Torsdag 14.12.2017 - Uke 50

logo

Samarbeidspartnere

Havnivået stiger med 1.7 mm/år globalt sett. Et nylig avsluttet forskningsprosjekt viser at denne stigningen skyldes termisk ekspansjon av havvannet forårsaket av temperaturøkning etter Den lille istid.


530x284 fig1Figur 1. Beregnet innsynkning av havbassengene (GIA) de siste 5 000 år.

Det er ikke lett å finne observasjoner som kan fortelle hvor store globale havnivåendringer (i forhold til jordas sentrum) det har vært på jorda. Det finnes nemlig ingen havnivåendringer som er globalt uniforme. Dette skyldes at havnivåendringer både har medført endringer i gravitasjon og bevegelser av den faste jord (såkalte isostatiske bevegelser).

På øyer langt til havs, for eksempel Tahiti, observeres imidlertid havnivåendringer som kan gi et omtrentlig bilde av det globale gjennomsnittet. En øy vil nemlig følge med havbunnen i isostatiske bevegelser, og gravitasjonseffektene fra smeltende is er minimale.

På Tahiti er det observert 120 meter havnivåstigning de siste 20 000 år, men ubetydelig havnivåstigning de siste 5 000 år.

LES OGSÅ: Hvorfor stiger havnivået nå?

De siste 150 år viser tidevannsmålinger verden over at det har vært en gjennomsnittlig stigning i globalt havnivå på ca. 1,7 mm/år. Hvis denne havnivåstigningen hadde foregått over de siste 5 000 år, ville havnivået steget med over åtte meter; noe som ikke støttes av observasjonene.

Havnivået har altså plutselig begynt å stige de siste 150 år.

Årsaken til havnivåendringen de siste 150 år må være en kombinasjon av økt tilførsel av smeltevann og termisk ekspansjon av havvannet på grunn av temperaturøkning. IPCC (FNs klimapanel) mente i 1990 at pågående havnivåstigning skyldes hovedsaklig termisk ekspansjon av havvannet og hadde sammenheng med observert temperaturøkning etter at Den lille istid tok slutt (rundt 1850).

Tilførsel av økt smeltevann kan i prinsippet ’måles’ med GRACE-satellitten. En studie av GRACE-målingene over perioden 2003-2008 viser at det ikke er endring i gravitasjon over havene (Cazenave et al., 2009). I og med at det ikke er observert gravitasjonsendring, må det bety at gravitasjonseffekten av økt smeltevann i havene og gravitasjonseffekten av isostasien (GIA) er like store og har motsatt fortegn.

Hvis en altså vet (eller kan finne ut) hvor mye havbunnen synker inn på grunn av smeltevannet fra siste istid, så har en samtidig et estimat av mengde smeltevann som kommer ut i havene nå.

Glasial isostasi (GIA)

Vi har tidligere påpekt at GIA-modellen som gir best overensstemmelse med observert landhevning har lav-viskøs astenosfære, tynn litosfære og uniform mantel.

LES OGSÅ: Astenosfæren og landhevningen
LES OGSÅ: Landhevningen og litosfærens tykkelse

En GIA-modell med økning av viskositeten fra øvre til nedre mantel gir dårlig overensstemmelse med observasjonene. Men det er nettopp en slik GIA-modell de fleste benytter til å korrigere GRACE-målingene med (såkalt Peltier-modell). Korreksjonen som blir benyttet med Peltier-modellen er nesten 2 mm/år. Dette betyr at havnivåendringen de siste 150 år kan tilskrives tilførsel av smeltevann i havene.

Vi har nå gjort nye beregninger av global isostatisk innsynkning (med vår foretrukne GIA-modell) av havbassengene forårsaket av is-smeltingen etter siste istid.

Resultatet vises i figur 1 (øverst); det foregår nå en innsynkning på 0,14 mm/år – altså nesten ingen innsynkning av havbassengene. I og med at den isostatiske innsynkningen er omtrent null, betyr det at det ikke blir tilført signifikante mengder smeltevann i havene.

Termisk ekspansjon

530x422 fig2Figur 2. Beregnet termisk ekspansjon av havvannet de siste 5 000 år (øverst) og for de siste 200 år (nederst).

Spørsmålet er da om dagens havnivåstigning kan forklares utelukkende ved termisk ekspansjon av havvannet. Vi har gjort modellering av mulig termisk ekspansjon av havvannet basert på en to-lags modell av havet. I modellen er det øverste laget 200 meter, og det nederste går ned til 4 kilometers dyp. Modellen som er brukt, er beskrevet i Cathles (2012) og i Solomon et al. (2011).

Nesten all energi som påvirker været på jorda kommer i form av stråling fra sola. Balansen mellom inngående solstråling og utgående varmestråling fra jorda bestemmer temperaturen på jorda. Dette kalles strålingspådrag.

Vi har beregnet endring i havmodellen ved bruk av strålingspådrag estimert fra tre ulike publiserte temperaturhistorier (Moberg et al., 2005; Esper et al., 2002; Mann, 2002). Metoden som vi har brukt er blitt standard i prediksjon av klimaendringer, og er for eksempel beskrevet i IPCC (2011).

Resulterende termisk ekspansjon er vist i figur 2 (over). Her ser vi både termisk ekspansjon de siste 5 000 år, og for de siste 200 år. Vi ser at den termiske ekspansjon er beregnet til 15-20 cm over det 20. århundre, noe som er svært nær det som er observert. Den termiske ekspansjonen kommer nesten utelukkende fra dyphavet.

Dagens havnivåstigning skyldes termisk ekspansjon

Tilført smeltevann i havene kan i prinsippet måles ved Gracesatelitten. Men satelitt-målingene viser ingen endring i gravitasjonen, og tilført smeltevann kan estimeres ut fra isostatisk respons av havområdene etter siste istid. Basert på den, etter vårt syn, beste reologiske modell av jorda, er det ingen signifikant isostatisk respons nå. Dette betyr at tilførselen av smeltevann i havene heller ikke er signifikant.

Dagens havnivåstigning må altså skyldes termisk ekspansjon av havvannet. Beregninger med en tolags-modell av havene viser at temperaturøkningen etter Den lille istid kan gi en termisk ekspansjon av havene tilsvarende en havnivåstigning på 1,5-2 mm/år, omtrent det som er observert de siste 150 år fra tidevannsmålinger.

Det blir ofte hevdet at havnivået stiger stadig raskere. Vår studie viser at dette ikke stemmer – dagens havnivåstigning har sammenheng med temperaturstigningen etter Den lille istid.

Denne konklusjonen vil ha betydning for prediksjon av fremtidens havnivåendringer. Dette kommer vi tilbake til i en senere artikkel.


Referanser
Cathles, L.M., 2012. Assessing the greenhouse impact of natural gas. Geochem. Geophys. Geosyst., doi:10.1029/2012GC004032, accepted for publication May 14, 2012.

Cazenave, A., K. Dominh, S. Guinehut, E. Berthier, W. Llovel, G. Ramillien,M. Ablain, and G. Larnicol, 2009. Sea level budget over 2003–2008: A reevaluation from GRACE space gravimetry, satellite altimetry and Argo. Global Planet. Change, 65, 83–88.

Esper J., Cook, E.R., and Schweingruber, F.H. 2002. Low-frequency signals in long tree-ring chronologies for reconstructing past temperature variability, Science, Vol 295, p2250-2253.

Mann, M.E. 2002. The value of multiple proxies, Science, Vol 297, p 481-482.

Moberg, A., D. M. Sonechkin, K. Holmgren, N. M. Datsenko, and W. Karlen. 2005. Highly Variable Northern Hemisphere temperature reconstructed from low- and high-resolution proxy data, Nature, Vol. 433, pp 613-617.

Solomon, S., R. Pierrehumbert, D. Matthews, and J. S. Daniel. 2011. Atmospheric composition irreversible climate change and mitigation policy, paper presented at Climate Research in Service to Society, World Clim. Res. Prog., Denver, Colo. [Available at http://conference2011.wcrp-climate.org/positionpapers.html]

Samarbeidspartnere

Nyhetsbrev

captcha 

200 ledige stillingerb

200 Tips oss

200 Fortell om din forskning

 

 Ukens PhD comics

49


Redaktør: Denne e-postadressen er beskyttet mot programmer som samler e-postadresser. Du må aktivere javaskript for å kunne se den.å

Om: Info om Geoforskning.no

Annonsere: Informasjon og priser

Kontakt: Kontaktinformasjon Tips oss

Webløsning ©2013-15 av Web Norge. Skjerm: