boo Side 1 af 16
Indholdsfortegnelse Indledning 3 Satellitter 4 Analyse af satellitbilleder 5 Forklaringer på udviklingen i Arktis 10 Albedo 10 Vanddamp 11 Mulige konsekvenser 11 Albedo-ændring 12 Forøget nedbør i Arktis 12 Ændring af havstrømme 12 Højer havniveau 12 Livet omkring Arktis i fremtiden 13 Konklusion 14 Kildeliste 15 Side 2 af 16
Indledning Vejr- og klima er noget der altid har påvirket os mennesker og ligeså vil det gøre i fremtiden. I disse teknologiske og forurenende tider er det dog blevet mere og mere fremherskende blandt den almene befolkning også at kigge på hvordan vi mennesker påvirker vejr- og klima. Men jordens klima og dets ændringer er en kompleks størrelse der ikke nemt lader sig beskrive. Et væld af både kendte og ukendte faktorer skaber i et kompliceret samspil med hinanden det der er vores klima. Derfor vil der i denne opgave blive taget et nærmere kig på et enkelt områdes reaktion på og rolle i den globale opvarmning. Det for at kunne kaste lys over nogle af de processer der har fundet sted og hvilke der måske kan indtræffe. Helt præcist vil opgaven centrere sig omkring de klimaforandringer der finder sted omkring Arktis. Men hvorfor netop Arktis? Grunden til at Arktis er genstand for så stor fokus når man snakker global opvarmning er fordi det forventes det er her klimaændringer først og kraftigst vil vise sig. Diverse klimamodeller varsler kraftige ændringer og meldingerne lyder på at havisen ved Arktis om sommeren kan være helt forsvundet om 40 til 50 år. De ildevarslende tendenser er dog at disse tal fortsat bliver nedjusteret 1. Den norske glaciolog og klimaforsker Olav Orheim har sågar væddet med sine kolleger om at det østlige Polarhav vil være isfrit til sommer 2. Et scenarie der unægtelig vil sætte sit præg på klimasystemet. I vores jagt på viden og indsigt omkring jordens og klimaets evindelige udvikling har satellitter spillet en stor rolle de senere årtier. Fjernmålingerne som de er i stand til at give os giver langt bedre muligheder for at danne et overblik over diverse udviklinger over store områder. Denne opgave vil tage udgangspunkt i en analyse af havisens udbredelse ved Arktis. Netop havisen spiller en central rolle i det samlede klimasystem og er en udmærket indikator for den globale opvarmnings påvirkning. Jeg vil desuden præsentere nogle af forklaringerne på Arktis fremtrædende rolle og nogle af de konsekvenser udviklingerne kan få. 1 Amerikanske forskere fra Naval Postgraduate School, Monterey, California forudser isfrit i 2013 2 Information : http://www.information.dk/155801 Side 3 af 16
Satellitter Til at undersøge og analysere havisens udbredelse ved Arktis spiller satellitter en essentiel rolle. Førhen foregik observationer af isen ved fysisk at være til stede på isen og gjorde derfor gode og pålidelige dataindsamlinger komplicerede. Men takket være satellitten har vi de seneste 40-30 år været i stand til ved telemåling at observere havisens udvikling. Bestemmelse af isens udstrækning var således også en af de første måder at udnytte satellit-observationers muligheder. Gennembruddet kom d. 24/10 1978 hvor opsendelsen af NASA s satellit Nimbus 7 fandt sted. Nimbus 7 havde med sig om bord flere forskellige måleinstrumenter og deriblandt et som benævnes SMMR. (Scanning Multichannel Microwave Radiometer). Det blev indtil 1987 brugt til at måle havisens udbredelse, men blev afløst af et SSM/I-radiometer (Special Sensor Microwave/Imager). Dette radiometer er en del af Defense Meteorological Satellite Program og er således først blevet opsendt med satellitten F-8. Senest i 2002 fortsatte NASA den videre observation ved at udsende en ny satellit ved navn the Aqua satellite som med sig havde et: Advanced Microwave Scanning Radiometer Earth Observing System (AMSR-E). Kunstners tegning af det generelle design for satellitter i Nimbus-serien som bar SMMRradiometeret Disse fjernmålinger af isens udbredelse er mulige fordi alle stoffer på jorden udsender en eller anden form for elektromagnetisk stråling. Forskellige satellitter er så i stand til at måle denne stråling og variationerne i den. Hvad der er ens ved de ovenstående slags radiometre er at de er passive mikrobølge-radiometre. Først og fremmest vil det sige at de arbejder med stråling der i det elektromagnetiske spektrum ligger inden for mikrobølger (λ= 1mm til 1m). At de er passive refererer til at det er jordens stoffer der selv udsender mikrobølger og altså ikke en aktiv udsending fra satellitten. Mængden og den spektrale sammensætning af mikrobølger udsendt fra stoffer på jorden afhænger af deres fysiske egenskaber. Det gør det således muligt at skelne imellem forskellige overflader og i dette tilfælde is og hav. Side 4 af 16
At måle inden for netop det elektromagnetiske spektrum der indeholder mikrobølger har klare fordele i forhold til andre metoder. Metoden fungerer naturligvis også om natten og er således ikke betinget af om det er nat eller dag. Desuden har skyer ikke nogen nævneværdig indflydelse på målingen af de udsendte mikrobølger fra jordoverfladen. Således er det muligt at få hele og kontinuerlige observationer. Som eksempel kan det nævnes at observationer også kunne have fundet sted ved hjælp af undersøgelser af stråling i det synlige spektrum (billeder) eller infrarød stråling. Begge metoder ville dog blive forstyrret af henholdsvis dagsrytmen og/eller skydækket. Analyse af satellitbilleder Som nævnt begyndte den første pålidelige og kontinuerlige dataindsamling af havisens udbredelse i 1978. Dette begrænser derfor data omkring isens udbredelse til at omfatte en periode på cirka 30 år. En sådan periode kan normalvis ikke regnes for at være særlig fyldestgørende når man snakker klima, men det er dog umuligt at ignorere den udvikling der finder sted. For at indsnævre og præcisere sammenligningen af datamængden ses i denne opgave kun på ekstremaerne for isudbredelsen dvs. perioden hvori isudbredelsen er maksimal eller minimal. Ved at kigge på isudbredelsen for hver måned i 1979 og 1994 1 ses det at udbredelsen er størst i marts og at den er mindst i september. Som eksempel er herunder september og marts fra 1979: Satellitbilleder fra passivt mikrobølge-radiometer. Marts 1979 tv. og September1979 th. Kilde: National Snow and Ice Data Center 1 Observeret ved hjælp af animationer fra www.eduspace.esa.int Se kildeliste for nærmere specifikation Side 5 af 16
Med udgangspunkt i disse to måneder har jeg begrænset mig til at udvælge fire år fordelt ud over den 30-årige periode til at beskrive udviklingen i polarisens udbredelse. Der tegner sig et meget klart generelt billede af at isens udbredelse formindskes væsentligt. Men der er stor forskel på hvor udpræget denne udvikling er for sommer og vinter og hvornår den har fundet sted. Herunder er polarisen vist for marts måned i henholdsvis 1979, 1988, 2004 og 2007. Jeg har valgt disse år med forskellige tidsintervaller for at få de mest repræsentative pointer frem ved udviklingen de sidste 30 år. Den lange periode mellem 1988 og 2004 ligner i store træk den foregående periode med start i 1979. Jeg har derfor foretrukket at flytte fokus lidt fra den lange periode til de allerseneste år ved at vælge disse intervaller. Den lyserøde streg markerer gennemsnittet for isudbredelsen igennem den 30-årige periode og under hvert satellit-billede er angivet isens areal i millioner kvadratkilometer. Side 6 af 16
Satellitbilleder fra passivt mikrobølge-radiometer. Viser isudbredelsen i september måned for1979, 1988, 2004 og 2007. Kilde: National Snow and Ice Data Center Denne satellit-billedserie viser altså den måned med mest is ved Arktis og det er tydeligt at se der set igennem hele perioden er sket et fald i mængden af havis. Men bemærkelsesværdigt er det at arealet er aftaget med mere de sidste 3 år end det gjorde de første 10 år af perioden. På det seneste Side 7 af 16
er der altså sket en acceleration af farten hvormed isudbredelsen formindskes. Nedenfor er satellitbilleder fra de samme år, men fra september måned hvor polarisens udbredelse er mindst: Satellitbilleder fra passivt mikrobølge-radiometer. Viser isudbredelsen i marts måned for1979, 1988, 2004 og 2007. Kilde: National Snow and Ice Data Center Igen er det tydeligt at polarisens udbredelsen er faldet set igennem hele perioden. Hvad man her skal lægge mærke til er at arealet af havisen faktisk i 1988 var større en i 1979. Til gengæld er Side 8 af 16
afsmeltningen gået utrolig stærkt over de sidste 3 år. Afsmeltningen på de 3 år overstiger perioden på 16 år imellem 1988 og 2004. At der fra 1979 til 1988 var en stigning i isens udbredelse viser at isen ikke følger en konstant nedgang. Der observeres store variationer fra år til år der dog i det store hele tegner et billede af en aftagende isudbredelse. Herunder ses variationerne i isens udbredelse de seneste 30 år i forhold til gennemsnittet for september måned med lineær regression som bekræfter ovenstående: Ud fra de opgivne data omkring arealet af havisen er det muligt at udregne det procentvise fald i arealstørrelse i henholdsvis september og marts for de to år 1979 og 2007. Det er ikke gyldigt at gøre dette til et udtryk for den procentvise aftagen af isen generelt, men giver alligevel en indikation af farten hvormed isen er forsvundet. Det viser sig at havisens udbredelse i perioden med mest is er faldet ca. 10%, hvorimod der i perioden med mindst is er sket et fald på hele 40%. Det vidner altså om at polarisens udbredelse igennem de senere år ikke er aftaget lige så kraftigt i vinterperioderne som om sommeren. Dette kan også ses ved at kigge på de tre seneste år. I sommerperioden er der sket en voldsom acceleration i afsmeltningen af isen over de senere år, hvorimod isen i vinterperioderne stadig falder, men trods alt følger en mere stabil og ikke så markant nedgang. En del af forklaringen på dette kan belyses ved at kigge på satellitbilleder over is-koncentrationen. Jeg nøjes her med at sammenligne satellitbillederne fra 2004 og 2007 da de er repræsentative for is- Side 9 af 16
koncentrationens betydning. Herunder er billeder af is-koncentrationen fra begge år både sommer og vinter: For det første kan det ligesom på billederne af isudbredelsen ses at is-randen har trukket sig tilbage såvel i september som i marts. Men der ligger en klar forskel i udviklingen af iskoncentrationen. Side 10 af 16
Iskoncentrationen er forholdsvis konstant i vinterperioden. Koncentrationen er lav lige omkring isranden, men kommer man længere ind er koncentration generelt høj. Isudbredelsen og koncentrationen følges her nogenlunde ad. I sommermånederne rykker isranden sig meget tilbage pga. den store afsmeltning. Samtidig mindskes koncentrationen af isen kraftigt ind mod Nordpolen. Der er altså en sammenhæng mellem hurtig formindskelse af isudbredelsen og en stor ændring af iskoncentrationen. I områder med lav koncentration af is er der meget åbent vand imellem isen. Dette er med til at ændre albedoeffekten, og dermed accelererer de positive tilbagekoblinger der øger afsmeltningen. I vintermånederne hvor isen er tiltagende har vi ikke samme mindskelse af koncentration og ismasse. Som følge af det bliver albedoen heller ikke mindre. Derfor finder de positive tilbagekoblinger ikke sted i vintermånederne. Derfor er hastigheden hvormed isen smelter heller ikke den samme for sommer og vinter. Ovenstående bliver uddybet nedenfor. Forklaringer på udviklingen i Arktis Den forøgede drivhuseffekt er udpeget som den helt store synder når vi snakker global opvarmning. Især vores egen store menneskeskabte udledning af drivhusgassen CO 2 er udpeget som den faktor der forværrer drivhuseffekten og skaber de stigende temperaturer. Netop den forøgede drivhuseffekts indflydelse på jorden har været tydelig omkring Arktis. Der er flere forskellige årsager der kan spille ind, men følgende årsager er nogle af hovedforklaringerne. Albedo En af de vigtigste eksterne faktorer der påvirker vores klimasystem er solen og den mængde indstråling som jorden absorberer fra denne. Indstrålingen kan i sig selv variere på grund af solens varierende aktivitet og på grund af jordens vekslende bane rundt omkring solen, men også fænomener her på jorden kan have indflydelse på mængden af absorberet stråling. Netop en af forklaringerne på hvordan udviklingen af temperaturen ved Arktis er sket så hurtigt kan forklares ved solens indstråling og refleksion. Den mængde solstråling der reflekteres tilbage fra jorden benævnes albedo. Størrelsen af denne mængde er bestemt ud fra hvilken overflade solens stråler rammer. Den dominerende overflade ved polerne er is- og snedække og disse to typer udmærker sig ved at have en af de allerhøjeste albedoværdier: Cirka. 80-85% af solstrålingen kastes tilbage. Hvorimod havvand har en væsentlig mindre Side 11 af 16
albedoværdi på omkring 3-5%. Det er dog svært at sætte en præcis værdi da disse værdier varierer med solhøjden. Jo lavere solhøjden er desto større refleksion af solstrålerne er der. Men da isen har en større albedo-effekt end vand er det logisk at en reduktion af isoverfladen i form af afsmeltning af isen vil resultere i mindre tilbagestråling. Denne øgede absorbering af stråling til jorden vil forøge temperaturen som igen vil resultere i reduktion af isen og endelig en endnu mindre albedo. Opvarmningen sætter således en positiv tilbagekobling i gang. En sådan stærk tilbagekobling finder ikke sted andre steder i verden, og kan derfor være med til at forklare de meget store ændringer ved polerne set i forhold til resten af verden. Som tidligere nævnt ligger også forklaringen bag den forskellige hastighed hvormed isen formindskes i henholdsvis vinter og sommerperioderne i sne-is-albedo-tilbagekoblingen. Denne tilbagekobling finder naturligvis ikke sted i vinterperioderne hvor isen er tiltagende. Men da havet varmes ekstra op om sommeren skal havene naturligvis også køles mere ned og albedo-effekten har derfor en indirekte effekt på vinterperioderne. Den direkte effekt af den positive tilbagekobling ses i sommermånederne hvor afsmeltningen går hurtigere og hurtigere som følge af den lavere hele tiden dalende iskoncentration. Vanddamp Hvis Arktis ændrer sig til at have et lidt varmere klima vil der også ske en større transport af vanddamp til område. Denne vanddamp vil på et tidspunkt kondensere og ved denne proces frigøres der energi i form af varme. Samtidig hører vanddamp til en af drivhusgasserne og en tilvækst i tilførslen af vanddamp vil således give anledning til endnu en acceleration af temperaturstigningerne som følge af den forøgede drivhuseffekt. Mulige konsekvenser Selvom afsmeltningen af havisen ved Arktis til et vist punkt kan defineres som et lokalt fænomen kan det få konsekvenser såvel lokalt som globalt. Nogle af de konsekvenser vil jeg kort prøve at beskrive her: Albedo-ændring Side 12 af 16
Fordi sne- og isdækket i så høj grad reflekterer solstråling har en formindskelse af denne indflydelse på hele klimasystemet. Dette kan resultere i forhøjede temperaturer over hele kloden hvis isen forsvinder helt. Dermed er ændring i albedo med til forøge den globale opvarmning. Forøget nedbør i Arktis Hvis temperaturen ved Arktis forøges vil der som beskrevet tidligere komme en større mængde af vanddamp til dette område. Den øgede mængde af vanddamp samt en naturligt større fordampning af vanddamp ved Arktis vil resultere i en stigning af nedbør. En forhøjet mængde nedbør omkring Arktis er noget langt de fleste klimamodeller anser for at ville ske. Denne nedbør vil hovedsageligt falde inde over indlandsisen (pga. højden) og derved resultere i en tykkere iskappe. Dette fænomen er allerede observeret. Spørgsmålet er så om summen af indlandsisen og randisen er uændret? Men undersøgelser peger på at der helt klart sker et tab i den samlede masse af isen. 1 Ændring af havstrømme Når havis dannes udskilles der salt fra isen til det underliggende vand. Hermed øges vandets densitet. Ved opvarmningen vil der frigives mere ferskvand i form smeltet is og den ovennævnte nedbør. En naturlig følge af det er at vandets densitet igen vil blive lavere. Dette kan få en indvirkning på den termohaline cirkulation. Denne cirkulation sker ved at det kolde og saltholdige vand oppe ved Arktis synker ned til bunden og der fra ækvator kommer varmt saltholdigt vand ind. Denne havstrøm er med til at holde Nordeuropas klima forholdsvis varmt. Ændres densiteten af vandet ved Arktis kan det føre til at denne cirkulation bliver mindre og derved få konsekvenser for Nordeuropas klima. Det er dog uvist i hvor stor grad dette vil få en indvirkning. Der spekuleres hos nogle i at den yderste konsekvens af en svækkelse eller fuldstændig opbremsning af den termohaline cirkulation vil kunne fremskynde en istid på den nordlige halvkugle som følge af den mindre varmetilførsel 2. Højere havniveau En af de globale konsekvenser som direkte udspringer af isens afsmeltning i polarområderne er stigende havniveau. Disse stigninger vil man dog ikke se markant inden for de næste ca. 100 år. Dette er fordi en smeltning af havisen ikke vil forårsage en større volumen af havet. Havisen fortrænger vand fra havet og vil således ved smeltning blot udfylde dette igen. De første små 1 Beskrevet i artiklen: Al Gore-kritikere med is i maven: Ingen problemer - http://www.information.dk/129397 2 Et scenarie der bl.a. er visualiseret i filmen: The Day After Tomorrow Side 13 af 16
stigninger i havniveauet vil ske på baggrund af en opvarmning af vandet som derfor udvider sig. Den egentlige store ændring vil først komme, med en mulig afsmeltning af indlandsisen. Dette vil resultere i stigninger i havniveauet på flere meter. Livet omkring Arktis i fremtiden En side af sagen omkring Arktis er hvordan naturen og klimaet i sig selv vil udvikle sig. Men sådanne store ændringer skal også ses i et mere menneskeligt og samfundsmæssigt perspektiv. Det er klart at polarisens afsmeltning og følgerne af det kan få store konsekvenser for livet omkring Arktis. Selvom Arktis måske ikke betragtes som den mest dyrerige del af verden er den hjemsted for mange dyrearter. En afsmeltning af isen vil betyde en stor indgriben i disse dyrs levevis og i værste fald tab af dyrearter. Isbjørne, hvalrosser og sæler er nogle af de dyr der kan se sig selv blive presset af afsmeltningen af isen. Opvarmningen vil dog også skabe bedre livsbetingelser for andre dyr i Arktis. Skovgrænsen vil sammen med den højere temperatur blive skubbet nordpå, og denne nye vegetation vil være til fordel for andre dyrearter og måske også for folk i området. Varmen og den nye vegetation kan skabe nye muligheder for landbruget og større udbytte af afgrøderne. I områderne omkring Arktis må hovederhvervet dog siges at være moderne fiskeri. De sidste par årtier har rejefiskeriet udgjort en stor del af fiskeriet omkring Grønland. En stigning i havtemperaturen vil formegentlig mindske mængden af rejer og øge bestanden af torsk da rejer foretrækker koldt vand modsat torsk. Denne forskydning kan være til fordel for den almene befolkning da torskefiskeri beskæftiger flere mennesker og er mere tilgængeligt for mindre fiskeri. Dog vil det resultere i en stor og formentlig kostbar omstrukturering af fiskeri-industrien. Infrastrukturen på Grønland og de Arktiske er en af de ting der også står over for en stor omstrukturering. Bygninger og veje er bygget oven på den hårde permafrost (frosset jord). En optøning af permafrosten kan og vil resultere i at veje og bygninger vil krakelere og til sidst kollapse. Optøningen af permafrosten repræsenterer altså et kæmpe problem også sikkerhedsmæssigt for infrastrukturen i de Arktiske egne. Side 14 af 16
På den anden side skal forretningsverdenen nok finde ud af at finde det positive i et eventuelt isfrit hav. Det kan give en stor udvikling af transporten i det Nordlige ishav hvor transport mellem de omkringliggende lande vil blive væsentlige lettere tilgængelig. Det kan også skabe nye og kortere skibsruter mellem Asien og Europa. Aktuelt er nogle rederier allerede i gang med at investere i skibe til at sejle gennem det nye, men barske farvand. 1 Desuden kan den nye tilgængelighed på havet åbne op for yderligere udnyttelse af råstoffer og eventuel olie. Alt sammen ting der vil få store samfundsmæssige konsekvenser for området. Sidst men ikke mindst må vi i denne globaliserede og moderne verden heller ikke glemme de få mennesker der trods alt stadig lever som traditionelle jægere ved Arktis. Disse unikke kulturer lever af det dyreliv der findes omkring isen og bliver dyrelivet påvirket kan det føre til opløsningen af disse gamle jæger-samfund og udryddelsen af en unik kultur. Konklusion Det er tydeligt at der foregår nogle store ændringer i klimaet omkring Arktis. Blot et hurtigt blik på satellit-billederne af havisen fra de seneste par år vil tydeliggøre dette. Men som sagt er det svært at give en entydig forklaring og fortolkning af dette fænomen. Ikke engang et entydigt svar på om det er vores eget øgede udslip af CO 2 der er kilden til den globale opvarmning kan gives - selvom meget tyder på det. Og skulle det ikke være menneskeskabt så er det trods alt stadigt værd at tænke over hvilke mange og komplekse processer man kan sætte i gang ved at ændre blot en lille ting i klimasystemet. Af: Christian Reichelt 1 Beskrevet i artikel på internetportalen Erhverv på nettet : http://epn.dk/handel_service/transport_logistik/article1299412.ece Side 15 af 16
Kildeliste Jorden og mennesket s.168-171 og 177-184 Om klimavariationer og tilbagekoblinger http://www.eduspace.esa.int/eduspace/main.asp?ulang=dk Animationer af isudbredelsen i 1979 og 1994 http://www.dpc.dk/graphics/design/flash/acia/start.htm# Temaside om klimaændringernes effekt i Arktis http://www-nsidc.colorado.edu/data/seaice_index/ National Snow and Ice Data Center - Hovedside med indgang til billeddata for isudbredelse og koncentration. Samt grafer over variationer i isudbredelsen. http://www.dmi.dk/dmi/an4havis.pdf Tema om afsmeltningen af havisen. Hvordan det sker og hvilke konsekvenser det har. http://nsidc.org/seaice/ Temaside om havis på hjemmesiden for National Snow and Ice Data Center. Indeholder bl.a. information om dataindsamling med satellitter. Impacts of a Warming Arctic Publiceret fra Cambridge Universitet og hovedforfatter er angivet til Susan Joy Hassol. Pdf-fil kan findes her: http://www.acia.uaf.edu/pages/overview.html http://en.wikipedia.org/wiki/nimbus_program Information om Nimbus-satellitterne Side 16 af 16