Sóra sprungan í Petermann jökli

Einn stærsti jökull Grænlands er Petermann jökullinn, nálægt nyrsta odda Grænlands. Jökultungan er um 70 km löng og um 15 km breið, og flýtur á hafinu. Þykktin á ísnum er um 600 m syðst, en um 30 til 80 m þar sem hún flýtur á hafinu.   Árin 2010 og 2012 brotnaði jökullin og tvær risastórar íseyjar, samtals um 388 ferkm. ráku til hafs og bráðnuðu.   Nú er að opnast ný sprunga í Petermann, og ef hún opnast, þá losnar frá íseyja sem er um 180 ferkm. að flatarmáli. Sennilega myndast sprungurnar vegna þess að jökullinn er að bráðna neðan frá, vegna þess að heitari sjór streymir inn sundið. Sennilega brotnar eyjan frá í sumar, þegar hafið fyrir framan Petermann verður íslaust. En þegar Petermann brotnar á þennan hátt, þá er hætt við að aðaljökullinn skríði fram í meira mæli í náinni framtíð. Það getur haft hröð áhrif á sjávarmál um heim allan.

Blái bletturinn

Höf heimsins eru að hlýna allstaðar nema í bláa blettinum í Norður Atlantshafi, rétt fyrir suðvestan Íslands. Fyrsta myndin sýnir frávik frá hita hafsins frá 1900 til 2013. Öll höfin sýna gulan eða rauðan lit, sem þýðir hlýnun, eins og mælikvarðinn undir myndinni sýnir. En það er ein mjög mikilvæg undantekning: blái bletturinn sunnan Grænlands og Íslands. Þetta svæði hafsins sýnir stöðugua og ákveðna kólnun í öllum mælingum. Hnattræn hlýnun er í gangi, en hvernig stendur á þessari staðbundnu kólnun rétt hjá okkur í hafinu? Hingað til hefur verið farið með þetta eins og viðkvæmt feimnismál, og lítt rætt meðal vísindamanna og alls ekki meðal almennings. En málið er grafalvarlegt, þar sem það kann að benda til að Golfstraumurinn sé að hægja á sér.   Árið 2010 stungu Dima og Lohmann upp á að Golfstraumurinn hafi verið að hægja á sér alla leið síðan um 1930. Nú eru nokkrir vísindamenn byrjaðir að kveða við sama tón, til dæmis S. Rahmsdorf (2015) á fundi í Reykjavík. Einn sá fyrsti til að benda á þann fræðilega möguleika að það kynni að draga úr Golfstraumnum í tengslum við hnattræna hlýnun var Bandaríkjamaðurinn Wally Broecker í grein í Nature árið 1980, sem bar titilinn “Unpleasant surprises in the greenhouse?”   Golfstraumurinn er einn mikilvægasti armurinn í hringrás strauma heimshafanna, en að hluta til verður þessi hringrás til vegna þess að mjög kaldur, saltur og þungur sjór sekkur norðan Íslands, steymir með botninum til suðurs, og sem svörun við því streymir heitari sjór (Golfstraumurinn) til norðurs. Nú við hnattræna hlýnun dregur úr myndun þessar sjávartegundar í norðri og Glofstraumurinn hægir á sér. Þetta er kenningin, en mælingar eru allt of fáar á þessu fyrirbæri. Ekki reikna með að Hafró skifti sér af því heldur: þeir halda sig á landgrunninu.

Wei Liu ofl. (2016) hafa gert mjög nákvæmt líkan af áhrifum af hnattrænni hlýnun á Golfstrauminn, sem spáir um líklega hegðun hans í framtíð. Niðurstaða þeirra er sú, að mikið dragi úr Golfstraumnum eftir um 200 ár, eins og önnur mynd sýnir. Þetta líkan gerir ráð fyrir tvöföldun á kolsýru í lofthjúpnum.  Einingarnar fyrir rennsli Golfstraumsins eru í Sverdrup (Sv), en ein Sv er ein milljón rúmmetrar af sjó á sekúndu. Við Björn Erlingsson bentum á þessa hættu í ýtarlegri skýrslu um hnattræna hlýnun til Forsætisráðuneytissins árið 2007, en fengum engin viðbrögð við þeirri skýrslu. Jafnvel skólabörn átta sig á því nú í dag að hegðun og framtíð Golfstraumsins skiftir íslendinga öllu máli.

Hættulegt að anda

 

Kína er miðstöð alls iðnaðar á jörðu, en því fylgir gífurleg mengun. Það stafar einkum af því að aðal orkugjafi kínverja eru brennisteinsrík kol. Í Peking hefur mengunin verið svo slæm, að Bandaríska sendiráðið lét setja upp skynjara hjá sér árið 2008, sem mælir daglega mafn af P2.5 rykkornum, en þau eru hættulegust heilsu manna. Þetta er svipað að eðli og svifryk það sem myndast í Rekjavík á vetrum vegna umferðar. Síðan hefur Sendiráðsmælirinn verið eins og hornsteinn fyrir mælingar loftgæða í Kína: það eina sem menn treysta.

Hættumörkin á loftgæðum eru talin 300 P2.5 einingar, loft þar yfir er talið mjög hættulegt heilsu og allir verða að halda sig innan dyr á meðan slíkt ástand ríkir. Myndin sýnir mælingar í Peking undanfarna daga. Það er langt yfir hættumörkum og hefur í dag náð upp í 446 einingar.

Kínversk stjórnvöld hafa ekkert verið sérlega ánægð með að erlent ríki sé að fylgjast með loftgæðum þeirra, en þetta eru nú einu gögnin sem allir treysta.

Mýragas vex hraðar í lofthjúp

Mýragas eða metan hefur efnafræðitáknið CH4 og er mikilvægt í náttúrunni.  Gasið berst frá jörðu og upp í lofthjúp jarðar, þar sem gasið veldur hnattrænni hlýnun líkt og koltvíoxíð. En þar er metan hlutfallslega miklu virkara en koltvíoxíð. Talið er að hver sameind af metan sé um 30 sinnum virkari en koltvíoxíð, en það er miklu minna af metan í lofthjúpnum (um 2 hlutar af milljón á móti um 400). Metan hefur hækkað í andrúmsloftinu síðan iðnbyltingin hófst, en af einhverjum ástæðum vex það nú með meiri hraða síðan 2007, eins og fyrsta mynd sýnir, eftir E.G. Nisbet. Frá 2007 til 2013 óx metan um 5.7 ppb á ári, en svo varð stökkbreyting árið 2014 og þá óx metan um 12.5 ppb það árið. Hvað veldur þessu? Önnur mynd sýnir að dreifing metan er ójöfn í tíma og rúmi á jörðu. Á myndinni merkir grænt, gult og rautt hækkun, en blátt, dökkblátt og fjólublátt lækkun á metan. Rannsóknir á samsætum af kolefni í metan gasi sýna að þessi hækkun er ekki vegna jarðefna, olíu eða kola heldur er hún lífræn að uppruna. Þessi mikla og skyndilega aukning metan er stór ráðgáta fyrir vísindin í dag. Getur það verið vegna losunar af mýragasi úr sífreranum í norðri, eða vegna bráðnunar á metan ís sem finnst í seti á hafsbotni eða meiri rotnunar gróðurs í hitabeltinu? Enginn veit, en það er greinilegt að mikil breyting er í gangi og jafnvel stökkbreyting.

Ótrúlegt en satt...

Myndin sýnir hitafar rétt fyrir norðan 80 gráðu norður. Svarta línan sýnir meðaltal lofthita fyrir tímabilið 1948-2002. Bláa línan sýnir hitafar árið 2016. Það er einstakt í sögu mælinganna og synir vel hvað hlýnunin er ör.  Hitafar er nú meir en tí græaðum yfir meðallagi.

Hvað hækkar sjávarborð mikið í lok aldarinnar?

Áhrifamesti þáttur í hnattrænni hlýnun jarðar er hækkandi sjávarborð. Það orakast af hraðari bráðnun íshellunnar yfir Grænalndi og Suðurheimsskautinu, ásamt bráðnandi hafís. Það er augljós staðreynd að málið er alvarlegt, en eins og fyrsta mynd sýnir, þá hækkar stöðugt og með vaxandi hraða. Það hefur flækst fyrir vísindunum að gera áreiðanlega spá um sjávarborð framtíðarinnar, en vandinn er augljós. Suðurheimsskautið tapar um 147 milljörðum tonna af ís á ári hverju, aðallega í vestur hlutanum, og Grænlandsjökull tapar um 269 milljörðum tonna á ári. Önnur myndin sýnir sjö spár vísindanna um stöðu sjávarborðs á jörðu árið 2100. Elstu spárnar eru til vinstri, en þær nýjustu og áreiðanlegustu eru til hægri. Þær benda til að sjávarborð verði um 1.3 m hærra við næstu aldamót en í dag, en geti jafnvel náð 2 metrum. En mesta óvissan er barðandi þróun mála í jöklum á vestur hluta Suðurheimsskautsins. Þar eru risastórir skriðjöklar, eins og til dæmis Thwaites jökull, sem eru byrjaðir að vera órólegir og geta haft mikil áhrif á næstunni ef þeir skríða fram með auknum hraða í hafið og bráðna. Nú er hreyfing á þessum jökli til dæmis nokkrir km á ári.

Breytingar á sjávarborði hafa auðvitað mikil áhrif á Íslandi framtíðarinnar, en málið er flókið. Í fyrsta lagi eru breytingar á stöðu sjávar hér á landi tengdar landrisi vegna bráðnunar íslenskra jökla. Það hefur ´berandi áhrif í Höfn í Hornafirði og mun að öllum líkindum spila höfninni þar í náinni framtíð. Í öðru lagi eru breytingar hér einnig háðar jarðskorpuhreyfingum, sem hafa ekkert með jökla að gera en eru tengdar Mið-Atlantshafshryggnum. Þannig sígur Seltjarnarnesið vegna þess að það er að færast mátt og smátt fjær gosbeltinu vegna landreks. Í þriðja lagi er sjávarstaða hér undir áhrifum frá þyngdarsviði Grænlands, en það breytist í framtíðinni vegna minnkandi fargs Grænlandsjökuls. Þannig er erfitt að spá um framvindu mála hér. Nú er yfirborð Tjarnarinnar um 2,2 metra fyrir ofan sjávarmál og enginn veit hvenær sjór fellur inn í Tjörnina.

Er heimurinn kominn á koldíoxíð toppinn?

Það er ljóst að hnattræn hlýnun er af völdum útlosunar af koldíoxíð af manna völdum. Koldíoxíð í andrúmslofti hefur hækkað stöðugt ár frá ári, en nú í ár virðist svo sem eitthvað jafnvægi sé að koma á, og árið 2016 mun útlosun vera svipuð og í fyrra, eins og sjá má á fyrstu mynd. Útlosun hefur vaxið um 1% undanfarin þrjú ár, en á sama tíma hefur hagvöxtur á jörðu vaxið um 3% árlega. Við erum farin að höndla orkugjafana sem grafnir eru úr jörðu miklu sparlegar en áður. Þrátt fyrir þetta fer koldíoxíð í andrúmslofti hækkandi, eins og önnur mynd sýnir. Það stafar sennilega af því að hingað til hefur mikið magn af koldíoxíð farið í hafið, en nú bætist það enn við andrúmsloftið. Í ár verður magnið af koldíoxíði í andrúmslofti í fyrsta sinn yfir 400 ppm. Mannkynið dældi enn út í loftið rúmlega 36 gígatonnum af koldíoxíði árið 2015, sem er til dæmis um 60% meiri útblástur en árið 1990. Kína losar um 29% af koldíoxíði árlega en frá 2013 hefur dregið verulega úr útlosun þar, aðallega vegna minni notkunar á kolum til eldsneytis. Á Indlandi hefur útlosun koldíoxíðs hins vegar hækkað töluvert. Þessar niðurstöður gefa okkur einhverja von og eru ástæður til bjartsýni í loftslagsmálum, en þess ber að gæta, að þetta kann að koma of seint. Loftslagsáhrifin eru komin á fulla ferð, hnattræn hlýnun setur nú hitamet á hverju ári, og lækkun á útlosun nú getur ekki stöðvað þá þróun sem er í gangi. En samt, full ástæða til að vinna á allan hátt að frekari minnkun á útlosun á koldíoxíði.

Blómgun eykst um 47% í hafinu

Sjórinn umhverfis okkur á Norður Atlantshafi er grænn. Sjórinn í Karíbahafi og Miðjarðarhafi er fallega blár, en hann er blár vegna þess að hann er dauður, snauður af grænþörungum. Sjórinn í norðri er hins vegar fullur af grænþörungum, sem gefa honum lit og eru grundvöllur fæðukjeðjunnar og alls lífríkis hafsins. Mælingar með gervihnöttum gera kleift að ákvarða framleiðni lífríkis í hafinu og fylgjast með því hvernig framleiðni breytist með tímanum. Það eru aðallega mælingar á blaðgrænu. Nú þegar hafísþekjan dregst hratt saman á norðurslóðum, þá nær sólarorkan til enn meiri hluta hafsins og framleiðni rýkur upp. Þörungar blómgast. Frá 1997 til 2015 hefur framleiðni í hafinu á norðurheimsskautinu hækkað um 47% af þessum sökum. Það er ekki vitað hve lengi framleiðni getur vaxið á þennan hátt, en hún mun takmarkast af því hvað mikið næringarefni er fyrir hendi í hafinu og hve lengi það dugar. Mikið næringarefni berst til sjæavar með íslenskum jökulám og einkum með jökulhlaupum í kjölfar eldgosa. En stóra breytingin er að gerast nú, þegar hafís hverfur, en þá nær ljós að geisla yfir ný hafsvæi og blómga þau. Myndin sýnir slíka blómgun í Norður-Atlantshafi og Íshafinu.

Hvað gerðist árið 536?

Það gerðist eitthvað á jörðu árið 536, sem er enn dularfull ráðgáta. Ritaðar heimildir skýra frá miklu skýi á himni. Rannsóknir á fornum trjám sýna að trjáhringir eru óvenju þunnir á þessum tíma, í Norður Evrópu, Mongólíu, vestur hluta Norður Ameríku. Uppskerubrestur varð og hungursneyð ríkti, en sumir telja að hið síðara sé tengt plágunni, sem byrjaði að geisa á þessum tíma. Margir hafa stungið uppá að mikill loftsteinn hafi hrapað til jarðar þetta ár, en engin vegsummerki hafa fundist enn. L.B. Larsen og félagar hafa sýnt fram á að ískjarni frá Grænlandi inniheldur töluvert magn af brennisteini frá um árið 536 og 540. Það rennir stoðum undir þá kenningu að þá hafi tvö mikil eldgos haft djúp áhrif á veðurfar á norður hluta jarðar. Annað gosið varð þá um 536 en hitt um 540 A.D.  Trjáhringir benda til að árið 536 hafi verið kaldasta árið síðastíðin tvö þúsund ár.

Í Rómarborg og í Miklagarði tóku menn fyrst eftir skýinu mikla í mars árið 536, en það varði í 12 til 18 mánuði. Bæði gosin virðast hafa verið svipuð að stærð og gosið mikl í Tambora árið 1815. Matthew Toohey og félagar hafa reiknað út líkan af loftslagsár-hrifum frá þessum eldgosum og niðurstaðan er sýnd í fyrstu myndinni. Þar kemur fram um 2 stiga kólnun á norðurhveli jarðar eftir þessi gos. Ekki er vitað hvaða eldfjöll voru hér í gangi, en grunur leikur á að gos í El Chichon eldfjalli í Mexíkó hafi valdið hamförunum miklu árið 540 AD.

Hiti í lofti og í sjó

Við tökum vel eftir hitabreytingum í loftinu umhverfis okkur, en gleymum hitanum í hafinu. Það er mörgum sinnum meiri hiti í sjónum en í lofthjúp jarðar, eins og myndin sýnir.  Og hitamagnið í hafinu fer hratt vaxandi í dag. Hitaorka á yfirborði jarðar skiftist í nokkra þætti, en allur þessi hiti kemur frá sólu. Einn er sá þáttur, se varðar hitann í loftinu (blátt á mynd). Það er hitinn, sem við þekkjum best. Annar er hitinn, sem geymist í hafinu, en hann er um tíu til hundrað sinnum meiri að magni til en hitinn í öllu andrúmsloftinu (svart á mynd). Þriðji er hitinn í yfirborðslögum jarðar, annar en jarðhitinn. Einingin fyrir hitann er joule, en hitinn í hafinu hefur aukist frá um 50 ZJ í kringum 1980, upp í um 250 ZJ í dag (10²¹ J = ZJ eða zettajoule). Um 90% af hitanum fer í hafið – ennþá. Þar eigum við ekki aðeins um yfirborðshitann, heldur einnig hitann á í dýpri lögum hafsins. Meiri parturinn af þessum hita er í efri hluta hafsins, fyrir ofan 2 km dýpi, sem er um helmingu af öllu hafinu. Eins og myndin sýnir, þá er þessi hlýnun heimshafana eitt sterkasta merki um hnattræna hlýnun í dag.