Strålningsbalansen

För att förstå varför klimatet i Arktis ser ut som det gör, måste vi först ha lite kunskap om det globala klimatsystemet.

Energin från solen är den huvudsakliga motorn för klimatet på jorden. Energin som sänds ut från solen genom kortvågig strålning tas upp, absorberas, till viss del av jorden och atmosfären. När jordytan eller haven tar upp strålningen värms de upp och kan i sin tur värma upp luften ovanför. En del av energin sänds ut som strålning, men denna strålning är långvågig. Hur mycket solinstrålning som faller in mot jordytan beror på vilken breddgrad man befinner sig. Generellt så kommer det mest energi till områden kring ekvatorn och minst till polartrakterna, men skillnaden på den utsända strålningen (den långvågiga) är inte så stor mellan ekvatorn och polerna. Det innebär att det uppstår ett överskott av energi vid ekvatorn och underskott vid polerna, och därför är det kallare i polerna än i tropikerna. Om det inte fanns mekanismer som utjämnade denna ”orättvisa”, skulle polartrakterna bli kallare och kallare, medan tropikerna skulle bli allt varmare.

Atmosfären innehåller olika gaser, så kallade växthusgaser, som absorberar den långvågiga strålning som jorden sänder ut, vilket innebär att temperaturen höjs. De mest betydande växthusgaserna är vattenånga, koldioxid, metan och dikväveoxid. Men denna absorbering av långvågig strålning räcker inte för att jämna ut temperaturskillnaderna. Stor betydelse har transporten av värme genom atmosfären och i haven.
På lägre breddgrader, kring ekvatorn, sker det alltså en kraftig uppvärmning av jorden. Eftersom varm luft är lättare än kall så stiger den och transporteras mot polerna. Om jorden inte roterat skulle denna varma luft ta sig mot polerna, men eftersom jorden roterar så viker luften av och sjunker ner mot marken i de subtropiska områdena (runt 30°N och S, där man finner stora ökenområden). Härifrån sker en marknära återtransport av luft mot ekvatorn, den så kallade passadvinden, men även transport av varma luftmassor mot polerna. Vid polerna utbildas ofta högtryck, eftersom luften är kall och därmed tung, och ifrån dessa transporteras kalla luftmassor mot lägre breddgrader. Vid ”mellanbredderna” (ca 60°N och S) möts polära och subtropiska luftmassor och då uppkommer det lågtryck där kalla luftmassor skjutas mot lägre breddgrader och varma luftmassor mot polerna.

På samma sätt som atmosfärens cirkulation påverkar klimatet så gör havsströmmarna det. På liknande sätt som atmosfären ser haven till att transportera kallt vatten från polartrakterna mot lägre breddgrader, fast denna transport är oerhört mycket långsammare än den i atmosfären. Liksom kall luft sjunker kallt vatten vid polartrakterna och transporteras som djupvatten mot lägre breddgrader där det värms upp. Det varma vattnet, i sin tur, transporteras mot högre breddgrader som ytligt vatten, t ex Golfströmmen.
På grund av jordaxelns lutning så är det skillnad i solinstrålningen över året. På norra hemisfärens sommar så är instrålningen större än på vintern. Denna skillnad är tydlig när man korsar polcirkeln, där solen aldrig går ner/upp under delar av sommaren/vintern. Hur lång denna period är beror på breddgraden: ju närmare Nordpolen, desto längre är den. Allra extremast är det just på Nordpolen, där året egentligen kan delas in i en dag! Här går solen upp ungefär den 21 mars och går ner ungefär den 21 september osv.