Hvor redd skal vi være CO2?

Mange fikk seg en støkk ved nyheten om at CO₂ er en enda farligere klimagass enn tidligere antatt. Paris-målene kan være uoppnåelige alt, ifølge en reportasje fra NRK. Nå har Hans Martin Seip sett på det, og kan berolige litt: Klimaets følsomhet for CO₂-økning er i de fleste studier som før. Raskest mulige utslippskutt er likevel tvingende nødvendig. Høyere verdier kan også være korrekte.

Klimafølsomhet – hva er det og hva betyr verdien for strategien for tiltak.

Klimafølsomhet er et begrep som stadig dukker opp og diskuteres. Det kan høres enkelt ut: Hvor stor blir økningen i global temperatur når CO₂-konsentrasjonen i atmosfæren dobles?

Allerede i 1979 kom det en rapport som fant at den beste verdien var 3°C med et usikkerhetsintervall mellom 1,5°C og 4,5°C. Selv om det har kommet en mengde studier senere, noen med nokså avvikende resultater, har den antatt beste verdien stadig holdt seg rundt 3°C. FNs klimapanel (IPCC) anga i sin siste hovedrapport fra 2013 samme intervall som rapporten fra 1979.

Når en ser på tiltak, kan det være fornuftig å ta utgangspunkt i at klimafølsomheten kan være i den øvre delen av intervallet. Men selv om verdien skulle være lavere enn midlet, er det tvingende nødvendig med raske utslippsreduksjoner.

Både høye og lave verdier for klimafølsomheten
Nylig er det slått stort opp at klimafølsomheten kan være større enn tidligere antatt, og at reduksjonen i utslipp av klimagasser derfor måtte skje enda raskere enn antatt. For noen år siden var det derimot lavere verdier som vakte oppsikt, og noen hevdet at vi kunne ta situasjonen mer med ro. Jeg skrev om dette på Besteforeldreaksjonens nettsider i 2012. Her skal jeg prøve å forklare hvorfor usikkerhetene er så store og hva det betyr.

Metoder og definisjoner
Det er tre typer data som danner grunnlaget for å bestemme klimafølsomheten.
• Instrumentelle målinger av temperatur og CO₂-konsentrasjoner. Konsentrasjonen i førindustriell tid var omtrent 280 ppm (parts per million, altså milliontedeler), nå er verdien omtrent 410 ppm, samtidig har temperaturen økt med omtrent 1,1°C. Virkninger av andre faktorer enn klimagasser gir problemer. Særlig gjelder dette effekten av partikkelutslipp.
• Klimamodeller. Her er tilbakekoplinger en viktig årsak til usikkerheter. Når temperaturen øker, vil det skje endringer som igjen påvirker temperaturen, i de aller fleste tilfeller bidrar disse til ytterligere temperaturøkning. Et viktig eksempel er at når temperaturen stiger øker mengden vanndamp i atmosfæren. Siden vanndamp er en klimagass, betyr det økning av temperaturen. Noen av disse tilbakekoplingene er vanskelig å beregne. Dette gjelder særlig hvordan skyene påvirkes ved økt global temperatur.
• Paleoklimatiske metoder. En bestemmer da temperatur og CO₂-konsentrasjoner for lang tid tilbake fra «naturlige arkiver». Ofte benyttes iskjerner som inneholder luftbobler med gammel luft. Andre eksempler er sammensetningen av pollen og sedimenter. Usikkerhetene i både konsentrasjoner av klimagasser og temperatur er gjerne betydelige.
Noen studier kombinerer flere metoder.

Klimaforskere bruker dessuten flere ulike definisjoner. Den vanligste temperaturøkningen når det er oppnådd likevekt mellom ulike deler av klimasystemet, som mellom ulike deler av havet og atmosfæren. Den kan vi kalle likevektsfølsomheten (equilibrium climate sensitivity, ECS).

Bildet kompliseres av at ECS er avhengig av tidsperspektivet. Ser vi på flere hundre år eller mer vil også svært langsomme tilbakekoblinger, som smelting av innlandsisen på Grønland, spille inn. Endringen i karbonsyklusen vil også være av betydning. Når slike langsomme tilbakekoplinger tas med, benytter en på engelsk ofte betegnelsen «Earth system sensitivity», ESS.

En ser også på temperaturstigningen når CO₂-konsentrasjone har økt til det dobbelte ved en økning på 1 % per år. Dette omtales som transient klimarespons (TCR). Denne er noe lavere enn ECS. Vi skal ikke gå nærmere inn på denne.

Litt historikk
Diskusjonen om klimafølsomheten har en lang historie. Allerede i 1896 publiserte den svenske kjemikeren Svante Arrhenius den første beregningen av klimafølsomheten. Han kom til at den var 5 – 6°C. I 1979 utarbeidet «The National Research Council» i USA en rapport om klimafølsomheten (http://nap.edu/12181). Konklusjonen var at den sannsynligvis lå på omtrent 3°C, med et usikkerhetsintervall fra 1,5°C til 4,5°C. Dette har gått igjen i mange senere studier. Selv om usikkerheten tilsynelatende er omtrent den samme som i 1979, har det vært hevdet at intervallet gitt den gang nok var for optimistisk.

Organisasjonen CarbonBrief publiserte i 2018 en oversikt over studier av klimafølsomheten. Artikkelen viser resultater av undersøkelser publisert fra 2002 og til 2018. Middelverdier og områder ECS er vist på figuren. Midlet for alle undersøkelsene er 3,0°C og intervallet er fra 1,8°C til 4,6 °C. Instrumentelle målinger ga noe lavere verdier. Det er kommet flere resultater senere som vil bli diskutert nedenfor.

Nyere bestemmelser av klimafølsomheten
Modellresultatene i figuren over er beregnet med såkalt 5te-generasjonsmodeller (CMIP5). Intervallet er nokså nær det IPCC anga. Nå har en imidlertid en god del resultater med 6te-generasjonsmodeller (CMIP6). Noen av disse ga bekymringsfullt høye verdier, flere over 5°C, men mange ga også verdier under 3°C, se figur. En helt nylig publisert analyse av resultatene viste at forskjellen skyldes hovedsakelig sterkere positiv tilbakekobling fra lave skyer (M.D. Zelinka og medarbeidere https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019GL085782).
. Dette er en tilbakekobling som er vanskelig å beregne, noe den store spredningen også viser.

Figuren til venstre viser beregnete verdier for klimafølsomheten ved likevekt med forrige generasjons modeller (CMIP5, blå) og siste generasjons modeller (CMIP6, oransje). I begge tilfeller er spredningen stor, men klart størst for CMIP6. Midlet ligger noe høyere med CMIP6-modellene, selv om forskjellen neppe er signifikant.

Som nevnt kan det være gunstig å kombinere ulike metoder. Et arbeid av publisert nylig i Nature Geoscience kombinerte konsentrasjon- og temperaturdata fra tiden etter 1970 med modellberegninger (CMPI5). De kommer fram til 2.83°C (intervall 1.72–4.12°C), altså svært nær IPCC-verdiene. https://www.nature.com/articles/s41561-019-0463-y

James Hansen publisere nylig en artikkel han kalte «Climate Models vs. Real World» der han ser på overensstemmelsen mellom modellberegninger og temperaturmålinger. Han hevder også at rundt 3°C ser ut til å være den beste verdien for klimafølsomheten.

Konklusjon
Fortsatt er det stor spredning i verdiene for klimafølsomheten (ECS), men påstanden om at den er omkring 3°C har holdt seg godt. Praktisk talt alle studier gir verdier som gjør det klart at vi må gjennomføre raske utslippsreduksjoner for å begrense skadene. En bør også ta høyde for at de nye modellberegningene som gir svært høye verdier kan være korrekte, noe som vil bety et enda større press for rask handling.