Forskare klargör startpunkten för mänskligt orsakade klimatförändringar

Värmeväxthusgaser började värma världshaven i början av 1800-talet, årtionden tidigare än vad man tidigare trott, enligt en ny studie.

Vetenskapsmän betraktar i allmänhet den senare delen av 1800-talet som den tidpunkt då mänsklig aktivitet började påverka klimatet. Men i den nya studien flyttas detta datum fram till 1830-talet.

Studien, som publiceras i dag i tidskriften Nature, bygger på ett nytt register över den tropiska havsytans temperatur som går tillbaka till år 1500 och som fångats i fossila koraller och små marina organismer.

Fyndet tyder på att klimatsystemet reagerar på växthusgaser snabbare än vad man trott, säger författarna, vilket får konsekvenser för förståelsen av framtida klimatförändringar.

”Industriell era”

När det mänskliga samhället började industrialiseras började vi förändra atmosfärens kemi genom att tillsätta koldioxid i luften, börjar författarna till dagens artikel.

Men för att veta hur mycket uppvärmning vi har sett måste man jämföra temperaturen nu med en tid innan världen började känna av effekterna av industrialiseringen. Forskare kallar denna baslinjeperiod för ”förindustriell” och perioden sedan dess för ”industriell era”.

Men det är svårt att definiera dessa termer, förklaras det i artikeln:

”Det är svårt att fastställa en otvetydig tidpunkt för när den industriella eran startade, och det är en del av diskussionen om en formell definition av antropocen.”

Naturliga inspelare

Vad vi betraktar som det moderna temperaturregistret består av många tusen mätningar från luften ovanför land och havsytan, insamlade av fartyg, bojar och ibland även satelliter.

För att belysa den svåra frågan om när den av människan orsakade uppvärmningen började använder sig författarna till den nya studien av en annan typ av temperaturregister.

Koraller och små fossila marina organismer som ligger begravda i havsbottnen fungerar som naturliga register för tidigare havstemperaturer. Tillsammans med trädringar och iskärnor, som ger en bild av landtemperaturer under jordens historia, är de alla exempel på ”klimatproxy”.

Om man lägger till informationen från proxyerna förlängs det instrumentella temperaturregistret i dagens studie tillbaka i tiden till 1500 e.Kr. Den skiljer sig från tidigare studier som använder klimatproxies eftersom den använder en helt ny temperaturrekonstruktion för de tropiska oceanerna.

Oceaner är viktiga för att förstå det globala klimatet eftersom mer än 90 procent av den värme som når jordens yta hamnar där. Förändringar i hur mycket värme oceanerna tar upp är en av anledningarna till att vi ser perioder med snabbare och långsammare temperaturförändringar genom jordens historia.

’Time of emergence’

Även om man antar att forskarna hade en perfekt dataregistrering som går tillräckligt långt tillbaka i tiden, så skulle det fortfarande vara svårt att fastställa ett startdatum för den industriella eran. Detta beror på att det faktum att man upptäcker en ”signal” om klimatförändringar i temperaturregistret inte nödvändigtvis är detsamma som när uppvärmningen faktiskt började.

Den tidpunkt då en trend blir tydlig i medeltemperaturdata för en viss region – känd som ”uppkomsttidpunkten” – beror på när källan till uppvärmningen börjar, hur snabbt den sker och hur mycket bakgrundsbrus som skymmer signalen.

Naturliga fluktuationer i klimatet från ett år till ett annat kan t.ex. innebära att en trend kanske inte kan upptäckas förrän flera decennier efter det att det som driver den börjar få effekt.

Det instrumentella temperaturregistret visar att signalen om stigande temperaturer uppstod i det tropiska havet omkring 1950-talet. Dagens studie använder sig av den extra information som fångas upp i proxyregistret för att spåra början på uppvärmningen hela 120 år bakåt i tiden, till 1830-talet.

Professor Nerilie Abram, forskare i jordens tidigare klimat vid Australian National University och studiens huvudförfattare, säger:

”Någon som levde på 1830-talet eller till och med på 1890-talet skulle inte ha kunnat se att en sådan här förändring var på gång”, säger hon. ”Det är genom att vi nu har den här långa registreringen som sträcker sig nästan 200 år från den punkten som vi kan gå tillbaka och säga: ’Det var här som förändringarna började’.”

Arktis uppvärmning började också i början av 1830-talet, enligt artikeln, även om signalen inte framträder tydligt i temperaturregistret förrän efter 100 år på grund av ”bruset” som kommer från den naturliga variabiliteten. Det är i Arktis som forskarna ser den snabbaste temperaturökningen, den så kallade arktiska förstärkningen.

Den södra hemisfären uppvisade en trögare reaktion, med en uppvärmning som började i slutet av 1890-talet och en tydlig signal som inte framträdde förrän på 1960-talet. Även om delar av Antarktis har värmts upp – särskilt den antarktiska halvön och västra Antarktis – finns det inget tydligt fingeravtryck av uppvärmning över kontinenten som helhet, konstateras det i dokumentet.

Den viktiga punkten i studien är att början av uppvärmningen i det tropiska havet på 1830-talet är tidigare än vad som vanligen antas från de instrumentella uppgifterna och från andra proxyrekonstruktioner som huvudsakligen har fokuserat på landtemperaturer på norra halvklotet.

Dr Ed Hawkins, en forskare vid University of Reading som inte var involverad i studien, säger att den visar att en period av ”ihållande uppvärmning” inleddes i början av 1800-talet och fortsätter fram till idag. Han säger till Carbon Brief:

”Denna signal om uppvärmning framträdde ovanför bruset av bakgrundsvariabilitet under 1900-talet för de flesta delar av jordklotet. Detta är ytterligare bevis för att klimatet redan har förändrats avsevärt sedan den förindustriella perioden.”

Hawkins har också publicerat arbete om ”tid för uppkomst”. Men i stället för att titta tillbaka i historien tittar han framåt på när temperatur och nederbörd i olika delar av världen sannolikt kommer att framträda från den nuvarande naturliga variabiliteten.

Sak och verkan

Medveten om att inte dra förhastade slutsatser om källan till uppvärmningen i början av 1830-talet använde Abram och hennes kollegor klimatmodeller för att undersöka vilka typer av externa faktorer som skulle kunna vara ansvariga.

Upp till början av 1800-talet orsakade en rad vulkanutbrott en avkylning av jorden. En viss uppvärmning följde när klimatet återställdes, men det räcker inte för att förklara vad som hände efteråt, förklarar medförfattaren Nicholas McKay från Arizona University.

”Om man kör modellerna med enbart vulkaner och ingen ökning av växthusgaser ser man en uppvärmning med början i början av 1800-talet. Men sedan planar den ut, och uppvärmningen fortsätter inte under 1900-talet.”

Det är bara genom att inkludera växthusgaser i modellen som forskarna ser ett mönster av uppvärmning som stämmer överens med vad proxyräkenskaperna tyder på att världen faktiskt har upplevt, säger McKay.

Overkänslig

Vetenskapen om hur snabbt jorden reagerade på växthusgaser i början av den industriella eran säger forskarna en hel del om klimatsystemets känslighet.

Att sätta en siffra på hur mycket den globala temperaturen stiger som svar på en fördubbling av koldioxid – den så kallade klimatkänsligheten – är en viktig fråga inom klimatvetenskapen eftersom det hjälper till att mer exakt förutsäga hur mycket uppvärmning vi kommer att få se i framtiden.

Men även om dagens studie tyder på att världshaven är känsligare än vad man tidigare trott finns det en del goda nyheter att ta med sig från detta, menar författarna. Om vi kan minska utsläppen av växthusgaser kan det finnas vissa regioner där vi kan se snabba återbetalningar, menar Abram.