Klimaændringsvidenskabens historie - History of climate change science
Den historie af den videnskabelige opdagelse af klimaændringer begyndte i begyndelsen af det 19. århundrede, da istider og andre naturlige ændringer i palæoklimatiske først blev mistænkt og den naturlige drivhuseffekt blev først identificeret. I slutningen af 1800 -tallet argumenterede forskere først for, at menneskelige emissioner af drivhusgasser kan ændre klimaet . Mange andre teorier om klimaændringer blev fremført, hvilket involverede kræfter fra vulkanisme til solvariation . I 1960'erne blev beviserne for kuldioxidgasens opvarmningseffekt stadig mere overbevisende. Nogle forskere påpegede også, at menneskelige aktiviteter, der genererede atmosfæriske aerosoler (f.eks. "Forurening") også kunne have køleeffekter.
I løbet af 1970'erne favoriserede den videnskabelige mening i stigende grad det opvarmende synspunkt. I 1990'erne, som et resultat af at forbedre computermodellernes troværdighed og observationsarbejde, der bekræfter Milankovitch-teorien om istiderne, dannede der en konsensusposition: drivhusgasser var dybt involveret i de fleste klimaændringer, og menneskeskabte emissioner bragte en synlig global opvarmning . Siden 1990'erne har videnskabelige undersøgelser om klimaændringer omfattet flere discipliner og er udvidet. Forskning har udvidet vores forståelse af årsagssammenhænge, forbindelser til historiske data og evnen til at modellere klimaændringer numerisk. Forskninger i denne periode er blevet opsummeret i vurderingsrapporterne fra det mellemstatslige panel om klimaændringer .
Klimaændringer , bredt fortolket, er en signifikant og varig ændring i den statistiske fordeling af vejrmønstre over perioder fra årtier til millioner af år. Det kan være en ændring i gennemsnitlige vejrforhold eller i vejrfordelingen omkring gennemsnitsforholdene (f.eks. Flere eller færre ekstreme vejrhændelser ). Klimaændringer skyldes faktorer, der omfatter oceaniske processer (såsom oceanisk cirkulation), biotiske processer (f.eks. Planter), variationer i solstråling modtaget af Jorden, pladetektonik og vulkanudbrud og menneskeskabte ændringer i den naturlige verden. Denne sidste effekt forårsager i øjeblikket global opvarmning, og "klimaforandringer" bruges ofte til at beskrive menneskespecifikke virkninger.
Regionale ændringer, antikken gennem 1800 -tallet
Fra oldtiden mistænkte folk, at klimaet i en region kunne ændre sig i løbet af århundreder. F.eks. Fortalte Theophrastus , en elev af Aristoteles , hvordan dræning af marsk havde gjort en bestemt lokalitet mere modtagelig for frost, og spekulerede i, at landområder blev varmere, da rydning af skove udsatte dem for sollys. Renæssancen og senere forskere så, at skovrydning , kunstvanding og græsning havde ændret landområderne omkring Middelhavet siden oldtiden; de syntes, det var sandsynligt, at disse menneskelige indgreb havde påvirket det lokale vejr. Vitruvius , i det første århundrede f.Kr., skrev om klima i forhold til boligarkitektur og hvordan man vælger steder til byer.
Konverteringen af det østlige Nordamerika fra det 18. og 19. århundrede fra skov til dyrkede marker medførte indlysende ændringer inden for et menneskeligt liv. Fra begyndelsen af 1800 -tallet troede mange, at transformationen ændrede regionens klima - sandsynligvis til det bedre. Da landmænd i Amerika, kaldet "sodbusters", overtog Great Plains , mente de, at " regn følger ploven ." Andre eksperter var uenige, og nogle hævdede, at skovrydning forårsagede hurtig afstrømning og oversvømmelse af regnvand og endda kunne resultere i reduceret nedbør. Europæiske akademikere, der var overbevist om deres civilisations overlegenhed, sagde, at orientalerne i det gamle nærøst uden hensigt havde konverteret deres engang frodige landområder til fattige ørkener.
I mellemtiden var nationale vejrbureauer begyndt at samle masser af pålidelige observationer af temperatur, nedbør og lignende. Da disse tal blev analyseret, viste de mange stigninger og fald, men ingen stabil langsigtet ændring. I slutningen af 1800 -tallet havde den videnskabelige mening afgørende vendt sig imod enhver tro på en menneskelig indflydelse på klimaet. Og uanset de regionale virkninger var der få, der forestillede sig, at mennesker kunne påvirke klimaet på planeten som helhed.
Paleo-klimaændringer og teorier om dens årsager, 1800-tallet
Fra midten af 1600-tallet forsøgte naturforskere at forene mekanisk filosofi med teologi, i første omgang inden for en bibelsk tidsramme . I slutningen af 1700 -tallet var der en stigende accept af forhistoriske epoker. Geologer fandt tegn på en række geologiske tidsaldre med klimaændringer. Der var forskellige konkurrerende teorier om disse ændringer; Buffon foreslog, at Jorden var begyndt som en glødende klode og meget gradvist var ved at afkøle. James Hutton , hvis ideer om cyklisk forandring over enorme perioder senere blev kaldt uniformitarisme , var blandt dem, der fandt tegn på tidligere glacial aktivitet på steder, der var for varme til gletschere i moderne tid.
I 1815 beskrev Jean-Pierre Perraudin for første gang, hvordan gletsjere kan være ansvarlige for de kæmpe kampesten, der ses i alpine dale. Da han vandrede i Val de Bagnes , bemærkede han kæmpe granitklipper, der var spredt rundt i den smalle dal. Han vidste, at det ville kræve en ekstraordinær kraft at flytte så store sten. Han lagde også mærke til, hvordan gletsjere efterlod striber på landet og konkluderede, at det var isen, der havde båret kampestenene ned i dalene.
Hans idé blev oprindeligt mødt med vantro. Jean de Charpentier skrev: "Jeg fandt hans hypotese så ekstraordinær og endda så ekstravagant, at jeg betragtede den som ikke værd at undersøge eller endda overveje." På trods af Charpentiers første afvisning overbeviste Perraudin til sidst Ignaz Venetz om, at det kunne være værd at studere. Venetz overbeviste Charpentier, som igen overbeviste den indflydelsesrige videnskabsmand Louis Agassiz om , at glacialteorien havde fortjeneste.
Agassiz udviklede en teori om, hvad han kaldte " istid " - da gletsjere dækkede Europa og store dele af Nordamerika. I 1837 var Agassiz den første til videnskabeligt at foreslå, at Jorden havde været udsat for en tidligere istid . William Buckland havde været en førende fortaler i Storbritannien for oversvømmelsesgeologi , senere døbt katastrofisme , der stod for uberegnelige kampesten og andet "diluvium" som levn fra den bibelske oversvømmelse . Dette blev stærkt modsat af Charles Lyells version af Huttons uniformitarisme og blev gradvist opgivet af Buckland og andre katastrofistiske geologer. En ekskursion til Alperne med Agassiz i oktober 1838 overbeviste Buckland om, at træk i Storbritannien var forårsaget af istid, og både han og Lyell støttede kraftigt istidsteorien, som blev bredt accepteret af 1870'erne.
Inden begrebet istider blev foreslået, begrundede Joseph Fourier i 1824 ud fra fysik, at Jordens atmosfære holdt planeten varmere end tilfældet ville være i et vakuum. Fourier erkendte, at atmosfæren effektivt overførte synlige lysbølger til jordens overflade. Jorden absorberede derefter synligt lys og udsendte infrarød stråling som reaktion, men atmosfæren transmitterede ikke infrarødt effektivt, hvilket derfor øgede overfladetemperaturerne. Han mistænkte også, at menneskelige aktiviteter kunne påvirke klimaet, selvom han primært fokuserede på ændringer i arealanvendelsen. I et papir fra 1827 udtalte Fourier: "Etablering og fremskridt af menneskelige samfund, virkningen af naturkræfter kan især ændre og i store områder overfladens tilstand, vandets fordeling og luftens store bevægelser. Sådanne virkninger kan i løbet af mange århundreder variere den gennemsnitlige varmegrad; fordi de analytiske udtryk indeholder koefficienter, der vedrører overfladens tilstand, og som i høj grad påvirker temperaturen. " Fouriers arbejde bygger på tidligere opdagelser: i 1681 bemærkede Edme Mariotte , at glas, selvom det er gennemsigtigt for sollys, forhindrer strålingsvarme . Omkring 1774 viste Horace Bénédict de Saussure , at ikke-lysende varme genstande udsender infrarød varme og brugte en isoleret kasse med glas til at fange og måle varme fra sollys.
Fysikeren Claude Pouillet foreslog i 1838, at vanddamp og kuldioxid kunne fange infrarød og varme atmosfæren, men der var stadig ingen eksperimentelle tegn på, at disse gasser absorberede varme fra termisk stråling.
Den opvarmende effekt af elektromagnetisk stråling på forskellige gasser blev undersøgt i 1856 af Eunice Newton Foote , der beskrev hendes eksperimenter ved hjælp af glasrør udsat for sollys. Solens opvarmningseffekt var større for trykluft end for et evakueret rør og større for fugtig luft end tør luft. "For det tredje har den højeste effekt af solens stråler vist mig at være i kulsyregas." (kuldioxid) Hun fortsatte: "En atmosfære af den gas ville give vores jord en høj temperatur; og hvis, som nogle formoder, i en periode af dens historie, havde luften blandet sig med den en større andel end i øjeblikket, en øget temperatur fra dens handling såvel som fra en øget vægt må nødvendigvis have resulteret. " Hendes arbejde blev præsenteret af prof. Joseph Henry på mødet i American Association for the Advancement of Science i august 1856 og beskrevet som en kort note skrevet af daværende journalist David Ames Wells ; hendes papir blev offentliggjort senere samme år i American Journal of Science and Arts .
John Tyndall tog Fouriers arbejde et skridt videre i 1859, da han undersøgte absorptionen af infrarød stråling i forskellige gasser. Han fandt ud af, at vanddamp, kulbrinter som metan (CH 4 ) og kuldioxid (CO 2 ) stærkt blokerer strålingen.
Nogle forskere foreslog, at istider og andre store klimaændringer skyldtes ændringer i mængden af gasser, der udsendes i vulkanisme . Men det var kun en af mange mulige årsager. En anden oplagt mulighed var solvariation . Forskydninger i havstrømme kan også forklare mange klimaændringer. Ved ændringer i millioner af år ville hævning og sænkning af bjergkæder ændre mønstre for både vinde og havstrømme. Eller måske havde klimaet på et kontinent slet ikke ændret sig, men det var blevet varmere eller køligere på grund af polarvandring (Nordpolen skiftede til, hvor ækvator havde været eller lignende). Der var snesevis af teorier.
For eksempel offentliggjorde James Croll i midten af det 19. århundrede beregninger af, hvordan gravitationstrækkene fra Solen, Månen og planeter subtilt påvirker Jordens bevægelse og orientering. Hældningen af Jordens akse og formen på dens bane omkring Solen svinger let i cyklusser, der varer titusinder af år. I nogle perioder ville den nordlige halvkugle få lidt mindre sollys om vinteren end den ville få i andre århundreder. Sne ville samle sig, reflektere sollys og føre til en selvbærende istid. De fleste forskere fandt imidlertid Crolls ideer - og enhver anden teori om klimaændringer - overbevisende.
Første beregninger af drivhuseffekten, 1896
I slutningen af 1890'erne havde Samuel Pierpoint Langley sammen med Frank W. Very forsøgt at bestemme overfladetemperaturen på månen ved at måle infrarød stråling, der forlod månen og nå jorden. Månens vinkel på himlen, da en videnskabsmand tog en måling, afgjorde, hvor meget CO
2og vanddamp Månens stråling skulle igennem for at nå Jordens overflade, hvilket resulterede i svagere målinger, når Månen var lav på himlen. Dette resultat var ikke overraskende, da forskere havde vidst om absorption af infrarød stråling i årtier.
I 1896 brugte Svante Arrhenius Langleys observationer af øget infrarød absorption, hvor månestråler passerer gennem atmosfæren i en lav vinkel og støder på mere kuldioxid ( CO
2) for at estimere en atmosfærisk køleeffekt fra et fremtidigt fald i CO
2. Han indså, at den køligere atmosfære ville indeholde mindre vanddamp (en anden drivhusgas ) og beregnede den yderligere køleeffekt. Han indså også, at afkøling ville øge sne- og isdækning på høje breddegrader, hvilket får planeten til at reflektere mere sollys og dermed yderligere køle ned, som James Croll havde antaget. Samlet beregnet Arrhenius, at skæring af CO
2i det halve ville være tilstrækkeligt til at producere en istid. Han beregnede yderligere, at en fordobling af atmosfærisk CO
2 ville give en total opvarmning på 5-6 grader Celsius.
Desuden havde Arrhenius 'kollega Arvid Högbom , der blev citeret i længden i Arrhenius' undersøgelse fra 1896 om indflydelse af kolsyre i luften på jordens temperatur, forsøgt at kvantificere naturlige kilder til CO -emissioner
2med det formål at forstå den globale kulstofcyklus . Högbom fandt ud af, at estimeret kulstofproduktion fra industrielle kilder i 1890'erne (hovedsageligt kulforbrænding) var sammenlignelig med de naturlige kilder. Arrhenius så, at denne menneskelige emission af kulstof i sidste ende ville føre til opvarmning. På grund af den relativt lave CO -hastighed
2 produktion i 1896, Arrhenius troede, at opvarmningen ville tage tusinder af år, og han forventede, at det ville være gavnligt for menneskeheden.
I 1899 udviklede Thomas Chrowder Chamberlin længe tanken om, at klimaforandringer kan skyldes ændringer i koncentrationen af atmosfærisk kuldioxid. Chamberlin skrev i sin bog fra 1899, Et forsøg på at ramme en arbejdshypotese om årsagen til istiden på et atmosfærisk grundlag :
Tidligere fortaler for en atmosfærisk hypotese, - Den generelle doktrin om, at istiden kan have været på grund af en ændring i atmosfærens indhold af kuldioxid, er ikke ny. Det blev opfordret af Tyndall for et halvt århundrede siden og er blevet opfordret af andre siden. For nylig har det været meget effektivt fortaler for Dr. Arrhenius, der har taget et stort skridt foran sine forgængere med at reducere sine konklusioner til bestemte kvantitative udtryk udledt af observationsdata. [..] Kuldioxidets funktioner. - Ved undersøgelserne af Tyndall, Lecher og Pretner, Keller, Roentgen og Arrhenius har det vist sig, at kuldioxid og vanddamp i atmosfæren har en bemærkelsesværdig kraft til at absorbere og midlertidigt fastholde varmestråler, mens ilt, nitrogen og atmosfærens argon besidder denne kraft kun i en svag grad. Det følger heraf, at virkningen af kuldioxid og vanddamp er at dække jorden med en termisk absorberende kappe. [..] De generelle resultater, der kan tilskrives en stærkt forøget eller stærkt reduceret mængde atmosfærisk kuldioxid og vand, kan opsummeres som følger:
- en. En stigning, ved at forårsage en større absorption af solens stråleenergi , hæver den gennemsnitlige temperatur, mens en reduktion sænker den. Estimatet af Dr. Arrhenius, baseret på en omfattende matematisk diskussion af professor Langleys observationer, er, at en stigning af kuldioxid til en mængde på to eller tre gange det nuværende indhold ville hæve gennemsnits temperaturen 8 ° eller 9 ° C . og ville føre til et mildt klima, der var analogt med det, der herskede i mellem -tertiæralderen. På den anden side ville en reduktion af mængden af kuldioxid i atmosfæren til en mængde fra 55 til 62 procent af det nuværende indhold reducere den gennemsnitlige temperatur 4 eller 5 C, hvilket ville medføre en istid svarende til den i pleistocæn -perioden.
- b. En anden effekt af stigning og fald i mængden af atmosfærisk kuldioxid er udligning på den ene side af overfladetemperaturer eller deres differentiering på den anden. Temperaturen på jordoverfladen varierer med breddegrad, højde, fordelingen af land og vand, dag og nat, årstiderne og nogle andre elementer, der her kan negligeres. Det postuleres, at en stigning i den termiske absorption af atmosfæren udligner temperaturen og har en tendens til at fjerne de variationer, der følger med disse uforudsete situationer. Omvendt har en reduktion af termisk atmosfærisk absorption en tendens til at intensivere alle disse variationer. En sekundær effekt af intensivering af temperaturforskelle er en stigning i atmosfæriske bevægelser i bestræbelserne på at genoprette ligevægten. Øgede atmosfæriske bevægelser, som nødvendigvis er konvektionelle, fører den varmere luft til atmosfærens overflade og letter udledning af varmen og intensiverer dermed den primære effekt. [..]
I tilfælde af de udgående stråler, der absorberes i meget større proportioner end de indgående stråler, fordi de mere stort set er langbølgede stråler, viser Arrhenius-tabellerne, at absorptionen forstærkes ved stigning af kolsyre i større proportioner på høje breddegrader end i lav; for eksempel er temperaturstigningen tre gange det nuværende indhold af kulsyre 21,5 procent, større mellem 60 ° og 70 ° N. breddegrad end ved ækvator.
Det bliver nu nødvendigt at tildele agenturer, der er i stand til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren med en hastighed, der er tilstrækkelig over den normale forsyningshastighed, på bestemte tidspunkter til at producere istid; og på den anden side i stand til at gendanne det til atmosfæren på bestemte andre tidspunkter i tilstrækkelige mængder til at producere milde klimaer.
Når temperaturen stiger efter en glacial episode, fremmes dissociation, og havet afgiver sit kuldioxid med en øget hastighed og hjælper derved med at accelerere forbedringen af klimaet.
En undersøgelse af de geologiske perioders liv synes at indikere, at der var meget bemærkelsesværdige udsving i den samlede masse af levende stof. For at være sikker på, at der var en gensidig relation mellem landets og havets liv, så når sidstnævnte blev forlænget på de kontinentale platforme og stærkt forstærket, blev den førstnævnte kontraheret, men trods dette synes det klart, at summen af livsaktivitet svingede især gennem tiderne. Det menes, at det i det hele taget var størst i perioderne med havforlængelse og milde klimaer, og mindst på tiderne med forstyrrelser og klimatiske intensiveringer. Denne faktor virkede derefter antitetisk på den tidligere bemærkede carbonsyrefrigørelse og havde, så vidt den gik, en tendens til at opveje dens virkninger.
I perioder med havforlængelse og landreduktion (især perioder på basisniveau) forlænges levestedet for kalkudskillende liv på lavt vand samtidigt, hvilket giver de organer, der sætter kuldioxidfri accelereret aktivitet, hvilket yderligere understøttes af den deraf følgende stigende temperatur, hvilket reducerer havets absorptionsevne og øger dissociationen. Samtidig reduceres arealet af jorden, et lavt forbrug af kuldioxid både ved original nedbrydning af silikaterne og i opløsningen af kalksten og dolomitter opnås.
Således forbinder gensidige agenturer igen, men nu for at øge luftens kuldioxid. Det er de store og væsentlige faktorer. De er ændret af flere underordnede agenturer, der allerede er nævnt, men den kvantitative effekt af disse menes at være ganske utilstrækkelig til at forhindre meget bemærkelsesværdige udsving i den atmosfæriske forfatning.
Som et resultat antages det, at den geologiske historie er blevet fremhævet af en skifte af klimatiske episoder, der på den ene side omfatter perioder med et mildt, ligeværdigt, fugtigt klima, der næsten er ensartet for hele kloden; og på den anden side perioder, hvor der var ekstremer af tørhed og nedbør og af varme og kulde; disse betegnes sidst med aflejringer af salt og gips, af subaeriale konglomerater, af røde sandsten og skifer, af arkose aflejringer og lejlighedsvis ved isdannelse på lave breddegrader.
Udtrykket " drivhuseffekt " for denne opvarmning blev introduceret af John Henry Poynting i 1909 i en kommentar, der diskuterede atmosfærens virkning på Jordens og Mars temperatur.
Paleoklimater og solpletter, begyndelsen af 1900'erne til 1950'erne
Arrhenius's beregninger blev omtvistet og undergik en større debat om, hvorvidt atmosfæriske ændringer havde forårsaget istiden. Eksperimentelle forsøg på at måle infrarød absorption i laboratoriet syntes at vise små forskelle som følge af stigende CO
2niveauer og fandt også signifikant overlapning mellem absorption af CO
2og absorption af vanddamp, som alle antydede, at stigende kuldioxidemissioner ville have ringe klimatisk effekt. Disse tidlige forsøg viste sig senere at være utilstrækkeligt præcise i betragtning af datidens instrumentering. Mange forskere troede også, at havene hurtigt ville absorbere alt overskydende kuldioxid.
Andre teorier om årsagerne til klimaændringer klarede sig ikke bedre. De vigtigste fremskridt var inden for observationel paleoklimatologi , da forskere inden for forskellige områder af geologi udarbejdede metoder til at afsløre gamle klimaer. I 1929 fandt Wilmot H. Bradley ud af , at årlige lervarve nedlagt i søbede viste klimakredsløb. Andrew Ellicott Douglass så stærke tegn på klimaændringer i træringe . Da han bemærkede, at ringene var tyndere i tørre år, rapporterede han klimaeffekter fra solvariationer, især i forbindelse med mangel på solpletter fra det 17. århundrede ( Maunder Minimum ), der tidligere blev bemærket af William Herschel og andre. Andre forskere fandt imidlertid god grund til at tvivle på, at træringe kunne afsløre alt andet end tilfældige regionale variationer. Værdien af træringe til klimastudier blev først fastlagt først i 1960'erne.
Gennem 1930'erne var astrofysikeren Charles Greeley Abbot den mest ihærdige fortaler for en forbindelse mellem sol og klima . I begyndelsen af 1920'erne havde han konkluderet, at solens "konstante" var forkert navngivet: hans observationer viste store variationer, som han forbandt med solpletter, der passerede hen over solens overflade. Han og et par andre forfulgte emnet ind i 1960'erne og var overbevist om, at variationer i solplet var en hovedårsag til klimaændringer. Andre forskere var skeptiske. Ikke desto mindre var forsøg på at forbinde solcyklussen med klimakredsløb populære i 1920'erne og 1930'erne. Respekterede forskere meddelte korrelationer, som de insisterede på var pålidelige nok til at kunne forudsige. Før eller siden mislykkedes enhver forudsigelse, og emnet forfaldt.
I mellemtiden forbedrede Milutin Milankovitch , der bygger på James Crolls teori, de kedelige beregninger af de forskellige afstande og vinkler for solens stråling, da solen og månen gradvist forstyrrede Jordens kredsløb. Nogle observationer af varve (lag set i mudderet, der dækker bunden af søer), matchede forudsigelsen af en Milankovitch -cyklus, der varede omkring 21.000 år. De fleste geologer afviste imidlertid den astronomiske teori. For de kunne ikke passe Milankovitchs timing til den accepterede sekvens, der kun havde fire istider, alle sammen meget længere end 21.000 år.
I 1938 forsøgte Guy Stewart Callendar at genoplive Arrhenius 'teori om drivhuseffekter. Callendar fremlagde bevis for, at både temperatur og CO
2niveau i atmosfæren havde været stigende i løbet af det sidste halve århundrede, og han hævdede, at nyere spektroskopiske målinger viste, at gassen var effektiv til at absorbere infrarød i atmosfæren. Ikke desto mindre fortsatte de fleste videnskabelige meninger med at bestride eller ignorere teorien.
Stigende bekymring, 1950’erne – 1960’erne
Bedre spektrografi i 1950'erne viste, at CO
2og vanddampabsorptionslinjer overlappede ikke fuldstændigt. Klimatologer indså også, at der var lidt vanddamp i den øvre atmosfære. Begge udviklinger viste, at CO
2 drivhuseffekt ikke ville blive overvældet af vanddamp.
I 1955 viste Hans Suess ' carbon-14 isotopanalyse, at CO
2frigivet fra fossile brændstoffer blev ikke umiddelbart absorberet af havet. I 1957, en bedre forståelse af ocean kemi førte Roger Revelle til en erkendelse af, at havet overfladelag havde begrænset evne til at absorbere carbondioxid, også forudsige stigning i niveauer af CO
2og senere blevet bevist af Charles David Keeling . I slutningen af 1950'erne argumenterede flere forskere for, at kuldioxidemissioner kunne være et problem, og nogle forudsagde i 1959, at CO
2ville stige med 25% i år 2000 med potentielt "radikale" virkninger på klimaet. I hundredeårsdagen for den amerikanske olieindustri i 1959, arrangeret af American Petroleum Institute og Columbia Graduate School of Business, sagde Edward Teller "Det er blevet beregnet, at en temperaturstigning svarende til en stigning på 10 procent i kuldioxid vil være tilstrækkelig at smelte iskappen og nedsænke New York. [....] På nuværende tidspunkt er kuldioxiden i atmosfæren steget med 2 procent i forhold til normal. I 1970 vil den måske være 4 procent, i 1980, 8 procent, i 1990, 16 procent, hvis vi fortsætter med vores eksponentielle stigning i brugen af rent konventionelle brændstoffer. ". I 1960 demonstrerede Charles David Keeling , at CO -niveauet
2i atmosfæren var faktisk stigende. Bekymring monteret år for år sammen med stigningen i " Keeling Curve " for atmosfærisk CO
2.
Et andet fingerpeg om klimaændringernes karakter kom i midten af 1960'erne fra analyse af dybhavskerner af Cesare Emiliani og analyse af gamle koraller af Wallace Broecker og samarbejdspartnere. I stedet for fire lange istider fandt de et stort antal kortere i en regelmæssig rækkefølge. Det så ud til, at tidspunktet for istiden blev sat af de små orbitalforskydninger i Milankovitch -cyklerne . Selvom sagen forblev kontroversiel, begyndte nogle at antyde, at klimasystemet er følsomt over for små ændringer og let kan vendes fra en stabil tilstand til en anden.
Forskere begyndte i mellemtiden at bruge computere til at udvikle mere sofistikerede versioner af Arrhenius's beregninger. I 1967 udnyttede Syukuro Manabe og Richard Wetherald den første detaljerede beregning af drivhuseffekten med konvektion ("Manabe-Wetherald endimensionale radiativ-konvektive model" i 1967 ved at udnytte digitale computers evne til at integrere absorptionskurver numerisk ). De fandt ud af, at i mangel af ukendte feedbacks som ændringer i skyer, ville en fordobling af kuldioxid fra det nuværende niveau resultere i en stigning på cirka 2 ° C i den globale temperatur.
I 1960'erne var aerosolforurening ("smog") blevet et alvorligt lokalt problem i mange byer, og nogle forskere begyndte at overveje, om den afkølende effekt af partikelforurening kunne påvirke de globale temperaturer. Forskere var usikre på, om den kølende effekt af partikelforurening eller opvarmningseffekten af drivhusgasemissioner ville dominere, men begyndte uanset at mistænke, at menneskelige emissioner kunne forstyrre klimaet i det 21. århundrede, hvis ikke før. I sin 1968 bog The Population Bomb , Paul R. Ehrlich skrev: "drivhuseffekten bliver forbedret nu af stærkt øget niveau af kuldioxid ... [dette] bliver modvirket af lav-niveau skyer genereret af contrails, støv, og andre forurenende stoffer ... I øjeblikket kan vi ikke forudsige, hvad de samlede klimatiske resultater vil være af vores brug af atmosfæren som skraldespand. "
Bestræbelserne på at etablere en global temperaturrekord, der begyndte i 1938 kulminerede i 1963, da J. Murray Mitchell præsenterede en af de første opdaterede temperaturrekonstruktioner. Hans undersøgelse involverede data fra over 200 vejrstationer, indsamlet af World Weather Records, som blev brugt til at beregne breddegrader i gennemsnit. I sin præsentation viste Murray, at de globale temperaturer begyndte i 1880 steg støt indtil 1940. Herefter opstod der en køletrend på flere årtier. Murrays arbejde bidrog til den overordnede accept af en mulig global køletendens.
I 1965 advarede milepælsrapporten "Restoring the Quality of Our Environment" af USA's præsident Lyndon B. Johnsons videnskabelige rådgivende udvalg for de skadelige virkninger af fossile brændstofemissioner:
Den del, der forbliver i atmosfæren, kan have en betydelig indvirkning på klimaet; kuldioxid er næsten gennemsigtig for synligt lys, men det er en stærk absorber og bagstråler af infrarød stråling, især i bølgelængderne fra 12 til 18 mikron; følgelig kunne en stigning af atmosfærisk kuldioxid, ligesom glasset i et drivhus, virke til at hæve temperaturen i den lavere luft.
Udvalget brugte de nyligt tilgængelige globale temperaturrekonstruktioner og kuldioxiddata fra Charles David Keeling og kolleger til at nå deres konklusioner. De erklærede stigningen i atmosfæriske kuldioxidniveauer for at være det direkte resultat af forbrænding af fossilt brændstof. Udvalget konkluderede, at menneskelige aktiviteter var tilstrækkeligt store til at have betydelig, global indvirkning - ud over det område, aktiviteterne finder sted. "Mennesket udfører uforvarende et stort geofysisk eksperiment", skrev udvalget.
Nobelpris vinder Glenn T. Seaborg , formand for USA atomenergikommission advaret om klimakrisen i 1966: "På den kurs, vi i øjeblikket tilsætning af kuldioxid til vores atmosfære (seks milliarder tons om året), inden for de næste par årtier varmebalancen i atmosfæren kan ændres nok til at producere markante ændringer i klimaet-ændringer, som vi måske ikke har nogen måde at kontrollere, selvom vi på det tidspunkt har gjort store fremskridt i vores programmer for vejrmodificering. "
En undersøgelse fra 1968 af Stanford Research Institute for American Petroleum Institute bemærkede:
Hvis jordens temperatur stiger betydeligt, kan der forventes en række begivenheder, herunder smeltning af den antarktiske iskappe, en stigning i havniveauet, opvarmning af havene og en stigning i fotosyntese. [..] Revelle gør opmærksom på, at mennesket nu er i gang med et stort geofysisk eksperiment med sit miljø, jorden. Betydelige temperaturændringer vil næsten være sikre i år 2000, og disse kan medføre klimatiske ændringer.
I 1969 var NATO den første kandidat til at håndtere klimaændringer på internationalt plan. Det var derefter planlagt at etablere et knudepunkt for forskning og initiativer fra organisationen i det civile område, der beskæftiger sig med miljøemner som sur regn og drivhuseffekten . Forslaget fra USA's præsident Richard Nixon var ikke særlig vellykket med administrationen af den tyske forbundskansler Kurt Georg Kiesinger . Men emnerne og forberedelsesarbejdet på de tyske myndigheders forslag til NATO tog international fart, (se f.eks. Stockholm FN -konferencen om det menneskelige miljø 1970), da Willy Brandts regering i stedet begyndte at anvende dem på det civile område.
Også i 1969 offentliggjorde Mikhail Budyko en teori om is -albedo -feedback , et grundlæggende element i det, der i dag er kendt som arktisk forstærkning . Samme år blev en lignende model udgivet af William D. Sellers . Begge undersøgelser vakte betydelig opmærksomhed, da de antydede muligheden for en løbende positiv feedback inden for det globale klimasystem.
Forskere forudsiger i stigende grad opvarmning, 1970'erne
I begyndelsen af 1970'erne opfordrede Reid Bryson og nogle andre til at advare om muligheden for alvorlig afkøling. Spørgsmålene og bekymringerne fra Bryson og andre lancerede en ny bølge af forskning i faktorerne for en sådan global afkøling. I mellemtiden antydede det nye bevis for, at istiden var fastsat af forudsigelige kredsløbscyklusser, at klimaet gradvist ville afkøle over tusinder af år. Flere videnskabelige paneler fra denne tidsperiode konkluderede, at der var behov for mere forskning for at afgøre, om opvarmning eller afkøling var sandsynlig, hvilket tyder på, at tendensen i den videnskabelige litteratur endnu ikke var blevet til enighed. For det kommende århundrede fandt en undersøgelse af den videnskabelige litteratur fra 1965 til 1979 imidlertid 7 artikler, der forudsagde afkøling og 44 forudsagde opvarmning (mange andre artikler om klima gav ingen forudsigelse); opvarmningsartiklerne blev citeret meget oftere i efterfølgende videnskabelig litteratur. Forskning i opvarmning og drivhusgasser lagde større vægt, med næsten 6 gange flere undersøgelser, der forudsagde opvarmning end forudsigelse af afkøling, hvilket tyder på, at bekymring blandt forskere stort set var over opvarmning, da de vendte deres opmærksomhed mod drivhuseffekten.
John Sawyer offentliggjorde undersøgelsen Menneskeskabt kuldioxid og "drivhuseffekten" i 1972. Han opsummerede dengang videnskabens viden, den menneskeskabte tilskrivning af kuldioxid-drivhusgassen, distribution og eksponentiel stigning, fund, der stadig er gældende i dag . Derudover forudsagde han nøjagtigt graden af global opvarmning i perioden mellem 1972 og 2000.
Stigningen på 25% CO2 forventet i slutningen af århundredet svarer derfor til en stigning på 0,6 ° C i verdens temperatur - en mængde noget større end de klimatiske variationer i de seneste århundreder . - John Sawyer, 1972
De første satellitrekorder, der blev udarbejdet i begyndelsen af 1970'erne, viste, at sne- og isdække over den nordlige halvkugle var stigende, hvilket fik yderligere undersøgelse af muligheden for global afkøling. J. Murray Mitchell opdaterede sin globale temperaturrekonstruktion i 1972, som fortsatte med at vise afkøling. Forskere fastslog imidlertid, at den afkøling, som Mitchell observerede, ikke var et globalt fænomen. De globale gennemsnit ændrede sig, hovedsagelig delvis på grund af usædvanligt alvorlige vintre, Asien og nogle dele af Nordamerika oplevede i 1972 og 1973, men disse ændringer var hovedsageligt begrænset til den nordlige halvkugle. På den sydlige halvkugle blev den modsatte tendens observeret. De alvorlige vintre skubbede imidlertid spørgsmålet om global afkøling i offentlighedens øjne.
De almindelige nyhedsmedier overdrev dengang advarslerne fra mindretallet, der forventede overhængende afkøling. F.eks. Udgav bladet Newsweek i 1975 en historie med titlen "The Cooling World", der advarede mod "ildevarslende tegn på, at Jordens vejrmønstre er begyndt at ændre sig." Artiklen tog udgangspunkt i undersøgelser, der dokumenterede den stigende sne og is i regioner på den nordlige halvkugle og bekymringer og påstande fra Reid Bryson om, at global afkøling med aerosoler ville dominere kuldioxidopvarmningen. Artiklen fortsatte med at fastslå, at beviser for global afkøling var så stærke, at meteorologer havde "svært ved at følge med." Den 23. oktober 2006 udsendte Newsweek en opdatering om, at det havde været "spektakulært forkert om den nærmeste fremtid". Ikke desto mindre havde denne artikel og andre lignende den langvarige virkninger på den offentlige opfattelse af klimavidenskab.
En sådan mediedækning, der indvarsler, at en ny istid kommer, resulterede i tro på, at dette var konsensus blandt forskere, på trods af at dette ikke afspejles i den videnskabelige litteratur. Da det blev klart, at den videnskabelige mening var til fordel for global opvarmning, begyndte offentligheden at udtrykke tvivl om, hvor troværdig videnskaben var. Argumentet om, at forskere tog fejl om global afkøling, så derfor kan være forkert om global opvarmning, er blevet kaldt "the Ice Age Fallacy" af TIME -forfatter Bryan Walsh.
I de to første "Rapporter for Romklubben" i 1972 og 1974 ændrede de menneskeskabte klimaændringer sig af CO
2stigning samt ved spildvarme blev nævnt. Om sidstnævnte skrev John Holdren i en undersøgelse citeret i den første rapport, “... at global termisk forurening næppe er vores mest umiddelbare miljøtrussel. Det kan imidlertid vise sig at være det mest ubønhørlige, hvis vi er så heldige at undvige alt det andet. "Enkle globale skøn, der for nylig er blevet aktualiseret og bekræftet af mere raffinerede modelberegninger, viser mærkbare bidrag fra spildvarme til global opvarmning efter år 2100, hvis dens vækstrater ikke er stærkt reduceret (under de gennemsnitlige 2% pa, der har fundet sted siden 1973).
Bevis for opvarmning akkumuleret. I 1975 havde Manabe og Wetherald udviklet en tredimensionel global klimamodel, der gav en nogenlunde nøjagtig fremstilling af det nuværende klima. Fordobling af CO
2i modellens atmosfære gav en cirka 2 ° C stigning i den globale temperatur. Flere andre slags computermodeller gav lignende resultater: det var umuligt at lave en model, der gav noget, der lignede det faktiske klima og ikke havde temperaturstigning, når CO
2 koncentrationen blev øget.
I en separat udvikling viste en analyse af dybhavskerner, der blev offentliggjort i 1976 af Nicholas Shackleton og kolleger, at den dominerende indflydelse på istidens timing kom fra en 100.000-årig Milankovitch-omlægningsændring. Dette var uventet, da ændringen i sollys i denne cyklus var lille. Resultatet understregede, at klimasystemet er drevet af feedbacks, og dermed er stærkt modtageligt for små ændringer i forholdene.
Verdensklimakonferencen i 1979 (12. til 23. februar) i Verdens Meteorologiske Organisation konkluderede "det forekommer sandsynligt, at en øget mængde kuldioxid i atmosfæren kan bidrage til en gradvis opvarmning af den lavere atmosfære, især på højere breddegrader .... Det er muligt, at nogle virkninger på regional og global skala kan påvises inden slutningen af dette århundrede og blive betydelige inden midten af det næste århundrede. "
I juli 1979 offentliggjorde United States National Research Council en rapport, der konkluderede (delvist):
Når det antages, at CO
2atmosfærens indhold fordobles, og der opnås statistisk termisk ligevægt, jo mere realistisk af modelleringsindsatsen forudsiger en global overfladeopvarmning på mellem 2 ° C og 3,5 ° C, med større stigninger på høje breddegrader. ... vi har forsøgt, men har ikke været i stand til at finde overset eller undervurderet fysiske virkninger, der kan reducere de aktuelt anslåede globale opvarmninger på grund af en fordobling af atmosfærisk CO
2 til ubetydelige proportioner eller helt vende dem.
Konsensus begynder at danne sig, 1980–1988
I begyndelsen af 1980'erne var den lette nedkøling fra 1945 til 1975 stoppet. Aerosolforurening var faldet på mange områder på grund af miljølovgivning og ændringer i brændstofforbrug, og det blev klart, at køleeffekten fra aerosoler ikke ville stige væsentligt, mens kuldioxidniveauerne steg gradvist.
Hansen og andre offentliggjorde 1981 -undersøgelsen Klimapåvirkning af stigende atmosfærisk kuldioxid og bemærkede:
Det er vist, at den menneskeskabte kuldioxidopvarmning skulle komme fra støjniveauet i den naturlige klimavariabilitet i slutningen af århundredet, og der er stor sandsynlighed for opvarmning i 1980'erne. Potentielle virkninger på klimaet i det 21. århundrede omfatter oprettelse af tørke-tilbøjelige regioner i Nordamerika og Centralasien som led i en ændring af klimazoner, erosion af det vestantarktiske indlandsis med en deraf følgende stigning i havoverfladen på verdensplan og åbning af den sagnomspundne nordvestpassage.
I 1982 afslørede grønlandske iskerner af Hans Oeschger , Willi Dansgaard og samarbejdspartnere dramatiske temperatursvingninger i løbet af et århundrede i en fjern fortid. Den mest fremtrædende af ændringerne i deres rekord svarede til den voldsomme Younger Dryas klimasvingning, der ses ved skift i pollenarter i søbede i hele Europa. Tydeligvis var drastiske klimaændringer mulige inden for en menneskelig levetid.
I 1973 spekulerede James Lovelock i , at chlorfluorcarboner (CFC'er) kunne have en global opvarmningseffekt. I 1975 fandt V. Ramanathan ud af , at et CFC -molekyle kunne være 10.000 gange mere effektivt til at absorbere infrarød stråling end et kuldioxidmolekyle, hvilket gør CFC potentielt vigtigt på trods af deres meget lave koncentrationer i atmosfæren. Mens det meste tidlige arbejde med CFC'er fokuserede på deres rolle i ozonnedbrydning , viste Ramanathan og andre i 1985, at CFC'er sammen med metan og andre sporgasser kunne have en lige så vigtig klimaeffekt som stigninger i CO
2. Med andre ord ville den globale opvarmning ankomme dobbelt så hurtigt som forventet.
I 1985 konkluderede en fælles UNEP/WMO/ICSU -konference om "vurdering af kuldioxidens rolle og andre drivhusgasser i klimavariationer og tilhørende virkninger", at drivhusgasser "forventes" at forårsage betydelig opvarmning i det næste århundrede, og at nogle opvarmning er uundgåelig.
I mellemtiden viste iskerner boret af et fransk-sovjetisk team på Vostok Station i Antarktis , at CO
2og temperaturen var gået op og ned sammen i brede svingninger gennem tidligere istider. Dette bekræftede CO
2-temperaturforhold på en måde, der er helt uafhængig af computerklimamodeller, hvilket stærkt forstærker den nye videnskabelige konsensus. Resultaterne pegede også på kraftfulde biologiske og geokemiske tilbagemeldinger.
I juni 1988 foretog James E. Hansen en af de første vurderinger af, at opvarmning forårsaget af mennesker allerede havde målbart påvirket det globale klima. Kort tid efter samlede en " verdenskonference om den skiftende atmosfære: Implikationer for global sikkerhed " hundredvis af forskere og andre i Toronto . De konkluderede, at ændringerne i atmosfæren på grund af menneskelig forurening "udgør en stor trussel mod international sikkerhed og allerede har skadelige konsekvenser over mange dele af kloden", og erklærede, at verden i 2005 ville være godt tilrådet at skubbe sine emissioner omkring 20% under 1988 -niveauet.
1980'erne oplevede vigtige gennembrud med hensyn til globale miljøudfordringer. Ozonnedbrydning blev afbødet af Wienerkonventionen (1985) og Montreal -protokollen (1987). Sur regn var hovedsageligt reguleret på nationalt og regionalt niveau.
Moderne periode: 1988 til i dag
I 1988 oprettede WMO det mellemstatslige panel for klimaændringer med støtte fra UNEP. IPCC fortsætter sit arbejde i dag og udsender en række vurderingsrapporter og supplerende rapporter, der beskriver tilstanden for den videnskabelige forståelse på det tidspunkt, hvor hver rapport udarbejdes. Den videnskabelige udvikling i denne periode er opsummeret cirka en gang hvert femte til seks år i IPCC -vurderingsrapporterne, der blev offentliggjort i 1990 ( første vurderingsrapport ), 1995 ( anden vurderingsrapport ), 2001 ( tredje vurderingsrapport ), 2007 ( fjerde vurderingsrapport ) og 2013/2014 ( femte vurderingsrapport ).
Siden 1990'erne er forskning i klimaforandringer udvidet og vokset og forbinder mange områder som atmosfæriske videnskaber, numerisk modellering, adfærdsvidenskab, geologi og økonomi eller sikkerhed .
Opdagelse af andre klimaforandrende faktorer
Metan : I 1859 fastslog John Tyndall , at kulgas , en blanding af metan og andre gasser, stærkt absorberede infrarød stråling. Metan blev efterfølgende påvist i atmosfæren i 1948, og i 1980'erne indså forskere, at menneskelige emissioner havde en betydelig indvirkning.
Chlorfluorcarbon : I 1973 spekulerede den britiske videnskabsmand James Lovelock i , at chlorfluorcarboner (CFC'er) kunne have en global opvarmningseffekt. I 1975 fandt V. Ramanathan ud af , at et CFC -molekyle kunne være 10.000 gange mere effektivt til at absorbere infrarød stråling end et kuldioxidmolekyle, hvilket gør CFC potentielt vigtigt på trods af deres meget lave koncentrationer i atmosfæren. Mens det meste tidlige arbejde med CFC'er fokuserede på deres rolle i ozonnedbrydning , havde forskerne i 1985 konkluderet, at CFC'er sammen med metan og andre sporgasser kunne have en lige så vigtig klimaeffekt som stigninger i CO 2 .
Se også
Referencer
eksterne links
- Joseph Fouriers artikel fra 1827, Memoire sur les temperature du globe terrestre et des espaces planetaires , på fransk og engelsk, med bemærkninger af William Connolley
- Svante Arrhenius 'artikel fra april 1896 om indflydelse af kolsyre i luften på jordens temperatur
- James R. Fleming, red. Klimaforandringer og menneskeskabte drivhusopvarmninger: Et udvalg af centrale artikler, 1824–1995, med fortolkende essays
- Milepæle for klimaændringer: Tidslinje