1. Energi & Klima Hæftet er sponseret af:
Hæfte nr. 1 Energi & Klima er baseret på Elmuseets særudstilling 2009. Udstillingen er udarbejdet af Elmuseet i samarbejde med: Carsten Hansen Hansen El- og Varmeteknik, Horsens Center for Is og Klima Niels Bohr Instituttet Foreningen Energi Horsens Industrimuseet Kurt Lynge - Dansk Bygningstermografi Maiken Lolck Århus Universitet Moesgaard Museum Etnografisk Samling Octopus Energi DK Skive Museum Vattenfall Velux A/S Viborg Stiftsmuseum Økolariet Side 2 af 53
Indhold Energi CO 2 -variationer gennem 20.000 år... 4 CO2-variationer fra 1850 til i dag... 6 Energi til fremtiden... 7 Vedvarende energi... 9 Bøf, bil & badeferie... 11 Bøf, bil & badeferie... 12 Huse på lavt blus... 13 Bæredygtig Bolig... 16 Nød lærer nøgen kvinde... 18 Dige eller vige... 20 Nordjyllandsværket... 22 Lagring af CO 2... 24 Det teknologiske fix... 27 Det teknologiske fix... 29 Klima Temperaturvariationer gennem 20.000 år... 31 Temperaturvariationer fra1850 til i dag... 33 Jordens klima i tid... 34 Da Grønland var grønt... 35 Neandertalere i Danmark... 37 Istidens afslutning... 39 Isen var Danmarks landskabsarkitekt... 41 Klimaet svinger... 43 Klimaforandringer kræver tilpasning... 45 Vulkaner sætter spor i historien... 47 Santorini... 49 Et koldt klimaarkiv... 50 Klimaforbedring?... 52 Side 3 af 53
CO 2 -variationer gennem 20.000 år Kurven viser variationerne i atmosfærens CO 2 -koncentration gennem de sidste 20.000 år. CO2-koncentrationen før 1958 er målt i luftbobler i iskerner udboret af den Antarktiske indlandsis. Fra 1958 er atmosfærens CO 2 -indhold målt direkte ved Mauna Loa Observatoriet på Hawaii. CO 2 målingerne CO 2 er jævnt fordelt i atmosfæren, og derfor kan man direkte forbinde målinger fra iskernerne med observationerne fra Hawaii. Dog er luften i isens bobler en sammenblanding af luft fra flere år, mens CO 2 -koncentrationen ved Hawaii bliver målt fra måned til måned. Derfor har man i de seneste 50 år kunnet følge CO 2 -koncentrationens svingninger i takt med årstidernes skift. CO 2 -molekylet består af grundstofferne kul (C = Karbon) og ilt (O = Oxygen). Side 4 af 53
Kulstofkredsløbet CO 2 -molekylet består af atomerne kulstof og ilt, der indgår i alle levende organismer. Kulstof udveksles derfor konstant mellem dyr og planter og de naturlige reservoirer i havet, jorden og atmosfæren. Hvert eneste år optager planter omkring 100 milliarder ton kulstof fra atmosfæren, men en tilsvarende mængde frigives også når plantemateriale nedbrydes. Til sammenligning udleder vi mennesker kun 5,4 milliarder tons kulstof gennem forbrænding af fossile brændsler som kul, olie og gas. Det kan synes som forsvindende lidt, men problemet er, at der ikke er et optag til at modsvare denne udledning. Derfor ophobes den menneskeskabte CO 2 i atmosfæren og fører til en stigende CO 2 -koncentration. Skovfældning er også med til at forrykke balancen, da der så er færre planter til at optage CO 2.
CO2-variationer fra 1850 til i dag Kurven viser variationerne i atmosfærens CO 2 -koncentration i tiden, hvor mennesket har ændret atmosfæren gennem forbrug af fossile brændsler. Keelingkurven Atmosfærens CO 2 -indhold stiger og falder i takt med årstidernes skift, da vegetationen optager mest CO 2 i vækstsæsonen. Denne kurve, der for første gang direkte påviste ophobningen af den menneskeligt udledte CO 2 kaldes i dag Keelingkurven. Den amerikanske kemiker Charles David Keeling begyndte i 1957 at måle af CO 2 -koncentrationen i atmosfæren ved Mauna Loa på Hawaii. De første målinger viste en koncentration på 315 ppm. I dag (april 2009) er koncentrationen oppe over 389 ppm. Drivhuseffekten Når CO 2 ophobes i atmosfæren fører det til en øget drivhuseffekt. CO 2 er en af drivhusgasserne, der også omfatter vanddamp, metan, lattergas, ozon og CFC-gasser. Disse gasser er gennemsigtige for Solens lys, men de absorberer Jordens varmestråling. Det betyder, at gasarterne virker som et tæppe i atmosfæren, der holder på den varme, som Jorden får fra Solen. Den CO 2, som vi mennesker har udledt gennem de sidste par århundreder, var blevet lagret i kul og olie gennem millioner af år. Selv hvis vi ophører fuldstændigt med CO 2 -udledningen i en nær fremtid, vil der gå århundreder, før atmosfærens CO 2 -indhold er tilbage på det førindustrielle niveau på 280 ppm CO 2. CO 2 er den vigtigste drivhusgas i klimasammenhæng, da den - næst efter vanddamp - findes i størst mængde. Desuden bliver CO 2 i atmosfæren i lang tid. Metan er også en vigtig drivhusgas. Den er noget mere effektiv til at holde på varmen end CO 2, men den findes i betydeligt mindre mængde og har en levetid på kun ca. 10 år i atmosfæren. Side 6 af 53
Energi til fremtiden Fossile brændsler kan dække vores energiforbrug i nogle få generationer, men det vil resultere i store ændringer i Jordens klima og livsbetingelserne. Sol Heldigvis er der rigeligt vedvarende energi Solen kan levere 1.500 gange vores nuværende forbrug. Kun den energi, som rammer Jordens landområder er medtaget i dette tal og der er fratrukket 2/3 af solenergien som tab i atmosfæren. Solenergi har mange anvendelser solfangere kan levere varm luft eller varmt vand, mens solceller kan levere elektricitet. Der er etableret egentlige solkraftværker flere steder i verden.
Vind 1-2 % af den energi, som Solen sender til Jorden omdannes til vindenergi. Men vindressourcerne er ulige fordelt i Danmark kommer 20 % af vores elektricitet fra vindmøller. En vindmølle omdanner vindens kraft til et drejningsmoment, som driver vindmøllens rotorblade. Den energi, som kan overføres til rotoren, afhænger især af rotorarealet og vindhastigheden. Rotoren driver en generator, som producerer elektricitet. Side 8 af 53
Vedvarende energi Fremtidens energi kommer fra vedvarende energikilder. Solen er den store dynamo, som driver de fleste vedvarende energikilder, men Jordens indre kan også levere energi. Bioenergi Biomasse kan levere energi i som biobrændsel eller biogas til varme og elektricitet, samt biodiesel eller ethanol til transport. Mulighederne i udnyttelse af den indirekte solenergi er meget store specielt hvis vi udnytter halm, gylle og slagteriaffald. Derimod kan det også skabe store problemer, hvis man bruger fødevarer som korn, raps og sukker til vores energiproduktion. Kunstgødning på markerne bidrager også til drivhuseffekten via lattergas N 2 O. Biogas system Et biogas anlæg kan anvende energiafgrøder, gylle og bioaffald til produktion af biogas og gødning. Vandkraft Vandkraft er en betydelig energikilde især i lande med bjerge, hvor der er smeltevandsfloder. Det er Solens energi, som fordamper vandet, således at det falder som nedbør og bliver til floder. Udnyttelse af vandkraft kræver, at der bygges en dæmning, således at vandet stemmes op i en sø. Vandkraftværker kan derfor tilpasse produktionen af elektricitet efter forbruget. Vandets energi omsættes til elektricitet via turbiner og generatorer. Geotermisk energi Geotermisk energi omfatter både jordvarmeanlæg og geotermiske værker, som henter varmt vand fra boringer. Danmark har 2 geotermiske værker, og det næste er planlagt i Viborg til åbning i år 2010. Geotermiske anlæg får deres energi fra radioaktive processer i Jordens indre, men udnyttelsen er helt fri for radioaktivitet. De geotermiske anlæg kan levere varmt vand til opvarmning eller damp til produktion af elektricitet via turbiner og generatorer. Side 9 af 53
Bølgekraft og tidevandskraft Der er store naturkræfter i både bølger og tidevand, men det kan være svært at omsætte disse kræfter til elektricitet. Tidevandskraftværker kræver ofte store dæmnings-anlæg, mens det er svært at konstruere bølgekraftværker, som kan modstå naturkræfterne i en orkan. Det er dog blot et spørgsmål om tid, inden nogle af de mange prototyper leverer elektricitet. Side 10 af 53
Bøf, bil & badeferie Vi spiser bananer fra Guatemala, kører vores børn i børnehave, tager bilen hen til fitness centret og sejler på krydstogt. Et moderne liv hænger kun sammen takket være transport. Det frie valg Mad og fritid byder på mange valgmuligheder i industrielle mængder. Et moderne samfunds udvikling måles på mængden af frie valg. Jo flere jo bedre. Først i de allerseneste årtier er vi begyndt at tage konsekvenserne af den moderne tilværelse alvorligt. Fundamentet under vort forbrug er afbrænding af kul, olie og benzin med deraf følgende udledning af drivhusgasser. Mange bække små Et fortsat forbrug baseret på olie og kul vil få konsekvenser for Jordens klima. Den enkelte families CO 2 udledning gennem det daglige forbrug kan synes ubetydelig, men mange bække små gør en å. Dette gælder også, hvis CO 2 problemet skal løses med den enkelte families bidrag. Hvad kan der gøres? Hvor meget CO 2 udleder vi? I en T- shirts levetid fra dens fremstilling i Kina til dens endeligt efter vask og tørretumbling har den udledt 50 kg CO 2. Hvor mange T-shirts er der i Danmark. En bil udleder 1 kg CO 2 for hver gang den kører 5 kilometer. Hvor mange kilometer kører danskere om året? Et TV udleder gennem sit strømforbrug 150 kg CO 2 om året ved 5 timers daglig kiggeri. Hvor mange fjernsyn er der i Danmark? Side 11 af 53
Bøf, bil & badeferie Hvordan kan vi gennem vore forbrugsvalg medvirke til at mindske udledningen af CO 2? I forretningerne ser vi jo kun på prisen og ikke på varens medvirken til øget drivhuseffekt. Kan vi f.eks. indføre CO 2 moms og lægge oven i prisen? CO 2 mærkning Kornsilo i staten Iowa I staten Iowa i det midtvestlige USA er der planer om, at indføre CO 2 mærkning på alle varer. Sammen med alle de andre oplysninger om varens indhold, skal der også oplyses om, hvor meget CO 2 udledning varen har kostet fra dens fremstilling og til butikken. Ideen bag planerne er den, at forbrugeren med den ny oplysning bliver tilskyndet til at vælge om.
Den ny forbruger CO 2 mærkning i Iowa skal skabe den CO 2 bevidste forbruger. Gennem sit valg kan den enkelte være med til at løse mange af det moderne samfunds problemer: Folk vil købe varer fremstillet lokalt. Der vil blive mindre transport. Der vil blive flere lokale arbejdspladser. Folk vil ikke pendle så meget. De lokale samfund vil blomstre og ikke blive affolkede. Mange bække små Mange mennesker vil gerne medvirke til at mindske udledningen af CO 2. Hvordan skal man vælge at gøre det? Det er svært for den enkelte at afgøre. Kun ved at politikere opstiller visioner og handleplaner kan de mange bække små blive til en å.
Huse på lavt blus Forestil dig, at du bor i et hus, der selv producerer den energi, du skal bruge, og mere til Allerede i dag er det teknisk muligt at opføre bæredygtigt byggeri, der ikke alene er energieffektivt, men som også producerer energi. På længere sigt bliver det muligt at udvikle intelligente huse, der selv styrer indeklimaet i overensstemmelse med påvirkninger fra sol og vind, og som kan levere overskydende varme til nabohusene og strøm til el-nettet. Bolig for Livet Villaen Bolig for livet er opført i 2009 i Lystrup nord for Århus. Huset producerer mere energi, end der bruges til opvarmning, belysning og ventilation. Solfangere producerer varmt brugsvand, en varmepumpe producerer rumvarme og varmt brugsvand, mens solceller genererer strøm til boligen. Huset har en intelligent facade, der lukker lys og varme ind, når solen skinner, mens den lukker til og holder på varmen, når det blæser. Samtidig drives ventilationssystemet delvist ved vindens påvirkning af facaden. Villaen er en del af projektet Model Home 2020, der er en serie af klimavenlige huse, som VKR- Holding opfører flere steder i Europa. Side 14 af 53
Danmarks første plushus Et hus, der kan producere mere energi, end der bruges i huset, kaldes for et Plushus. Allerede i 1978 byggede ingeniør og opfinder Jean Fischer et plushus i Tommerup på Fyn. Huset havde solfanger, en vindmølle og sågar en elbil. Huset havde alle moderne bekvemmeligheder og producerede mere strøm, end Jean Fischer selv kunne bruge. Han solgte den overskydende el til det lokale elselskab.
Bæredygtig Bolig Næsten halvdelen af Danmarks energiforbrug går til drift og opvarmning af bygninger Termografisk billede, der viser overfladetemperaturen på huse. Termografi bruges til at afsløre utætheder og manglende isolering i bygninger. Foto: Dansk Bygningstermografi Bioenergi Skal udslippet af drivhusgasser for alvor bringes ned, må energiforbruget i bygninger reduceres. Eksisterende bygninger skal forbedres, og nye bygninger må for fremtiden konstrueres, så de bruger mindre energi og baserer sig på vedvarende energi. To tredjedele af vores bygningers energiforbrug går til opvarmning af rum og brugsvand. Resten går til el. Derfor er der store besparelser i at nedbringe varmeforbruget. Her er bedre isolering og mere effektiv udnyttelse af varmen afgørende. Danskerne er det folkefærd i verden, som har det største boligareal pr. indbygger Den samlede bygningsmasse i Danmark er på godt 600 millioner m 2 Godt 200.000 huse i Danmark er ikke hulmursisolerede Side 16 af 53
Hvad kan boligejere gøre her og nu? Reducere energiforbruget ved at isolere mere effektivt Investere i cirkulationsanlæg, der både tilgodeser et godt indeklima og genvinder op til 95 % af varmen fra den ventilerede udsugningsluft Udskifte eller supplere oliefyret med andre systemer til opvarmning, eksempelvis et jordvarmeanlæg Investere i energisparepærer og elspareskinner, og skifte til mere energirigtige elapparater og hvidevarer Side 17 af 53
Nød lærer nøgen kvinde... Konsekvenserne af klimaforandringerne stiller store udfordringer til landbrug, byggeri, infrastruktur og sundhedsvæsen. Hvad kan vi gøre, og hvad gør vi allerede nu? Kystsikring. Betonblokkene forhindrer at kysten bliver ædt af havet. Landbruget må omstille sig til at dyrke andre afgrøder, holde andre husdyr og bekæmpe nye typer af skadedyr og sygdomme. I Danmark bliver der behov for at sætte ind overfor nye svampesygdomme, som truer afgrøderne. Til gengæld bliver det måske muligt at dyrke vin og at høste to gange om året. I tørre egne bliver det nødvendigt at udvikle systemer til kunstvanding. I andre egne må man dræne jorden for at undgå alt for våde marker. Andre steder bliver det nødvendigt at bortlede vand fra store mængder nedbør og smeltevand fra gletsjere. I lavtliggende kystområder og floddale er det nødvendigt at bygge barrierer mod stigende havvandstand. Flere steder i Danmark har man derfor intensiveret arbejdet med at kystsikre og forstærke diger. Byggeri, veje og anlæg skal sikres mod nedbør, kraftigere storme og højere vandstand. I Danmark kan det i fremtiden blive en stor udfordring at bortlede store mængder nedbør fra husenes sokler og kældre. Kloakkerne må udvides betragteligt, hvis de skal håndtere fremtidens nedbør. Fremvæksten af nye bakterier og sygdomme gør det nødvendigt at udvikle nye typer vacciner og medicin. Kvæget flyttes til områder med mere vand Side 18 af 53
Verdensmestre i diger Holland bygger i disse år diger, som kan modstå op til 5 meters havvandstigning. Omkring halvdelen af Holland ligger mindre end en meter over havniveau, og 38 % ligger under havets overflade. Et omfattende system af diger beskytter disse områder mod oversvømmelse System til kunstvanding Side 19 af 53
Dige eller vige Klimaforandringerne vil i de kommende år ændre levevilkårene de fleste steder på jorden. Stigende havvandstand, tørke, større mængder nedbør og ekstremt vejr vil kræve stor tilpasningsevne Ændringer i klimaet vil få store og alvorlige konsekvenser for mennesker i de berørte områder. Der findes grundlæggende to handlemuligheder. Enten må mennesker og dyr tilpasse sig, eller også må de flytte - dige eller vige som et sønderjysk ordsprog lyder. Huse, veje og anlæg er konstrueret specielt til at klare lokale vind- og vejrforhold. Afgrøder og husdyr i landbruget er også valgt efter klimatiske forhold. Nedbør, temperatur, lokale sygdomme og skadedyr har alt sammen betydning for, hvad der kan betale sig at dyrke og avle. Det lokale klima spiller også en rolle for folkesundheden. Forskelle i temperatur og luftfugtighed giver forskellige betingelser for bakterier og smittebærere som insekter og rotter. Hospitaler er hovedsaglig optimeret til de sygdomme, der findes i området. Med højere temperaturer vil f.eks. malaria rykke nordpå. Side 20 af 53
Klimaflygtninge En af de mest frygtede konsekvenser ved klimaforandringer er risikoen for, at store grupper af mennesker vil blive drevet på flugt FN s klimapanel anslår, at op mod 200 millioner mennesker bliver nødsaget til at flygte i løbet af de kommende årtier Hvis lokalbefolkningen i de berørte områder kan tilpasse sig de ændrede vilkår, kan store katastrofer måske undgås. Her ses evakuerede amerikanere under orkanen Katrinas hærgen i New Orleans 2005.
Nordjyllandsværket WWF er overbevist om, at CCS kan indgå som en afgørende del af løsningen til at holde den globale opvarmning på under 2 ºC og reducere CO 2 -udledningen med over 50 % på verdensplan. James Leape, generaldirektør Vattenfall præsenterer Nordjyllandsværket, som verdens mest effektive og miljøvenlige kulfyrede kraftvarmeværk. Helt op til 91 % af energiindholdet i kullene udnyttes det er verdensrekord. Men afbrænding af kul medfører udledning af CO 2, derfor vil Vattenfall indføre CO 2 fangst og lagring (CCS = Carbon Capture and Storage) på værket. Side 22 af 53
CO 2 fangst og lagring (CCS) CO 2 fangst og lagring (CCS) kan skabe en mindre revolution i den måde, Europa imødekommer den stigende energiefterspørgsel: Ved at producere energi fra fossile brændsler med stort set ingen CO 2 -udledning I Danmark kan man lagre 17 milliarder tons CO 2, hvilket svarer til vores udledning af CO 2 i 575 år. Det er dog en væsentlig fordel, hvis deponeringen af CO 2 ligger i nærheden af de store kulfyrede værker. Det er desværre ikke altid tilfældet. Ved at producere store mængder ren brint, som kan bruges til elproduktion eller transport og give muligheder for at etablere en brintøkonomi Ved at få kraftværker til at indføre samfyring med biomasse for at opnå negativ udledning, da biomasse optager CO 2 fra atmosfæren. Store muligheder i Danmark De dybe boringer i Danmarks undergrund har vist, at der findes store muligheder for lagring af CO 2. Det er især lag af porøs sandsten fra Trias og Jura, dvs. lag med en alder på 150-250 millioner år. Men man kan også bruge gamle oliefelter. Side 23 af 53
Lagring af CO 2 For at undgå klimaforandringerne må vi reducere vores udslip af drivhusgasser. En af mulighederne er deponering af CO 2 nede i undergrunden. Side 24 af 53
CO 2 kan udskilles fra røgen fra et traditionelt kulkraftværk og lagres i undergrunden, hvis det sker i over 800 meters dybde, hvor CO 2 bliver til væske. Det er også muligt at udskille CO 2 fra naturgas og dermed lave et brint kraftværk. For at lagre CO 2 skal gassen først udskilles, tørres og komprimeres. Lagringen kan ske i porøse sandsten eller udtømte olie og gas reservoirer. Verdens første eksempel Statoil udvinder naturgas fra Jurassiske sandsten i Sleipner Feltet i Nordsøen. Naturgassen indeholder 5-10 % CO 2, men må højst indeholde 2,5 % CO 2 for at kunne sælges. Derfor bliver CO 2 separeret fra gassen på boreplatformen. I 1996 begyndte Statoil at pumpe CO 2 ned sandsten, som er fyldt med saltvand. Temperaturen i disse lag er ca. 37 C og trykket er 110 bar, hvilket betyder, at CO 2 gas bliver til væske. Statoil pumper 1 million tons CO 2 ned om året. CO 2 i naturen CO 2 findes naturligt i vore omgivelser og atmosfære, som indeholder ca. 0,039 %. Kultveilte, kuldioxid og tøris er også CO 2. Det Side 25 af 53
anvendes bl.a. til fremstilling af øl, sodavand, is og i ildslukkere. CO2 siver op fra undergrunden mange steder især i forbindelse med vulkansk aktivitet, som giver det største bidrag til atmosfæren. Kildevand fra disse områder kan have et naturligt indhold af CO2 f.eks. det franske Perrier og det tyske Gerolsteiner. Side 26 af 53
Det teknologiske fix Der findes flere forslag til at ændre klimaet ved hjælp af geoengineering. Nogle forslag er nemmere at gennemføre end andre. Nogle forslag kan medføre utilsigtede virkninger Opblomstring af alger kan ses fra rummet som lyseblå eller grønne plamager i havet Gødskning af alger i verdenshavene Algerne i verdenshavene optager CO 2 fra atmosfæren. Når de dør, falder de til bunds og tager størsteparten af CO 2 en med sig. Algevæksten i havene er mest begrænset af adgangen til næringsstoffer. Ved at tilføre havet f.eks. jern, som alger generelt er i underskud af, kan man stimulere algevæksten. Alt i alt er der store problemer med at tilføre havet næringsstoffer. Eksempelvis kan store mængder alger forårsage iltsvind. Det har store konsekvenser for det øvrige plante- og dyreliv. Spredning af svovl i atmosfæren Fra vulkanudbrud ved vi, at når der sendes store mængder svovl op i atmosfæren, vil det virke som et tæppe, der holder en stor del af solens stråler ude. Det medfører at temperaturen ved jordoverfladen falder. Hvis man sender tusindvis af raketter med svovl op i atmosfæren over hele jorden, vil man kunne nedkøle jorden i flere år ad gangen. Et stort problem ved for meget svovl i atmosfæren er, at det vil forårsage store mængder syreregn. Det kan skade bygninger, dyr og planter. Side 27 af 53
Solskærm i kredsløb om jorden Hvis vi kan forhindre en del af solens stråler i at nå frem til jorden, vil det blive koldere. Et forslag går derfor ud på at konstruere en solskærm, som sættes i kredsløb omkring jorden. Solskærmen kan enten bestå af få gigantiske skærme, eller mange mindre. Det er en stor udfordring at bygge, opsende og vedligeholde sådan en skærm. Så stor, at det måske slet ikke kan lade sig gøre. At stoppe solens stråler får også konsekvenser for plante og dyrelivet. Side 28 af 53
Det teknologiske fix Kan teknologi ændre klimaet? Er det i orden at pille ved jordens økosystemer, hvis det kan standse den globale opvarmning? Geoengineering Geoengineering er en samlet betegnelse for teknologier, der skal fjerne drivhusgas fra atmosfæren, ved at ændre eller efterligne jordens geologiske, meteorologiske og biologiske systemer. Der er tale om metoder, der vil manipulere jordens systemer på globalt plan. Hvad nu hvis det går så stærkt med den globale opvarmning, at reduktion af drivhusgasser ikke er tilstrækkeligt til at undgå store klimakatastrofer? Hvad nu hvis de politiske beslutninger trækker i langdrag, så det ikke lykkes at redde klimaet i tide? Det er spørgsmål, som har fået nogle videnskabsmænd til at overveje, om vi kunstigt kan ændre på de forhold i naturen, der regulerer klimaet? Der findes forslag til projekter, der skal nedkøle klimaet ved at ændre på forhold i verdenshavene, på landjorden eller i atmosfæren. Forslagene tager udgangspunkt i den viden, vi har om, hvordan jordens økosystemer indvirker på klimaet. Det er derfor ikke ren science fiction, men ideer som meget vel kan vise sig at virke. Det store spørgsmål er selvfølgelig om vi kan styre det. Har mennesket overhovedet ret til at ændre naturlige økosystemer? Kan vi risikere at skabe andre uoverskuelige miljøproblemer, end dem vi løser? Side 29 af 53
USA om geoengineering Præsident Obamas videnskabsrådgiver John Holdren foreslog i maj 2009, at USA bør forske i geoengineering. Ifølge Holdren skal geoengineering kun benyttes som sidste udvej, men Vi kan meget vel blive desperate nok til at bruge den siger han; Vi har ikke den luksus at kunne feje nogen tilgang af bordet. Side 30 af 53
Temperaturvariationer gennem 20.000 år Kurven viser, hvordan temperaturen har ændret sig de sidste 20.000 år. Vi har direkte målinger af middeltemperaturen de sidste 150 år størstedelen af kurven bygger derfor på målinger fra grønlandske iskerner. Temperaturen på Grønland De temperatursvingninger, der kan udledes af iskernerne fortæller fortrinsvis om klimaet i Grønland, men de er repræsentative for klimaforandringerne på hele den nordlige halvkugle. På Grønland var temperaturstigningen fra istiden til mellemistiden ca. tre gange så stor som den globale temperaturstigning. Svingningerne i temperaturdataene fra iskernerne er derfor dæmpet med en faktor tre inden de er sat sammen med de sidste 150 års målinger af den globale middeltemperatur. Referencer for temperaturdata: Temperaturkurven indtil år 1850 er baseret på analyser af NordGRIP iskernen og er udarbejdet af Bo Vinther, Center for Is og Klima, Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet. Temperaturdata fra 1850-2009:P. Brohan, J.J. Kennedy, I. Harris, S.F.B. Tett and P.D. Jones, Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes: a new dataset from 1850. J. Geophys. Res, 111, D12106, doi:10.1029/ 2005JD006548. Side 31 af 53
Hvad kan temperaturvariationerne skyldes? Klimaforskere er enige om, at de seneste ændringer i temperatur skyldes mennesket. Men når vi ser tilbage i tiden før 1850 må vi søge andre årsager. Det kan være: Variationer i solindstråling Variationer i havstrømme Vulkansk aktivitet Variationer i solindstråling Vi kender årstiderne, der skifter i takt med Jordens bevægelse omkring Solen. Men Jordens bane om Solen og jordaksens orientering i rummet ændrer sig også ganske langsomt, og det har påvirker klimaet over lang tid. Tre parametre i Jordens bevægelse ændrer sig: 1. Jordens bane varierer mellem at være mere eller mindre elliptisk med en periode på 100.000 år. 2. Jordaksens hældning varierer fra 21,4º til 24,4º med en periode på 41.000 år. 3. Jordens akse roterer som en snurretop med en periode på 21.700 år. Disse ændringer har indflydelse på forskellen mellem vinter og sommer, og hvordan årstiderne falder i forhold til Jordens bane omkring Solen. For tiden er det fx sådan, at vi har sommer, når Jorden er længst væk fra Solen. Variationerne resulterer i ændringer i solindstrålingen i løbet af året. Disse ændringer forekommer små og foregår over lange tidsskalaer - flere tusinde år - men de har ikke desto mindre udløst de skift mellem istider og mellemistider, der typisk kommer med 100.000 års mellemrum.
Temperaturvariationer fra1850 til i dag Siden 1850 har mennesket påvirket Jordens klima gennem udledning af CO2 fra fossile brændsler. Tidligere tiders klimaforandringer må dog skyldes andre faktorer, som variationer i solindstråling, havstrømme eller vulkansk aktivitet. Variationer i havstrømmene Sidste istid varede fra 115.000 til 11.700 år før nu. Under istiden var der flere pludselige og voldsomme klimaskift. Temperaturen i Grønland kunne ændre sig 10-20 grader i løbet af få årtier, og også i Europa og Nordamerika kunne forandringerne mærkes. Disse skift i temperatur skyldtes ændringer i Nordatlantens havstrømme. Havstrømmene i Atlanterhavet er drevet af den såkaldte dybhavspumpe i havet ud for Østgrønland. Her synker tungt, saltholdigt vand ned i dybhavet, og denne bevægelse trækker varmt, og saltholdigt vand op sydfra Golfstrømmen. Det bringer mildt klima til hele Nordvesteuropa. Under istiden var afsmeltningen fra isen omkring Nordatlanten i perioder så stor, at ferskvandet lagde sig som et låg over det salte vand. Det bremsede dybhavspumpen. Resultatet blev faldende temperaturer og mindre afsmeltning af iskapperne. Dermed kunne den varme havstrøm og dybhavspumpen igen rykke mod nord. Disse frem- og tilbagerykninger af den varme, nordatlantiske havstrøm med dertil hørende klimaforandringer skete hele 25 gange under sidste istid. Vulkansk aktivitet Når en vulkan går i udbrud spredes store mængder støv og aske i atmosfæren. Støvet og forskellige gasarter kan nå op i langt over 10 km's højde, op i stratosfæren, hvor det spredes over hele kloden og kun langsomt falder ned i løbet af flere år. Støvet spreder og reflekter Solens lys og bevirker derved en afkøling af Jordens overflade. Den klimatiske effekt af vulkanudbrud varer som regel kun få år, men den kan være ganske betydelig. Fx førte udbruddet af Tambora i Indonesien i 1815 til "året uden sommer" i 1816, hvor høsten slog fejl i både Nordamerika og Nordeuropa, og hvor man i disse områder kunne opleve sne om sommeren.
Jordens klima i tid processer, der foregår på selve Jorden. Jordens klima skabes i et komplekst samspil med Solen og de mange forskellige I de sidste 600 mio. år af Jordens klimahistorie har det både været koldere og varmere end i dag
Klimaændringer og død Store klimaændringer skyldes især variationer ændringer i de store havstrømme, variationer i drivhusgasser i atmosfæren. i Jordens bane om Solen, kontinentaldrift, isens udbredelse og vekslende mængder af Klimaændringer kan også skyldes pludselige katastrofer, som voldsomme vulkanudbrud eller asteroider fra rummet. I nogle tilfælde har klimaændringer ført til udslettelse af en stor del af livet på Jorden. Da Grønland var grønt For ca. 500.000 år siden var det sydlige Grønland dækket af skov, og små sommerfugle og insekter summede mellem træerne. Det viser spor af DNA fra bunden af den grønlandske indlandsis. Verdens ældste DNA I de nederste meter af en, over to kilometer lang iskerne, fra Indlandsisen i det sydlige Grønland, har forskere fundet rester af DNA fra de planter og dyr, der fandtes, før området blev dækket af is. DNA'et er dateret til at være mellem 450.000 og 800.000 år gammel, og er dermed det ældste DNA, der nogensinde er fundet. Ved at analysere den fundne DNA har forskerne kunnet fastslå, at klimaet i det sydlige Grønland dengang mindede om nutidens nordlige Sverige med en åben skov af elletræer, fyr, gran, birk og taks. Side 35 af 53
Grumset is Da forskerne nærmede sig bunden af Indlandsisen, begyndte boret at bringe grumsede iskerner op til overfladen. Den grumsede is skyldes, at Indlandsisen ikke ligger stille. Isen flyder hele tiden ud mod gletscherne ved kysten, hvor den smelter eller knækker af som isbjerge. Når isen skrider hen over grundfjeldet blandes jord, grus og eventuelle rester af biologisk materiale op i isen. Den varme Eem tid For ca. 125.000 år siden var der en varmeperiode, kaldet Eem tiden, der måske mindede om det klima, vi i dag er på vej imod. I Grønland var der 4-5 grader varmere end i dag og vandstanden i verdenshavene var 6 meter højere. Mange forskere regnede derfor med, at det sydlige Grønland var isfrit under Eem. Men hvis der var isfrit ville alt ældre biologisk materiale være blevet nedbrudt. Derfor viser fundet af DNA, der er mindst 450.000 år gammelt, at Indlandsisen overlevede Eem-tidens drivhusklima. Side 36 af 53
Neandertalere i Danmark For 125.000 år siden levede der en anden slags mennesker i Danmark neandertalerne. Vi ved ikke meget om dem, kun at de var jægere. Det varme Danmark I Eem tiden - før den sidste istid - var klimaet varmt nærmest som i Frankrig. Neandertalerne var højt specialiserede jægere, og der var rigeligt med dyr at jage. I Tyskland levede flodheste og i England løver. Det eneste spor af neandertalere i Danmark er fra en vellykket dådyrjagt for 125.000 år siden. Side 37 af 53
Neandertalere ved Langå I en kiselgurgrav ved Hollerup nær Langå blev der i årene omkring år 1900 gjort nogle enestående fund af dådyrknogler. Knoglerne er tydeligt spaltet for at få fat i marven. De er således et sikkert vidnesbyrd om, at neandertalere har strejfet rundt i Danmark som de allerførste mennesker. Kiselguren i Hollerup er en søaflejring dannet i Eem tiden for 130.000 til 115.000 år siden. Side 38 af 53
Istidens afslutning Vi er vant til, at vejret kan skifte på et øjeblik. Men også klimaændringer kan ske hurtigt. Undersøgelser af iskerner viser, at den sidste istid sluttede præcis 11.703 år før år 2000. Isen fortæller klimahistorie Den grønlandske indlandsis er et værdifuldt arkiv over fortidens klimaforandringer. Mere end hundrede tusinde års snefald er bevaret i iskappen, og forskerne kan få værdifuld viden om de klimaforandringer, der er sket gennem tiden ved at studere isens sammensætning. Side 39 af 53
Istiden sluttede brat Forskernes analyser af de enkelte årlag i iskernerne viser, at sidste istid sluttede 11.703 år før år 2000, hvor klimaet ændrede sig meget brat. Analyser af støv i iskerner ses, at luftcirkulationen i atmosfæren ændrede sig fra det ene år til det andet. Disse forhold ændrede også transporten af energi i atmosfæren, og temperaturen i Grønland steg ca. 10 grader i løbet af få årtier. Ændringen i luftcirkulation skyldtes store klimaforandringer i Asien, hvor klimaet var blevet presset hen mod en ustabil tærskel. Side 40 af 53
Isen var Danmarks landskabsarkitekt Danmarks landskab er formet af is og smeltevand resultatet er verdens flotteste istidslandskab. Efter istiden blev landskabet præget af vind og vejr men i dag er mennesket også en vigtig faktor. Isens spor Istiden har efterladt sig tydelige spor i det danske landskab. Dale og fjorde er skabt af isens bevægelser, og de enorme vandmasser fra den smeltende is skyllede grus og sand ud over landskabet. Vestjylland er faktisk en stor smeltevandsslette med bakkeøer fra tidligere istider. Smeltevandet aflejrede sten og sand, hvilket ses tydeligt i mange grusgrave. Mammutsletten Ved istidens afslutning var Danmark en del af en stor Nordeuropæisk slette - mammutsletten - som også forbandt Danmark og England. Store mængder havvand var bundet som is på land, og dens vægt trykkede landet ned. Isens afsmeltning medførte en hurtige stigninger i havspejlet. Et nyt hav Vesterhavet blev dannet, som oversvømmede en del af det nuværende land. Da isens tryk forsvandt rettede landet sig langsomt op. Landhævningen er fortsat til vor tid. Side 41 af 53
Nyt pattedyr til Danmark Danmark var uberørt af mennesker under istiden. Kun om sommeren kom jægere sydfra, som jagede de store dyr. I takt med de ændrede klimaforhold blev jægerne i landet, og mennesker begyndte at præge landskabet. Deres antal voksede, og mammutter, uldhårede næsehorn og irske kæmpehjorte forsvandt som følge af mere intensiv jagt. Mennesket og dets aktiviteter var blevet en dominerende faktor i Danmark. Side 42 af 53
Klimaet svinger Klimaet svinger mellem ekstreme yderpunkter varmeperioder og istider afløser hinanden. Siden sidste istid har klimaet været forholdsvist stabilt, og mennesket har haft tid til at indrette sig. Afkøling for 8.200 år siden De grønlandske iskerner viser, at den nuværende mellemistid, der har varet de sidste 11.712 år, har været præget af et mildt og relativt stabilt klima. Det er under disse betingelser, at alle civilisationer har udviklet sig. Dog har der i mellemistiden også været store, naturlige klimaforandringer. Den største fandt sted for 8.200 år siden. Iskernerne viser, at temperaturen i Grønland dengang faldt 6 grader inden for 10 år, hvorefter temperaturen langsomt steg i løbet af et par hundrede år. Side 43 af 53
Hvorfor blev det koldere? Isens afsmeltning i Nordamerika skabte en stor smeltevandssø - lake Agassiz - som til sidst kun var adskilt fra havet af en smal isbræmme. Isen brød sammen, og vandet fossede ud i Nordatlan- ten. På et halvt år strømmede smeltevand ud i havet i en mængde, som svarer til 25 Amazonfloder. Den store tilførsel af ferskvand bremsede Golfstrømmen. På få år faldt temperaturen 1-2 C i det meste af Europa, og store dele af Jorden fik et mere tørt klima. Side 44 af 53
Klimaforandringer kræver tilpasning For 8.200 år siden og få tusinde år frem skete der store forandringer i Danmark. Havet steg og klimaet ændrede sig fra fastlandsklima til tempereret kystklima. Danmark var nærmest et Ø-rige. Bopladser forlades Datidens mennesker boede i de kystnære områder og kunne mærke konsekvenserne af klimaforandringerne. I takt med havstigningen måtte mennesker forlade deres bopladser. Dette ses af, at mange af bopladserne nu ligger under havets overflade. Ny levevis Også menneskers levevis ændrede sig. i takt med, at vandstanden i havet steg. Tidligere landområder oversvømmedes, og det medførte en forskydning fra skovjagt imod udnyttelse af de muligheder, havet bød på: fiskeri og havjagt. Dyrearter som urokse og bjørn forsvandt fra øerne, dels som følge af jagt, dels fordi øernes isolerede beliggenhed ikke gav mulighed for nyindvandring til erstatning for de dræbte dyr. Side 45 af 53
Klimaskvulp på Sjælland Følgerne af klimaskvulpet efter Lake Agassiz er forsvindende lille i sammenligning med følgerne af de øvrige klimaforandringer. Dog kan forskere konstatere - fx ved at analysere bundlagende i Højby Sø i Odsherred på Sjælland - en reduceret pollenproduktion i årene efter Lake Agassiz. Et bevis på, at datidens plante- og dyreliv blev påvirket af det efterfølgende temperaturfald. Højby Sø Side 46 af 53
Vulkaner sætter spor i historien Vulkanudbrud kan have ødelæggende virkninger for mennesker og natur hundreder af kilometer fra udbruddet. Da Thera gik i udbrud i 1613 f.kr., satte begivenheden sig spor i historien og mytologien. Minoisk kultur Kretas bronzealdercivilisation ca. 3100 1100 f. kr. var en af de mest veludviklede i antikken og en af Europas første store civilisationer. Kreta dominerede Middelhavet med talrige handelsstationer og de første skrifttegn stammer fra denne periode. Det berømte Knossos blev bygget ca. 2000 f. kr., men 1613 f. kr. ramte jordskælv, askenedfald, giftige luftarter og en tsunami Kreta, som følge af Theras udbrud. Den minoiske kultur oplevede en nedgangsperiode og opnåede aldrig samme dominans. Side 47 af 53
Ægyptens 10 plager Theras udbrud formørkede himlen, og det regnede med rødt mudder helt ned i Ægypten. Tsunamien ramte Nildeltaet, hvor mennesker og dyr omkom. Æg af frøer og myg overlevede, og formerede sig i store mænger efter katastrofen. Da israelske lærde skulle skrive om udvandringen fra Ægypten, blev ulykkerne set som Guds indgriben og blev kaldt for Ægyptens 10 plager. Side 48 af 53
Santorini Støv og svovlsyre fra vulkanudbrud kan spredes i atmosfæren og til sidst ende på Indlandsisen. Ved at analysere isens indho ld af syre kan forskerne studere fortidens vulkanudbrud. Den sure is Dybt nede i Indlandsisen har forskerne fundet et lag med et højt syreindhold. Laget er dateret til år 1642 før vor tidsregning med en usikkerhed på kun fem år. Iskerneforskerne mener, at syren stammer fra et voldsomt udbrud af vulkanen Thera i det græske øhav, hvor store dele af øen sank i havet og resten, som vi i dag kender som øen Santorini, blev dækket af et 60 m tykt askelag. Også flere af de omkringliggende øer blev ramt af voldsomme tsunamier og nedfaldende aske. Udbruddet menes at have inspireret myten om det forsvundne Atlantis. Kontrovers om dateringen Iskerneforskerne er ikke alene om at studere vulkanudbruddet. Fysikere har forsøgt at fastlægge tidspunktet for udbruddet ved 14 C- datering af korn og kviste fundet under askelaget, mens arkæologerne sammenligner keramik fra Santorini med andre fund fra det østlige Middelhav, som er dateret i forhold til bl.a. kronologien over ægyptiske konger. Og forskerne er langt fra enige. Iskerneforskerne og fysikerne er altså tættest på hinanden, mens arkæologerne mener, at udbruddet fandt sted et helt århundrede senere. Hvem har ret, og hvorfor er de uenige? Iskerner: 1642 ±5 år fvt. 14 C-datering 1627-1600 år fvt. Arkæologi: Ca. 1520 år fvt. Side 49 af 53
Vulkanudbrud som målestok Isen på Grønland og Antarktis er blot et af naturens klimaarkiver. Aflejringer på bunden af søer og have fortæller også om fortidens klima og vulkanudbrud. Hvis forskerne kan finde det samme vulkansk støv i borekerner fra is og havbund, ved de, at lagene har samme alder. I de grønlandske iskerner kan man fastslå alderen med stor nøjagtighed, og dermed kan vulkanudbrud bruges som en fælles målestok i de forskellige klimaarkiver. Et koldt klimaarkiv Den grønlandske indlandsis rummer et væld af informationer om fortidens klima. Det indså både danske og amerikanske forskere allerede i starten af 1950'erne, og derfor begyndte de at bore kerner ud af Indlandsisen og analysere dem for klimadata. Atombomber under Indlandsisen De amerikanske forskere havde også en anden bagtanke med at studere isen: De ville undersøge, om det var muligt at udgrave og opretholde tunneler i isen, hvori der kunne gemmes atommissiler. Til gengæld blev den første iskerne, der rakte helt ned til bunden af Indlandsisen, udboret ved Camp Century i 1966. Derfor byggede det amerikanske militær i 1960'erne en lejr under Indlandsisen i det nordlige Grønland. Lejren, der blev kaldt Camp Century, kunne huse 200 mand og blev forsynet med energi fra en mobil atomreaktor. Heldigvis viste det sig, at isen er for ustabil til, at konstruktioner i isen kan vedligeholdes i mange år. Blandt andet derfor blev ideen om at gemme atommissiler under isen droppet, og lejren blev lukket i slutningen af '60'erne. Side 50 af 53
Den danske forbindelse Den danske fysiker Willi Dansgaard opdagede i 1952, at lufttemperaturen et givent sted på Jorden efterlader sig et fingeraftryk i sammensætningen af den nedbør, der falder på det sted. Det betød blandt andet, at han ved at studere is fra Grønland kunne udlede, hvor koldt det var, da isen faldt som sne. Han indså også, at der i Indlandsisen er bevaret mange tusinde års snefald, og at man derfor kan genskabe temperaturvariationerne mange tusinde år tilbage i tiden ved at studere isen. Side 51 af 53
Klimaforbedring? De første iskerneanalyser viste, at det var blevet varmere i starten af det 20. århundrede. Opvarmningen havde ført til et blomstrende torskefiskeri i Grønland og blev derfor ofte omtalt som en "klimaforbedring". De første iskerneanalyser De første iskerner, der blev udboret i 1950'erne var kun 10-20 meter lange og indeholdt kun få årtiers nedbør. Men alligevel kunne de indeholde overraskende oplysninger om klimaets opførsel. Willi Dansgaard analyserede nogle af kernerne og viste, at temperaturen i Grønland var steget i starten af det 20. århundrede. Dette var forskerne allerede klar over, da man både havde målt denne temperaturstigning direkte og havde observeret en betydelig tilbagetrækning af gletscherne i Grønland. Men iskernerne afslørede også, at temperaturen siden 1940 igen var begyndt at falde noget der kunne få alvorlige konsekvenser for det Grønlandske samfund. Klimaforbedringen Opvarmningen i starten af det 20. århundrede betød, at atlanterhavstorsken var trukket mod nord og nu kunne fanges i stort antal i de grønlandske farvande. Det rige torskefiskeri betød øget velstand for hele det Grønlandske samfund, der var inde i en rivende udvikling i årene efter anden verdenskrig. Men udviklingen var afhængig af den klimaforbedring som man kaldte opvarmningen der havde skabt de gunstige forhold for torskefiskeriet. Side 52 af 53
Side 53 af 53