Mer om både is og CO2

Jeg var på møte i Tromsø denne fredag den trettende. Men vi har folk på ESA-møter i Paris nesten hver uke, så fredagens terrorangrep der har satt en støkk i meg, ja. Vel, vi får bite tenna sammen og fortsette – hvilket i dette tilfellet betyr å skrive litt mer om to ting jeg lovet i løpet av ukens debatt i kommentarfeltet her på bloggen: Satellittmålinger av henholdsvis CO2 og iskappen i Antarktis. Vi tar isen først.

Iskappen i Antarktis

Rent generelt: Må isbreer krympe når temperaturen stiger ? Eller vil det bli mer is i fjellet pga mer nedbør pga varmere vær? Vi starter med de små breene, for eksempel Storbreen i Jotunheimen. Den har vært studert grundig gjennom mange år, og forskere ved NVE har målt og regnet seg fram til at nedbørsmengdene i vinterhalvåret må øke med 30 % for at breen skal tåle en temperaturøkning på 1 grad uten å krympe. Så får vi se hva som skjer der.

For Grønland er det noe mer komplisert. Og for Antarktis er det enda mer komplisert. Begge steder vil vi  imidlertid ha den samme smelte-kampen: Varmere luft og hav kontra mer nedbør som snø i høyden.

På den annen side: Tatt i betraktning de enorme dimensjonene i Antarktis, så kan man egentlig si at det kontinentet knapt nok har oppdaget CO2-økningen og global oppvarming enda. Reduksjonen i ozonlaget har vært viktigere enn CO2-økningen når det gjelder forholdene i atmosfæren der, sjøisens utbredelse har økt noe p.g.a. endringer i værmønsteret, og noen av de satellittbaserte estimatene er ikke engang sikre på om Antarktis bidro positivt eller negativt til havnivået rundt årtusenskiftet.

Man har ulike måter å måle masse-endringer i iskappen på, og alle har sine begrensninger. Her er de tre mest aktuelle:

- Laser-altimeter (NASA ICESat) måler avstanden fra satellitten ned til toppen av snøen. Men hvor dypet er snølaget ned til isen?

- Radar-altimeter (ESA ERS, ENVISAT, CryoSat) går lett igjennom tørr snø, og viser avstanden fra satellitten ned til overgangssonen mellom tørr snø og skare/is. Men hvor mye tørr snø ligger over isen?

- Tyngdefeltsatellitter (GRACE) gir et direkte mål for hvordan tyngdefeltet endrer seg. Men hvor mye av endringen skyldes is, og hvor mye skyldes at landmassene under isen er på vei opp eller ned som treg respons på tidligere tiders istider eller mellomistider? Det er ikke lett å montere en geodetisk GPS-mottaker på grunnfjell i Øst-Antarktis når isdekket er flere kilometer tykt.

I tillegg må man se på satellittenes baner. ERS og ENVISAT gikk ikke lenger nord eller sør enn til 81,5 grader. Det var nok til å dekke Grønland bra, men etterlot et ganske stort hull i det indre av Antarktis. CryoSat går nærmere polene (88 grader), mens ICESat vendte ved 86 grader.

Grovt sett kan man si at altimetersatellittene er suverene til å måle volumet der hvor de dekker, men trenger noen antakelser for å estimere massen. Mens tyngdefeltsatellittene måler masse, men trenger noen antakelse for å estimere hva som er endringsbidragene fra henholdsvis is og jordskorpe.

Uansett, det er bare å fastslå at at Zwally et al (2015) har publisert en artikkel som sier at, basert på altimetermålinger fra ERS-1, ERS2 og ICESat, så kan det ha vært en svak masseøkning av iskappen i Antarktis i periodene 1992-2003 og 2003 – 2008.

Så la oss se på hva tyngdefeltsatellittene GRACE mener om saken, i følge NASA:

Tyngdefeltsatellittene indikerer at iskappen i Antarktis har startet å krympe. Men ikke mye, foreløpig. (Bilde: NASA)
Tyngdefeltsatellittene indikerer at iskappen i Antarktis har startet å krympe. Men ikke mye, foreløpig. (Bilde: NASA)

GRACE-målingene startet i 2002. Usikkerheten i landheving (GIA) i Antarktis er såpass stor at man med litt velvilje nok kan tenke seg en flat trend i GRACE-dataene for årene 2003 - 2008. Men trenden i hele GRACE-datasettet tilsier at Antarktis mister is.

Men mye er det ikke, selv om vi legger NASAs tall her til grunn. Et årlig massetap på ca. 134 Gtonn tilsvarer bare et sted mellom 0,3 og 0,4 mm/år i økning av globalt havnivå. Som er mellom 10 og 15 prosent av observert havnivåøkning i denne perioden.

La oss ta med den nyeste GRACE-kurven fra Grønland i samme slengen. Her er usikkerheten om GIA vesentlig mindre enn i Antarktis. Trenden i dette GRACE-plottet er derfor mer til å stole på:

Tyngdefeltsatellittene er ganske sikre på hvor mye isen på Grønland minsker. (Bilde: NASA)
Tyngdefeltsatellittene er ganske sikre på hvor mye isen på Grønland minsker. (Bilde: NASA)

Et årlig is-tap på ca. 287 Gtonn tilsvarer ca 0,8 mm/år i globalt havnivå, hvis jeg ikke har regnet feil.   

Og bare så det er nevnt: Alle er enige om at Grønland har mistet mer is enn Antarktis i disse årene med satellittmålinger.

Selv tror jeg at smeltingen på Grønland neppe kommer til å akselerere noe vesentlig. Det store spørsmålet er om vi vil få se en betydelig akselerasjon i Antarktis på grunn av ustabilitet i isbremmene og isbreene i Vest-Antarktis.

CO2 sett fra rommet

På flyet over Atlanteren sist uke leste jeg rapporten "Towards a European Operational Observing System to Monitor Fossil CO2-emissions - Final Report from the expert group" (EU-kommisjonen, 2015). Essensen er altså at dersom land blir enige om gjensidige reduksjoner i sine fossile CO2-utslipp, så vil man ha et behov for verifisering av om utslippene faktisk går ned. Dette krever både en god forståelse av den naturlige karbonsyklusen (hvor man trenger satellitter som NASAs OCO-2 og JAXAs GOSAT), og enda mer kapable satellitter, samt et solid bakkenettverk av målestasjoner og gode modeller, som til sammen kan brukes for å skille ut det antropogene bidraget i årene etter at reduksjonene skal starte en gang på 2020-tallet. 

ESAs ENVISAT var den første satellitten som gjorde meningsfulle observasjoner av CO2 i atmosfæren, men på en ganske grov skala. 

Japanske GOSAT gjør i dag målinger i punkter på ca 85 km2, som er relevant for studiet av naturlige prosesser.

NASAs OCO-2 som ble skutt opp i 2014, gir mye mer data enn GOSAT. OCO-2 viser godt hvordan Jorda "puster". Men en OCO-2 alene gir ingen mulighet til å si noe nyttig om fossile utslipp i et fremtidig verifikasjonsregime.

Kina planlegger en CO2-satellitt - TanSat - som er tenkt skutt opp i 2016, med punktstørrelse som OCO-2. Og NASA er i ferd med å lage et OCO-3 instrument for utplassering på den internasjonale romstasjonen. Romstasjonen går lavere, og skal derfor kunne gi enda mer nøyaktige målinger, men dekker ikke hele kloden. 

Rapporten omtaler også en rekke andre satellitter som er under planlegging eller bygging - men fastslår likevel at dersom landene på klimatoppmøtet i Paris i desember legger fram sine planer for reduksjon av CO2-utslipp fra 2020, så mangler verden satellittene som skal kontrollere at landene holder løftene sine. 

Rapporten sier at en første europeisk satellitt med høy CO2-nøyaktighet bør skytes opp rundt 2025, og at Europa - gjennom Copernicus-programmet for jordobservasjon - bør ha som ambisjon å ha fire slike satellitter i bane rundt 2030. Typisk yteevne for slike satellitter bør være: 

  • Bredt spor
  • Bedre enn 3km x 3km romlig oppløsning
  • 1 ppm målenøyaktighet i vertikal kolonne CO2

Vi får se. Og først får vi se hva de blir enige om i Paris i desember: På den ene siden er det fortsatt noe usikkerhet om hvor stor klimafølsomheten er. På den andre siden blir 2015 et rekordvarmt år her nede ved overflaten hvor vi mennesker bor. 

Dere finner veldig mye mer om NASAs OCO-2 her: 

http://www.nasa.gov/feature/goddard/carbon-climate

Og CO2-rapporten fra EU-kommisjonen finner dere her: 

http://www.copernicus.eu

 

God helg. Vi diskuterer oktober-verdiene for global temperatur fra JMA og NASA GISS, og utviklingen i El Ninjoen, i kommentarfeltet her gjennom uken.