lang=sv|miniatyr|Forskjellige faktorer som gir klimaendringer.
Klimaendringer er forandringer av hyppighet for ulike værmønstre. Endringene kan gjelde både hyppighet og middelverdier (gjennomsnitt) av temperatur, nedbør, flom, tørke og vind, samt ekstremvær og værrekorder. Slike forandringer kan skje over en lengre periode, det vil si fra noen tiår til millioner av år. Endringene kan gjelde hvor mye været varierer omkring gjennomsnittet, for eksempel i form av flere eller færre ekstremværhendelser.
Klimaendringene er forårsaket av faktorer som biotiske prosesser, variasjoner i solinnstråling mot jorden, platetektonikk og vulkanutbrudd. Menneskelige aktiviteter er også viktige årsaker til klimaendringer det siste århundret, ofte omtalt som global oppvarming. Den menneskeskapte globale oppvarmingen skyldes i hovedsak utslipp av klimagasser som karbondioksid fra forbrenning av fossilt brensel.
Vitenskapelige undersøkelser har blitt gjort for å forstå fortiden og fremtidens klima ved hjelp av observasjoner og teoretiske modeller. Klima langt tilbake i forhistorien måles ved hjelp av geologiske undersøkelser med borehull, temperaturprofiler basert på iskjerneprøver, observasjoner av flora og fauna, glasiale og periglasiale prosesser, isotopanalyser og andre analyser av sedimentlag, samt registreringer av fortidens havnivå. Nyere data er skaffet tilveie ved instrumentelle målinger.
Globale klimamodeller basert på geofysikk brukes ofte i teoretiske tilnærminger for å sammenligne med fortidens klimadata og gjøre prognoser for fremtidige endringer. Dessuten brukes modellene for å finne sammenheng mellom årsaker og virkninger i klimaendringene.
Terminologi Klimaendringer er forandringer i hvor ofte ulike typer vær forekommer. Endringene omfatter både hyppighet og middelverdier (gjennomsnitt) av temperatur, nedbør, flom, tørke og vind, samt ekstremvær og værrekorder.Mamen, Jostein og Benestad, Rasmus: (2025) Den mest generelle definisjonen av klimaendringer er at det er snakk om endringer i den statistiske fordelingen av værmønstre, hovedsakelig gjennomsnitt og standardavvik, når det betraktes over lang tid og uansett årsak.;Ordliste , i . Følgelig vil svingninger over perioder kortere enn noen tiår, som for eksempel forårsaket av El Niño, ikke representere klimaendringer.
Begrepet brukes noen ganger til å referere spesifikt til klimaendringer forårsaket av menneskelig aktivitet, i motsetning til klimaendringer som har sin årsak i naturlige prosesser.
På norsk brukes ofte ordet «klimaendring» for å beskrive forskjellen i klimaet på lengre sikt, mens «klimavariasjoner» betegner korte tidsskalaer.
Årsaker Jordens klima har alltid vært under endring. Det er, og har vært, flere fysiske årsaker til dette, kjent som klimapådriv, og oftest har det vært flere mekanismer som virker samtidig. Disse kan gjerne virke mot hverandre, eller de virker i samme retning, slik at de forsterker den samlede virkningen. Dermed blir klimaet en kombinasjon av en forutsigbar respons på en påvirkning og uforutsigbare innslag av ulike årsaker av en ikke-lineær, kaotisk karakter. Klimavariasjoner og klimapådrag kan deles inn i forskjellige kategorier, for eksempel naturlige- og menneskeskapte. Disse virker gjerne samtidig.
Naturlig drivhuseffekt mini|Et drivhus med vegger av glass slipper gjennom det meste av de kortbølgede solstrålene (gule bølger). Disse varmer opp omgivelsene inne i drivhuset, spesielt den sorte jorden og plantene. Disse sender ut langbølget stråling (røde bølger) som i stor grad ikke slipper gjennom glasset, men absorberes og sendes i retur til omgivelsen inne i drivhuset. Dermed oppstår oppvarmingen av omgivelsene og luften.
Ordet drivhuseffekt kommer av en analogi til et drivhus. I et drivhus går det meste av den kortbølgede solstrålingen rett gjennom glasstak og -vegger. Gulv, jord og planter absorberer strålingen, varmes opp og sender ut langbølget stråling (varmestråling). Tak og vegger absorberer den langbølgede strålingen og emittere denne energien tilbake.
Solstråling består for det meste av kortbølget stråling og en stor del går gjennom atmosfæren og varmer opp jordoverflaten. Jordoverflaten varmes opp og den resulterende utstrålingen fra jorden er langbølget infrarød stråling (terrestrisk). Denne går opp i atmosfæren og en stor del blir absorbert av gassene der. I neste omgang vil gassene i atmosfæren emittere (sende ut) denne energien som langbølget stråling. Noe av denne strålingen fra atmosfæren går ut i verdensrommet, mens en annen del stråles tilbake til jorden (atmosfærisk tilbakestråling). De faktiske forholdene er mer kompliserte, blant annet siden noe av strålingen reflekteres.
Mange mekanismer for klimapådriv
Om klimaet på jorden er i en stabil tilstand vil netto solinnstråling ved atmosfærens ytre grense være lik varmestrålingen fra jorden og ut til verdensrommet. Denne balansen må gjelde for hele jordkloden gjennomsnittlig over noen år.
Ved en ubalanse med oppvarming av jorden vil solstrålingen være større enn utstrålt energi. Da oppstår en ubalanse som gir strålingspådriv. Klimasystemet vil gjenopprette en ny balanse noe som forårsaker en temperaturøkning. Denne temperaturendringen fører til endring av varmestrålingen ut til verdensrommet, men etter en viss tid vil balansen for inn- og utgående energi bli gjenopprettet. På vei mot en ny balanse kan klimasystemet blir endret, for eksempel ved endret sirkulasjon i havet og atmosfæren.
Tiden det tar for å oppnå strålingsbalanse, og stabilt nytt klima, er i stor grad bestemt av den store varmekapasiteten og den langsomme sirkulasjon til havet. Om jorden ikke hadde hav og årstidsvariasjoner, og dersom vegetasjon, snø- og isdekke ikke endret seg, ville en plutselig endring av strålingsbalansen ført til en ny stabil balanse i løpet av kort tid. Utbredelse av snø og sjøis, havets betydning og endringer av vegetasjon og innlandsis fører til at endringene tar meget lang tid.
Klimapådriv er prosesser som gir variasjoner i solstråling (strålingspådriv), variasjoner i jordens bane, variasjoner i albedo eller refleksjon forårsaket av landjorden, atmosfære og hav, samt endringer i konsentrasjon av klimagasser.
Klimapådriv kan klassifiseres etter om de påvirker med et strålingspådriv eller ikke gjør det. Klimapådriv som ikke påvirker strålingspådrivet forårsaker en klimaendring som innebærer en omfordeling av energi i klimasystemet, siden disse ikke direkte påvirker balansen mellom innkommende solstråling og utgående stråling fra jorden. Eksempler er svært langsomme endringer som påvirker jordoverflatens beskaffenhet, som fordeling av hav og fjellkjeder, og dermed påvirker havstrømmer og atmosfærens luftsirkulasjon.
Ytre klimapådriv kan være naturlige, som vulkanutbrudd og endringer i solens stråling, eller menneskeskapte, som for eksempel økt karbondioksid i atmosfæren. På den annen side er internt klimapådriv de som finnes i klimasystemet selv, som El Niño og Kvasibiennal oscillasjon. Disse variasjonene påvirker den globale overflatetemperaturen ved endring av varmedistribusjon mellom havdypene og atmosfæren.
Et beslektet begrep er tilbakekoblingsmekanismer, som er prosesser i klimasystemet som enten kan forsterke eller svekke virkningen av klimapådrivet. Her er det en sammenheng mellom årsak og virkning: Pådraget setter i gang klimaendringer, mens tilbakekoplingsmekanismene som regel bestemmer størrelsen på dem.
Interne mekanismer for pådriv Forskere definerer generelt de fem komponentene i jordens klimasystem til å omfatte atmosfæren, hydrosfæren, kryosfæren, litosfæren (begrenset til overflatejord, bergarter og sedimenter), og biosfæren. Naturlige endringer i klimasystemet (indre pådriv) resulterer i interne klimavariasjoner. Eksempler er endret artsutbredelse og endringer i sirkulasjonen mellom hav og atmosfære.
Variasjoner mellom hav og atmosfære
Havet og atmosfæren kan arbeide sammen slik at det spontant gir interne klimavariasjoner som kan vedvare i flere år eller flere tiår av gangen. Eksempler på denne type variasjoner er El Niño, den tiårige svingingen i Stillehavet (veksling mellom varmt eller kjølig overflatevatn i Stillehavet nord for 20° bredde) og den atlantiske multidekadiske svingningen. Disse variasjonene kan påvirke den globale gjennomsnittlige overflatetemperaturen ved å omfordele varme mellom dyphavet og atmosfæren, eller ved å endre forholdet mellom skyer, vanndamp og havis, noe som kan påvirke det totale energibudsjett på jorden.
Disse svingningene kan gi variasjoner over hundrevis av år på grunn av at havet har en masse som er flere hundrer ganger større enn atmosfæren, i tillegg til at havet har høy termisk treghet. For eksempel vil endringer i havets prosesser, som den termohaline sirkulasjonen, spille en nøkkelrolle i å omfordele varmen i verdenshavene. På grunn av lange tidsskalaer for denne sirkulasjonen er havtemperaturen i dypet fremdeles påvirket av den lille istid, som varte fra omtrent 1600 til 1800.Kirk Bryan, Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. Man's Great Geophysical Experiment. U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration.
mini|En skjematisk framstilling av den termohaline sirkulasjonen. For flere titalls millioner av år siden dannet bevegelsen av kontinentalplatene et landfritt gap rundt Antarktis, slik at sørishavsstrømmen oppsto. Den holder det varme vannet bort fra Antarktis.
Livet på jorden Livet på jorden påvirker klimaet gjennom karbonets og vannets kretsløp, samt gjennom mekanismer som albedo, evapotranspirasjon, skydannelse og forvitring. Eksempler på hvordan livet kan ha påvirket fortidens klima er:
En istid ble utløst for 2,3 milliarder år siden på grunn av utviklingen av fotosyntesen som ga høyt innhold av fritt oksygen, men som utarmet atmosfærens innhold av drivhusgassen karbondioksid. En annen istid oppstod for 300 millioner år siden innledet av langvarig begravelse av nedbrytingsbestandig detritus av vaskulære landplanter, noe som ga et stort opptak av karbon (karbonsluk) og skapte kull i berggrunnen. Opphør av paleocen-eocen-termalmaksimumet for 55 millioner år siden på grunn av oppblomstrende marint planteplankton. Reversering av global oppvarming for 49 millioner år siden på grunn av Azolla-hendelsen, som var en oppblomstring av en type bregner som trives i ferskvann. Hendelsen varte i 800 000 år og fant sted i Nordishavet. Global nedkjøling i løpet av de siste 40 millioner år drevet av utvidelsen av gressletter (tundra og steppe) på bekostning av skog. Gressmarker og tundra tok dermed opp karbon fra atmosfæren, reduserte bakkens transpirasjon og ga økt albedo, altså at landjorden ga fra seg mindre fuktighet og mer av sollyset ble reflektert.
Eksterne mekanismer for pådriv
Banevariasjoner
Svake variasjoner i jordens bane vil føre til endringer i den sesongmessige fordelingen av sollys som når jordoverflaten og hvordan lyset blir fordelt over kloden. Det er svært lite endring i gjennomsnittelig registrert årlig solstråling, men det kan være sterke endringer med hensyn på fordelingen rent geografisk og sesongmessig. De tre typer banevariasjoner er endringer i jordens eksentrisitet, endringer i hellingsvinkelen til jordens rotasjonsakse og presesjon av jordens akse. Disse variasjonene satt sammen gir Milanković-syklusene som har en stor innvirkning på jordens klima, blant annet tilskrives de istidene og mellomistider, samt utbredelse og tilbaketrekkingen av Sahara.