Også i klimavitskapen kan vi lære av fortida. Vi veit stadig meir om korleis klimaet før termometer og meterorologiske normalperiodar var funne opp – til og med for fleire millionar år tilbake.
Lars Ursin, journalist i Norsk klimastiftelse
Lars Ursin, journalist i Norsk klimastiftelse
Innsikt: Paleoklima

Paleoklima tyder bokstaveleg talt fortidsklima. I klimaforsking er paleoklimatologi studiet av klimaet i tida før ein registrerte vêrdata systematisk.

Vi har nøyaktige temperaturmålingar som strekker seg tilbake til 1800-talet. Og vi har nøyaktige målingar av CO2 i atmosfæren tilbake til 50-talet. Likevel veit forskarane korleis klimaet var i vikingtida. Og rundt siste istid. Og endå lenger tilbake. Knepet er å bruke fleire sett av indirekte metodar for å rekonstruere klimaet i fortida, forklarar paleoklimatolog Nele Meckler.

LES FAKTALUKK FAKTA

Saka stod først publisert hjå Energi og Klima. 

2°C: – Korleis kan de seie noko om – til dømes – temperaturen på jorda i tida før vi fikk termometer?

Anna Nele Meckler er forskingsleiar ved Bjerknessenteret og førsteamanuensis ved Universitetet i Bergen. Foto: UiB

Nele Meckler: – Til det brukar vi det vi på fagspråket kallar proksi-metodar i geologiske eller biologiske arkiv. Det er rett og slett ulike naturlege fenomen vi kan bruke til å rekne ut temperatur, utan at vi kan lese den av direkte. Fenomenet er då arkivert, måten vi brukar informasjon til å rekne ut temperaturen på er proksi-metoden.

Akkurat som historiebøker dreier dette seg om informasjon som er lagra ein stad, og som vi kan lese av. Forskjellen er at arkiva for fortidsklima gjerne inneheld data som berre gjev oss indirekte informasjon om det vi er ute etter. Det er difor vi snakkar om proksi-metodar – fordi vi ikkje kan lese av til dømes temperatur direkte.

Måler klimaet indirekte

– Har du nokre døme på slike arkiv?

– Eitt enkelt døme er tre: Årringane på tre gjev oss informasjon både om kor gammalt treet er, og vekstforholda det levde under.

Sediment i havbotnen er eit anna arkiv. Endringar i skjel vi finn i slike sediment kan seie noko om temperaturen i havet på den tida sedimenta vart avsette. Andre: I iskjernar kan vi finne støv eller luftbobler, og samansetninga av sjølve isen endrar seg med temperatur. I sediment frå innsjøar kan vi finne urgammal pollen. Og det finst mange fleire.

Felles for dei alle er at dei gjev oss informasjon om noko vi veit heng nøye saman med temperatur eller andre klimaforhold. Når vi ikkje kan måle temperatur direkte, vert dette det beste alternativet.

– Kor langt tilbake i tid går desse arkiva?

– Det varierer veldig. Årringar, til dømes, kan gå nokre tusen år tilbake. Iskjernar på Grønland tek oss tilbake til siste mellomistid – kring 120.000 år sidan. På Antarktis har vi fått ut informasjon frå iskjerneprøvar som er 800.000 år gamle. No vil forskarar også hente ut iskjernar som kan vere 1,5 millionar år gamle. Sediment frå havbotnen kan ta oss mange millionar år tilbake.

Det viktigaste er å ikkje støtte seg til berre éin type arkiv, eller éin metode. Det er store feilkjelder i mange av desse – difor er det viktig å heile tida kryssjekke med ulike metodar og data frå ulike arkiv. Det gjev oss eit stadig betre bilete av korleis klimaet har utvikla seg over fleire millionar år.

Artssamansetninga avslører

– Kva meiner du eigentleg med proksi-metodar? 

– Viss arkivet er mediet vi henter informasjonen frå, er altså proksi-metoden måten vi henter ut informasjonen. I dømet i stad med årringar frå tre er treet eit arkiv, medan årring-teljing og måling av breidda er proksimetodane.

Det er mange ulike metodar, som kan ha ulike fordelar og ulemper. Til dømes ser vi ofte på isotopar av oksygen. Samansetninga av oksygen-isotopar kan seie oss noko om temperaturen. Samstundes kan dei også verte påverka av nedbør og kor mykje is det var på land.

Eller vi kan sjå på endringa i artssamansetninga i sediment. Artane av skjel vi finn i havsediment kan til dømes gje oss informasjon om klimaet har endra seg. Nokre artar likar varmare område, nokre kalde. Tilsvarande for pollen frå botnen av innsjøar, som kan gje ein indikasjon på kva plantar vi fann i eit område i ei gjeve tidsperiode. Viss samansetninga er ulik frå eitt lag til neste, kan vi gå ut frå at klimaet har endra seg i den perioden.

Vi kan òg leite etter biomarkørar. Det er ulike typar organiske molekyl som organismar brukar i cellene sine avhengig av kva slags klima det er. Finn vi igjen desse molekyla, kan vi dra ut informasjon om kva slags miljø cella som laga molekylet opphaldt seg i.

– Men korleis finn de ut meir nøyaktig kva temperaturar det er snakk om? 

– For dei fleste av slike metodar må vi lage ei såkalla kalibrering. Vi brukar metodane på material som vert danna i dag, der vi veit temperaturen dei vert danna under. Dersom vi antek at denne samanhengen gjeld også tilbake i tid, kan vi få ein god indikasjon på temperaturane då.

Og som sagt – di flere ulike metodar og ulike arkiv vi brukar, di meir pålitelege mål får vi.

Bobler av gamal luft

– Det var temperatur. Kva med CO2-konsentrasjonen i atmosfæren?

– I iskjernar kan vi finne bobler av gamal luft, og ta direkte luftprøver frå dei. Det er det mest nøyaktige målet vi kan få. Dersom vi ikkje kan måle direkte, viss vi til dømes skal gå lenger tilbake enn iskjernane, må vi også her bruke indirekte metodar.

Ein måte som har vist seg å vere påliteleg, handlar igjen om å studere isotopar, denne gongen i grunnstoffet bor.

Når CO2 løyser seg i vatn, vert vatnet surare. Det påverkar igjen bor i vatnet og deira isotopar. Førekomsten av bor-isotopane vert altså påverka av surheitsgrada i vatnet. Desse isotopane vert bygd inn i skjel av organismar. Finn vi fossilar av dei, kan vi sjå på forholdet mellom dei ulike bor-isotopane og dermed igjen få ein indikasjon på CO2-nivået. Vi får med andre ord ein indikasjon både på kor surt vatnet var, og kor mykje COsom var i atmosfæren på same tid.

– Kor langt tilbake går desse arkiva?

– Dei dataa eg kjenner går tilbake rundt 50 millionar år. Men det er utfordringar ved denne metoden, og spesielt når ein går så langt tilbake i tid. Først og fremst at vi ikkje kjenner så godt til den kjemiske samansetninga i havvatnet så langt tilbake. Det kan påverke dette signalet. Samstundes: Dei som brukar denne metoden, ser gjerne også på sediment som overlappar i tid med iskjernane. Dei får akkurat same signal med denne indirekte metoden som ein gjer med den direkte metoden – altså måle frå iskjernane. Det er jo ein god indikasjon.

Sjå video av korleis forskarar på EastGRIP-basen arbeider med iskjernar:

Klimamodellar bakover i tid

– Er det meir utfordrande å måle CO2 indirekte enn temperatur?

– Viss vi snakkar om perioden før vi har iskjernedata, er det noko meir utfordrande, ja. Samstundes er det viktig å jobbe med dette. For at vi skal vete noko om klimaet vi er på veg inn i no, må vi ganske mange millionar år tilbake i tid før vi finn noko tilsvarande.

Difor vert klimamodellar brukt til å studere klimaet ikkje berre framover i tid, men også bakover. Vi jobbar med å rekonstruere forhistorisk klima så nøyaktig som mogeleg. Det vil hjelpe oss både med å teste klimamodellane – viss vi køyrer dei bakover i tid, kan vi sjå om dei er riktige ved å sjekke mot rekonstruerte temperaturar. Samstundes, når vi for den eldste perioden berre har spreidde punktmålingar å gå ut frå, vert det også viktig å bruke klimamodellar for å få overblikk over prosessane over heile verda på den tida. Kva endringane den gang gjorde med klimasystemet. Det kan også gje oss ein idé om kva vi står overfor no.

– Ja, apropos det – kva veit vi om klimaet den gongen samanlikna med dagens?

– Vi veit at dei siste 2,6 millionar åra – den perioden vi kallar kvartær – har vore prega av vekslingar mellom istider og mellomistider. Og at det inntil heilt nyleg har vore ein periode prega av nedkjøling over det heile. Istidene har vorte kaldare gjennom dei siste 2,6 millionar åra.

– Og lenger tilbake?

– Då veit vi at det var mykje varmare. Og då var også CO2-konsentrasjonen høgare. Til dømes i Pliocen-perioden – frå 5,3-2,6 millionar år sidan – var kloden stabilt varm – med CO2-konsentrasjonar i atmosfæren på rundt 400 ppm, altså omtrent som i dag.

Sidan CO2-konsentrasjonen var stabil, hadde klimaet hatt tid på å kome i likevekt – det er jo ikkje tilfellet no. Likevel kan det gje ein indikasjon om kor vi kunne vere på veg dersom vi hadde klart å stanse utsleppa i dag. Det gjer vi riktignok ikkje, konsentrasjonen vil auke ytterlegare, men dette er likevel ein spesielt interessant periode i fortida for oss å forske på.

2-3 grader varmare, 6-30 meter høgare havnivå

– Kor mykje varmare var kloden i den perioden – Pliocen – samanlikna med i dag?

– Her må vi ta atterhald, fordi vi trass alt har målingar frå ganske få stadar. Så vi har måtta ta klimamodellar til hjelp. Dei viser at i den varmaste perioden i Pliosen har kloden nok vore i gjennomsnitt omtrent 2-3 grader varmare enn i dag. Havnivået kan ha vore 6-30 meter høgare enn dagens. Men merk at her er store usikkerheiter. Og dette er altså i eit stabilt klima, som antakeleg har teke mange tusen år å etablere.

Det som likevel er ganske tydeleg, både frå denne perioden og til tidlegare perioder med endå varmare klima, er at temperaturgradienten vart mindre då det vart varmare. Altså: Forskjellen i gjennomsnittstemperatur frå låge breiddegrader – nær ekvator – til høge breiddegrader – nær polane – er mindre enn i kaldare perioder. Så mønsteret vi ser i oppvarminga i dag – som er betydeleg kraftigare nær polane enn rundt ekvator – er altså noko vi antakeleg har sett før.

– Men då er det hald i det, då, når folk seier at «jorda har vore varmere før, dette er eigentlig heilt naturlig»?

– Vel, ser du jorda si utvikling over mange millionar år, kan du i det minste seie at det har vore så varmt før, ja. Men det som skjer no er nok ganske unikt.

Endringane den gongen skjedde over mykje lenger tid. COauka eller minka på grunn av vulkansk aktivitet og endringar i havsirkulasjon, temperaturendringane gjekk langsamt. Jordsystemet hadde tid til å kome i likevekt. Og likevel snakkar vi altså om perioder der rundt halvparten av jorda sine artar døydde ut på relativt kort tid. Kanskje nokre tusen år. No skjer dei same endringane i CO2-konsentrasjon og temperatur over nokre titals år. Det set det som føregår no i eit heller alvorleg perspektiv, spør du meg.

Det som skjer no er nok ganske unikt

Når vi ser så langt tilbake, forstår vi kanskje betre at ei verd med eit stabilt klima med den CO2-konsentrasjonen vi er på veg mot ser veldig annleis ut enn vår verd gjer i dag. Eg trur ikkje vi ville kjent oss igjen: Det var ikkje is verken på polane eller på Grønland, havnivået var fleire titals meter høgare, det var ein heilt annan fauna og flora, spesielt på våre breiddegrader.

Det er klart at livet generelt på jorda vil overleve dei endringane vi har sett i gang. Men det fører til eit heilt anna miljø enn eg trur dei fleste kan førestille seg.

Therese Hugstmyr Woie, leiar i Natur og Ungdom. Foto: Thor Due/NU

LES OGSÅ

ANNONSE