Debatindlæg, Modeller

CO2-budgettet

Blandt politikere og medier bliver det gentagne gange pointeret, at vi skal ”styre” verdens temperatur. Vi skal undgå en katastrofal opvarmning med tilhørende klimakrise, havstigninger, tørke osv. Men kan vi overhovedet det?

Målet blev i Paris i 2015 fastsat til 1,5 – 2 graders stigning i forhold til den ”førindustrielle temperatur”, dvs. temperaturen, som man tror, den var omkring 1850. Den gang var CO2-indholdet i atmosfæren ca. 280 ppm, og det betragtes som det ”naturlige” niveau.

Siden er indholdet af CO2 steget og er i dag lige under 420 ppm. Der er almindelig enighed om, at denne stigning primært kommer fra menneskehedens forbrug af fossile brændstoffer, kul, olie og gas. Samtidigt er den globale temperatur steget, og ligger p.t. omkring 1 grad celsius højere end det førindustrielle niveau.

Før vi passerer målet fra Paris, har vi altså ca. 0,5 – 1 grad tilbage.

Kulstofbudgettet

Umiddelbart skulle man tro, at det er let at regne ud, hvor meget mere CO2 vi kan tillade os at udlede, før vi når de 1,5 eller 2 grader. Hvis udledningen fra 1850 til nu har givet 1 grad, så kan vi fra nu af henholdsvist bruge halvt så meget, eller den samme mængde, og så er det slut.

Denne metode er dog groft forenklet, fordi den CO2, vi udleder, ikke bare viser sig i atmosfæren umiddelbart efter. Mængden af CO2 styres også af mængden af grønne planter på jorden. Hvis der kommer mere vegetation, vil den tage CO2 ud af luften. Omvendt vil f.eks. skovhugst forøge atmosfærens indhold, da kulstof fra træerne frigives. Ændringer af landskaber til mere våde eller mere tørre områder har ligeledes en effekt. Af stor betydning er den gigantiske udveksling af CO2 mellem luften og havet, hvor nettostrømmen kan gå begge veje. Og endeligt er der også de andre klimagasser, f.eks. metan.

Situationen kompliceres yderligere af, at forskerne bruger forskellige scenarier til at forudsige menneskehedens fremtid, herunder energiforbrug, arealanvendelse osv., se fig. 1. Her er vist den årlige CO2-udledning i gigatons (Gt) som følge af de forskellige veje, vi kan vælge at gå.

Fig. 1: Forskellige scenarier for menneskets fremtid, udtrykt ved mængden af CO2 udledt pr. år i Gt. SSP5-8.5 betragtes som absolut ”worst case”, SSP3-7.0 som et realistisk scenarie uden klimatiltag og derunder ligger de forskellige muligheder med flere eller færre begrænsninger i CO2-udslippet. Bemærk at nogle af scenarierne opererer med negativ udledning, dvs. her opsamles og deponeres CO2.  Kilde: (1)

For at få et pålideligt billede af temperaturstigningen er man således nødt til at gribe til de computerbaserede klimamodeller. Det er umådeligt komplicerede programmer, der kun kan køres på supercomputere, og selv da tager en beregning lang tid. Der er over 100 sådanne modeller i verden, men de følger alle det samme grundprincip. Jordens atmosfære opdeles i små kasser og vekselvirkningerne mellem varme, vanddamp, nedbør, stråling osv. udregnes for hver kasse og derefter dens indflydelse på nabokasserne. Princippet er illustreret i fig. 2.

Fig. 2: Illustration af opbygningen af klimamodeller. Kilde: (2)

I følge sådanne beregninger er man nået frem til, at vi ved et mål på 1,5 grader har ca. 420 Gt udledning tilbage. Med 2 graders stigning kan vi udlede 1170 Gt. Den årlige udledning er i øjeblikket ca. 42 Gt, så de to scenarier giver os hhv. 10 og 26 år tilbage, hvis vi hvert år i fremtiden udleder den samme mængde (3). Det forventes vi jo så ikke at gøre, jfr. fig. 1.

100 klimamodeller

Som nævnt er der mange klimamodeller i spil, da næsten hver større klimaforskningsinstitution har udviklet sin egen. Det er ikke nogen stor overraskelse, at modellerne ikke er enige i deres fremskrivninger af temperaturudviklingen. Fig. 3 viser en oversigt over modellernes simulering af fortiden samt en fremskrivning til 2030.

Fig. 3: 90 klimamodellers simulering af fortiden (fra 1983) og frem til 2030. Sorte punkter: Gennemsnit af alle modeller. Grønne og blå punkter: Målte data. Kilde: (4)

Klimamodeller bliver som regel først opstillet efter forskernes bedste overbevisning. Derefter bliver de sat til at simulere fortiden, med alle de kendte parametre, man allerede har målt. I det omfang modellernes resultater afviger fra fortiden, vil man forsøge at justere på dem, så de kommer så tæt på virkeligheden som muligt. Når man er tilfreds med resultatet, kan man så sætte dem til at udregne fremtidens klima, baseret på ét af de scenarier, der er opstillet (jfr. fig. 1).

Når man kigger på kurverne i fig. 3, hvor hver linje er resultatet af én klimamodel, falder det, som nævnt, umiddelbart i øjnene, at de er noget uenige. Dels ligger de ikke særligt tæt i deres forsøg på at simulere fortiden og ude i fremtiden er spredningen meget betydelig. Den mest optimistiske model vil således forudsige, at temperaturen i 2030 kun vil være steget med 0,4 grader i forhold til 1983, mens vi i den anden ende har en model, der forudser 1,6 graders stigning. I følge sidstnævnte skulle vi allerede have nået de 0,4 grader i 1998.

En værdi, man ofte forsøger at udregne, er den såkaldte ECS (Equilibrium Climate Sensitivity = ligevægts klimafølsomhed), som er sluttemperaturen, når atmosfæren er i ligevægt efter en fordobling af CO2-indholdet, dvs. når det er nået ca. 560 ppm (5). Fordelen ved at bruge ECS er, at man så kan sammenligne modellernes resultater direkte. Fig. 4 viser sådan en sammenligning, for 3 sæt af modeller. De tre sæt repræsenterer hver sin generation af modeller. CMIP5, som også er vist på fig. 3, er de modeller, der var grundlaget for IPCC’s 5. statusrapport. Nu er næste generation, CMIP6, ved at blive rullet ud.

Fig. 4: ECS-værdier for 3 generationer af klimamodeller. Kilde: (5)

Fig. 4 illustrerer klimamodellernes helt store problem. De kommer til vidt forskellige resultater for temperaturen i fremtiden. CMIP6-modellerne, der er de nyeste, mest avancerede og derfor gerne skulle være de mest pålidelige, har ECS-værdier, der ligger mellem 1,8 og 5,6 graders temperaturstigning ved en fordobling af atmosfærens CO2-indhold. De har faktisk en endnu større spredning end forgængerne, CMIP5.

Det er helt klart, at højst én af modellerne kan regne rigtigt, og måske er de alle sammen forkerte. Det kan man tydeligt se ud fra fig. 3, hvor de målte temperaturer (frem til 2014) kun er i nærheden af ganske få modelresultater.

Hvor meget CO2 kan vi udlede?

Hele formålet med Paris-aftalen var, at vi skulle indrette vores CO2-udslip, så vi styrer temperaturen under de vedtagne grænser. Men hvilken én af de hundrede modeller skal vi bruge? Selvom en model har vist sig at simulere fortiden nogenlunde godt, er det jo ikke nogen garanti for, at den vil regne rigtigt på fremtiden.

Det kan undre, at der ikke gøres en større indsats for at harmonisere modellerne. Ophavsfolkene burde have en klar videnskabelig interesse i en åben udveksling og debat om fremgangsmåderne. Det synes dog ikke at være tilfældet. Faktisk er klimaforskning omgærdet af megen hemmeligholdelse af data og programmer til modelberegninger. Man kan kun gisne om årsagen, men det er et særdeles lukrativt forskningsområde, hvor bevillingerne fra regeringerne er rigelige, og der er prestige for hvert universitet i at have sin egen model.

FN’s Klimapanel, IPCC har valgt at acceptere at bruge gennemsnittet af alle modellernes resultater. Så passer de nogenlunde, skriver IPCC (6).

Men hvis vi nu betragter spredningen mellem modellernes resultater som et udtryk for usikkerheden, hvad betyder det så for den tilladte udledning af CO2, målt i gigatons?

Fig. 5: udvikling i temperatur 1990-2100 i scenarie tæt på SSP3-7.0 (jfr. fig. 1). Kilde: (7)

Fig. 5 viser spredningen i resultater frem mod år 2100 mellem en række modellers fremskrivninger. Det underliggende scenarie for verdens udvikling er IPCC’s SRES A2, som ligger rimeligt tæt op ad SSP3-7.0 (8), ref. fig. 1.  Udgangspunktet for kurverne på fig. 5 er 1990 hvor temperaturanomalien er sat til 0 grader. Den ligger ca. 0,6 grader over det førindustrielle niveau.

På figuren er indtegnet linjer, der flugter med temperaturerne 0,9 og 1,4 grader, svarende til de 1,5 og 2 graders total stigning fra Paris-aftalen.

For de 2 grader kan vi se, at den mest optimistiske kurve regner med, at denne temperatur først nås i år 2100. Gennemsnitskurven rammer linjen omkring 2050. Ifølge fig. 1 er den årlige udledning for SSP3-7.0-scenariet i år 2100 ca. 80 Gt. Den er steget nogenlunde lineært fra de nuværende 40 Gt/år, så vi kan regne med en gennemsnitsværdi på 60 Gt/år. I løbet af de 80 år kan vi således have en samlet udledning på 60 x 80 eller 4800 Gt.

Omvendt bliver resultatet for den mest pessimistiske situation at vi allerede rammer de 2 grader i 2045. Der er udledningen ifølge fig. 1 ca. 60 Gt/år, således at vi får en samlet tilladelig udledning på 50 Gt/år x 25 år = 1250 Gt, sidstnævnte er i øvrigt ikke langt fra spådommen længere oppe (3).

For 1,5 graders stigning får vi tilsvarende årstallene 2070 og 2030 og udledninger på hhv. 2750 og 450 Gt.

Disse tal gør en enorm forskel, når vi skal planlægge reduktioner i vores udledninger. Fig. 6 viser de to situationer i scenariet med 2 graders stigning. Det pessimistiske CO2-budget (“Lav total”) kræver, at verdens udledning så småt begynder at falde inden for de næste 20 år, og derefter aftrappes til 0 inden 2070. Med det optimistiske budget (“Høj total”) kan vi tillade en gradvis stigning over de næste 30 år op til et niveau, der er godt 60 % højere end det nuværende, og derefter gradvist aftrappe i resten af århundredet. Selv i 2120 vil budgettet ikke være brugt op.  

Fig. 6: Nedtrapningen af CO2-udledningerne for at sikre maks. 2 graders stigning

Konklusion

Paris-aftalen taler om at begrænse den globale opvarmning til 2 grader celsius, eller helst 1,5 grader. Der er så opstillet budgetter for hvor meget mere CO2, der må udledes, hvis vi skal holde os under disse temperaturer. Disse tal bruges til at beregne hvor store reduktioner i udledningerne, de enkelte lande skal tegne sig for, på kort sigt og længere ud i fremtiden.

Grundlaget for beregningerne er IPCC’s temperaturfremskrivninger, der igen er hentet fra klimamodellerne. Modellerne beregner sammenhængen mellem CO2-udledningerne (udtrykt ved koncentrationer i atmosfærens luft) og den globale temperatur.

Imidlertid er modellerne alt andet end enige om denne sammenhæng. Et manglende samarbejde mellem klimaforskerne har ført til, at modellerne er i indbyrdes konkurrence, og hen over årene er deres resultater kommet til at afvige mere og mere fra hinanden, i stedet for gradvist at tilnærme sig, som man normalt ville forvente i den videnskabelige verden.

Afvigelserne mellem modellerne er så store, at man f.eks. ved en ønsket stigning på maksimalt 2 grader kan få tal for CO2-budgettet på mellem 1250 og 4800 Gt. Der er næsten en faktor 4 til forskel og konsekvenserne for samfundsudviklingen vil være vidt forskellige. Det ene tal kræver en voldsom opbremsning i forbruget af fossile brændsler allerede nu, mens det optimistiske tal vil tillade en stigning i de næste 30 år og derefter et meget gradvist fald.

Kun én, eller rettere maksimalt én, af modellerne kan være rigtig. Men hvilken én? Måske var det et område, hvor klimaforskningen kunne trænge til noget mere konsensus.

Referencer

(1): https://www.carbonbrief.org/cmip6-the-next-generation-of-climate-models-explained

(2): https://www.climate.gov/file/atmosphericmodelschematicpng

(3): https://www.mcc-berlin.net/en/research/co2-budget.html

(4): https://www.drroyspencer.com/2014/02/95-of-climate-models-agree-the-observations-must-be-wrong/

(5): https://thebreakthrough.org/issues/energy/cold-water-hot-models

(6): IPCC Assessment Report No. 5 s. 767

(7): https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2019.00223/full

(8): https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/03/sres-en.pdf

Please follow and like us:
Del på de sociale medier

8 Comments

  1. Peder Kruse

    “Måske var det et område, hvor klimaforskningen kunne trænge til noget mere konsensus”

    Det er ikke konsensus vi mangler, tværtom. Man burde i stedet for ophæve det grundforsknings forbud (science is settled – efter Groupthink modellen), som aktivt har bremset/stoppet den videnskabelige udvikling i klimaforskning.

    I dag begrænser resultaterne fra forskningen sig til stadig mere dystopiske horoskoper med grundlag i en gammel teori om kausalitet mellem CO2 og klodens temperatur. En teori som i virkelighedens verden falsificeredes, da vi fik data for CO2 og temperatur fra iskerneboringerne. Heraf fremgår det tydeligt at temperaturen er hesten og CO2 vognen omkring skift mellem istid og mellemistid.

    Denne erkendelse konflikter med billedet af CO2 som hesten og temperaturen som vognen.

    Meget tyder på at CO2s forøgede klimaeffekt er mindre end baggrundsstøjen i det kaotiske klimasystem med stor konduktion, konvektion, fordampning og fortætning, vind og vejr.

    Astrologien så kun sigtelinierne mod de kendte planeter set fra jorden.

    Klimaforskningen ser kun varmetrafikken i atomernes rotationer, svingninger og vrid i klimagasserne.

  2. Ole Weibel

    Er der virkelig konsensus om, at co2-værdier over 280ppm skyldes menneskeskabt udledning?

  3. Bent Kim Jepsen

    IPCC antager, at 60,76% CO2 fra menneskelig aktivitet forbliver i atmosfæren og 39,24% i dybt hav. IPCC forklarer ikke, hvorfor menneskelig CO2 virker anderledes end naturlig CO2. Naturlig CO2 har 90,29% i dybt hav. 14,33% i atmosfære, 6,08% i land og 2,19% i overfladehav. IPCC´s antagelse refererer ikke ikke målinger af nogen art. Hvis den menneskeskabte CO2 opfører sig som CO2 iøvrigt, så vil den fordele sig på samme måde…

  4. Peder Kruse

    CO2 fra fossile brændsler indeholder meget lidt kulstof 14, som skabtes ved kosmisk stråling for meget længe siden, og man kan måle, at kulstof 14 niveauet har været faldende i den atmosfæriske opblandede CO2, har jeg læst.

  5. Jens Hintze

    Tilsyneladende har man i beregningen af CO2’s påvirkning af temperaturen forudsat, at CO2 alene har forårsaget tmeraturstigningen genem de sidste fire årtier. I den beregning mener jeg at man har overset, at vindhastigheden verden over er aftaget med 20 til 27 % i takt med den grønne omstilling. I Danmark er faldet i den gennemsnitlige vindhastighed 22,4 %, svarnde til at vinden har mistet over halvdelen af sin styrke. Den reducerede vindhastighed betyder, at luften opholder sig 29 % længere tid over land, hvor den vil modtage tilsvarende mere solopvarmning, dermed stiger temperaturen. Den reducerede vindhastighed betyder ligeledes mindre køling af jordoverfladen, mindre fordampning fra jorden og fra vegetationen og dermed yderligere forhøjet temperatur. Endelig betyder den reducere vindstyrke, at omrøringen i vandsøjlen i havet og i de indre farvande reduceres, det betyder varmere overfladevand og dermed allerede forhøjet lufttemperatur før vinden har passeret kystlinjen. Min forventnig vil være, at disse bidrag alene vil kunne forklare hovedparten at den temperaturstigning vi har set gennem de sidste fire årtier. Dermed vil der være behov for at revurdere betydningen af stigende CO2 indhold i luften. Om den stigenede overfladetemperatur vil kunne påvirke CO2 indholdet i luften, er vel også en faktor, der bør undersøges.

  6. Børge krogh

    Den største bekymring med IPPC / COP “lederskabet” er den åbenlyse negligering af det faktum at der har været store udsving i temperaturen uden en tilsvarende variation i CO2 andelen, set i historisk perspektiv. “Middelaldervarmen” og den “lille istid” er klokkeklare eksempler fra nedskreven historisk tid.
    Uden at have en god forklaring på disse gamle data er man ikke gået særlig “videnskabeligt” til værks, når emnet er forudsigelser om jordens kommende globale temperatur.

  7. Ole Weibel

    Jeg synes ikke rigtigt jeg har fået svar på mit spørgsmål eller også er det for kompliceret.

  8. Finn Jensen

    Til belysning af Ole Weibels spørgsmål er her et link til en artikel af Dr. Roy Spencer :
    http://www.drroyspencer.com/2014/08/how-much-of-atmospheric-co2-increase-is-natural/.

    Det korte svar er, at der ikke er konsensus. Spencer påpeger et par steder i artiklen et område, som IPCC ikke har styr på. Endvidere rejser han nogle spørgsmål angående troværdigheden af påstanden om, at al CO2 over de 280 ppm kun er fra menneskeskabte aktiviteter.
    Han mener, at ingen har evidens for at sige, at påstanden er rigtig.

Leave a Comment

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

*