Haven är nyckeln till klimatet

I genomsnitt har världshaven blivit varmare de senaste 150 åren, precis som troposfären (lufthavet från jordytan till ungefär en mils höjd). Det råder det ingen diskussion om.

Frågan är varför haven blivit varmare, och specifikt vilken roll halten av växthusgaser i atmosfären spelat. Är det den varmare atmosfären som värmer haven, eller tvärtom varmare hav som värmer luften – eller kanske både och?

Haven innehåller tusen gånger mer energi än atmosfären, eftersom de har så mycket större massa, och vatten har så mycket högre värmekapacitet än luft. (Källa)

Haven absorberar mer än 90% av den strålningsenergi som ackumuleras på jorden, atmosfären bara 1%:

Ocean warming dominates the increase in energy stored in the climate system, accounting for more than 90% of the energy accumulated between 1971 and 2010 (high confidence), with only about 1% stored in the atmosphere.” (FN:s klimatpanel, Climate Change 2014 Synthesis Report Summary for Policymakers, s. 4)

Det betyder att haven spelar den ojämförligt största rollen både för väder och klimat. Värmen lagras och avges dygnsvis och säsongsvis, men även exempelvis genom det fenomen som kallas El Nino, som med 5-10 års mellanrum ger kraftiga men temporära väderförändringar med värme och häftiga stormar över stora delar av världen.

Havens energiomsättning är dock till stor del mycket långsam, och spänner över cykler som omfattar decennier, sekler och till och med millennier.

Havens temperatur har alltså den helt avgörande betydelsen för luftens temperatur och därmed för klimatet. Men vad är orsaken till att haven blivit varmare? Växthuseffekten?

Kan växthuseffekten värma haven?

Nej, det hör till grundläggande fysik att det bara är det direkta solljuset som har energi nog att tränga ner i vattnet och värma haven. Den lågintensiva infraröda värmestrålningen från växthusgaserna kan bara värma det allra översta, mikrometertunna  avdunstningsskiktet (Knudsen-skiktet) som består av en blandning av vatten- och luftmolekyler, vilket leder till ökad avdunstning, som KYLER haven.  (Läs mer).

Enligt en hypotes skulle denna avkylning paradoxalt nog kunna bidra till att haven värms genom att den förhindrar att energin i de djupare vattenskikten avges till atmosfären. Det kalla ytskiktet skulle alltså ha samma sorts effekt på haven som växthusgaserna har på atmosfären, och fungera som en filt som gör att alltmer solenergi ackumuleras i haven.

Men denna hypotes verkar inte bygga på en korrekt förståelse av hur avdunstningen och termodynamiken i haven fungerar. Den blandar exempelvis ihop det mikrometertunna Knudsen-skiktet med det millimetertunna ytskiktet, och hypotesen är bara testad med hjälp av datormodeller som bygger på samma misstag. Det framstår mest som ett desperat försök att rädda (inte planeten, utan) klimathotet, dvs hypotesen att människans koldioxidutsläpp är huvudorsak till den globala uppvärmningen.

Men om växthuseffekten värmer atmosfären så kanske haven i sin tur värms av den allt varmare luften, inte genom strålning, utan konduktion? Det är fysikaliskt möjligt, och sker om luften är varmare än vattnet. Men havens ytvatten är i genomsnitt 1-2°C varmare än luften, varför det generellt sett är haven som värmer luften och inte tvärtom. (Källa)

Och haven i sin tur värms alltså enbart av det direkta solljuset, inte av växthuseffekten. Koldioxidens roll för den globala uppvärmningen begränsar sig med andra ord till att bidra till en del av uppvärmning av atmosfären, där alltså bara 1% av energin som når jorden från solen absorberas.

Den globala uppvärmningen beror alltså i huvudsak på att haven värmts upp av mer direkt solljus, exempelvis beroende på ökad solintensitet eller minskad molnbildning (se kapitel 28). Växthuseffekten, och därmed människans utsläpp av växthusgaser, kan bara ha marginell betydelse.

Den ökade avdunstningen från haven medför förvisso högre luftfuktighet, som bidrar till uppvärmning, men också till molnbildning som kyler, och då är vi tillbaka till kärnfrågan om balansen mellan positiv och negativ feedback, d v s om klimatkänsligheten (se kapitel 2).

Korrelerar havens uppvärmning med koldioxidhalten?

Hur mycket har då haven värmts? Kan man se något samband med ökningen av mängden växthusgaser i atmosfären, som tog fart efter 1950?

2004 startades det världsomspännande ARGO-systemet, som består av mätutrustning placerad på nära 4000 sjunkbojar världen över som mäter temperaturen i haven ned till 2000 meters djup.

ARGO-bojar

Resultaten fram till 2017:

Havstemperaturer enligt ARGO

Haven värms alltså inte lika mycket överallt. I den tropiska zonen blev havet varmare under fyra år från 2012 till 2016, då kurvan vänder nedåt igen. De nordliga haven har blivit kallare de senaste åtta åren, och de sydliga haven har varken blivit varmare eller kallare sedan 2004. Det är raka motsatsen till vad hypotesen om global uppvärmning på grund av accelererande växthuseffekt förutsäger – att det framför allt i polartrakterna som temperaturen skulle stiga. Att haven runt ekvatorn blir varmare medan vattnen runt polerna blir kallare eller oförändrade är ett uttryck för att det är värme från solstrålning som är orsaken.

Hur ser det ut över en längre tidsperiod? Här är fyra datakällor:

Äldre temperaturdata

Den totala uppvärmningen sedan slutet av 1800-talet är bara ungefär 0,5°C, motsvarande en trend på 0,36°C per århundrade. Man kan se en period av uppvärmning mellan 1910 och 1945, som faktiskt är brantare än den mellan 1975 och 2005, varefter alla kurvorna vänder nedåt, eller i varje fall planar ut (pausen!). Här syns ingen acceleration av uppvärmningen, och haven värms i stort sett lika mycket före 1945 som efter.

Enligt Gouretski et al 2012 inträffade den allra största delen av temperaturhöjningen i haven på djup ner till 20 meter under 1900-talet före 1945, hela 1,3°C på 45 år, och bara 0,3°C dunder de följande 65 åren fram till 2010 – inklusive 30 år av sjunkande temperaturer (-0,3°C):

Gouretski et alRäknat på de 35 åren från 1975, då temperaturen slutar sjunka, till 2010, är det en ökning med 0,5°C, men inte alls lika brant som före 1945, dvs uppvärmningen accelererar inte, utan decelererar, samtidigt som koldioxidhalten i atmosfären ökat kraftigt.

Jämför med den officiella kurvan för den globala medeltemperaturen i nedre troposfären, som korrelerar nästan perfekt med hur koldioxidhalten ökat:

Global temperature and Carbon Dioxide

Det bekräftar inte bara att koldioxidhalten inte verkar ha så mycket med havens temperatur att göra, utan också att allt inte står rätt till med den officiella kurvan för den globala medeltemperaturen. (Se bloggposten 3 mars 2019).