Heitasta árið

Það er varla fréttnæmt lengur, en árið 2014 er hið heitasta á jörðu síðan mælingar hófust árið 1880. Við tökum það nú sem sjálfsagðan hlut að hnattræn hlýnun haldi áfram sínu striki uppá við. Loftslagsfræðingar telja það einnig merkilegt að þetta met var sett í fyrra án þess að El Nino væri í gangi, en sá hafstraumur Kyrrahafsins dembir miklu magni af hita úr sjónum og upp í lofthjúp jarðar. Allir vita að það er fyrst og fremst losun okkar manna af miklu magni af CO2, sem hefur valdið hnattrænni hlýnun. Nú þegar verð á olíu og jarðgasi heldur áfram að falla á heimsmarkaðinum, þá eru mjög litlar líkur á að mannkynið dragi úr losun á koltvíoxíði á næstunni. Komandi ár munu því verða enn hlýrri. Fyrsta línuritið sýnir hitaferli jarðar fyrir bæði land og haf, frá NASA. Önnur myndin sýnir hvernig hafís hefur dregist saman frá 1979, en hafís á norðurslóðum minnkar rúmlega 13% á hverjum áratug. Það eru töluverðar sveiflur í hafís og mest áberandi er hvað hann minnkaði mikið árið 2007, en 2012 var enn verra. Þriðja myndin sýnir hegðun íshellunar, sem þekur Grænland. Grænlandsjökull minnkar nú á ári hverju sem nemur 258 milljörðum tonna af ís.

Kjarnorkuvetur eftir stríð milli Indlands og Pakistan

Kjarnorkustyrjöld milli stórveldanna væri svo hryllileg tilhugsun, að hún virðist óhugsandi. En styrjöld milli tveggja ríkja, sem hafa yfir einhverjum kjarnavopnum að ráða, er alls ekki svo fjarstætt dæmi. Ísrael og Íran? Jú, þeir hata hvorn annan, múslimar öðru megin og gyðingar hinu megin. Ísrael hefur átt kjarnorkusprengjur í meir en 20 ár. En Íran ekki ennþá. Indland og Pakistan? Hér er stóra vandamálið. Þar er hatrið ekki síðra, hindú trú öðrumegin og múslimar hinumegin og fullt af sprengjum þegar fyrir hendi á báða bóga. Á meðan Ameríkanar hafa reynt að koma í veg fyrir að Íran komi sér upp kjarnavopnum, þá hefur Pakistan haldið stöðugt áfram að bæta við vopnabúr sitt.  Nú er talið að Pakistan hafi á milli 100 og 120 kjarnorkusprengjur, en Indland, nágranninn fyrir sunnan, hefur um 90 til 110 kjarnavopn.   Sérfræðingar telja því að langlíklegasta kjarnorkustyrjöldin í framtíðinni sé á milli Pakistan og Indlands. Pakistan hefur fremur lélegan her, og hugsar sér því að vinna slaginn strax með stórum sprengjum, sem að sjálfsögðu leggja bæði löndin í algjöra auðn.  Michael J. Mills og félagar (2014) hafa nýlega birt merkilega grein í vísindaritinu Earth´s Future um áhrif slíkrar styrjaldar á loftslag á jörðu. Hér er loksins komið fram það vísindarit, sem margir hafa beið eftir, helgað því að beita vísindunum til að spá fyrir um framtíðina – hugsanlega, raunverulega eða ímyndaða framtíð. Í líkani þeirra byrja þeir með kjarnorkustyrjöld, þar sem hvor þjóð beitir 50 kjarnorkusprengjum og er hver sprengja jafn stór og sú sem grandaði borinni Hiroshima í Japan árið 1945, eða jafnt og 15 kílótonn af venjulegu sprengiefni. Eitt kílótonn er eitt þúsund tonn, og er ein Hiroshima kjarnsprengja því jafn kraftmikil og 15 þúsund tonn af venjulegu sprengiefni. Þetta er þá um eða undir helmingur af vopnabúrinu í hverri þjóð. Bruni borganna leiðir af sér sót ský, sem rís upp í heiðhvolf og reiknast magn sóts um 5 Tg eða 5 milljón tonn. Þegar stórborg brennur, þá er hitinn svo gífurlegur að jafnvel tjaran í malbiki gatnanna brennur líka. Sótið sem myndast dreifist jafnt um heiðhvolf umhverfis jörðu. Eins og sést á annari mynd, þá er magn af sóti í lofti mjög hátt fyrsta árið en varir allt að 13 ár um heim allan. Sót hefur þann hæfileika að það drekkur í sig og endurvarpar meira magni af sólargeislum en nokkuð annað efni. Það hleypir því mjög litlu af sólargeislum niður til jarðar. Þetta veldur því að heiðhvolf hitnar en jörðin kólnar að sama skapi. Eftir 13 ár hefur megnið af sóti fallið til jarðar og áhrifin dvína. Yfirborðshiti jarðar kólnar um 1,1 gráðu um heim allan fyrsta árið og heldur áfram að kólna í fimm ár, niður um 1,6 gráður. Þá byrjar jörðin aftur að hlýna. Úrkoma minnkar í meir en einn áratug um heim allan. Hafís breiðist hratt út fyrstu fimm árin á norðurslóðum, eins og önnur mynd sýnir (bláa línan), og enn meir og lengur á suðurskautinu (rauð lína) í um 20 ár. Heimshöfin kólna í allt að 20 ár niður á 300 metra dýpi.

Vegna þess að heiðhvolf hlýnar um allt að 30 stig, þá verður stórfelt tap af ósón frá lofthjúp jarðar. Af þeim sökum streyma útfjólubláir geislar sólarinnar óhindrað niður á jörðina árum saman og valda sjúkdómum, stökkbreytingum og krabbameini. Þannig mætti lengi telja, því Mills og félagar hafa gert líkan einnig af áhrifum á landbúnað og fleira. Hörmungarnar eru ótrúlegar, þótt aðeins sé um að ræða styrjöld með 100 kjarnavopn. Gleymum því ekki, að Rússar og Bandaríkjamenn eiga sennilega ennþá um 10 til 20 þúsund kjarnavopn í sínum vopnabúrum í dag. Samt sem áður trúi því að kjarnorkuver séu ein skynsamlegasta orkulind mannkyns í framtíðinni, en kjarnavopn geta líka bundið enda á okkar skammvinna skeið á jörðu.

Kjarnorkuvetur og útdauði tegundanna

Það var á tímum kalda stríðsins, um 1980, að vísindamenn fóru að rannsaka hvaða hnattræn áhrif gætu orðið af kjarnorkustríði milli heimsveldanna, aðallega þá Sovíetríkjanna og Bandaríkjanna. Á þeim tíma voru kjarnorkuvopnabirgðir stórveldanna gífurlegar, en hvort þeirr átti þá tugir þúsunda kjarnavopna í búrum sínum, eins og fyrsta myndin sýnir. Megin uppistaðan í hugmyndinni um kjarnorkuvetur er sú, að í kjarnorkustyrjöld myndi kvikna mikið eldhaf í stórborgum heimsveldanna. Lítil dæmi um slíkt gerðust í lok seinni heimsstyrjladar, árið 1945, þegar Hiroshima og Nakasaki brunnu. Magnið af eldsneyti í stórborg er gífurlegt og slíkt eldhaf, sem varir dögum og vikum saman, framleiðir mikið magn af fínu sóti, sem lyftist upp í heiðhvolf, fyrir ofan 10 til 15 km hæð. Það safnast sótið fyrir en sót hefur þann eiginleika að það endurkastar sólargeislum burt frá jörðu betur en nokkuð annað þekkt efni. Slíkt sót getur varið í heiðhvolfi árum saman og á meðan kælir það jörðina um margar gráður. Loftslagsáhrifin eru því miklu verri en áhrif geislavirkra efna í kjarnorkustríði og þessi áhrif eru hnattræn: þau eru jafn slæm fyrir sigurvegarann og hina sigruðu. Þessi uppgötvun hafði mjög mikið áróðursgildi á dögum kalda stríðsins og hjálpaði til að samfæra almenning og jafnvel suma leiðtoga um að kjarnorkustríð væri fáviska ein.

Nokkrar mikilvægar spurningar koma fram þegar rætt er um kjarnorkuvetur: 1) Hvað er magnið af vopnum, sem beitt er? 2) Hver verður kólnunin og hve lengi varir hún? Árið 1983 birtu þeir Richard Turco, Carl Sagan og félagar í Bandaríkjunum merka grein í tímaritinu Science, þar sem hugtakið “nuclear winter” eða kjarnorkuvetur kom fyrst fram.  Líkön þeirra Turco og félaga sýna eftirfarandi: Í styrjöld með 5000 MT af kjarnorkuvopnum og bruna eitt þúsund borga mun myndast svart ský af sóti í heiðhvolfi að magni um einn milljarður tonna. Þá mun ekki sjást til sólar og myrkur mun ríkja. Kólnun væri 15 til 42 °C yfir 14 til 35 daga eftir styrjöldina. Vísindamenn bæði í austri og vestri voru sannfærðir um hættuna, kynntu niðurstöður sínar fyrir almenningi og reyndu að hafa áhrif á stjórnir stórveldanna. Ekki virtist það gera mikið gagn, en þó er talið að Mikail Gorbachev hafi áttað sig á hættunni, sem getur stafað af slíkum kjarnorkuvetri. Árið 1984 kom út bók eftir Carl Sagan og félaga: “The Cold and the Dark”, sem fjallaði um hættuna á mannamáli. Myndin er af forsíðu hennar. Reyndar var Carl Sagan aðal hugmyndafræðingur bak við málið um kjarnorkuvetur. Richard Turco og hinir voru flestir stúdentar, sem höfði lært hjá honum. Árið 1990 gerður Turco og félagar enn meira þróuð líkön, með svipuðum niðurstöðum. En svo kom styrjöldin í Kúvait árið 1991 og setti mikið strik í reikninginn hjá vísindamönnum. Olíulindir í Kúvait brunnu stjórnlaust dögum og vikum saman og sót barst út um allt nágrennið sem svartur reykur. Vísindamenn spáðu mikilli kólnun, en sótið náði lítt eða ekki til heiðhvolfs og áhrifin urðu því lítil eða engin. Að vísu voru olíueldarnir ekki alveg sambærilegir við kjarnorkustríð, en þetta hafði samt neikvæð áhrif á þróun hugmyndarinnar.  Árið 2007 var önnur mikil rannsókn gerð á hugsanlegum áhrifum kjarnorkustyrjaldar, með raunsæjum vopnabirgðum. Þetta líkan sýndi að yfirborð jarðar myndi kólna að meðaltali um –7 °C til –8 °C og kólnun mundi vara í nokkur ár. Eftir tíu ár væri yfirborðshiti jarðar enn aðeins um–4 °C samkvæmt þessu líkani.   Áhrifin væru því lík og þegar ísöld gengi yfir jörðina.   Þannig standa málin í dag, en eftir að þiðna tók í kalda stríðinu hefur dregið úr spennu varðandi kjarnorkuvetur. Hann er samt alvarlegur raunveruleiki, jafnvel í kjarnorkustyrjöld tveggja ríkja eins og Indlands og Pakistan.   Ég held að í grundvallaratriðum séu fyrstu niðurstöðurnar nokkuð nærri lagi: kjarnorkustyrjöld stórveldanna getur orsakað kjarnorkuvetur, sem kann að vara árum saman og valda ótrúlegri truflun á lífríki. Nú í dag, þegar samskifti austurs og vesturs virðast aftur vera að versna, er ekki úr ráði að dusta rykið af gömlum kenningum og hugsa aftur um hið óhugsanlega: kjarnorkuvetur. Á síðastliðnu ári hafa Rússar framleitt marga nýja kjarnokuknúna kafbáta, sem eru vopnaðir langdrægum eldflaugum með kjarnorkusprengjur um borð. Ekki er útilokað að Bandarikjamenn fari nú aftur að hugsa til Keflavíkurflugvallar, sem lengi var aðal eftirlitsstöð þeirra varðandi ferðir rússneskra kafbáta inn í Atlantshafið úr norðri.  Enn líklegra er kjarnorkustríð milli Indlands og Pakistan. Ég mun fjalla um hugsanleg áhrif þess á loftslag í seinni pistli.

Súrnun hafsins

Sjórinn er saltur, en hann hefur einnig annan mikilvægan efnaeiginleika: sýrustigið. Nú er það að breytast, í samspili við hnattræna hlýnun. Hlýnun í lofti og súrnun hafsins eru afleiðingar af vaxandi útblæstri mannkyns af CO2. Fyrir iðnbyltinguna var CO2 í andrúmslofti um 280 partar úr milljón (ppm), en með vaxandi bruna af kolum, olíu og gasi hefur það aukist í nær 400 ppm og fer vaxandi. Til allrar hamingju fer um einn fjórði af þessu koltvíoxíði niður í hafið og leysist þar upp en það hefur þær afleiðingar að hafið er að byrja að súrna. Súrnun er mæld í einingunni pH. Nú er pH heimshafanna 0,1 pH stigi lægri en var fyrir iðnbyltinguna. En pH skalinn er log skali og er því 0,1 breyting jafnt of 30 prósent hækkun á sýrustigi. Fyrsta mynd sýnir vaxandi CO2 í lofti jarðar (brún kúrva), vaxandi CO2 í hafinu (blá) og vaxandi sýrustig í hafinu (lækkandi pH, græn kúrva). Hvaða máli skiftir það fyrir okkur og annað líf á jörðu? Jú, við hækkandi sýrustig leysast til dæmis upp skeljar, kórall, kalkþörungar og önnur efni lífvera, sem eru gerðar úr kalki (CaCO3). Skelin er fyrst og fremst vörn og um leið og hún þynnist er aumingja skelfiskurinn varnarlaus fyrir kröbbum, steinbítum og öðrum gráðugum tegundum. Hækkandi sýrustig veldur því að kórallar geta ekki þrifist. Kóralrif eru gerð úr kalki og er þegar farið að bera á því að kóralrif til dæmis í Karíbahafi eru farin að láta á sjá. En vaxandi sýrustig hafsins hefur ekki einungis áhrif á kalk og skeljar, heldur á allt líf í sjónum. Fyrir lífríkið í hafinu er það eins og einhver væri að fikta við efnasamsetningu blóðsins í líkama okkar.

Það sem verst er, að sennilega mun sýrustig halda áfram að hækka. Mynd númer tvö sýnir spár um losun CO2 eða koltvíoxíðs út í andrúmsloftið (efsti partur).  Það eru margar spár, en tökum þá verstu, sem er sennilega næst lagi (rauða línan). Miðmyndin sýnir áhrif þess á pH eða sýrustig hafsins. Samkvæmt þeirri spá væeri pH heimshafanna komið niður í 7,75 um 2100. Neðsta myndin sýnir hvaða áhrif þetta hefur á mettun (saturation) steindarinnar aragonit, sem er aðal kalktegundin í skeljum og öðrum kalklífverum. Samkvæmt því er hafið mettað, þ.e. kalk getur myndast, þar til um 2060. Eftir þann tíma myndast aragonít eða kalk ekki í hafinu og skeldýrin eru orðin skeljalaus. Eins og alltaf, þá er hér um spá að ræða, en hún byggist einfaldlega á því að gera ráð fyrir að við höldum uppi sama líferni, og dælum stöðugt út koltvíoxíði út í andrúmssloftið eins og ekkert sé að gerast.

Jöklar hopa hratt á norðaustur Grænlandi

Bráðnun Grænlandsjökuls gerist nú hraðar með ári hverju. Margir kannast við það hvernig Jakobshavn jökullinn á vestur strönd Grænlands hopar hratt, en hann hefur hopað um 35 km á 150 árum. Það er annað svæði Grænlands sem er mun mikilvægara. Það er svæðið á norðaustur Grænlandi, sem er merkt NEGIS á kortinu. Aðal skriðjökullinn hér er Zachariae jökullinn. Fram til 2003 var hann í jafnvægi, en síðasta áratuginn hefur þessi jökull hopað um 10 kílómetra og tapað um 15 til 20 gígatonnum af ís á ári í hafið (gígatonn er einn milljarður tonna).  Eins og sést á kortinu, þá er vatnasvið Zachariae jökuls eða NEGIS eitt hið stærsta á Grænlandi. Litaskalinn sýnir hversu hröð bráðnun er, en rautt er 1000 m á ári.  Það kemur nokkuð á óvart að hopun er svo mikil á þessu svæði, þar sem það liggur mjög norðarlega, í kaldara loftslagi.

Þorskurinn og hlýnun hafsins

Aflaverðmæti þorsks á Íslandi er enn á bilinu fra 45 til 50 milljarðar króna á ári og er hann því lang mikilvægasta tegundin, sem dregin er hér úr sjó. Við lítum á það sem sjálfsagðan hlut að þorskurinn skili sér áfram á land sem ein meginstoð í hagkerfi landsins, en svo kann ekki að vera. Er þorskurinn nú í hættu vegna hnattrýnnar hlýnunar hafsins? Ef til vill getum við nú lært af afdrifum þorsksins á fjarlægum miðum langt fyrir vestan okkur, einkum á Georgesbánka og Maine flóa. Eins og kunnugt er, þá var þorskur veiddur í miklu magni af Evrópumönnum undan Nýfundnalandi allt frá sextándu öld og miðin í Maineflóa og á Georgesbánka hafa verið nýtt í stórum stíl af Ameríkönum frá átjándu öldinni. Hér voru tekin um 300 þúsund tonn á ári í mörg ár og árið 1968 náði aflinn hámarki í Maineflóa og Gergesbánka, þegar 800 þúsund tonnum var landað. En uppúr því hrundi stofninn og nú er öll þorskveiði bönnuð í Maineflóa og á Georgesbánka. Fyrsta myndin sýnir þessa risastórtu sveiflu í þorskaflanum á þessum slóðum, samkvæmt Kanadamanninum Ghistain Couinard. Það er enginn vafi að ofveiði átti mikinn þátt í hruni stofnsins, en hefur hlýnun sjávar einnig sett strik í reikninginn hin síðustu ár?  Önnur mynd er hiti á botni sjávar í Maineflóa, samkvæmt Andy Pershing. Hér hefur átt sér stað langtíma hlýnun, en takið eftir hinni snöggu hlýnun, sem er að gerast nú síðsta áratuginn. Nú virðist sjór hlýna um fjórðung gráðu á hverju ári!  Ef til vill er þetta tímabundin sveifla, en ekki er útilokað að hér sé á ferðinni langtíma hlýnun sjávar á þessu svæði. Það getur verið fyrir sterkum áhrifum Golfstraumsins. Það er botnhitinn sem skiftir öllu máli varðandi þorskinn. Blátt er meðal árshitinn á botninum, en rautt er september-október botnshitinn. Ken Drinkwater hefur haldið því fram, að í sjó með bothita um eða yfir 8 stig dragi verulega úr ástandi og fjölgun þorsksins. Þegar hitinn er kominn í 10 til 12 stig þá sérst þorskur varla. Hlýnandi sjór dregur úr framleiðslu á svifi og öðru næringarefni þorsksins. Hvað er að gerast með hitafar í sjó umhverfis Ísland? Vinir mínir, sem synda nær daglega í sjó, telja að hann sé að hitna. Ég hef engin góð gögn um það, en vil til dæmis benda á sjávarhita í hafinu vestan Látrabjargs, sem Ólafur K. Pálsson ofl. (2012) hafa birt. Það er á þriðju myndinni fyrir 0 til 150 m dýpi (rautt er ágúst en blátt er febrúar).  Hlýnun hafsins vestan Látrabjargs er hér greinileg síðan 1995. Hvenær fer hún að hafa áhrif á þorskstofninn? Þetta er Atlantssjór en auðvitað er botnhitinn töluvert lægri en þessar yfirborðsmælingar sýna.

Einkunnabók Norðurskautsins

Í lok hvers árs gefa vísindamenn út einkunnabók um ástand norðurskautsins. Sú nýjasta var að koma út fyrir árið 2014, en hana má finna hér: http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/sea_ice.html

Hér er magt merkilegt að sjá, en í stuttu máli er ástand norðurskautsins stórvarasamt. Mest áberandi eru breytingar á ísþekju hafíss á norðurslóðum. Eins of fyrsta myndin sýnir, þá hefur hafísþekjan dregist saman um meir en helming síðan mælingar hófust (1978). Þar á ég við flatarmál hafíss á norðurskauti í september (rauða línan á myndinni), en þá er hafísinn í lágmarki á hverju ári. Sama er að segja með mars (svarta línan), en þá er útbreiðsla hafíssins í hámarki ár hvert. Ísinn sem er eftir er yfirleitt ungur og þunnur og getur því horfið fljótt. Hafísinn getur verið horfinn að mestu eftir nokkur ár. Þá mun verða grundvallarbreyting á hitafari jarðar, þegar dökkt yfirborð hafsins drekkur í sig sólarhitann, sem áður endurvarpaðist út í geiminn frá hvítum hafísnum.   Við erum nú vitni af stöðugri hlýnun jarðar, en sumir vísindamenn telja að framundan sé mjög hröð hlýnun í vændum þegar hafísinn hverfur, einkum ef hafísþekjan umhverfis suðurskautið fer sömu leið. Við erum öll vitni af einhverjum stórkostlegustu loftslagsbreytingum, sem orðið hafa á jörðu síðan ísöldinni lauk. Hverjar verða afleiðingarnar fyrir fiskveiðar og lífríki í sjónum umhverfis Ísland, fyrir vatnsforða og vatnsbúskap, fyrir akuryrkju? Ég verð varla var við að Íslenskir ráðamenn eða stofnanir sinni þessu mikilvæga máli á nokkurn hátt.

Það hlýnar í Alaska

Barrow er í norður hluta Alaska.   Þetta er nyrsta borg Bandaríkjanna, með um 4500 íbúa. Undanfarin 34 ár hefur meðal október hiti í Barrow hækkað um 7,2°C.   En á sama tíma hefur meðal árshitinn í Barrow hækkað aðeins um 2,7°C.  Myndin sýnir meðal árshita í Barrow frá árinu 1900.    Hvers vegna er október í Alaska svo heitur?   Nóvember hefur einnig hækkað um 6°C.   Vísindamenn telja að hlýnunin í október sé tengd því að hafís hefur dregist mjög saman undan ströndum Alaska. Vindurinn sem blæs yfir hafið á haustin og inn yfir Barrow tekur nú í sig hita úr hafinu, þar sem áður var fyrir aðeins kaldur ís. Hið sama er nú að gerast umhverfis Grænland. 

Ykkur er boðið í bíó

Nú þegar hausta tekur er réttí tíminn til að koma sér fyrir í sófanum og horfa á bíó. Í þetta sinn býð ég ykkur upp á að sjá myndina Year Without a Summer, eða Árið Sumarlausa.  Þessi heimildamynd var gerð árið 2005 og hún fjallar um stærsta eldgos jarðar, þegar Tambora á Indónesíu gaus í apríl árið 1815.  Þar kom upp um eitt hundrað rúmkílómetrar af kviku.  Til samanburðar komu upp um 15 rúmkílómetrar þegar Skaftáreldar brunnu árið 1783.  Nú er kominn upp um hálfur rúmkílómeter í Holuhrauni.  Í myndinni er fjallað um eldfjallarannsóknir mínar á þessu eldfjalli, en ég hóf störf þar árið 1986.   Bein afleiðing gossis var sú, að um 117 þúsund létust, en óbein afleiðing var að loftslag kólnaði um heim allan í tvö til þrjú ár.  Kólnunin varð vegna þess að mikið magn af brennisteinsgasi barst upp í heiðhvolf, þar sem brennisteinsslæðan endurkastaði sólarljósi frá jörðu og kældi jörð alla.  Sjón er sögu ríkari: hér má sjá myndina á Vimeo:  https://vimeo.com/100239205

Sláið inn lykilorðinu tambora til að komast inn.

Hafísinn í haust

Fjölmiðlar greina frá því að hafísþekjan á norðurhveli sé að stækka. Fréttin er því miður ekki sett fram í samhengi við sögulegan raunveruleika, heldur einblínir fréttin á eitt ár.  Myndin til vinstri er línurit frá gervihnetti  NSIDC. Það sýnir  flatarmál hafísbreiðunnar á norðurhveli í ágústmánuði ár hvert, i  milljónum ferkílómetra.  Gögnin ná aftur til ársins 1979, en þá var hafísþekjan um 8,5 milljón ferkílómetrar. Nú er hún komin niður í um 5,5 til 6 milljón ferkílómetra.  Hafísbreiðan er yfirleitt í lágmarki í lok ágúst.  Það er ljóst að töluverðar sveiflur koma fram ár frá ári, en það er einnig öllum ljóst, að þegar á heildina er litið, þá minnkar hafísbreiðan hratt.