Vi söker orsaken till de två något varmare åren 2023 och 2024

Följ med i Dr. Javier Vinós resonemang kring vad som med stor sannolikhet ligger bakom de två varma åren bakom oss. Forskarna förstår inte vad som hände när havets temperatur plötsligt steg i höjden. Nu har dock temperaturen gått ner till det normala.

Klimathändelsen 2023 var verkligen exceptionell, men den rådande katastrofen om klimatförändringar hindrar dess korrekta vetenskapliga analys. Jag lägger fram argument som stödjer uppfattningen att vi står inför en extraordinär och extremt sällsynt naturhändelse i klimathistorien.

1. Uppvärmning utanför skalan

Eftersom planeten har värmts upp i 200 år, och våra globala mätningar är ännu färskare, registreras med några års mellanrum ett nytt varmaste år i historien. Trots all publicitet som ges varje gång det händer skulle det verkligen vara en nyhet om det inte hände, som det gjorde mellan 1998 och 2014, en period som populärt kallas "pausen".

Figur 1. Anomali vid Berkeley-jordens temperatur

Sedan 1980 har 13 år slagit temperaturrekord. Så vad är det som är så speciellt med 2023 års rekord och det förväntade 2024 rekordet? Till att börja med slog 2023 rekordet med den största marginalen i mätningar, 0,17 °C. Det kanske inte låter så mycket, men om alla mätningar gjordes med den här marginalen skulle vi gå från +1,5 °C till +2 °C på bara 10 år, och nå +3 °C 20 år senare.

Figur 2. Berkeley Earth 2023 temperaturanomali

Dessutom, för att producera så mycket uppvärmning, upplevde nästan hela jordklotet en uppvärmning över genomsnittet. 2023 var ett år med verklig global uppvärmning, även om den största delen av uppvärmningen skedde på norra halvklotet.

Figur 3. 2023 Global yttemperaturanomali över förindustriell baslinje i sex datauppsättningar.

Som ett resultat av detta har en av de stora databaserna, Berkeley Earth, för första gången överskridit gränsen på +1,5 °C för ett helt år, och 2024 lovar ytterligare ett temperaturrekord. Att passera den farliga uppvärmningströskeln så tidigt har orsakat viss förvirring, förvärrad av det faktum att det inte verkar märkas någon större skillnad. Till och med isen i Arktis ligger fortfarande över genomsnittet för det senaste decenniet. Och om vi redan har passerat gränsen och klimatet inte går att reparera, vad är då poängen med att försöka?

Figur 4. Beräkning av global temperatur med hjälp av Copernicussystemet.

Men myndigheterna har varit snabba med att påpeka att även om vi ligger över +1,5°C 2023 eller 2024 så kommer vi inte att ha passerat tröskeln. Det finns en hake. Den globala temperaturen är inte temperaturen för en månad eller ett år, utan temperaturen för den linjära trenden under de senaste 30 åren, som enligt det europeiska Copernicussystemet är +1,28 °C och förväntas överstiga +1,5 °C om 10 år.

2. Outforskat territorium

I juni 2023 drabbades Nordatlanten av en värmebölja som saknar motstycke på 40 år, med temperaturer som var 5 °C varmare än vanligt. Carlo Buontempo, chef för Copernicus, sa att världen "går in på okänt territorium. Vi har aldrig sett något liknande i vårt liv". För att förstå vad som har förbryllat forskare så mycket är det nödvändigt att titta på utvecklingen av temperaturen i jordens hav under året sedan 1979.

Figur 5. 60°N-60°S global havsytetemperatur per år sedan 1979.

I genomsnitt är jordens hav varmast i februari-mars och kallast i oktober-november, med ett medelhögt maximum i augusti. Detta är en årlig cykel som orsakas av lutningen av jordaxeln, arrangemanget av kontinenterna och säsongsmässiga förändringar i atmosfärisk cirkulation och albedo. En cykel som aldrig har brutits så länge mätningar har hållits fram till 2023.

I år har uppvärmningen ökat kraftigt sedan januari, vilket har lett till dagliga temperaturrekord sedan början av april. Men det som är helt häpnadsväckande är att havet fortsatte att värmas upp i juni och juli och nådde ett årligt maximum i augusti, något som aldrig har hänt tidigare. Och uppvärmningen under augusti är häpnadsväckande, cirka 0,33 °C över 2016 års rekord, vilket är enormt för havet. Därefter börjar årscykeln bete sig normalt, men vid en mycket högre temperatur, som långsamt sjunker. I juni 2024, efter 415 dagar av rekordtemperaturer, är havet fortfarande cirka 0,2 °C varmare än det borde vara.

Buontempo betyder bra väder på engelska, och hans fras "vi har gått in på okänt territorium" har blivit mycket populär. Det förutsätter dock att vi har nått och kommer att förbli i denna situation, medan uppgifterna tyder på att detta är en engångsanomali med avtagande effekter. För tillfället säger det oss att inget dramatiskt händer när vi närmar oss den politiskt etablerade uppvärmningströskeln.

Gavin Schmidt, chef för NASA:s klimatövervakningsinstitut, använder också uttrycket "okänt territorium" när han förklarar att anomalin 2023 oroar forskare och säger att klimatmodeller inte kan förklara varför planetens temperatur plötsligt steg 2023. Temperaturavvikelsen var inte bara mycket större än väntat, utan den inträffade också flera månader innan El Niño började. Med hans egna ord: "Temperaturanomalin för 2023 har kommit som en blixt från klar himmel och avslöjar en aldrig tidigare skådad kunskapslucka, kanske för första gången sedan för cirka 40 år sedan. Det skulle kunna innebära att en uppvärmd planet redan förändrar hur klimatsystemet fungerar i grunden, mycket tidigare än vad forskarna hade förväntat sig. Enligt Gavin kunde vi ha brutit klimatet och modellerna skulle inte längre fungera.

I stället för att överge vetenskapen för vilda spekulationer, låt oss undersöka de möjliga faktorer som är ansvariga för den plötsliga uppvärmningen som Gavin Schmidt avfärdar genom att säga att de på sin höjd kan förklara några hundradelar av en grad, för vilket han har få bevis.

3. Den "lilla pojken" är oskyldig

Det är osannolikt att El Niño är ansvarig av den enkla anledningen att en sådan plötslig global uppvärmning saknar motstycke i våra register, och El Niño har många prejudikat. Dessutom värmer El Niño upp en specifik region i ekvatoriala Stilla havet och påverkar främst Stilla havet, medan "2023 års händelse" värmde upp delar av Nordatlanten i en extraordinär grad. Detta hindrar inte forskare som Jan Esper och Ulf Büntgen från att säga att 2023 är förenligt med en växthusgasinducerad uppvärmningstrend som förstärks av en El Niño. Det är uppenbart att de inte undersökte data innan de skrev detta, och det gjorde inte heller granskarna av deras Nature-artikel.

Förhållandet mellan temperaturen i Stilla havet vid ekvatorn och den i det globala havet under en El Niño visas i figuren nedan.

Figur 6. Niño 3.4 temperaturanomali (röd) och detrended satellit global ocean temperature anomali (svart).

Temperaturanomalin i Stilla havets Niño 3.4-region visar de mycket starka Niños 1983, 1998 och 2016, och de starka Niños 1988, 1992, 2009 och 2024. Åren motsvarar januari månad under evenemanget. När den globala havstemperaturanomalin plottas utan dess långsiktiga trend observerar vi en mycket nära korrespondens. Den långsiktiga trenden svarar på andra orsaker, men temperaturvariationerna motsvarar exporten av värme från ekvatoriala Stilla havet till resten av jordklotet.

Vi observerar också två saker. Den första är att korrespondensen misslyckas i två perioder, 1992 till följd av Pinatubo-utbrottet ett år tidigare, och 2024. Den andra observationen är att i alla starka eller mycket starka Niños värms värmekällan, ekvatoriala Stilla havet, upp tidigare och värms upp mer eller lika mycket i relativa termer som det globala havet värms upp senare. Detta händer inte i El Niño 2024. Uppvärmningen är samtidig och större än den borde vara utanför ekvatorialhavet.

Figur 7. Niño 3.4 temperaturanomali (röd) och detrenderad ERSST PDO (blå).

Pacific Decadal Oscillation (PDO) beskrivs ofta som ett långlivat mönster av klimatvariationer som liknar El Niño i norra Stilla havet. Och detta är uppenbart när vi jämför de två efter att ha tagit bort en långsiktig trend som PDO inte borde ha. Avtalet är mycket starkt, och återigen ser vi en betydande anomali 1991 på grund av Pinatubo-utbrottet. Men ännu viktigare är anomalin under 2023-24, när PDO visar extraordinärt små förändringar och förblir negativ när den borde vara positiv.

Figur 8. Under evenemanget 2023 befann sig norra Stilla havet i negativa PDO-förhållanden, medan ekvatoriala Stilla havet uppvisade El Niño-förhållanden.

För att förstå detta svar måste man tänka på att den varma fasen av PDO kräver att nordvästra Stilla havet är kallt, men som vi har visat ovan var nordvästra Stilla havet mycket varmt 2023, vilket gjorde att PDO förblev i en kall fas. En negativ fas av PDO under El Niño saknar motstycke och utesluter kategoriskt El Niño som orsaken till den plötsliga uppvärmningen som har förbryllat forskarna. Faktum är att det är möjligt att den havsuppvärmning som började i mars 2023 var orsaken till El Niño 2024 genom att försvaga passadvindarna i ekvatoriala Stilla havet.

Jag vill tacka Charles May för att ha gjort mig uppmärksam på dessa uppgifter och för att ha gjort ett så utmärkt jobb med att analysera dem varje månad.

4. Sulfataerosoler är inte ansvariga

En annan möjlighet som övervägs är en minskning av sulfataerosoler till följd av ändringen av reglerna för marina bränslen 2020.

Figur 9. Globala svavelutsläpp under de senaste 64 åren

Minskningen av svavelutsläppen sedan slutet av 1970-talet anses vara en betydande uppvärmningsfaktor genom att minska utsläppen av kortvågig strålning som reflekteras från atmosfären. Minskningen av svaveldioxidutsläppen från marina bränslen sedan 2020 uppskattas dock till 14 % av de totala utsläppen.

Figur 10. Modellberäknad global temperatureffekt av en 80-procentig minskning (röd kurva) av svavelhalten i marina bränslen jämfört med situationen före 2020 (blå kurva) och decenniemedelvärdesskillnad (gröna staplar).

En nyligen genomförd studie, som fortfarande är under peer review, använde en klimatmodell för att beräkna att minskningar av svavelutsläpp från 2020 skulle kunna orsaka en global uppvärmning på 0,02 °C under det första decenniet. Eftersom uppvärmningen 2023 var 10 gånger större är det svårt att tro att utsläppsminskningar sedan 2020 kan ha varit en viktig faktor bakom den plötsliga uppvärmningen 2023.

I figuren är den blå kurvan den globala uppvärmningen som förutspås med det tidigare använda marina bränslet, och den röda kurvan är den som förutspås med bränslet med 80 % mindre svavel. Skillnaden mellan de två kurvorna för decenniet 2020-30 är den gröna stapeln på 0,02 °C.

5. CO₂-ökningen gjorde det inte

Mängden CO₂ i atmosfären har ökat något med cirka 2,5 miljondelar år 2023.

Figur 11. Månatliga (röda) och 12-månaders (svarta) CO₂-nivåer vid Mauna Loa.

Ökningen från 418,5 till 421 ppm motsvarar en ökning med 0,6 procent och liknar den ökning som skett varje år de senaste decennierna. Ingenting i vår kunskap om effekten av CO₂-ökningar på klimatet tyder på att en så liten ökning skulle ha kunnat leda till en så stor och plötslig uppvärmning. Det finns ingen studie som tyder på att den gradvisa ökningen av CO₂ skulle kunna leda till en plötslig ökning av klimatvariationer. Därför är alla modellförutsägelser långsiktiga och påverkar statistiken för väderfenomen. Beviset är att forskare och modeller inte kan förklara vad som hände 2023.

6. Tonga- vulkanen huvudmisstänkt

Drygt ett år före den plötsliga uppvärmningen, i januari 2022, ägde ett extremt ovanligt vulkanutbrott rum i Tonga. Hur ovanligt? Det var ett utbrott av VEI 5-explosivitet, som kan nå stratosfären, vilket inträffar i genomsnitt vart 10:e år.

Figur 12. Tid och konhöjd för VEI-≥5 vulkanutbrott under de senaste 200 åren, deras fördelning efter höjd (gula streck) och det föreslagna djupet för ett undervattensutbrott som kan projicera en stor mängd vatten till stratosfären (röd linje).

Det har varit ett antal utbrott med VEI 5 eller högre under de senaste 200 åren, även om inte alla av dem har påverkat det globala klimatet. Denna figur visar med prickar det datum då de inträffade och den höjd där den vulkaniska konen var belägen. De gula staplarna visar fördelningen av utbrott i behållare på 500 meters höjd. Tongas utbrott var en ubåtsexplosion på mycket grunt djup, cirka 150 meter under havsytan. Den kastade ut 150 miljoner ton vatten i stratosfären.

Under våra 200 år av register finns det bara ett annat ubåtsutbrott med VEI 5, som inträffade 1924 utanför den japanska ön Iriomote på ett djup av 200 m och som inte påverkade atmosfären. Endast yteffekter observerades. NASA-forskare tror att Tonga-explosionen inträffade på rätt djup för att projicera mycket vatten in i stratosfären. Detta djup indikeras av den röda linjen. Tongas utbrott inträffar alltså en gång på 200 år, förmodligen mindre än en gång per årtusende. Vetenskapen hade mycket tur. Vi är inte så lyckligt lottade.

Vi vet att starka vulkanutbrott, som kan nå stratosfären, kan ha en mycket stark effekt på klimatet under några år, och att denna effekt kan fördröjas med mer än ett år. Mount Tamboras utbrott i april 1815 hade en global effekt på klimatet, men det tog 15 månader för effekten att utvecklas, under ett år utan sommaren 1816. Dessa fördröjda effekter sammanföll med uppkomsten av en slöja av sulfataerosoler i atmosfären på norra halvklotet på grund av säsongsmässiga förändringar i den globala stratosfäriska cirkulationen.

Figur 13. Stratosfärisk vattenånganomali vid 45°N.

I den här bilden på den vertikala axeln observerar vi anomalin av vattenånga i stratosfären mellan 15 och 40 km höjd med ockratoner för negativa värden och grönaktiga för positiva. Mätningen sker på 45° latitud på norra halvklotet. På den horisontella axeln står datumet, och vi kan se att den stora anomalin som skapades av Tongas utbrott inte dyker upp på norra halvklotet förrän ett år senare, 2023, när uppvärmningen inträffade. Det finns alltså dynamiska händelser i stratosfären som har en lämplig tidsfördröjning för att sammanfalla med den plötsliga uppvärmningen 2023.

Eftersom Tongas utbrott saknar motstycke finns det mycket i dess effekter som vi inte förstår. Men vi vet att den planetära växthuseffekten är mycket känslig för förändringar i stratosfärisk vattenånga eftersom stratosfären, till skillnad från troposfären, är mycket torr och långt ifrån växthusmättnad.

Som en grupp forskare visade 2010 är effekten av förändringar i stratosfärisk vattenånga så viktig att uppvärmningen mellan 2000 och 2009 minskade med 25 % eftersom den minskade med 10 %. Och efter Tongas utbrott ökade det med 10 procent på grund av de 150 miljoner ton vatten som släpptes ut i stratosfären, så vi kunde ha upplevt mycket av uppvärmningen under ett helt decennium under ett enda år.

Figur 14. Global anomali av vattenånga över 68 hPa.

Stratosfären har redan börjat torka ut igen, men det är en långsam process som kommer att ta många år. År 2023 återvände endast 20 miljoner ton vatten till troposfären, 13 %.

7. Naturen har gjort det igen

Å ena sidan har vi en helt oöverträffat plötslig uppvärmning som modellerna inte kan förklara och som får forskarna att klia sig i huvudet. En sådan onormal uppvärmning kan inte logiskt svara på de vanliga misstänkta, El Niño, minskade svavelutsläpp eller ökad CO₂, som har pågått i många decennier.

Å andra sidan har vi ett vulkanutbrott utan motstycke, vars effekter vi inte kan veta, men som, enligt vad vi vet om växthuseffekten, borde orsaka en betydande och plötslig uppvärmning.

Naturligtvis kan vi inte dra slutsatsen att uppvärmningen orsakades av vulkanen, men det är uppenbart att den är den överlägset mest sannolika misstänkta, och alla andra kandidater bör behöva visa sin förmåga att agera abrupt med en sådan omfattning innan de på allvar övervägs.

Så varför hävdar forskare som Gavin Schmidt, utan bevis eller kunskap, att vulkanen i Tonga inte kan ha varit ansvarig? Om effekten var avkylande skulle vulkanen få skulden utan en sekunds tvekan, men en betydande naturlig uppvärmning underminerar budskapet att uppvärmningen beror på våra utsläpp.

Den här artikeln kan också ses i en 19 minuter lång video med engelska och franska undertexter.

Referenser kan ses i den engelska orginalversionen ( se källa )

Javier Vinós

Källa: Hunga Tonga volcano: impact on record warming – Watts Up With That?