Þetta leit vel út, en...

Bandaríkin hafa undanfarin ár gert stórt átak í að minnka útblástur á koltvíoxíði frá iðnaði, virkjunum og fleiru. Þar gætir jákvæðra áhrifa frá stjórn Baraks Obama forseta. Eins og myndin sýnir, þá hefur dregið töluvert úr útlosun á CO2 í Bandaríkjunum síðan árið 2000. Það stefndi í að ná útlosun niður fyrir 5 gígatonn á ári í 2020.   Þetta stafar af nýrri tækni og harðari reglum um útblástur, einkum frá kolakyntum raforkuverum. Auðvitað leit þetta allt mjög vel út, en svo kemur Trump til valda. Nú má telja víst að útlosun hækki næstu fjögur árin vegna neikvæðs viðhorfs hins nýja forseta til vísinda og hnattrænnar hlýnunar. Eitt hans fyrsta verk mun verða að loka NASA stofnuninni, sem hefur verið í fremstu línu við loftslagsrannsóknir: NASA Goddard Space Flight Center. Ameríkanar munu hverfa frá Parísarsamningnum um loftslagsbreytingar.

Hafísinn hrapar

 Hafísmyndun á norðurslóðum í ár er um 2 til 3 milljón ferkílómetrum á eftir venjulegu ári. Á Suðurheimsskautinu bráðnar hafís hraðar en áður.   Myndin sýnir umfang af hafís samtals fyrir Norður Pólinn og Suðurheimsskautið, frá 1978 til 2016. Alls er flatarmál hafíss á jörðu á milli 14 og 22 milljón ferkílómetrar. En það er augljóst að árið 2016 er allt öðruvísi en undanfarið, hvað snertir hafís (rauða línan). Nú er kominn nóvember mánuður og ísmyndun ætti að vera í hámarki í norðri og bráðnun í suðri. En nú árið 2016 er hafísinn langt undir meðallagi. Við erum að nálgast á toppinn, sjálfan vendipúnktinn, í hnattrænni hlýnun.

Hlýtt haust

Það er ekki aðeins á Íslandi sem að haustið hefur verið óvenju milt. Áhrifanna gætir um allar norðurslóðir. Í október var til dæmis hiti yfir norðurslóðum allt að átta stigum yfir (1980-2010) meðaltali, eins og fyrsta myndin sýnir. Mikið af þessari hlýnun stafar af stórum svæðum sem eru opið haf, með óvenju hlýjan sjó, sem er fjórum stigum heitari en í venjulegu ári. Á þessum svæðum er hitinn yfir frostmarki, en þar ætti nú að ríkja um 25 stiga frost í venjulegu ári. Ein afleiðingin er sú, að hafís er langt undir meðallagi, eins og önnur myndin sýnir. Nú í haust er hafísþekjan á norðurslóðum jafnvel minni en hún var árið 2012, sem setti nýtt met. Við erum nú orðin vitni af stökkbreytingu í hnattrænni hlýnun.

Hvað gerist þegar heitur reitur fæðist?

Við höfum engar rannsóknir á þessu sviði, en sennilega berst mikið gas upp á yfirborð jarðar þegar heitir reitir fæðast. Það getur því haft afgerandi áhrif á lífríki og valdið útdauða. Heitir reitir á jörðu eru af ýmsum aldri. Sennilega er íslenski heiti reiturinn elsti virki returinn, en hann er um 250 milljón ára. Hér er fæðingaraldur nokkurra heitra reita: Yellowstone 18 milljón, Samoa 23, Reunion (Deccan) 66, Galapagos 90, Hawaii 87 milljón ár. Við vitum að efni í möttulstróknum sem myndar heita reitinn á yfirborði kemur af miklu dýpi í jörðu. Jarðskjálftabylgjur sýna að heiti reiturinn nær niður fyrir 660 km undir Íslandi og sennilega langleiðina niður af mörkum möttuls og kjarna (2900 km). Sönnun um mikið dýpi möttulstróksins kemur frá mælingum á hlutfalli á ísótópunum af vetni: basalt í heitum reitum hefur óvenju hátt hlutfall af 3He/4He sem bendir á uppruna á miklu dýpi.

Hiti í venjulegum möttulstrók er talinn um 300oC hærri en í möttlinum umhverfis. Myndin sýnir líkan fræðimanna af hegðun möttulstróks í jörðu. Hann rís upp eins og sveppur, sem breiðir úr sér nálægt yfirborði jarðar. Ummál á haus möttulstróksins er talið vera um 200 til 400 km. Möttulstrókurinn er heitur, en þrýstingur í möttlinum er svo mikill, að hann byrjar ekki að bráðna fyrr en nálægt yfirborði jarðar, eða á um 100 km dýpi. Þá verður partbráðnun við um 1300 stig, þannig að bráðin eða kvikan er aðeins um 1 til 3% af möttulstróknum. Þessi bráð er basalt kvika, en ekki er vitað hver efnasamsetning hennar er á því augnabliki þegar möttulstrókurinn kemur fyrst upp á yfirborð, rins og þegar heiti reiturinn fæddist í Síberíu. Það er hægt að færa nokkrar líkur á því að þessi fyrsta basaltkvika sé mjög rík af reikulum efnum, eins og koltvíoxíði, vatnsgufu, brennisteinsgasi og öðrum reikulum efnum.

Það er því líklegt að eldvirkni sé allt önnur og gas-ríkari í upphafi heita reitsins, þegar möttulstrókurinn kemur fyrst upp á yfirborðið, en að gasmagn minnki hratt með tímanum. Nýlegar greiningar á gömlum basalt hraunum Síberíu styrkja þetta. Benjamin A. Black og félagar hafa sýnt fram á að basalt hraunin sem gusu í Síberíu fyrir um 250 milljón árum eru óvenju rík af brennisteini, klór og flúor gasi. Þeir telja að útgösun á hraununum í Síberíu hafi losað um 6300 til 7800 Gt brennisteinsgas, 3400 til 8700 Gt klórgas, og 7100 til 13,600 Gt flúorgas (eitt GT er einn milljarður tonna). Í viðbót verður útlosun af miklu magni af CO2. Ef þetta reynist rétt, þá er hér hugsanlega skýring á útdauðanum á mörkum Perm og Trías í jarðsögunni.

Afdrifarík fæðing íslenska heita reitsins

Heiti reiturinn sem nú er undir Íslandi spratt fyrst upp á yfirborð jarðar samstundis og mesti útdauði lífríkis varð á jörðu. Er samband þar á milli?  Það eru merk tímamót í jarðsögunni, þegar Perm tímabilinu lýkur og Trías hefst fyrir um 252 milljón árum. Þá dó út skyndilega um 96% af öllu lífi í sjónum og mikill hluti alls lífríkis á landi.   Þessi tímamót eru svo mikilvæg að steingervingafræðingarnir kalla þau Stóra Dauða. Myndin sýnir áhrifin á lífríkið í heild, en lárétti ásinn eru milljónir ára og lóðrétti ásinn er fjöldi tegunda lífríkisins.

Jarðfræðingar eru allir sammála um mikilvægi þessa tímamóta í jarðsögunni en það eru mjög skiftar skoðanir um hvað gerðist til að valda þessum útdauða. Fyst í stað töldu þeir að mikill árekstur loftsteins á jörðu væri orsökin, svipað og útdauðinn mikli á mörkum Krítar og Tertíer fyrir um 65 milljón árum. En enginn stór loftsteinsgígur hefur fundist sem gæti skýrt Perm-Trías útdauðann. Það má þó ef til vill skýra með því að ef til vill hefur sá gígur eyðst eða horfið af yfirborði jarðar niður í sigbelti.

Önnur kenning og vinsælli nú um Stóra Dauða er sú, að stórbrotin eldgos í Síberíu hafi svo mengað haf og loft að lífríki hrundi á jörðu. Fyrir 252 milljón árum hófust eldgos í Síberíu sem mynduðu hraunbreiðu sem hefur sama flatarmál og öll Bandaríkin. Þetta er mesta eldvirkni á jörðu og kemur kvikan upp úr heita reitnum sem nú situr undir Íslandi. Við vitum að eldgos geta valdið hnattrænni kólnun vegna slæðu af brennisteinsefnum, sem umlykja jörðina eftir mjög stór eldgos (Tambora 1815). Sumir fræðimenn vilja einnig halda fram þeirri kenningu að koldíoxíð frá eldgosum geti bætt í gróðurhúsaáhrif lofthjúpsins og valdið hnattrænni hlýnun. Enn ein kenning er að hraunvikan sem barst upp á yfirborðið braust upp í gegnum þykk kolalög, með þeim afleiðingum að mikið magn af metan og koldíoxíð gasi barst út í andrúmsloft jarðar. Það orsakaði þá gróðurhúsaáhrif og hnattræna hlýnun sem aldrei fyrr.

Eins og málin standa, þá vitum við að útdauðinn á Perm-Trías gerist á sama tíma og heiti reiturinn fæðist og Síbería logar öll í heitum hraunum, en hingað til hefur ekki tekist að færa sannanir á samband þar á milli.

Fyrstu norðurfararnir

Hvenær komu menn fyrst inn á Norðurheimskautssvæðið? Á Ísöldinni var þetta vægast sagt erfitt svæði til að búa á, kalt, dimmt og erfitt yfirferðar. Það er vitað að menn voru fyrst á ferðinni á Ísöldinni frá Síberíu til Norður Ameríku fyrir um 18 þúsund árum, en nú hefur komið í ljós vitneskja um að maðurinn hafi farið á norðurslóðir miklu fyrr á Ísöldinni, eða fyrir um 45 þúsund árum. Árið 2004 fundust tól úr steini og beini í Uralfjöllum í Rússlandi sem reyndust vera 35 þúsund ára, og einnig hafa fundist nýlega leifar af slátruðum mammútum eða loðfílum frá sama tíma.  En merksti fundurinn til þessa varð árið 2012, þegar 11 ára rússneskur snáði, Zhenya að nafni, rakst á leggi af hálfrosnum loðfíl, sem stóðu út úr árbakkanum við Yenisei flóa í norður Síberíu, um 2000 km fyrir sunnan norðurpólinn. Rannsókn leiddi í ljós að fílnum hafði verið sátrað af mönnum fyrir um 45 þúsund árum. Þetta sýnir að maðurinn hefur snemma aðlagað sig að helkulda Ísaldarinnar í norðri, sennileg með góðum skinnklæðum og vel vopnaður spjótum til að eiga við stór dýr eins og loðfíla.  Loðfílar og önnur mjög stór dýr voru algeng á steppunum við jökulröndina á Ísöld. Maðurinn hefur sótt inn á þetta svæði til að afla sér fæðu frá hinum stóru dýrum, en það þurfti mikið vit og mikla samvinnu margra veiðimanna að ná að drepa slík dýr með fremur frumstæðum spjótum með steinoddi. En þarna úr einu dýri eru komin á matarborðið mörg tonn af kjöti, sem getur haldið lífinu í heilu þorpi í marga mánuði. Á ferðum sínum um Síberíu leitaði maðurinn meðal annars enn austar, þar sem hann komst þurrum fótum frá Síberíu og til Alaska fyrir um 18 þúsund árum og hóf að nema land í Ameríku.

Sjávarborð hækkar stöðugt

Sjávarborð hækkar um heim allan vegna hnattrænnar hlýnunar. Ég er staddur í Newport, Rhode Island, á austur strönd Bandaríkjanna. Hér hafa menn almennt vaxandi áhyggjur af hækkandi sjávarborði, sem veldur vatni í kjallaranum, rofi á ströndinni og flóði yfir suma vegi meðfram sjónum. Þetta er reyndar vandamál, sem allir berjast við á austur strönd Ameríku í dag.   Hér í Newport hækkar sjávarborð að meðaltali um 2,72 mm á ári.

Í Reykjavík hefur sjávarborð einnig hækkað að meðaltali um 3,6 mm á ári frá 1956 til 2007, eins og myndin sýnir. Síðustu ár hefur hækkunin verið meiri, og er um 5,5 mm á ári fyrir tímabilið 1997 til 2007. Ég hef ekki séð nýrri mælingar en við getum fastlega gert ráð fyrir að hækkunin sé ekki minni í dag. Hluti af hækkun sjávarborðs í Reykjavík er þó tektónísk, þ.e. hún stafar af því að jarðskorpan sígur stöðugt undir höfuðborginni, um það bil 2,1 mm á ári.

Það er athyglisvert að hækkun sjávarborðs virðist gerast hraðar nú í Reykjavík en áður. Það sama kemur fram í gögnum frá austur strönd Ameríku og víðar. Hækkunin getur orðið mjög hröð ef ísinn umhverfis Suðurskautið bráðnar. Sumir vísindamenn telja að í náinni framtíð (á 22. öldinni) geti sjávarborð hækkað um jafnvel 30 cm á áratug, þegar ísbreiðan á vestur hluta Suðurskautsins losnar frá meginlandinu og bráðnar í heitari sjó.

Fyrir þremur árum töldu flestir vísindamenn að hækkun sjávar á ströndum Ameríku verði í mesta lagi 30 cm árið 2100 miðað við sjávarborð í dag. En í dag telja margir þeirra að hækkunin geti jafnvel orðið 180 til 210 cm við næstu aldamót. Ef svo fer, þá eru það einhverjar mestu náttúruhamfarir, sem mannkyn hefur orðið fyrir. Milljónir verða að flýja heimili sín og margar borgir með ströndum landsins verða yfirgefnar.  Þrátt fyrir þessar grafalvarlegu niðurstöður vísindanna, þá neita þingmenn Repúblikana í Bandaríkjunum að viðurkenna hnattræna hlýnun, og stinga hausnum í sandinn, eins og strúturinn.  En framundan kunna að vera einhverjir mestu landflutningar, sem mannkynið hefur upplifað, þegar íbúar yfirgefa sökkvandi stórborgirnar og leita inn á hærri landsvæði meginlandanna.

Þegar allt bráðnar

Sífrerinn í norðri er að bráðna hratt. Sumar afleiðingar þess eru strax ógnvænlegar, eins og losun af miltisbrandi upp úr gömlum gröfum, sem eru nú að þiðna í Síberíu. Aðrar afleiðingar eiga eftir að koma í ljós á næstunni. Sífrerinn eða freðmýrar er miklu umfangsmeiri en flesta grunar, en hann nær yfir um 24% af öllu norðurhveli jarðar. Í sífreranum leynast um 1700 milljarðar tonna af kolefni, sem mun berast út í andrúmsloftið þegar hann bráðnar. Þá berst þetta kolefni út í andrúmsloftið sem CO2 og metan gas, CH4. Bráðnun sífrerans er hægfara þróun, sem mun smátt og smátt valda losun af kolefni, mest metan, út í andrúmsloftið næstu tvær aldirnar. Árið 2300 er talið að sífrerinn hafi gefið frá sér um 400 milljarða af metan út í andrúmsloftið. Til samanburðar er útlosun mannkynsins af kolefni vegna brennslu af kolum og olíu nú um 8 milljarðar tonna á ári. Ef við höldum áfram að brenna kolum og olíu í sama magni og nú, þá bætum við við meir en 2000 milljörðum tonna á sama tíma. Við mengum því enn meir en sífrerinn getur -- nema ef við breytum um hátterni. Sífrerinn er því ekki stóra vandamálið, heldur er maðurinn sjálfur stóra hættan hvað varðar loftslagsbreytingar og hnattræna hlýnun. Þúfurústir og melatíglar eru vitneskja um sífrera og þessi fyrirbæri eru nokkuð algeng á hálendi Íslands.

Framtíð hafíssins

 

Viðbrögð mannkyns við loftslagsbreytingum eða hnattrænni hlýnun eru nú allt of máttlítil til að stemma stigu við bráðnun hafíss og jökla.  Það er vaxandi magn af CO2 í andrúmslofti, sem keyrir áfram hnattræna hlýnun, en nú er CO2 í andrúmslofti komið yfir 400 ppm. Almennt er talið að hættuástand muni ríkja á jörðu ef meðalhiti á yfirborði jarðar hækkar um 1.5 til 2oC miðað við árið 1990. Líkön sýna að það verður um 2°C hlýnun fyrir viðbót af hverjum 1000 GtC (gígatonn af kolefni) í andrúmsloftinu (gígatonn er einn miljarður tonna).

Í dag inniheldur andrúmsloft jarðar um 775 GtC, eða 775 milljarða tonna af kolefni. Síðan iðnbyltingin hófst um árið 1751, hafa alls um 356 gígatonn af kolefni bættst við í andrúmsloftið vegna notkunar á eldsneyti og vegna framleiðslu á sementi (um 5%).  En helmingur af allri útlosun af CO2 hefur orðið síðan árið 1980.

Fundur Sameinuðu Þjóðanna um loftslagsmál í París árið 2015 setti sér það markmið að halda meðalhita jarðar innan 2oC miðað við hita fyrir iðnbyltinguna, og þar með að skuldbinda sig um að halda útlosun af CO2 innan við 1000 GtC mörkin. Til að ná þessu settu marki þarf að draga úr útlosun á CO2 strax, og hætta algjörlega allri CO2 útlosun árið 2050. Þetta er mjög erfitt markmið og sennilega ekki kleyft í núverandi þjóðfélagi á jörðu.

Þróun útlosunar á CO2 í heiminum hefur bein áhrif á hafísþekjuna á norðurslóðum og framfarir á þessu svæði. Hingað til hefur svæðið umhverfis Norðurheimsskautið reynst erfitt fyrir landnema, iðnað, landbúnað og alla þá þróun, sem við vestrænir menn köllum einu nafni framfarir. Loftslag, kuldi og hafís hafa valdið því að þróun er mjög hægfara á þessu svæði til þessa. En nú þer þetta ástand allt að breytast vegna hnattrænnar hlýnunar og mun það hafa mikil áhrif á allt Norðurheimskautssvæðið, einnig í grennd við Ísland á komandi árum og öldum.   Nú hlýnar um helmingi hraðar á Norðurskautssvæðinu en á maðaltali á jörðu. Allt bendir til að Íshafið verði að mestu laust við allan hafís allt sumar og meiri hluta ársins innan fárra ára.

Það eru margar spár eða líkön vísindanna um framtíð hafíssins á Norðurslóðum næstu áratugina, eins og sýnt er á myndinni. Allar sýna þær mikla minkun og jafnvel að hafís hverfi að mestu í kringum árið 2050. Svarta línan sýnir raunverulegan samdrátt hafíssins, og það er eftirtektarvert, eins og oft áður með spár um hlýnun, að svartsýnasta spáin er næst raunveruleikanum. Samkvæmt henni verður svæðið nær íslaust á sumrin í kringum 2040.

Þá opnast frekar þrjár siglingarleiðir milli Kyrrahafa og Atlantshafs yfir pólinn. Norðvestur leiðin er þekktust þeirra en erfið og fremur grunn (minnst 11 metra dypi). Norðaustur leiðin undan strönd Síberíu er einnig fremur grunn. Talið er að hún verði opin um 6 vikur á hverju sumri eftir árið 2025. Loks er það leiðin yfir pólinn, sem er stytst og yfir djuphaf að fara. Hún verður opin amk. 2 vikur á ári eftir 2025.

Af hverju er regnboginn svo algengur á Íslandi?

Þannig leit regnboginn út hjá Hellissandi nýlega skömmu eftir hádegi. Breiddargráðan hefur áhrif á regnbogann, því það ræður því hvað sólin er hátt á lofti.  Ef sól er mjög hátt á lofti, eins og í hitabeltinu, þá myndast regnboginn ekki um miðjan dag. Regnboginn sést aðeins þegar sólin er nærri sjóndeildarhring. Við hærri breiddargráður, eins og á Íslandi, er sólin nærri sjóndeildarhring mikinn af tímanum og regnboginn myndast oft. Regnboginn er því miklu sjaldgæfari nærri miðbaug en hér norður frá.