Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

drivhuseffekten

Oprindelig forfatter AWH Seneste forfatter Redaktionen

drivhuseffekten, populær betegnelse for atmosfærens evne til at holde igen på udstrålingen af energi fra jordoverfladen. Denne isolerende effekt betyder, at Jordens temperatur ved overfladen er højere, end den ville være uden en atmosfære. Hvis man antager, at den absorberede mængde solenergi er den samme i de to tilfælde, kan man beregne, at drivhuseffekten giver en temperaturforøgelse på ca. 33 °C.

Drivhuseffekt findes naturligt i større eller mindre grad på alle planeter med en atmosfære og skyldes forekomsten af særlige luftarter og partikler. På Jorden er vanddamp langt den vigtigste luftart for drivhuseffekten.

Betegnelsen drivhuseffekt henviser lidt misvisende til et almindeligt væksthus. Den høje temperatur her skyldes, at glasset i væggene og taget tillader solstrålingen at slippe igennem, men forhindrer ventilation af væksthuset. Atmosfærens drivhuseffekt skyldes derimod en række luftarters evne til at absorbere infrarød stråling, som nær jordoverfladen hovedsagelig stammer fra overfladen selv. Atmosfærens evne til at absorbere infrarød stråling ækvivaleres af en tilsvarende evne til at stråle ud igen, både op og ned. Den nedadrettede stråling kaldes atmosfærestrålingen og giver sammen med Solens strålingsenergi grundlaget for den højere temperatur ved overfladen.

Annonce

Drivhuseffekten har siden 1980'erne været et af de mest dynamiske forskningsfelter i verden. Kolossale summer er blevet investeret i forskningen, og der er også store politiske interesser. Forskningen har tilført betydelige erkendelser til emnet, men har også understreget, at drivhuseffekten og klimaudvikling er ekstremt komplicerede mekanismer.

Is-albedo-effekten er en mekanisme i klimasystemet, som menes at have stor betydning for bl.a. drivhuseffektens virkning på det globale klima. Effekten kommer af, at en sne- eller isdækket overflade reflekterer mere stråling end en overflade af jord, vegetation eller åbent hav.

Når lidt ekstra varme tilføres et system, som befinder sig i nærheden af tø/frost-grænsen, smeltes lidt is og sne, hvorved bart land eller åbent hav blotlægges. Overfladen vil nu reflektere mindre solenergi og derfor absorbere mere energi. Dette vil øge temperaturen, hvilket igen vil smelte mere is og sne. En sådan proces kaldes en positiv feedbackmekanisme, og den vil forløbe som beskrevet, indtil den større energiabsorption netop er i balance med den højere udstråling fra den varmere overflade. Slutresultatet kan være en væsentlig større temperaturændring, end man umiddelbart kunne forvente fra den oprindelige varmetilførsel. Effekten virker også modsat, når en varmetilførsel mindskes.

Is-albedo-effekten er en af de vigtige faktorer, når man skal forklare istiders opståen og afslutning.

Drivhusgasser

Mængden af de aktive drivhusgasser voksede jævnt gennem hele 1900-t., hvorfor atmosfærens drivhuseffekt må forventes at have været stigende i samme periode. Baseret herpå må man forvente en stigende temperatur, og det synes bekræftet af observationerne, som i de sidste 200-300 år i meget stort tal er blevet gennemført både på land og til havs. De fleste klimaforskere mener, at lufttemperaturen tæt ved jordoverfladen er steget ca. 1/2 grad i 1900-t. Stigningen har ikke været jævn, men er koncentreret i to perioder, 1920-40 og igen i 1980'erne. Men temperaturforløbet diskuteres stadig. Spørgsmålet er, om det iagttagne er et reelt signal, og i så tilfælde om signalet skyldes den øgede drivhuseffekt eller har andre årsager. Observationerne er nemlig behæftede med usikkerhed, og klimaet kan ændre sig af mange andre grunde end en øget drivhuseffekt. Men uanset årsagen vil en fortsat temperaturstigning true samfundene i form af ændrede klimabælter og øget vandstand i oceanerne.

Drivhusgasser er luftarter, der bidrager til drivhuseffekten, først og fremmest vanddamp (H2O) og kuldioxid (CO2). Kuldioxid dannes naturligt samt i stigende omfang ved forbrænding af fossilt brændsel; indtil nu er atmosfærens koncentration af CO2 herved øget med mere end 30%. Andre drivhusgasser er methan (CH4), som bl.a. kommer fra køer, oversvømmede rismarker og andre steder, hvor organisk materiale nedbrydes under iltfri forhold; lattergas (N2O), som bl.a. hidrører fra bakterier i jord og i hav- og søbund samt fra visse industrielle processer, afbrænding af biomasse og landbrugets brug af kvælstofgødning; ozon (O3) i troposfæren samt bl.a. CFC (freon).

Høje og lave skyer

Dybest set er det ikke i sig selv nok, at et stof kan absorbere infrarød stråling nedefra. Afgørende for drivhuseffektens størrelse er forskellen i temperatur mellem jordoverfladen og det højereliggende lag, hvorfra strålingen til slut undslipper til Universet. Jo større denne temperaturforskel er, jo større er drivhuseffekten. Temperaturen falder generelt med højden; når høje skyer stopper for infrarød stråling nedefra, vil de således give anledning til en stor drivhuseffekt, fordi deres egen udstråling opefter er lille som følge af deres lave temperatur. Ganske vist reflekterer de en vis del af sollyset, men det samlede resultat bliver en opvarmning. Modsat vil lave skyer virke afkølende, da den opadrettede stråling fra lave skyers toppe stort set er den samme som fra jordoverfladen, mens deres refleksion af solstråling er større end dennes.

Temperaturkurver

Et af mange stridspunkter i forskningen er sammenstilling og tolkning af kurver over globale og regionale temperaturer gennem de sidste 200 år. Analyse af stadig mere omfattende historiske datasæt for temperaturmålinger har dog overbevist de fleste klimaforskere om, at lufttemperaturen tæt ved jordoverfladen er steget ca. en halv grad i 1900-t. Stigningen har ikke været jævn, men har været koncentreret til to perioder, 1920-40 og 1980-2000. Den sidste varmeperiode har karakteristika, der tolkes som et resultat af samfundenes udledning af drivhusgasser. Derimod kan modelberegninger bekræfte, at den første varmeperiode sandsynligvis skyldes naturlige påvirkninger eller intern dynamik.

Regionale forandringer kan være ganske betydelige og er måske allerede synlige. Fx er vækstsæsonen i NV-Europa forøget med flere uger siden 1980'erne, og nedbøren synes at være steget samtidig.

Kuldioxid

Debatten har især drejet sig om menneskehedens bidrag til udslippene af drivhusgasser, først og fremmest dannelsen af kuldioxid, CO2, fra afbrænding af fossilt brændstof (olie, kul og naturgas). Igennem hele den industrialiserede periode har de menneskeskabte udslip af CO2 bidraget til en ubalance i det naturlige kredsløb. Derfor er kuldioxidkoncentrationen i atmosfæren stigende igennem de sidste 150-200 år. Ca. halvdelen af den mængde CO2, der slippes ud hvert år, opsamles i atmosfæren. Hvorfor det netop er halvdelen, vides ikke i detaljer. Den anden halvdel af CO2-udslippet optages i oceanerne, i planter på landjorden og måske i de øverste jordlag. Man er efterhånden blevet klar over, at stigningen i forekomsterne af en række andre gasser tilsammen betyder nogenlunde det samme for øgningen af drivhuseffekten som stigningen i CO2-koncentrationen. Internationalt har man søgt at samle alle lande omkring en aftale om begrænsninger af udslip af drivhusgasser (se Kyotoprotokollen), og her er det især udslippet af kuldioxid, CO2, der har tiltrukket sig interesse. Oceanerne optager størstedelen af kuldioxiden, men visse beregninger viser, at også landjorden med dens vegetation optager en hel del. Man forestiller sig således, at skovrejsning og -vækst på den nordlige halvkugles mellembreddegrader i disse årtier bidrager til at holde CO2-stigningen i atmosfæren i ave.

Den samlede atmosfærestråling fra alle gasser og skyer er ca. 320 W/m2. En fordobling af CO2 i forhold til det nuværende niveau er beregnet til at give en mindre øgning af atmosfærestrålingen på ca. 4 W/m2. Omsat til temperatur svarer dette til en temperaturstigning ved overfladen på blot ca. 0,5 °C. Men igennem interne processer i atmosfære-jordsystemet forstærkes denne temperaturstigning, hovedsageligt via is-albedo-effekten og koblingen til øgningen af atmosfærens indhold af vanddamp, der forventes ved stigende temperaturer. Man har beregnet, at ændringen herefter vil være nogle få grader — vel at mærke i gennemsnit for hele Jorden, og når klimaet har nået en ny ligevægt. Dette kan tage lang tid, idet oceanet virker som en modererende faktor på temperaturændringer. Med den voksende betydning af de andre drivhusgasser nås de 4 W/m2 noget tidligere end vurderet ud fra en hensyntagen til CO2 alene.

Aerosoler

Atmosfæren indeholder en lang række partikler af forskellige typer. Under ét betegnes de aerosoler (svævende partikler). Disse kan både reflektere og absorbere stråling fra Solen; men især refleksionen har betydning for klimaet. Reflekteret solstråling vil normalt være tabt for Jorden, hvorfor aerosoler som hovedregel forventes at virke afkølende på klimaet. Virkningen vil selvfølgelig være stærkest dér, hvor man har de største koncentrationer af aerosoler. De industrialiserede dele af kontinenterne vil pga. menneskeskabte aerosoler fremstå som områder med store aerosolkoncentrationer. Disse vil ikke kun være lokaliserede til selve kildeområderne, men vil ligge udstrakt langs den fremherskende vindretning. Aerosolernes afkølende effekt er enkelte steder af samme størrelsesorden som den beregnede stigning i drivhuseffekten. Hertil kommer, at aerosolernes samlede effekt i høj grad er resultatet af en række sekundære, indirekte mekanismer, der bl.a. involverer skyer. Skyernes udseende og struktur og dermed deres evne til at reflektere sollys er påvirkelige for atmosfæriske aerosoler. Samlet påvirker aerosoler klimaet i afkølende retning, men usikkerheden er relativt stor. En overgang til renere energiteknologi (fx fra kul til naturgas) kan i denne forståelse komme til at forstærke drivhuseffekten yderligere.

Skydække og iondannelse

Skydække og iondannelse spiller også en vigtig rolle i Jordens energibudget, men der er stadig store huller i forståelsen heraf. I gennemsnit er halvdelen af Jorden dækket af skyer, som tilsammen reflekterer ca. 1/4 af den indkommende solstråling. Dette medvirker til at holde temperaturen ved jordoverfladen nede. Derimod absorberer skyer ikke ret megen solstråling. Omvendt vil de fleste skyer absorbere hele den infrarøde stråling fra overfladen og derved bidrage effektivt til drivhuseffekten. Nettoeffekten af skyer er ikke bestemt præcist endnu.

Stigningen i mængden af drivhusgasser forventes at føre til en øgning af atmosfærens indhold af vanddamp, men det er ikke fastlagt, om dette automatisk vil føre til flere og/eller tykkere skyer og dermed en tendens til svækkelse af temperaturstigningen.

En dansk hypotese fremsat af Henrik Svensmark (f. 1958) i slutningen af 1990'erne er blevet diskuteret i denne sammenhæng. Ifølge denne teori skulle variationer i Solens aktivitetsniveau påvirke skydannelsen via en modulation af iondannelsen fra kosmisk stråling. Ionerne skulle angiveligt fungere som kondensationskerner for dannelsen af skydråber. Den fysiske dokumentation af disse mekanismer eksisterer ikke for nærværende, og den danske klimaforsker Peter Laut (f. 1933) har kritiseret denne hypotese, idet han har påvist afgørende mangler i datagrundlaget for hypotesen. Ifølge Lauts analyser er der foretaget en sammenblanding af relevante og irrelevante data for at nå frem til de publicerede konklusioner. Se også Solen (Solens effekt på Jorden).

Endogene faktorer

Helt ny forskning har vist betydningen af interne dynamiske processer i klimasystemet, især hvordan koblingen mellem atmosfæren og oceanerne kan påvirke cirkulationsmønstrene og derigennem det globale klima. Beregninger antyder stærkt, at dannelsen af dybvand i Norskehavsregionen spiller en stor rolle for regionens og måske også for det globale klima. Ifølge modelberegninger vil et varmere klima svække denne dannelse af dybvand og derved ændre på havets generelle cirkulation. Hvis opvarmningen når over en vis størrelse, vil dybvandsdannelsen måske helt stoppe, hvilket i så tilfælde vil skabe et helt andet klima i regionen. Siden 1980'erne har vinterklimaet i samme region været domineret af stærke vestenvinde med mildt og fugtigt klima over NV-Europa til følge. I forbindelse med dette klimaudsving har trykforskellen mellem Azorerne og Island været større end tidligere. Dette udsving i trykforskellen kaldes Den Nordatlantiske Oscillation, NAO. NAO-indekset har været unormalt højt i den nævnte periode, og der synes at være en statistisk sammenhæng mellem forandringerne i NAO og den globale tendens til opvarmning. Se også Atlanterhavet.

Computermodeller

Alle vurderinger af det fremtidige klima er baseret på computerberegninger. Resultaterne af beregningerne sammensættes i såkaldte fremtidsscenarier. Beregningerne gennemføres på computere med meget store og komplekse programmer, som simulerer vejrets udvikling i små skridt ad gangen (et skridt svarer normalt til 30 min). For at kunne udtale sig om klimaet om 100-200 år må man tage et meget stort antal skridt, måske 1 mio. eller flere. Dertil behøves de kraftigste computere.

Polområderne vil ifølge beregningerne udvise de største ændringer; specielt efteråret og den tidlige vinter forventes at få højere temperaturer. Derimod er der ingen tegn på nævneværdige ændringer i troperne. Globalt må der forventes mere nedbør, men i kontinenternes indre må man være forberedt på tørre somre. Klimaforandringerne behøver imidlertid ikke at forløbe ensartet overalt. Fx kan de store bølger i vestenvindsbælterne via deres egen dynamik medføre, at visse områder får en afkøling.

Der er adskillige grunde til at være varsom over for afgørende konklusioner baseret på modelberegningerne. Fx er de fleste beregninger såkaldte ligevægtsberegninger, hvor atmosfærens indhold af CO2 fordobles på én gang og ikke gradvis som i virkeligheden; derefter regner man sig frem til en ny ligevægt. Fortolkningen svækkes yderligere af manglende indsigt i væsentlige dele af klimasystemet, specielt oceanernes rolle. Man må også bemærke, at pålideligheden af beregningerne på regional eller lokal skala er væsentlig mindre end på global skala. Der eksisterer ingen computermodel af klimaet, der med nogen troværdighed kan bruges til en vurdering af fx klimaudviklingen i Danmark set isoleret.

IPCC

FN har nedsat et særligt råd, Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC, som med ca. fem års mellemrum arrangerer evalueringer af status på klimaområdet. I denne forbindelse laver man analyser af mange forskellige scenarier. De seneste IPCC-simuleringer viser, at det er sandsynligt, at mennesket har haft indflydelse på de sidste årtiers temperaturstigning, mens naturlige årsager nok lå bag stigningen i 1930'erne. Klimamodeller kan nu simulere 1900-t.s temperaturer. Forløbet af den faktisk observerede temperaturstigning kan bruges til at justere klimamodellernes præcision og derved øge deres troværdighed ved projektioner ud i fremtiden. Modellerne er stadig ikke præcise, hvad angår alle simulerede processer (fx skyer), og væsentlige processer i naturen er endnu ikke forstået — og derfor ikke indbygget.

Klimaforskningens rolle

Videnskaben står i et dilemma, idet man på den ene side har en forståelig interesse i at reagere på ønsket fra samfundet om eksakte tal for fremtidens klimaudvikling, fx et helt konkret bud på udviklingen i Danmark. På den anden side står man med en erkendelse af, at de til rådighed værende redskaber i realiteten kun kan give meningsfyldte udsagn om enkelte globale forhold; og selv her er der store problemer med fortolkningen.

Selvom der er stor usikkerhed om tidspunktet for drivhuseffektens fulde indtræffen, den eksakte geografiske fordeling af forandringerne og størrelsen af disse, så er det forventeligt, at en stadig ophobning af drivhusgasser i det lange løb vil føre til en opvarmning. Problemet er at sætte tal på udviklingen, dvs. komme med pålidelige vurderinger for klimaets følsomhed. Indtil denne følsomhed over for øgede koncentrationer af drivhusgasser i atmosfæren er bestemt, må menneskeheden derfor handle ud fra skøn og vurderinger og ikke ud fra fakta.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Aksel Walløe Hansen: drivhuseffekten i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 18. december 2018 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=493776