Global oppvarming: Slik reknar ein ut temperaturauken

Artikkelen var først publisert i Energi og klima.

Paris-avtalen har som utgangspunkt at global temperatur skal avgrensast til godt under 2 °C samanlikna med førindustrielt nivå, og det skal jobbast for å avgrensa oppvarminga til 1,5 °C.

Paris-avtalen definerer likevel ikkje kva ein meiner med global temperatur eller førindustrielt nivå, heller ikkje korleis temperaturdifferansen skal reknast ut. Difor finst det fleire publiserte verdiar på storleiken til global oppvarming mellom førindustriell tid og i dag. I tillegg vil det alltid vere uvisse knytt til fastsetjing av global temperatur, slik at temperaturdifferansen kan uansett ikkje avgjerast eksakt.

I denne artikkelen går eg gjennom korleis klimaforskarar arbeider med å måle og analysera den globale temperaturutviklinga, kva forskingsmessige val som vert teke og korleis dei påverkar resultat og formidling. Artikkelen munnar ut i eit forslag om korleis auken i temperatur frå førindustriell tid til i dag kan reknast ut.

Det grunnleggjande først: Vêr vs klima

Vêret er kva vi opplever frå dag til dag, og frå år til år. Klima er typisk vêr for nokre tiår.

Standard normalperiode i meteorologi

For vêrvarsling brukar ein som oftast 30-årsperioden 1961-1990 til å talfeste normaltemperatur, normalnedbør, etc. Ein stad sitt temperatur- eller nedbørsavvik er då forskjellen mellom målt temperatur og normaltemperatur, eller mellom målt nedbør og normalnedbør.

Frå og med 2021 vert sannsynlegvis normalperioden skyvd fram til 30-årsperioden 1991-2020. Standard normalperiode – eller «normalvêret» – ligg difor ikkje fast, men representerer vêret i den nære fortida.

Les også om korleis temperaturen på Svalbard viker frå normalen. 

Ulike normalperiodar for klimastudiar

For klimaanalysar og -studiar vert det ikkje nytta fastsette normalperiodar. Til dømes nyttar NASA Goddard Institute for Space Studies (GISS) normalperioden 1951-1980, Met Office Hadley-senteret i England nyttar 1961-1990 og National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) nyttar 1901-2000. Det sentrale her er at normalperioden er tilstrekkeleg lang – minimum 30 år – slik at normalperioden i liten grad vert påverka av naturlege variasjonar i atmosfære og hav.

«Normalvêret» ligg ikkje fast, men representerer vêret i den nære fortida

Årsaka til at det nyttast ulike normalperiodar for klimastudiar er, for det første, at det ikkje er definert éin fast normalperiode. For det andre er det rett fram å samanlikna ulike datasett så lenge normalperioden er kjent, så kva normalperiode som vert nytta har av difor lite å seie. For det tredje er klimastudiar primært opptatt av å identifisera og forstå endringar over tid. Slike endringar er ikkje avhengig av val av normalperiode. Og endeleg, vert det først valt ein normalperiode for klimastudiar, vert denne generelt ikkje endra for å unngå moglege misforståingar og for å sikra at figurar og tabellar ligg mest mogleg fast.

Til dømes er årsaka til at NASA GISS nyttar normalperioden 1951-1980 at senteret sin første temperaturanalyse vart gjort rundt 1980, og at perioden 1951-1980 då dekte dei siste 30 år med observasjonar. Normalperioden har sidan blitt oppretthalde (Hansen mfl. 2010).

NOAA nyttar normalperioden 1901-2000 for «…conceptual simplicity», medan Hadley-senteret nyttar standard normalperiode 1961-1990.

Les også: Kvifor er det alltid fint vêr i eksamenstida?

Førindustriell tid og global landtemperatur

Førindustriell tid er ofte definert som perioden før industrialiseringa skaut fart på slutten av 1700- og starten av 1800-talet. Men denne perioden, til dømes det 18. hundreåret, kan ikkje nyttast til å bestemme førindustriell, global temperatur sidan (moderne) termometermålingar av temperatur, med ei viss geografisk utbreiing på jorda, først fann stad på andre halvdel av 1800-talet.

Dette vert illustrert i figuren under, som viser endring av målt landtemperatur, som gjennomsnitt breiddegrad for breiddegrad, sidan 1850. Kvit farge viser kor målt landtemperatur ikkje er tilgjengelig. Først frå rundt 1880 er det relativt god geografisk dekning, difor er det vanskeleg å fastsetje global temperatur før dette. Av same grunn er det vanleg å bruka tiåra frå og med 1880 for å estimera førindustriell temperatur.

Endring av målt landtemperatur (°C) på jorda for 1850-2018 basert på analyse frå Climate Research Unit. kvite felt viser område utan data. Endringa er vist relativt til standard normalperiode 1961-1990; dei grøne konturlinjene viser 1, 2 og 3 °C oppvarming. Figur av Helge Drange, Universitetet i Bergen/Bjerknessenteret.

Global land- og havtemperatur

Figuren over viser målt temperatur på land. Men sidan jordas landområde berre utgjer rundt 29 prosent av jordas overflate, treng vi også verdiar for havets overflatetemperatur for å fastsetje global temperatur. Temperatur frå havets overflate har blitt samla inn frå skip tilbake i tid, og i nyare tid også frå bøyer som dels er forankra, dels fridrivande, og frå satellitt.

Kombinerer ein temperaturmålingane frå land og frå hav, og gjer ein statistisk analyse av desse, får ein utvikling av global temperatur, breiddegrad for breiddegrad, som vist i figuren under.

Endring av målt land- og havtemperatur (°C) på jorda for 1850-2018 basert på analyse frå Climate Research Unit. Kvite felt viser område utan data. Endringa er vist relativt til standard normalperiode 1961-1990; dei grøne konturlinjene viser 1, 2 og 3 °C oppvarming. Figur Helge Drange, Universitetet i Bergen/Bjerknessenteret.

Les også: NASA har oppdaga gigantisk holrom i ein av verdas viktigaste isbrear

Førindustriell global land- og havtemperatur

Basert på figuren over kan global, førindustriell land- og havtemperatur fastsetjast som middelverdi for til dømes perioden 1880-1930.

Oppvarming mellom førindustriell tid og i dag

Global oppvarming mellom 2018 og førindustriell tid krev fastsetjing av dagens temperatur. Sidan global temperatur varierer frå år til år – som er forventa grunna naturleg førekommande variasjonar i hav og atmosfæren («vêret») – er det ikkje fornuftig å bruka temperatur for enkeltåret 2018 som utgangspunkt for oppvarminga mellom førindustriell tid og i dag. Dette er illustrert med figuren under, som viser global årstemperatur for perioden 1880-2018. Skulle vi bruke enkeltår som utgangspunkt for oppvarminga, ville til dømes global oppvarming auka i betydeleg grad mellom 2014, 2015 og 2016, men falt i 2017 og 2018. Ei meir korrekt skildring er at global temperatur aukar over tid.

Endring av årleg, global temperatur (°C) for 1880-2018 relativt til snitttemperaturen for perioden 1961-1990 basert på to ulike globale temperaturanalysar (utdypende informasjon). Farga søyler viser tiårsmidla temperaturendringer relativt til 1961-1990. Vi ser at årleg, global temperatur varierer i betydelig grad, i hovudsak grunna naturlige variasjonar i hav og atmosfære, men også grunnet klimavirkningen av store vulkanutbrudd. En klar oppvarming kan sees de siste 50 år. Figur Helge Drange, Universitetet i Bergen/Bjerknessenteret.

Eit mogleg val for å estimera global oppvarming sidan førindustriell tid kan då vere å sjå på utviklinga av global temperatur for dei siste 30 år, og samanlikne denne med førindustriell temperatur.

I figuren under er den lineære trenda for global temperatur for 30-årsperioden 1989-2018 vist. Trendlinja gjev utviklinga i temperatur over tid, som gjev eit riktigare bilete enn om vi hadde valt temperatur for eit enkeltår.

Som figuren over, men no med lineær trend for dei siste 30 år, samt for ein «førindustriell» periode, i dette tilfellet valt som snitttemperatur for 1880-1930. Figur Helge Drange, Universitetet i Bergen/Bjerknessenteret.

Global oppvarming sidan førindustriell tid kan no estimerast som temperaturdifferansen mellom endepunktet til den lineære temperaturtrenda for dei siste 30 år, og førindustriell temperatur. Dette gjev, i dømet over, ei oppvarming på 1,05 °C. Andre val og andre datasett vil gje verdiar som er samanliknbare, men generelt ikkje identiske med denne oppvarminga.

Nøyaktigheita til globale temperaturanalysar

Kvar einaste temperaturmåling vil ha ei viss usikkerheit. Og sidan heile jorda ikkje er dekt med termometer, vil det òg vere ei viss usikkerheit knytt til dekningsgrad. Urbanisering speler òg inn, til dømes har byar generelt noko høgare temperatur enn ikkje-bebygde område.

Kvar einaste temperaturmåling vil ha ei viss usikkerheit

Global temperatur har ei estimert nøyaktigheit på rundt ±0,05 °C sidan 1950, og ±0,1 °C for hundre år sidan (til dømes GISS og Met Office Hadley-senteret). Dette betyr at berre endringar som er større enn ±0,1 °C er statistisk sikre. Global temperaturauke sidan førindustriell tid er på rundt 1 °C, og difor langt større enn usikkerheita i målingane og analysen av desse.

Absolutt temperatur versus temperaturvariasjonar

Analyse av global temperatur er basert på ei rekkje individuelle temperaturmålingar. Desse blir samla inn og gjort tilgjengeleg gjennom eit globalt nettverk. Analyse av global temperatur nyttar, i all hovudsak, ikkje dei faktiske temperaturmålingane frå enkeltstasjonane (absolutt temperatur), men temperaturavviket relativt til ein normalperiode. Dette betyr at alle temperaturobservasjonane blir «kalibrert» til enkeltstasjonane sin normaltemperatur.

Temperaturvariasjonar kan fastsetjast betydeleg meir nøyaktig enn absolutt temperatur. Dette fordi nærliggjande stader kan ha stor temperaturforskjell, til dømes dersom stadene ligg på ulik høgde over havet, ved eit vatn eller på ein kolle, eller ytst på kysten eller litt inn i landet. På tross av at dei ulike stadene sin temperatur kan vere forskjellig, er det oftast slik at dersom det er mildare enn normalt på Stovner, er det òg mildare enn normalt over store delar av det sentrale Austlandsområdet.

Les også: Kvifor lyner det ikkje i nynorskkommunane?

Kor mange temperaturmålingar krevst det for å talfeste global temperaturendring?

Ein kunne kanskje tro at det krevst ei rekkje – kanskje tusenvis – av temperaturmålingar frå land og hav for å fastslå endring i global (eller regional) temperatur. Men slik er det ikkje. Kunne vi fritt plassere termometer på land og over hav, vil ein stad mellom 60 og 130 målepunkt vise global temperaturendring på ein god måte.

Temperaturvariasjonar kan fastsetjast betydeleg meir nøyaktig enn absolutt temperatur

Årsaka til dette er som nemnt over: Er ein stad på jorda unormalt varmt eller kald i forhold til staden sin normaltemperatur, vil òg eit område rundt dette stedet, gjerne i opptil 1000 km avstand, ha tilsvarande temperatur over eller under normalen. For å fastslå absolutt, global temperatur krevst det derimot temperaturmålingar tett-i-tett, kanskje med berre nokre titals eller hundretals meter mellom målepunkta.

Les også om psykolog Stig Magne Solstad som vert fornærma om vêret ikkje samsvarar med vêrmeldinga.