Klimatet i Arktis

Det arktiska klimatsystemet består av olika delsystem som land, luft, is och hav och dessa kopplar ihop på olika sätt, både inom Arktis men också på flera sätt med resten av vår jord.

Det Arktiska klimatsystemet består av olika delsystem som land, luft, is och hav och dessa kopplar ihop på olika sätt, både inom Arktis men också på flera sätt med resten av vår jord. Det senare gäller fram för allt luften som utan hinder strömmar mellan nord och syd, men det gäller också havet. I havet har vi ett inflöde från Stilla havet och från Atlanten, och ett utflöde till Atlanten där en del utgörs av djupvatten som bidrar till den storskaliga globala oceancirkulationen.

Inom Arktis finns kopplingar mellan luften och alla de andra komponenterna genom utbyte av energi, vatten och olika gaser.
Från land rinner stora floder ut i havet och transporterar vatten, lösta ämnen och partiklar. Mellan is och hav sker ett kontinuerligt utbyte av energi som betyder att isen växer på vintern och smälter på sommaren.
Detta är bara några exempel på de kopplingar som utvecklas om du tar del av vår klimatvandring.
Klimatet på Jorden styrs av komplexa system där allt hänger samman och där väder och vind på en plats påverkar resten av planeten. För att försöka förstå hur Jorden fungerar som ett så kallat ”kopplat system” (det vill säga där påverkan sker åt alla håll och på alla nivåer hela tiden) kan man göra följande tre tankeexperiment.

1. Anta först att Jorden saknar både hav och atmosfär. Värme kan inte transporteras horisontellt mellan olika områden. På en Jord utan atmosfär bestäms temperaturen endast av den lokala strålningsbalansen. Temperaturen ställer då in sig så att värmeutstrålningen balanserar instrålningen från solen. Generellt gäller att instrålning och utstrålning på planeten Jorden balanseras i det närmaste helt. (Man bortser då från att utstrålningen är något större än instrålningen, vilket orsakas av energitillskott från kärnreaktioner i Jordens inre. Enligt energiprincipen kan energi varken skapas eller förstöras.) I fallet med en Jord utan atmosfär påverkas inte temperaturen på en ort av temperaturen på resten av jordytan. Detta är ett exempel på ett extremt enkelt system. Månen kan ses som ett sådant exempel.

Detta scenario utan atmosfär skiljer sig från en Jord med atmosfär. Om planetens atmosfär dessutom innehåller växthusgaser kan strålningsbalansen påverkas. Om växthuseffekten under en period förstärks inträder tillfällig obalans mellan ut- och instrålning och temperaturen ökar till ett nytt jämviktsläge. Ytterligare förstärkt växthuseffekt leder till ny obalans som följs av temperaturhöjning och ett nytt jämviktsläge osv

2. Anta nu att Jorden har en torr, genomskinlig atmosfär. En sådan atmosfär värms upp olika mycket på olika latituder. Latitud är ”geografisk bredd” och anger avståndet till ekvatorn, och olika temperatur på olika ”breddgrader” skapar skillnader i lufttryck. Dessa skillnader driver ett globalt vindsystem vilket leder till transport av värme mot kallare områden och därför reducerade temperaturskillnader på Jorden. Temperaturen på en plats är inte längre bestämd enbart av den lokala strålningsbalansen. Systemet har nu horisontell dynamik tack vare den torra atmosfären. Dessutom kommer den torra atmosfären att påverka både inkommande solstrålning, genom absorption och spridning, och utgående värmestrålning genom absorption (växthuseffekt) vilket påverkar Jordens strålningsbalans. Medeltemperaturen på en Jord med atmosfär kan inte vara densamma som temperaturen på en tänkt Jord utan atmosfär. Den enklaste ”kopplingen” i detta system är den mellan temperaturskillnader och vindstyrka – ju större temperaturskillnader mellan olika latituder desto starkare vindar.

3. Om Jorden slutligen tillförs vatten så introduceras en mängd dynamiska samband (processer) vilka påverkar Jordens strålningsbalans. Vattenånga i atmosfären förstärker växthuseffekten och verkar således värmande. Samtidigt ökar vattendroppar (moln), öppna vattenytor på hav och sjöar samt is reflektionen av solljus och verkar därmed kylande. Vattenmassor med öppna vattenytor har stor förmåga att lagra värme. Oceanerna dämpar därmed snabba temperaturväxlingar på Jorden. Man brukar säga att oceanerna ger Jorden en stor termisk tröghet och att temperaturens respons (svar) på fluktuationer i värmebalansen dämpas. Genom avdunstning tillförs atmosfären vatten vilket kan regna ner över landytor. Detta leder till att växter kan etablera sig, vilket förändrar både landytans reflektion av solljus och avdunstningen från markytan. Alla här nämnda processer är viktiga i Jordens klimatsystem och flera av dem kan vara självförstärkande, vilket kan leda till att små störningar teoretiskt kan leda till stora klimatförändringar.

För att ytterligare förklara hur dynamiska komplexa system hänger samman, kan man tänka sig att arealen av is ökar. Detta skulle leda till ökad reflektion och Jordens absorption av solstrålning skulle minska vilket i sin tur skulle leda till lägre temperatur och därmed ökad is-areal. Detta är ett tydligt exempel på en självförstärkande återkoppling (feedback) i klimatsystemet. Denna återkopplingsmekanism kan naturligtvis löpa i motsatt riktning där ökad temperatur ger minskad is-areal vilket ger ökad absorption av solstrålning och högre temperatur och minskad is-areal o.s.v. Om denna mekanism vore dominerande, skulle Jorden ha två stabila tillstånd. I det ena vore Jorden isfri och i det andra helt nedisad. Komplexa system är emellertid inte så känsliga för små störningar, eftersom det finns många stabiliserande processer, vilka inte bör försummas i modeller.

Klimatdelen i Polaris är producerad av Tellusgruppen vid Göteborgs universitet i samarbete med Universeum