För att avgöra vilken beräkning av klimatets känslighet för växthusgaser som ligger närmast sanningen kanske man studera hur klimatet faktiskt har påverkats av koldioxidhalt och andra faktorer genom tiderna.?

Både temperatur och koldioxidhalt i atmosfären är hyggligt kända långt tillbaka i tiden, så att man kan studera hur de korrelerar med varandra.​ Hur starkt är sambandet?

800 miljoner år

​Sett över större delen av livets historia på jorden framgår det att vi, tvärtemot vad många kanske tror, inte lever i en ovanligt varm period, utan tvärtom ovanligt kall. Tekniskt sett är vi fortfarande inne i en istid. Och koldioxidhalten i atmosfären är också historiskt extremt låg, på gränsen till vad jordens växter klarar.

Både medeltemperaturen och koldioxidhalten har varit betydligt högre än idag (dvs c:a 14,5 grader C resp. 400 ppm) samtidigt som livet blomstrat, exempelvis under den ”kambriska explosionen” av nya arter (22 grader C resp. 4 000 – 7 000 ppm).

Men det verkar inte finnas något starkt samband mellan koldioxidhalten och temperaturens växlingar genom jordens geologiska tidsåldrar (ovan, Temperatur efter C.R. Scotese. CO2-halten efter R.A. Berner, 2001 (GEOCARB III)). Men det beror på att koldioxid samspelar med andra faktorer, främst solen. Om man tar hänsyn till solens betydelse är korrelationen tydlig (Royer et al, 2009):

Sol o koldioxid geologiskt ny

Koldioxid verkar alltså, över dessa långa tidsspann, ha ett samband med jordens medeltemperatur, och därmed med klimatet.

Men höga koldioxidhalter i atmosfären och värme har inte självklart varit något negativt. Den geologiska historien visar att livet blomstrat under förhållanden med betydligt högre temperaturer, och med mångdubbelt högre koldioxidhalt i atmosfären än idag, till exempel under Kambrium och Ordovicium:

Geologiskt liv

Det finns dock exempel på att både global uppvärmning och nedkylning teoretiskt kan tänkas ha orsakats delvis av förändringar av atmosfärens koldioxidhalt och medfört ekologiska katastrofer.

Men det är inte alltid så lätt att reda ut exakt vad som hände, i alla fall när det gäller det fåtal tillfällen då det förekommit katastrofal global uppvärmning. Det handlar i så fall om mycket ovanliga och extrema händelser, till exempel det gigantiska vulkanutbrott som under den geologiska epoken Perm för 250 miljoner år sedan förvandlade halva Sibirien till ett kilometerdjupt hav av lava.

Perm-katastrofen

Det frigjorde tusentals gigaton koldioxid, och även enorma mängder andra giftiga gaser, i en atmosfär som redan var rik på koldioxid.

Den gången dog 95% av alla livsformer ut. Men livet återhämtade sig, trots allt.

En global uppvärmning på grund av extremt hög koldioxidhalt kan också ha inträffat i övergången mellan Paleocen och Eocen för 55 miljoner år sedan, dock med jämförelsevis milda effekter på livet (10% dog ut, medan de flesta arter anpassade sig och några faktiskt tillkom). Och vid de tillfällen då jorden kylts ner och förvandlats till en ”snöboll” kan en dramatiskt minskande koldioxidhalt i atmosfären ha haft en betydelse. Liksom även när dessa djupa istider till slut bringades till ett slut genom att små, potenta mängder koldioxid från vulkanutbrott kan ha skapat en uppvärmande växthuseffekt.

Allt detta har dock skett i ett samspel med flera andra faktorer, framför allt cykliska variationer i jordbanan runt solen och jordaxelns lutning, de s.k. Milankovich-cyklerna, som påverkar instrålningen av solljus mot jorden och med stor sannolikhet har haft en avgörande betydelse för klimatet. Vi ska återkomma till det:

Milankovich AR4

Det är svårt att dra några säkra slutsatser om hur mycket koldioxidhalten bidragit till dessa ovanliga katastrofer, och därmed hur känsligt klimatet är för denna växthusgas. I själva verket beror nog tolkningen av orsakerna till katastroferna till stor del på vilka antaganden man redan gör om klimatkänsligheten.

Under de senaste fem miljoner åren har jorden blivit så kall att det förekommit en serie djupa istider, som i flera fall lett till att hela jorden blivit till en ”snöboll”. Under de senaste 400 000 åren har det varit fyra långa istider, avbrutna av korta perioder av mildare klimat. Det är inte längre sedan än att vi kan få en mycket god uppfattning om klimatet och atmosfären genom att borra i inlandsisarna i Arktis och på Grönland. Jag ska gå närmare in på vad som kan tänkas ha gett upphov till och bidragit till att avsluta istiderna i nästa kapitel, som zoomar in tidsperspektivet på de senaste 400 000 åren.

Över geologiska tidsspann är det i alla fall teoretiskt möjligt att koldioxidhalten i atmosfären främst har haft betydelse för jordens klimat under extrema förhållanden och i samspel med andra faktorer. Det faktum att dessa katastrofer är så ovanliga och jordens klimat inte ens då spårat ur helt talar dock starkt för att klimatet inte är särskilt känsligt för koldioxidhalten. Det verkar som om negativ feedback balanserar positiv feedback på uppvärmning, vare sig den beror på en växthuseffekt eller inte.