Kol och klimat David Bastviken Tema Vatten, Linköpings universitet
Kort om mig Docent i Biogeokemi Aktiv forskning om bl.a. Kolets och klorets kretslopp Växthusgasflöden
Föreläsningens innehåll 1. C-cykeln 2. Faktorer som påverkar klimatet 3. Klimatmodeller 4. Klimatets utveckling historiskt 5. Förändras klimatet verkligen nu? 6. Framtidens klimat? 7. Naturen som joker
Jordens kolkretslopp Atmosfär Vulkanism Vittring Hydrosfär Lokalt, snabbt Respiration Mineralisering Biosfär C-fixering C-assimilation Primärproduktion Regionalt långsamt kretslopp Globalt, mycket långsamt Litosfär Sedimentation
Dagens kolcykel IPCC WG1 Assessment 2007
Nettoflöden Förbränning av fossilt C tycks vara det i särklass största nettoflödet! 6,4 gigaton per år hur mycket är det? 1 Gton C = 11 970 877 vagnar 4,6 varv runt jorden 6,4 Gton => 30 varv
Snabb förändring av atmosfärens C lager 10000 5000 0 10000 5000 0 År före 2005 Källa: IPCC 2007 WG1-AR4
Faktorer som påverkar klimatet Variationer i jordens bana och jordaxelns lutning Solinstrålning Albedo Moln Aerosoler atmosfärspartiklar Växthusgaser Flertalet bilder från IPCC:s rapport från Work Group 1, 2007 http://www.ipcc.ch/
Jordens bana och jordaxelns lutning Variarar enligt ca 15 000-40 000 årscykler
Solinstrålningen: Beror på variation i solaktivitet Varierar mellan år och årtionden (11-årscykler)
Albedo Betyder ljusreflektion Påverkas av marktäcke, moln och atmosfärspartiklar Hög albedo = mer ljusenergi reflekteras => kallare Jordens albedo i mars 2005 (http://earthobservatory.nasa.gov
Moln Höga tunna moln ger nettouppvärmning Låga tjocka moln ger nettoavkylning Total nettoeffekt av moln: Avkylning Nettoeffekt av moln: Röd = uppvärmning Gul svart = avkylande Källa: www.nasa.gov
Aerosoler Atmosfärspartiklar (T.ex. stoft, salter, sot m.m.) Från vulkaner, vinderosion, förbränning, m.m. Reflekterar, sprider och absorberar ljus Avkylande nettoeffekt Kondensationskärnor för vatten bidrar till molnbildning
Aerosoler från vulkaner Santa Maria Agung El Chichon Pinatubo
Växthusgaser Atmosfärsgaser som absorberar infrarött ljus. Vatten, koldioxid, metan, lustgas, ozon, m.fl.
Atmosfären absorberar ljus! www.globalwarmingart.com Synligt ljus
Klimatmodeller Väger samman faktorer som påverkar klimatet Beskriver historiskt, nutida och framtida klimat Baseras ofta på fysiska processer och historiska data (iskärnor, sedimentproppar m.m) Flera modeller på olika skalnivå (globala och regionala)
Sammanvägd effekt av olika faktorer 1. Utan växthuseffekt skulle jordens medeltemperatur vara drygt 30 grader lägre! 2. Ofta omtalas Radiative forcing. Detta är inte total effekt utan bidrag till förändring av växthureffekten jämfört med före industriella revolutionen (ca 1850).
Radiative forcing
Figure 6.14
Global Warming Potential (GWP) Radiative forcing uttryckt som jämförelse med CO 2. Växthusgasers bidrag beror på värmeabsorption per molekyl samt uppehållstid. Uppehållstider: CO 2 50-200 år, CH 4 9-12 år varefter omvandling till CO 2 sker. GWP för CH 4 är 62 för 20 år, 23 för 100 år och 7 för 500 år 100-årsperspektivet vanligast
Klimatets utveckling historiskt
Klimatet har varierat under hela jordens historia!
Även växthusgashalterna har varierat! Gråa linjer = värmeperioder
Förändras klimatet verkligen just nu?
Global medeltemperatur på land
Nattemperatur över tid 1901-1950 1951-1978 1979-2003 Tid i % av året
Glaciärers utveckling sedan 1960
Utbredning av marktjäle
Havsytans nivå
Är förändringarna människans fel?
Klimatmodeller som inte beaktar människans utsläpp av växthusgaser lyckas dåligt efter 1960! Modell med både naturlig och antropogen påverkan jämfört med observationer Modell med enbart naturlig och påverkan jämfört med observationer
FAQ 9.2, Figure 1
Framtidens klimat?
Var förändras vädret mest? Temperatur, nederbörd och lufttryck Översta raden: December,January,Februari Understa raden: Juni, Juli, Augusti
Olika scenarioer
Beräknad hållbar nivå om jämlik fördelning: Ca 1 ton CO 2 per capita och år. Nuvarande nivå i Sverige: Ca 6 ton CO 2 per capita och år. Data from the World Resources Institute's CAIT 4.0 database
Naturen en joker? Exempel från aktuell forskning
The global C budget IPCC WG1 Assessment 2007
men sötvattenmiljöer då? Sötvattenmiljöer ej beaktade i kolbudgeten. Cole et al. 2007, Tranvik et al. 2009, och andra: Sötvatten avger mycket kol till atmosfären!
CO 2 upptag av vegetation En del kol som tas upp av landväxter återförs från sötvattenmiljöer! Metan, CH 4, är inte bara kol utan även CO 2 ekvivalenter! Transport av kol från jordar till vattenmiljöer CH 4 - emission CO 2 -emission (eller upptag) Utflöde av kol Kol i vatten Sediment Sedimentation Kol i sediment
Tg CH 4 yr -1 Bastviken et al. 2011
Jämförelse med C budget 103 Tg CH 4 yr -1 0.65 Pg C (CO 2 -equvivalenter) yr -1 25 % av den kontinentala C-sänkan!
Konsekvenser Växthusgasbudgetar behövs tillsammans med C budgetar. Sötvatten ger stora bidrag av CO 2 equivalents. CO 2 eq. Budget baserad på CO 2 eq.?
Kan vi räkna med skogar som växthusgassänkor?? Ta inte för givet att vi har tillräcklig kunskap om samspelet mellan natur och klimat!
+ Tack!