret bruk av land tatt med. De to andre stolpene viser hvor mye som kan slippes ut for at det skal være 66% sannsynlighet for at temperaturstigningen holder seg under to grader og for at det skal være 50% sannsynlighet for at stigningen ikke skal overstige 1,5 grader. Verdien benyttet for 2 grader er litt større enn angitt i avsnittet om totalt karbonbudsjett dersom en tar hensyn til andre stoffer i tillegg til CO2. Dette illustrerer at det er betydelig usikkerhet i tallene.

Kan bruk av gass spille en betydelig rolle ved overgang til et lavkarbonsamfunn? Dette er et aktuelt spørsmål blant annet i Norge. Siden CO2-utslipp per produsert energienhet er betydelig mindre for gass (hovedsakelig metan) enn for olje og kull, skulle en kanskje tro at svaret var et ubetinget ja. En må imidlertid ta hensyn til at noe metan kan lekke ut. Spesielt hvis vi ser på forholdsvis korte perioder, for eks. 20 år, skal det ikke så store lekkasjer til for at klimaeffekten av gass og kull blir omtrent like. Sannsynligvis er en lekkasje på omtrent 3 % nok. En må se på lekkasjer under produksjon, transport og bruk av gassen. Ved produksjon av skifergass, som er vanlig mange steder i USA, er det i noen tilfeller påvist lekkasjer på langt over 3%. I Nordsjøen er utslippene antakelig små, men pålitelige tall er mangelvare. Den beste undersøkelsen av lekkasjer under transport og bruk jeg kjenner til er fra Boston i 2012/2013.  Gjennomsnittlig lekkasje var 2,7%. Det må også tas hensyn til at storsatsing på gass kan sinke utviklingen av fornybar energi. Kvåle og Seip har skrevet flere artikler med hovedvekt på norske forhold, se for eks.: Satsing på gass – uforenlig med Paris-avtalen. Energi og Klima, 2016. http://energiogklima.no/kommentar/satsing-pa-gass-uforenlig-med-paris-avtalen/

Bruk av biodrivstoff for å redusere utslipp av klimagasser er for tiden (våren 2017) et meget omstridt tema. Biodrivstoff er ikke klimanøytralt, men kan være gunstig på lang sikt. Hvor lang er avhengig av fremstillingen. Dersom en ser på bruk av skog, kan det være snakk om 100 år. Siden det er nødvendig å redusere utslippene raskt, er slike tiltak av liten interesse. Ved bruk av enkelte avfallsprodukter, kan gevinsten være betydelig, men potensialet er lite. Bruk av jordbruksarealer til fremstilling av biodrivstoff kan også redusere matproduksjonen.

For øvrig synes det å være stor enighet om at en gradvis økende avgift på CO2-utslipp er nødvendig. James Hansen og medarbeidere skriver: ”Ansvarlig politikk krever en stigende pris på karbonutslipp som vil utelukke utslipp fra det meste av gjenværende kull og brensel fra ukonvensjonelle kilder, og fase ut utslipp fra konvensjonelt fossilt brensel.” Hansen argumenterer for at inntektene fra en slik avgift skal fordeles med en lik sum på alle innbyggere. De som forårsaker små utslipp, vil derfor tjene på ordningen, mens storbrukere av fossilt brensel vil måtte punge ut. http://www.seattletimes.com/opinion/washington-can-lead-on-climate-change-by-passing-i-732/ Et slikt system ser ut til å få en viss støtte også av republikanske politikere i USA, se https://gallery.mailchimp.com/0ebaeb14fdbf5dc65289113c1/files/fcbb1d11-fd37-4575-9d9d-7256186e0f52/PressConference.09February2017.pdf

Fra norsk side blir det stadig fremholdt at Norge yter store bidrag for å begrense ødeleggelse av regnskogen. Dette er selvsagt utmerket, men nyere undersøkelser tyder på at gevinsten når det gjelder å begrense CO2 utslipp, er mindre enn IPCC anga tidligere, for eks. i 2007-rapporten. Den siste IPCC-rapporten anslår CO2-utslippet forårsaket av endret bruk av land (hovedsakelig avskogning i tropene) til omtrent 10 prosent av de totale CO2-utslipp.

Kostnader

En mann som kjenner prisen på alt, men ikke verdien av noe. (Oscar Wildes definisjon av en kyniker)

Det vil koste betydelige beløp å begrense utslippene av klimagasser. Økonomene er uenige om hvor mye, og det er også stor usikkerhet om hva skadene av klimaendringene vil beløpe seg til. Stort sett ligger kostnadsberegningene fra omtrent 0 til 4 prosent av verdens brutto nasjonalprodukt (BNP) per år for å begrense stigningen til 2 – 3 grader. Allerede den innflytelsesrike Stern-rapporten, som kom i 2006, konkluderer med at kostnadene ved å redusere utslippene av drivhusgasser slik at de verste virkningene av klimaendringer unngås, kan begrenses til omtrent 1 prosent av det globale BNP. Det synes å være stor enighet om at det er viktig at reduksjonen i utslippene kommer raskt, utsettelser vil gjøre det adskillig dyrere.

Noen momenter kan trekkes frem for å sette dette i perspektiv. Forutsatt at BNP vokser i fremtiden, vil sannsynlige kostnader til klimaformål i liten grad forsinke velferdsøkningen.  Hvis utgifter til nødvendige klimatiltak ligger på 1 prosent av BNP, en temmelig typisk verdi, gir det 740 milliarder dollar (2015). Dette er under halvparten av verdens årlige militærutgifter.

Studier av andre tiltak for å begrense miljøproblemer viser at stort sett er tiltakene blitt billigere enn beregnet på forhånd, mange ganger mye billigere. Dette henger i stor grad sammen med at når det kreves begrensninger, vil forurenserne komme opp med tiltak en ikke har tenkt på tidligere og tekniske forbedringer som bidrar til effektiv utslippsreduksjon.

Mange tiltak som begrenser utslipp av klimagasser, har også andre fordeler. Et godt eksempel er at tiltakene kan redusere utslipp av partikler, SO2, NOx og andre forurensninger som har skadelige effekter på mennesker og miljø. Dette er ofte ikke med i beregninger av kostnader og nytte. Bildet kompliseres av at utslipp av SO2 bidrar til en avkjøling ved at det dannes sulfatpartikler i atmosfæren.

Forskning i senere år tyder på at etter at BNP har nådd et visst nivå, øker folks tilfredshet lite eller ikke i det hele tatt med økt BNP.

I internasjonale forhandlinger har det særlig vært problemer med fordelingen av kostnadene. Rike land innrømmer at de har et hovedansvar for problemet,

Videre lesning:

Det finnes mye informasjon på CICEROs nettsider: http://www.cicero.uio.no

Bjerknessenterets nettsider: http://www.bjerknes.uib.no
C. Bjørnæs, Klima forklart, Unipub 2010.

Nettstedet «Real Climate» er vanligvis pålitelig.
Og selvfølgelig IPCCs Summary for Policymakers (2013)