Växthuseffekten upptäcktes redan på 1800-talet (Fourier 1824) och kan lätt bevisas med enkla laboratorieförsök. Gaser som koldioxid och metan, men framför allt vattenånga, som står för 95% av växthuseffekten, hindrar värmestrålning i vissa våglängder från jordytan att reflekteras ut i rymden. Koldioxidhalten i atmosfären mäts dock bara i miljondelar, cirka 0,04%. Hur kan den ha så stor betydelse?

Växthuseffekten

Växthuseffekten är en av de fysikaliska mekanismer som gör livet möjligt på jorden, som annars skulle vara alltför kall (trycket från atmosfären är dock en minst lika viktig faktor).

Men det kan bli för mycket även av det goda, sägs det. Ju mer koldioxid, desto varmare, tänker nog de flesta, och föreställer sig ett mer eller mindre linjärt förhållande mellan koldioxidhalt och temperatur – kanske till och med exponentiellt.

Det stämmer dock inte.

Till grundläggande fysik hör nämligen att den direkta växthuseffekten av koldioxid ökar LOGARITMISKT – dvs motsatsen till exponentiellt – när ytterligare koldioxid tillförs:

Saturation2Den röda linjen i grafen markerar de förindustriella värdena, den gröna linjen värdena i början av 2000-talet och den svarta linjen effekten av en fördubbling av de förindustriella värdena.

Den direkta växthuseffekten av ytterligare koldioxid MINSKAR alltså efter hand som halten ökar, enligt mönstret att en fördubbling av halten leder till 1,1 grads temperaturhöjning. Om en fördubbling från 100 ppm (”parts per miljon”, 100 miljondelar=0,01%) till 200 ppm orsakar 1,1 grads temperaturökning, så kräver nästa ökning med 1,1 grad att halten återigen fördubblas från 200 ppm till 400 ppm. Och nästa ökning med 1,1 grad kräver en ny fördubbling till 800 ppm, och därefter till 1600 ppm osv.

Det är som när man målar en vägg. Den första strykningen gör stor skillnad, men efter ett antal påmålningar är väggen helt täckt med färg, och blir inte mycket mer målad för att man målar ytterligare en gång.

Det är kanske inte så lätt att tolka vad en förändring i ”W/m2” egentligen innebär, men i grafen nedan kan man se vad det betyder i termer av temperatur.

Logaritmiskt nyDet allra första tillskottet av även mycket små mängder koldioxid har en kraftfull växthuseffekt på mer än 1,5 grader C, som redan efter nästa lilla dos minskat till enbart 0,3 grader C, för att sedan successivt bli mindre och mindre. Även en stor ökning av koldioxidhalten från dagens värden skulle få marginella effekter på temperaturen.

Det är alltså ett misstag att tro att bara för att halten av en växthusgas som koldioxid är låg, så kan den inte ha någon effekt på klimatet. Det är tvärtom när halten är riktigt låg som den direkta effekten är som starkast.

Dessa värden handlar dock bara om den direkta växthuseffekten av koldioxid, som den kan mätas i laboratoriet. En av klimathotets ivrigaste försvarare i Sverige, det sk Uppsala-initiativet, påpekar helt korrekt att denna grundläggande fysikaliska egenskap hos koldioxid – som är ”välkänd” – inte kan användas som argument emot att det pågår en accelererande växthuseffekt. Det är heller inte poängen i mitt resonemang.

I atmosfären råder helt andra förhållanden än i laboratoriet, och effekten av växthusgaser är betydligt svårare att fastställa, eftersom en stor mängd olika faktorer påverkar varandra i ett komplext samspel.

Det betyder att klimathotet handlar om mycket mer än ”bara grundläggande fysik” och enkla välkända mekanismer. Om växthuseffekten var densamma i atmosfären som i laboratoriet skulle det inte finnas någon anledning till oro.

Hypotesen bakom klimathotet bygger på antagandet att även en liten temperaturökning, exempelvis orsakad av en ökning av koldioxidhalten i atmosfären, leder till andra effekter (positiv feedback) som förstärker uppvärmningen. Framför allt leder en temperaturökning, även en liten, till ökad avdunstning av vatten till atmosfären – och ökad luftfuktighet ger en växthuseffekt som är betydligt starkare än från koldioxid. Därmed är en ond cirkel igång, där ännu mer vattenånga frigörs till atmosfären, som ytterligare förstärker växthuseffekten, och med stigande temperaturer kommer fler förstärkande faktorer in i bilden.

Det är därför det talas om en ”tipping point”, en ”point of no return”, då klimatet antas börja skena okontrollerat. Om denna hypotes stämmer kan vi förvänta oss att temperaturen inte bara ökar, utan att ökningstakten accelererar allt snabbare.

Men det faktum att jorden inte redan råkat ut för en skenande växthuseffekt talar för att atmosfären på jorden har en förmåga att balansera växthuseffekten. Om klimatet var så känsligt för små temperaturökningar, borde det ha skenat för länge sedan. Koldioxidhalten har också varit många gånger högre än idag tidigare i jordens historia – förbränning av fossila bränslen, dvs gamla växter, frigör ju koldioxid som en gång fanns i atmosfären – utan problem. Det verkar till och med som om livet blev till och frodades med mångdubbelt högre koldioxidhalt än idag.

Jorden har förvisso upplevt perioder där extremt hög koldioxidhalt bidragit till en miljökatastrof, och vid ett tillfälle nära nog utplånat allt liv. Men livet återhämtade sig, och inte ens denna unika katastrof ledde till någon verklig ”point of no return”.

En förklaring till att livet på jorden överlevt och utvecklats genom tiderna kan vara att olika klimatfaktorer har effekter som balanserar varandra.

Växthuseffekten ger nämligen inte bara upphov till förstärkande mekanismer (positiv feedback), utan också försvagande (negativ feedback). Högre luftfuktighet bidrar exempelvis till ökad molnbildning – höga moln bidrar visserligen till uppvärmning av markytan, medan låga, vita moln har en avkylande effekt på dagen genom att skugga jorden, men en värmande effekt på natten. Molnbildning är dock fortfarande ett relativt outforskat område inom klimatvetenskapen, och det råder oenighet om huruvida den samlade effekten av moln är uppvärmande eller avkylande totalt sett. Men som vi ska se i kapitel 28. ”Vad styr klimatet?” finns det ett starkt samband mellan mängden låga, vita moln och den globala medeltemperaturen.

Växthuseffekten påverkar i själva verket en stor mängd faktorer, som i sin tur sekundärt bidrar till uppvärmning eller avkylning. Atmosfären är ett oerhört komplext och kaotiskt system av komplexa och kaotiska system som vi ännu vet alltför lite om för att kunna beskriva och förutsäga säkert. Genom att väga samman många olika observationer kan vi dock få indikationer om vart klimatet är på väg när koldioxidhalten i atmosfären ökar.

Det sammanfattande värdet på summan av effekterna från en ökad koldioxidhalt brukar kallas för ”klimatkänslighet”. Ett värde över 1 betyder att den direkta växthuseffektens uppvärmning förstärks, ett värde lägre än 1 att den försvagas, av sekundära effekter, dvs feedbacks.

Här är vi dock långt utanför vad som kan kallas grundläggande fysik eller etablerad vetenskap. Här är osäkerheten stor och man borde förvänta sig att det skulle pågå en öppen och frejdig vetenskaplig debatt, där alla gjorde sitt yttersta för att (respektfullt) falsifiera varandras (och sina egna) teorier.

Men istället får vi höra att debatten är avslutad, och att skeptiker är vetenskapsförnekare som kan liknas vid ”the Flat Earth Society”. Detta är i sig en varningssignal för en tänkande människa. Det är inget tecken på sund vetenskap.

Även FN:s klimatpanel erkänner att vi vet lite eller mycket lite om de olika faktorer som påverkar klimatet (från rapporten AR2007, 2.9.1 Uncertainties in Radiative Forcing):

Level of understandingI de datormodeller som används för att simulera, dvs teoretiskt ”experimentera med” jordens atmosfär räknar man en klimatkänslighet på ungefär 2–4,5, med ett centralt värde på 3, vilket betyder att den direkta effekten av växthusgaserna antas bli tredubblade av sekundära effekter. En ökning med 1,1 grad blir, när man räknar med feedbacken, 3,3 grader, för varje fördubbling av koldioxidhalten:

FeedbacksVilken klimatkänslighet man räknar med har helt avgörande betydelse för klimatfrågan, och det är allt annat än självklart vad som är det rätta värdet. Dr William Gray, professor emeritus i atmosfärvetenskap vid Colorado State University menar till och med att den negativa feedbacken från moln minskar koldioxidens effekt med 0,8 grader C, till enbart 0,3 grader C per fördubbling.

Men det kan finnas problem med hur hur man ska räkna också. Formeln för att beräkna feedback är hämtad från elektronikvetenskapen (feedback=”rundgång”). Den framstående amerikanske fysikern William Happer har påtalat en rad felaktigheter i FN:s tillämpning av formeln, och menar att klimatkänsligheten är betydligt lägre än vad FN:s klimatpanel tror (”Happer sensitivity”). Det finns en intervju med Happer längst ner på denna sida.

Happers slutsats är att en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären leder till en temperaturökning på mellan 1,1*0,9 och 1,1*1,3 grader C, med ett centralt värde på 1,1*1,1, dvs 1,21 grader C.

En vanlig uppfattning bland skeptiker är att klimatkänsligheten är ungefär 0,5, vilket innebär att summan av positiv och negativ feedback minskar den direkta effekten av en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären till +0,55 grader C.

Det kan verka invecklat och teoretiskt, men bygger ytterst på iakttagelser av klimatet och dess olika drivkrafter genom tiderna och fram till idag. Jag kommer att ta upp en rad sådana argument, som det räcker med enkel logik och allmänbildning för att förstå, i kommande kapitel. De viktigaste bevisen tar bara några minuter att förstå:

1. Om effekten från växthusgaser förstärks av ökad avdunstning borde särskilt atmosfären över tropikerna bli varm av fuktig luft 10 km över jordytan. Det kan man mäta med hjälp av väderballonger och satelliter (kapitel 3).

2. Ökad avdunstning borde göra atmosfären fuktigare. Luftfuktigheten har mätts globalt sedan 1948 (kapitel 4).

3. Om växthuseffekten tilltar, så att alltmer värme stannar kvar runt jorden, borde värmeutstrålningen till rymden minska. Satelliter har mätt strålningsbalansen under 30 års tid (kapitel 5).

Kommentar

Det finns en annan grundläggande fysikalisk princip som aldrig nämns i klimatdebatten, men som har minst lika stor betydelse för temperaturen på jorden som växthusgaserna, nämligen atmosfärens täthet. Ju tätare atmosfär, desto högre tryck vid ytan, och högre tryck betyder också högre temperatur. Enligt en del forskare spelar växthusgaserna ingen roll alls för temperaturen på jordytan.

Läs gärna mer om detta i kapitel 26 om Venus, som ofta påstås vara ett skräckexempel på katastrofal växthuseffekt.

Intervju med Dr. William Happer, fysiker vid Princeton University, specialiserad på koldioxid