Ethvert system som blir satt i svingninger vil fortsette å svinge en stund før svingningene dør ut. Svingningene kan forsterkes med påvirkning utenfra og innenfra.

Et barn på en huske har lært dette. Hun roper på en voksen for å få en dytt i riktig øyeblikk, eller vrir kroppen for å overføre egen energi til huskebevegelsen.

Jordas klima er også utsatt for svingninger – temperaturen veksler fra dag til natt, fra vinter til sommer, som følge av planetens rotasjon om sin akse. Men også avstand fra solen spiller inn og hvordan jordas rotasjonsakse vipper opp og ned.

Kaldt, varmt, kaldt

Små variasjoner i vår planets bane om Sola gjør at vi for tiden opplever rytmiske skift mellom lange (100.000 år) istider, og korte (10-15.000 år) mellomistider. Vår nåværende mellomistid hadde et temperaturmaksimum for 6-7.000 år siden, og siden har en gradvis global avkjøling dominert.

Heldigvis har ikke avkjølingen vært konstant men har vært avbrutt av varmeperioder med omkring 1100 års mellomrom. De siste av disse kjenner vi fra vår historie: Den varme middelalderperiode år 900-1100, romerrikets tid kort innen vår tidsrekning begynnelse, og den minoiske blomstringsperiode på Kreta cirka 1100 år tidligere.

Spørsmålet er derfor om den moderne varmeperiode som vi nå opplever er et resultat av denne klimasvingningen med periode omkring 1100 år.

Stabile svingninger i fortid og framtid

Vi mener at dette er en sannsynlig forklaring, blant annet basert på en analyse av temperaturvariasjonene i en iskjerne fra borrehull på Grønland.

Vårt enkle budskap er dette: Kan vi vise at det er stabile svingninger i fortidens klima, vil disse påvirke fremtidens klima også, da slike svingninger jo ikke stopper brått. Vi kan i så fall beregne en prognose for kommende varmetopper.

I temperaturserier fra borehull på Grønland finner vi igjen de 3 historiske klimatoppene: Middelalder, romertid og minoisk tid. Borehullsdata stopper omkring år 1855. Analyse av disse dataene viser stabile svingninger med periode på vel 1100 år, som varsler en ny temperaturtopp mellom år 2000 og 2100.

Etter vår oppfatning er temperaturstigningen etter år 1850 et forventet resultat av denne naturlige svingningen.

Dominerer CO2 eller naturlige variasjoner?

Kjernen i debatten om årsaker til de nåværende klimaendringer er uenighet om effekten av atmosfærisk CO2, sammenlignet med betydningen av naturlige variasjoner. Det er ingen som fraskriver CO2 en teoretisk temperatureffekt, like lite som noen benekter at der er naturlige klimavariasjoner.

Klimapanelet IPCC mener at stigende atmosfærisk CO2 har hatt dominerende effekt siden 1950, mens IPCC-opponentene mener at de naturlige svingninger fortsatt dominerer utviklingen. Eksempelvis kan oppvarmningen etter avslutningen av den lille istid ses som en del av en naturlig, langperiodisk klimasvingning, slik som forklart ovenfor.

Her har saken dessverre stått fast. CO2-hypotesens støttespillere har hatt vanskeligheter med å overbevise motparten om at dagens teoretiske modeller på godt vis representerer Jordens atmosfære og dens klimafølsomhet for CO2, mens IPCC-opponentene likeledes har hatt sine vanskeligheter, da det er vanskelig å identifisere og beskrive de forskjellige naturlige svingninger.

Metode for beskrivelse av naturlige variasjoner

Nå skjer det imidlertid noe på denne fronten. Dels er det for få dager siden publisert undersøkelser som tyder på mindre betydning av CO2 enn tidligere antatt, dels har vi selv nylig publisert en metode til identifikasjon og beskrivelse av de naturlige klimavariasjonene.

Vår analyse av naturlige klimavariasjoner er publisert i det internasjonale tidsskriftet Global and Planetary Change. Den tar utgangspunkt i en 4000 år lang temperaturrekonstruksjon (GISP2) fra Innlandsisen i Grønland, samt en 98 år lange temperaturserie fra Svalbard. Vi ønsker med dette å vise verdien av både lange og korte tidsserier. Her fokuserer vi dog på den lange tidsserien fra Grønland.

GISP2 temperaturrekonstruksjonen fra Grønland (blå), sammenliknet med en enkel modell sammensatt av kun tre naturlige variasjoner (grønn). Tidsaksen har et nullpunkt ved Kristi fødsel. De grå bokser angir forskjellige kulturperioder på Grønland. Som det ses er nordboerne ikke de eneste som måtte gi fortapt i Grønland. Boksen øverst til høyre viser for perioden 1850-2010 målt temperatur (blå, HadCRUT3) side om side med vår modellbaserte tolkning av det overordnede temperaturforløp (stiplet grønn).

Samsvar mellom modell og temperaturforløp

Metoden går i korte trekk ut på matematisk med Fourier- og wavelet-analyse (se faktaboks) å identifisere de viktigste svingningene i temperaturseriene. Hver svingning er representert ved tre verdier, det vil si en amplitude (høyde), en lengde og en fase som er det tidspunktet der den starter å opptre. Metoden baserer seg på å bestemme antall ulike svinginger og samtidig fastsette eller estimere verdiene på hver av svingningene.

Den blå kurven i figuren viser temperaturutviklingen på Grønland de siste 4000 år. Disse data har vi analysert og identifisert forskjellige svingninger. Vi har valgt ut de tre viktigste, og på det grunnlang beregnet en temperaturkurve (grønn).

Det er godt samsvar mellom vår modell og det virkelige temperaturforløp, og langt bedre enn det som de kompliserte klimamodeller klarer. Det antyder at mange hovedtrekk av fortidens klima kan forklares av relativt få svingninger.

Dernest beregnet vi den fremtidige temperaturutvikling (etter år 1855), under den forutsetning at de naturlige svingninger vil fortsette å være virksomme. Herved kunne vi ettergjøre den nå kjente temperaturstigning mellom 1855 og 2010, uten å introdusere andre mekanismer.

Ifølge de naturlige svingninger vil den nåværende varmeperiode fortsette i noen tid fremover, innen den overordnede avkjøling igjen vil dominere. Da vi som nevnt bare har medtatt tre perioder, vil der naturligvis være mange detaljer som ikke fremgår av vår enkle modell.

Svalbard

For å gå litt mer i detaljer har vi også analysert den meteorologiske temperaturserien fra Svalbard (1912-2010). Blant annet har vi testet troverdigheten av vår metode ved å avkorte måleserien til 1990, og på det grunnlag beregne en prognose for årene 1991-2010. Bare tre naturlige svingninger ga en god prognose for den faktisk målte temperaturutvikling 1991-2010. Det betyr at det i 1991 hadde vært mulig å forutsi varmetoppen i 2006/07 på Svalbard, hvis man den gang hadde benyttet vår metode.

Vi har til sist beregnet en temperaturprognose for Svalbard frem til 2035, med bruk av alle data 1912-2010. Ifølge vår prognose vil temperaturstigningen siden 1990 ikke fortsette på Svalbard, men vil i stedet avløses av mer variable temperaturer. Frem til omkring 2017 vil et gradvis temperaturfall dominere, en ny varmetopp vil kulminere omkring 2025, hvoretter temperaturen igjen vil minske.

Vi peker selv på en tidshorisont på omkring 7 år for å vurdere holdbarheten av prognosen. Vanlige klimamodeller forutsier i motsetning til dette en markant temperaturstigning for Svalbard, men de krever mye lengre tid (40-80 år?) for kontroll av prognosens troverdighet.

Kan forklare temperaturviklingen

Det er viktig å poengtere at vår klimamodellering ikke inneholder effekt av CO2 eller andre klimagasser, men bare kombinerer tre naturlige, periodiske svingninger. Med andre ord ser det ut til at de naturlige klimasvingningene kan forklare hovedtrekk av temperaturutviklingen på både Grønland og Svalbard, og dermed muligvis også mange andre steder. Det er vi nå i gang med å undersøke.

Våre resultater tyder på at naturlige klimasvingninger utgjør en viktig del av oppvarmningen siden Den Lille Istid, som illustrert i det lille diagrammet øverst til høyre i figuren om Grønland. Derved forklares også den “lineære” trenden som er angitt i Klima i Norge 2100, og som der hevdes å være “menneskeskapt”.

Vår tids varmeperiode kan ses som en forventelig varmetopp i en rekke av varmeperioder som opptreder med ca 1100 års mellomrom. Det betyr at en stor del av oppvarmningen siden 1850 i så fall er helt naturlig, samt at den etter noen tid igjen vil avløses av den generelle avkjølingstrend som har dominert det globale klima de siste 5-6000 år, og som på et langt senere tidspunkt vil bringe Jorda inn i den neste istid.

Både / og

Med denne analysemetoden har vi langt fra løst alle problemer knyttet til klimautvikling, og det er selvsagt her også usikkerheter i vår modell og i prognosene. Klimaforskning er ennå en ung disiplin, og det utestår med stor sannsynlighet ennå mye å lære for alle.

Likevel håper vi at vi har pekt på en metode, som kan benyttes i det videre utviklingsarbeide med klimamodeller. Vi trenger bedre kjennskap til de naturlige klimasvingninger for å kunne identifisere det menneskeskapte bidrag.

Dessuten har IPCC for få dager siden selv pekt på det forhold at naturlige svingninger vil dominere temperaturutviklingen de neste 20-30 år, og at de menneskeskapte påtrykk ikke vil være særlig merkbare. Klimaendringer er så klart ikke et spørsmål om enten/eller, men om både/og.

Kilde:

Humlum, O, Solheim, J.-E, og Stordahl, K. (2011): Identifying natural contributions to late Holocene climate change. Global and Planetary Change 79, 145-158. (abstract)