Klima De store sammenhæng

1. KlimaDe store sammenhæng Courtesy NASA/JPL-Caltech

2. Hvad er klima? Hvad er vejr? Hvad er forskellen mellem dem? Disposition

3. Hvad er klima?

4. Hvad er klima? Vejr eller klima? Vejr og klima er ikke det samme! • Vejret er et øjebliksbillede som vi til hver • en tid kan gå ud og måle på • (temperatur, fugtighed, solskinstimer og vind). Toftegårdsskolen • Klima er det gennemsnitlige vejr over • en årrække på mindst 20-30 år og variationer i • disse størrelser samt variationen i • ekstremværdierne. Lars Bie Jensen

5. Jordens klimasystem

6. Drivkraften Jordens klimasystem Jordens klimasystem er primært drevet af kortbølget indstråling af varme energi fra solen Den kortbølgede stråling, der når jordens yderste atmosfære har en konstant værdi på 1368 W/m2 Men da jorden ikke er en flad skive skal de 1368 W/m2 fordeles over et 4 gange så stort areal, hvilket giver en gennemsnitlig indstråling på 342 W/m2. W.F. Ruddiman

7. Jordens klimasystem Jordens energibalance W.F. Ruddiman • 70% af den kortbølgede indstråling indgår i jordens klimasystem. • Resten reflekteres/spredes ud i verdensrummet igen. • Den kortbølgede indstråling opvarmer land, vand, skyer og luft. • Alle ting med en temperatur over -273° C (det absolutte nulpunkt) udsender langbølget varmestråling. • Derfor vil land, vand, skyer og luft efter opvarmning udstråle langbølget stråling tilbage igen.

8. Satellitmålinger viser, at jorden udstråler varme som om den var -16°C. Fra målinger nede på jorden ved vi at temperaturen på jorden i gennemsnit er ca. 15 °C. Det er en forskel på 31 °C, men hvor kommer de ekstra grader fra? Jordens klimasystem Drivhuseffekten

9. Jordens klimasystem Drivhusgasser Sammensætning af atmosfæren 21 % ilt 78 % nitrogen ˆ Drivhusgasser 1 – 3 % vanddamp 0,035 % kuldioxid 0,00018 % metan Drivhusgasserne absorberer op til 95 % af jordens langbølgede udstråling Den absorberede stråling udstråles bl.a. ned mod jorden igen. Herved opvarmes jorden yderligere (de 31°C der var ekstra) og dette er drivhuseffekten.

10. Jordens klimasystem Drivhusgassers virkemåde Langbølget udstråling Kortbølget indstråling Langbølget modstråling Christian Bjerrum Princippet er som i et drivhus: Kortbølget stråling kan komme ind, men langbølget stråling har svært ved at komme ud →temperaturen stiger.

11. Jordens klimasystem Fordelingen af indstrålingen på jorden W.F. Ruddiman W.F. Ruddiman • På grund af jordens krumning er solens indstråling ikke ligeligt fordelt på jorden. • Området omkring ækvator opvarmes mest. • Der hersker derfor en temperaturmæssig ubalance mellem ækvator og polerne.

12. Jordens klimasystem Omfordelingen af varmen Overordnede vindsystemer Havstrømme W.F. Ruddiman W.F. Ruddiman • De højere temperaturer ved ækvator sætter gang i vindsystemer og havstrømme. • Disse store systemer omfordeler den ulige varmefordeling på jorden, så der sker • en transport af varme mod polerne.

13. Jordens klimasystem Klimasystemet • Jordens klimasystem er baseret på, og drevet af, solens kortbølgede indstråling. • Ubalancen i varmefordelingen fører til en transport af varme fra ækvator til højere breddegrader. • Kombinationen af indstrålingen, bevægelse og omfordeling • af varmen definerer basale klimatiske faktorer som: temperatur, • nedbør, is og fordelingen af vegetation, som igen definerer hvilket klima der er et given sted. NASA Earth Observatory

14. Klimazoner

15. Jorden kan inddeles i forskellige klimamæssige grupperinger. Nogle inddelinger går direkte på gennemsnitlige klimatiske faktorer så som temperatur, nedbør osv. Nogle inddelinger bruger vegetation som indirekte mål for klimatiske faktorer,andre kombinerer direkte og indirekte faktorer. Klima zoner Inddelinger

16. Men er klima konstant? • Har jordens gennemsnitstemperatur altid været 15°C? • Har der altid været tempereret klima i Danmark? ? ? ? ?

17. NEJ, klimaet på jorden er ikke konstant! Men hvordan ved vi, at klimaet på jorden har været anderledes?

18. Da jorden var et drivhusKrokodiller og hajer i Danmark? Kattegatcenteret Grenaa Bente Bang Berthelsen

19. Da jorden var et drivhus Klima indikatorer • Der er kul forekomster i Jylland og på Bornholm • Kul dannes i områder med hyppig nedbør hvis • temperaturen er høj. • Der er fundet hovedskjold og underkæber af krokodiller i Sverige • Krokodiller lever kun i subtropiske og tropiske klimaer. G.K.Pedersen, fot.1986 • Der er fundet hajtænder fra store hajer Fakse kalkbrud • Store hajer indikerer, at havklimaet har været anderledens end nutidens Danmark. • Der er fundet forsteninger af koraller i Fakse kalkbrud • Koraller tyder også på varmere havklima i Danmark end i dag. Gustaf Troedsson, Årsskrift Lund 1924 • Der er fundet store salt aflejringer under Danmark • Inddampningskrystaller dannes kun ved større temperaturer end i Danmark i dag. Ole Bang Berthelsen Ole Bang Berthelsen Ole Bang Berthelsen

20. Da jorden var et drivhus Hvilket klima var der? Alle disse fund peger mod et varmere klima i Danmark i fortiden Vores undergrund er altså fyldt med informationer om fortidens klima Via observationer i dag kan vi rekonstruere klimatiske faktorer fra fortiden Christian Bjerrum I dag er middeltemperaturen i Danmark på ca. 7,7 ° C og middelnedbøren på et år er ca. 712 mm

21. Da jorden var et drivhus Hvor varmt var det? Vi ved nu, at det har været varmere i Danmark i fortiden. Men kan vi finde ud af præcis hvor varmt det har været? • En måde er f. eks. via forstenede blade. • Undersøgelser viser at planter og deres andel af helrandede blade • siger noget om den årlige middeltemperatur. Analyse af forstenede blade fra Alaska og vest Grønland viser f.eks. at den årlige middeltemperatur dér engang har været på 9-12°C W.F. Ruddiman

22. Vi ved at drivhusgasserne sørger for en forøget temperatur på ca. 31°C. Kan et varmere klimamåske tilskrives mere drivhusgas (f.eks. CO2) i atmosfæren? Kan vi finde beviser for mere CO2 i atmosfæren for millioner af år siden? Da jorden var et drivhus CO2

23. Da jorden var et drivhus CO2 kredsløbet på geologisk skala CO2 kredsløbet mellem bjergarter og atmosfæren W.F. Ruddiman smeltning og transformation i subduktions zoner kemisk forvitring på land CaCO3 + SiO2→ CaSiO3 + CO2 CaSiO3 + CO2→ CaCO3 + SiO2 silikat bjergarter atmosfæren plankton plankton ocean sedimenter silikat bjergarter atmosfæren

24. Da jorden var et drivhus Mere CO2 • Mere CO2 i atmosfæren betyder højere temperaturer grundet drivhuseffekten • Men hvor kommer så den ekstra mængde CO2 fra? • Der er en hypotese, der involverer vulkanisme og erosion/forvitring. Baggrund: • Verden er delt op i forskellige kontinentalplader • Ved ocean ryggene spredes pladerne. Ved hjælp af radiometrisk datering kan der • udregnes spredningsrater. At jordens magnetfelt skifter med mellemrum hjælper. W.F. Ruddiman W.F. Ruddiman

25. Danmark har nok haft subtropisk/tropisk klima, Kridttiden (146-65 mil. år siden) er et eksempel på en periode med drivhus klima. Beviserne finder vi bl.a. i vores undergrund. Danmarks sydligere placering på det tidspunkt kan forklare noget af den højere temperatur. Atmosfærens højere indhold af drivhusgassen CO2 forklarer dog højst sandsynligt størstedelen af den globale højere temperatur. På tektonisk skala (millioner af år) styres atmosfærens CO2 indhold af vulkanisme, opløft af bjergkæder og forvitring (før menneskets input af CO2). Da jorden var et drivhus Opsummering drivhus klima

26. Da jorden var et ishus Klima indikatorer • Der er fundet mammuttænder i Nordsøen • Mammutter levede kun i kolde områder. • Pollen i sø og mose aflejringer • Dominans af kuldetolerante planter indikerer koldere klima. Ole Bang Berthelsen • Man kan finde ledeblokke • Nogle ledeblokke er så store, at de ikke kan være transporteret af andet end gletschere, • og de kan føres tilbage til afgrænsede områder i Norge og Sverige. • Sand og grus aflejringer • Sammensætningen af sand og grus kan føres direkte tilbage til områder med gletschere i Norge og Sverige. • Geomorfologien i Danmark • Danmarks bakkede landskab kan ikke være opstået pga. tektonik, men er blevet skabt af gletschere under • især sidste istid. Ole Bang Berthelsen Ole Bang Berthelsen

27. Da jorden var et ishus Eksempler på klima arkiver • Skal vi kun 9 000 til 12 000 år tilbage kan vi benytte • os af varv og træringe. • Varv er årlige lag i fx. sediment, der kan variere med klima. • Desuden kan man i disse lag tit finde pollen og andre • fossiler som indikator på klima. W.F. Ruddiman • Vækst ringene i træer kan også benyttes til at • indikere klimavariationer. • Det gode ved disse klima arkiver er, at man ikke kun • får viden om fortidens klima, men man kan tit datere • ud fra disse arkiver. W.F. Ruddiman • Vil vi længere tilbage i tiden skal vi benytte os af andre klima arkiver.

28. Da jorden var et ishus Global afkøling • Målinger viser en aftagende koncentration af CO2 i atmosfæren de sidste 100 mio. år. • Målinger af 18O i bundlevende foraminiferer viser en faldende temperatur i dybhavet • gennem de sidste 70 mio. år W.F. Ruddiman W.F. Ruddiman • Et fald i CO2 ser ud til at forklare det globale • temperaturfald i de sidste mio. år. • For 35 mil. år siden blev det koldt nok til • iskappe dannelse i Antarktis. Først for ca. 7 mio. • år siden på Grønland.

29. Da jorden var et ishus Istid – mellemistid hvorfor? • Siden iskappe dannelsen på den nordlige hemisfære har mængden af is fluktueret • meget og medført skiftende is- og mellemistider. Men hvorfor? Geoviden 2005 nr.2 • Svaret skal findes i jordens orbitale parametre

30. Samlet opsummering • Klimaet på jorden er ikke konstant, men ændrer sig hele tiden. • Viden om klimaskift kommer fra forskellige klima arkiver. • ( Sediment- og iskerner, koraller, varv, historiske data, målte data osv.) • I de forskellige klima arkiver kan vi få information om fortidens klima • via indikatorer (Fossiler, pollen, isotoper, aflejringsmijøer osv.) der dateres. • På tektonisk skala (mange mio. år) styres klimaet af mængden af drivhusgasser • På kortere skala (hundrede tusinder af år) styres klima af jordens orbitale parametre • Hertil kommer kortere fluktueringer der komplicerer billedet endnu mere • Jorden er de sidste 55 mil. år blevet markant koldere og har i de sidste 3 mio. år • skiftet mellem istider og mellemistider med ca. 100 000 års mellemrum. • Lige nu befinder vi os i en mellemistidsperiode, men tingene tyder • ikke på en ny istid foreløbigt.