Detta är ett viktigt diagram. Det beskriver hur den globala medeltemperaturen har varierat under hela den värmeperiod som kallas Holocen fram till starten av den industriella epoken. Holocen är den tid då vår moderna civilisation växte fram, den tid då människor odlat jorden, tiden efter den senaste istiden för 11700 år sedan, men Holocen slutar alltså när industrialismen startar.

Vi ser att värdena på temperaturen har en rätt stor felmarginal, i det blå området. (Det är komplicerade saker…) Det är intressant att temperaturen har sjunkit stadigt under Holocens senaste 5000 år och att ”Lilla istiden” syns som ett minimum just före industrialismen.

Med temperaturen menar vi i fortsättningen den globala medeltemperaturen över land och hav, ifall inget annat sägs.

Men hur har Hansen valt ”nollan” ? Vad är det alla temperaturer jämförs med? Jo, det är temperaturen under perioden 1880-1920.

Just denna periods temperatur har valts som referenstemperatur därför att den är den bästa uppskattningen av ”förindustriell” temperatur. Periodens värden är nämligen tillräckligt säkra, med tillräckligt mycket data, och den lilla uppvärmning som industrialismens alla utsläpp fram till dess hade orsakat kompenseras ganska väl av vulkanutbrott som sänkte temperaturen lagom mycket.

Högra delen av grafen visar förstås moderna temperaturer (i rött) och man ser att temperaturen nu ligger ovanför hela intervallet under Holocen, inklusive ev. fel i mätvärdena. Detta är mycket oroande, eftersom civilisationen grundats på de säkra kuster och det jämna klimat som rått fram tills nu, men som båda kommer att förändras kraftigt ifall temperaturen inte så snart som möjligt återförs till de värden som rådde under Holocen.

Vi tar en ny titt på temperaturen under Holocen, denna gång i jämförelse med temperaturen under den förra värmeperioden, som kallas Eem. Här har kunskapen ökat. Tidigare har Hansen upprepade gånger varnat för att Eem temperatur antagligen var mindre än 1 °C högre än idag. Men nu menar Hansen et al. att den bästa uppskattningen av Eems temperatur är cirka 1 grad över förindustriell tid, med en osäkerhet på 0,5 grader.

Temperaturen just nu ligger alltså i nivå med den som fanns under Eem och Eems högsta temperatur var aldrig mer än 1,5 °C över förindustriell tid. Detta borde få alla att fundera på om Paris-avtalet har satt målet rätt. Varför?

Jo, slutet av Eem karaktäriserades av kraftig havshöjning och extremt hårda stormar. Hansen har varnat för dessa i minst tio år. Under slutet av Eem steg havet med 6 till 9 meter och stormarna kastade upp gigantiska klippblock på ett idag obegripligt sätt. (Detta beskrevs i Hansens förra rapport, Ice Melt, Sea Level Rise & Superstorms).

Här kommer vi först till ett mer abstrakt begrepp, som Hansen kallar climate forcing. Jag har valt att översätta det med ”klimatstörning”.

Den mänskliga förändringen av klimatet orsakas främst av förändrade halter av växthusgaser och aerosoler i atmosfären. Växthusgaserna minskar jordens värmestrålning till rymden och höjer på så sätt temperaturen vid jordytan. Aerosolerna är små partiklar i luften, alltså synliga föroreningar. Deras inverkan är både värmande och avkylande, men den avkylande effekten är den dominerande, så aerosolerna minskar växthusgasernas inverkan på klimatet.

Nu är frågan: Hur stor inverkan på klimatet (den globala uppvärmningen) har varje faktor för sig?

Då måste vi först säga något om jordens energibalans. Solen strålar in vitt ljus och jorden strålar ut värme. Före den industriella epoken var detta energiutbyte med solen och rymden alltid nästan i balans. Alla förändringar skedde långsamt. (Jordens bana kanske ändrades en smula, men koldioxidhalten i atmosfären anpassade sig då, främst genom att havens förmåga att hålla koldioxid förändrades en smula.)

Människorna har förändrat detta genom enorma utsläpp av växthusgaser och aerosoler. Och dessa utsläpp har stört jordens energibalans, så att det idag kommer in mer energi från solen som vitt ljus, än vad som försvinner ut i rymden som värmestrålning. Resultatet är att jorden blir varmare och denna uppvärmning kommer att fortsätta tills jorden blivit så varm att värmestrålningen ut i rymden blir lika stor som solens instrålning av vitt ljus till jorden. (Man kan tänka på att en glödande spisplatta skickar ut mycket mer värmeenergi än en kall platta.)

En klimatstörning är något som förändrar jordens energibalans och störningens storlek mäts i den lite ovanliga enheten W/m2, alltså watt per kvadratmeter.

Så här skriver Hansen: A climate forcing is an imposed change in Earth’s energy balance, measured in W / m2.

Ett exempel: Solens strålar ger hela tiden jorden 240 W/m2. Men solens styrka varierar. Om solens strålning ökar med 1 % så är det en störning av jordens energibalans med 2,40 W/m2.

Diagrammet ovan visar de olika mänskliga klimatstörningarnas storlek. Koldioxid stör alltså jordens energibalans mer än alla andra växthusgaser tillsammans. Aerosolerna verkar avkylande. De minskar solinstrålningen och reducerar alltså den sammantagna störningen av energibalansen. Men aerosolernas effekt är mycket osäker, med stor felmarginal, uppemot 50 %! (Aerosolernas roll går helt enkelt inte att mäta för närvarande.)

Temperaturen på jorden kommer att stiga så länge jordens energibalans är rubbad. Men hela klimatsystemet är stort och värme sprider sig långsamt (bland annat därför att havens mediandjup är nästan 4 km och de stora landisarna är flera kilometer tjocka). Så det måste till betydligt större uppvärmning än den som vi sett hittills innan jordens energibalans blir återställd genom uppvärmning. Klimatmodeller räknar med att efter 100 år har bara 60-75 % av störningen resulterat i höjd temperatur. Den resterande temperaturhöjningen kommer alltså senare.

Ett annat sätt att återställa jordens energibalans är att minska halten växthusgaser i atmosfären och främst koldioxidhalten. Som vi redan har konstaterat skulle energibalansen rättas till om denna CO2-halt minskade till 350 ppm, som ett första steg. Det kan krävas ännu lägre nivå, men det är för svårt att avgöra nu, så det får bli en fråga att besvara när vi nått så långt.

En förutsättning för att 350 ppm CO2 ska vara ett tillräckligt bra mål är att de andra växthusgaserna inte ökar. Men metanhalten i atmosfären ökar och metan är en kraftig växthusgas. Efter en paus mellan 1998 och 2006 ökar metanhalten igen som figuren visar.

Så hur kommer klimatstörningen för olika växthusgaser att utvecklas? Ja det beror på utsläppen förstås och utsläppen brukar beskrivas i scenarier.

Hansen tittar på några olika alternativ i diagrammet här under, som beskriver förändringen av klimatstörningens tillväxthastighet hos olika växthusgaser i några scenarier.

Klimatstörningens förändring vid olika IPCC-scenarier  

Detta är ett skrämmande diagram, som visar hur snabbt takten i de olika växthusgasernas klimatstörning ökar varje år. Det är alltså inte storleken i gasernas klimatstörning, utan ökningstakten, den årliga ökningen av deras klimatstörning.

Det är den konstaterade ökningen för olika gaser under perioden 1950-2015, och hur den sammanlagda årliga ökningen kommer att bli ifall utvecklingen följer något av IPCCs scenarier. Övre delen behandlar IPCCs scenarier från rapporterna 2001 AR3 och 2007 AR4. Undre delen visar IPCCs scenarier från rapporten 2013 AR5. Det ”Alternativa scenariot” är från Hansen 2000. (Det skulle ha lett till stabilisering av temperaturen i slutet av seklet.)

Man ser att ökningen av klimatstörningen nådde en topp i perioden 1978-1988. Minskningen därefter berodde på a) minskad mängd CO2 i luften, b) långsammare tillväxt av utsläpp av metan (CH4) och c) kraftig reduktion av Montreal-gaser (MPTG) pga Montreal-protokollet som initierade utfasningen av gaser som skadar ozon i stratosfären, främst CFC-gaser.

Namnen på RCP-scenarierna visar deras klimatstörning år 2100 i W/m2.

Scenario RCP2.6 når fram till negativa värden 25 år från nu, vilket betyder att växthusgasernas klimatstörning därefter minskar för varje år. Av dessa scenarier är det uppenbarligen bara detta understa som kan ge något hopp om att kommande generationer får ett klimat som de kan hantera.

Men lägg märke till att redan år 2015 fanns ett betydande glapp mellan RCP2.6 och verkligheten! Själva glappet syns tydligare i diagrammet här under, som är en förstoring det sammanlagda måttet under perioden 2000-2015.

Man ser att ökningstakten i växthusgasernas klimatstörning har accelererat märkbart under de senaste åren, vilket står i  stark motsättning till den vanliga uppfattningen att världen nyligen har börjat lösa problemet med klimatförändringen.

Vi ska nu se på ett komplement till de två senaste diagrammen, där  Hansen et al. diskuterar ett tydligare fokus på CO2, som står för den svåraste klimatstörningen. Detta motiverar man med att övriga växthusgaser bör kunna hållas i schack med lämpliga metoder, och att diskussionen därför bör handla om den långlivade och värsta växthusgasen, koldioxid. 

Utsläppsmängder vid några alternativa koldioxidutsläpp   

I den vänstra delen av diagrammet visas utsläpp från koldioxid i GtC, alltså i miljarder ton kol, för några olika utsläppsalternativ: -6 % per år, -3 % per år, oförändrade utsläpp och ökade utsläpp med 2 % per år. Alla utgår från värdet 2015. Obs att minskningarna med 6 resp. 3 procent startar först 2021 och antas vara oförändrade fram till dess.

I den högra delen visas koldioxidutsläpp för de ovan nämnda IPCC-scenarierna. Lägg märke till likheten mellan RPC2.6 och 3 % minskning per år, och mellan RPC4.5 och konstanta utsläpp, och mellan ökade utsläpp med 2 % och RCP8.5.

Utsläppen av koldioxid från fossila bränslen år 2015 uppgick alltså till 9,2 GtC. Lägg märke till att detta handlar om utsläpp från fossila bränslen. Hela mängden hamnar dock inte i atmosfären, eftersom ungefär hälften (c:a 5GtC) varje år binds i hav, mark och växter.

Obs! 1 ppm motsvarar 2,12 miljarder ton kol, alltså 2,12 GtC.

Så vilken koldioxidhalt i atmosfären skulle dessa olika scenarier ge?

Och hur mycket måste kommande generationer binda för att halten ska komma ner till 350 ppm, den nivå som Hansen menar är nödvändig senast år 2100? Nästa diagram visar detta.

Koldioxidhalter vid olika utsläppsalternativ   

Vänstra delen visar koldioxidhalter utan bindning och högra delen med bindning för de scenarier som beskrevs i föregående diagram.

Man ser i vänstra delen att inget scenario når ner till 350 ppm före år 2100. Halterna år 2100 syns i parenteserna efter varje scenario.

I högra delen visas koldioxidhalten fram till år 2100 om en stadig bindning av koldioxid äger rum från 2021. De olika scenarierna koldioxidhalt slutar på 350 ppm eller 450 ppm. Kravet på hur mycket som måste bindas fram till år 2100 ökar naturligtvis ju större utsläppen varit fram till dess, ifall målet ska vara 350 ppm år 2100. Mängderna finns i parenteserna efter varje alternativ.

PgC är ett annat skrivsätt för GtC. Alltså: 1 PgC = 1 GtC = 1 miljard ton kol.

Vetenskapliga klimatrapporter nu för tiden använder helst enheten PgC. (Det är viktigt att inte blanda ihop enheterna... 1 GtC är kolmängden i 3,7 miljarder ton CO2.)

För alternativen konstanta utsläpp och +2 % per år finns det i diagrammet ovan två olika mål: 350 ppm som kräver stor bindning och 450 ppm som kräver mindre bindning.

Det alternativ som innebär att de globala utsläppen minskar med 6 % per år från år 2021 kräver minst bindning, ”bara” 153 GtC. Av dessa 153 GtC menar Hansen et al. att 100 GtC skulle kunna bindas i skog och mark, alltså på naturligt sätt. Men resterande 53 GtC måste våra efterkommande binda med högst osäkra metoder, till stor kostnad.

Det här är viktigt i diskussionen av biobränslen. HÖGST 100 GtC kan alltså bindas i skog, mark och annan vegetation. Och 100 GtC MÅSTE bindas på detta sätt, eftersom inga andra säkra sätt finns, till rimlig kostnad. Slutsatsen är alltså att skogsprojekt inte kan användas som kompensation för utsläpp. Skog och mark måste binda så mycket koldioxid som någonsin är möjligt, men inte för att tillåta andra utsläpp, utan för att minska koldioxidhalten i atmosfären.

Hur stor kostnaden blir för att binda de olika mängderna i diagrammet ovan behandlas på slutet av rapporten. Först tittar vi på vilka temperaturer som kan bli aktuella och vi utgår från klimatstörningens storlek vid de olika alternativen för utsläppsminskning.

Klimatstörning och temperatur vid olika utsläppsalternativ   

Diagrammet visar klimatstörningarna för de olika utsläppsalternativ av CO2 som vi tittat på ovan. (”Istapparna” är tillfälliga minskningar på grund av vulkanutbrott som kan förväntas…)

Diagrammet här nedanför visar vilka temperaturer som störningarna ovan kommer att ge. (Hur man beräknar vilken temperaturökning som en viss klimatstörning orsakar beskrivs kortfattat på slutet i detta dokument.)

Diagrammet visar temperaturavvikelser från den förindustriella temperaturen. Fram till nutid är det observationerna från diagrammet "Global surface temperature ..." näst överst i artikeln.

Den kommande uppvärmningen är beräknad utifrån klimatstörningarna i det förra diagrammet. Förindustriell temperatur är fortfarande medeltemperaturen 1880-1920.

Den vänstra delen visar uppvärmningen vid olika utsläppsminskningsalternativ ifall ingen CO2-bindning görs. Alla alternativ ger betydligt högre temperatur än den maximala under Holocen.

Den högra delen visar uppvärmningen för de olika utsläppsminskningsalternativen, ifall CO2-bindning sker i den mängd som krävs. (Mängderna som måste bindas finns i parenteserna.)

De tre alternativen -6 % och -3 % årliga minskningar av CO2-utsläppen och alternativet konstanta utsläpp ger en temperatur år 2100 som är ungefär lika stor som maximum under Holocen, dvs de kan alla tre ge den låga temperatur år 2100 som krävs för minimala störningar av klimatet.

Men obs! Som parenteserna efter varje alternativ visar så förutsätter de mycket olika bindning av CO2 under tiden fram till år 2100.

Lägg märke till att vänstra delen visar att en årlig reduktion på 3 % (eller mer) håller temperaturen under 1,5 graders höjning, alltså även utan bindning.

Men temperaturen vid seklets slut ligger ändå 0,5 grader över Holocens maxvärde. Denna temperatur riskerar att starta långsamma återkopplingar, vilkas konsekvenser är svåra att förutsäga.

Diagrammet "Koldioxidhalt i atmosfären utan, och med, bindning ..." ovan visar vilka kvantiteter CO2 som måste bindas för att koldioxidhalten i atmosfären ska komma ner till 350 ppm vid seklets slut. De varierar mellan 153 GtC för alternativet -6 % per år och 1630 GtC för alternativet 2 % ökning av koldioxidutsläppen per år.

Kostnader för att nå 350 ppm vid seklets slut   

Nästa steg i rapporten är att beräkna hur mycket bindningen av dessa olika mängder av CO2 skulle kosta. Det finns ingen bild som beskriver detta. Utgångspunkten är att 100 GtC kan bindas i skogsplantering och förbättrat skogs- och jordbruk. (Här ingår användning av biokol.) Så för varje alternativ kan vi minska den mängd CO2 som måste bindas med 100 GtC. Resten måste alltså avlägsnas ur atmosfären med tekniska metoder, ibland kallat ”negativa utsläpp”.

De kända metoder att binda CO2 ur luften som har störst potential är

att bränna biobränslen och samtidigt fånga in CO2 och lagra i marken, det som kallas BECCS.

att fånga in CO2 direkt ur luften.

att mala och sprida olika mineral för att påskynda vittring.

Men alla dessa metoder har sina begränsningar. De kräver t.ex energi, mark och vatten. Och de har miljökonsekvenser.

Låt oss koncentrera oss på det mest hoppingivande scenariet: 

minskning av CO2-utsläpp med 6 % varje år från 2021.

Det skulle ju föra koldioxidhalten i atmosfären tillbaka till 350 ppm år 2100 ifall 153 GtC kan bindas i tid. Uppvärmningen skulle hela tiden hållas under +1,5 grader och vid seklets slut komma ner till Holocens max-värde. Temperaturens utflykt över temperaturen under Holocen skulle sannolikt inte bli för stor och inte för långvarig.

Så vad kostar det att binda 53 GtC? En färsk rapport beräknar kostnaden för intensiv teknisk bindning till mellan 150 och 350 dollar per ton kol. Kostnaden för 53 GtC hamnar då mellan 8 000 och 18 500 miljarder dollar. Eftersom bindningen förväntas ske jämnt fördelad under resten av seklet dividerar vi dessa tal med 80 och får att kostnaden ligger mellan 100 och 230 miljarder dollar per år.

Man kan inte säkert bortse från möjligheten att kostnaderna kan minska, men Hansen et al. menar att man redan räknat i underkant och hoppas uppenbarligen inte särskilt mycket på det.

Alternativet med 2 % ökade utsläpp per år skulle kosta mellan 1100 och 6700 miljarder dollar per år. Man kan jämföra med USAs militärbudget på 596 miljarder dollar, eller med världens samlade militärbudget på 1770 miljarder dollar år 2015, enligt SIPRI.

Hansen et al. tillbakavisar tanken att 1,5 graders uppvärmning skulle var ett säkert mål. Det skulle ge en temperatur som troligen ligger över temperaturen under Eem och långt över temperaturen under Holocen.

Men diagrammet här ovan visar ändå att det bara behövs 3 % årliga minskningar av CO2-utsläppen från 2021 för att hålla uppvärmningen under 1,5 grader – utan att man behöver ta till någon bindning av CO2.

(De som påstår att 2-gradersmålet, eller 1,5-gradersmålet, inte längre är möjliga att uppnå påstår alltså att 3 % årlig minskning av de globala utsläppen från 2021 inte skulle vara möjligt. Sanningen är ju att ingen säkert kan uttala sig om detta. Men eftersom hela civilisationens framtid står på spel framstår sådana påståenden ändå bara som struntprat.)

Återstår en avgörande fråga: HUR?   

James Hansen har länge hävdat att det enda sättet att minska koldioxidutsläppen tillräckligt snabbt är att införa en stigande avgift på alla fossila bränslen och att dela ut statens hela intäkt från denna avgift till allmänheten, i lika stora delar. Detta är precis den politik som den amerikanska klimatrörelsen Citizens’ Climate Lobby (CCL) driver sedan 2007, med allt större framgång.

Så här sa Hansen i augusti 2016: “If you want to join the fight to save the planet, to save creation for your grandchildren, there is no more effective step you could take than becoming an active member of CCL.”

Klimatsvaret - CCL Sverige är den svenska grenen av CCL.

Sammanfattning   

1. Uppvärmningen under de senaste 50 åren har höjt den globala medeltemperaturen rejält över det intervall som tidigare rådde under Holocen, den värmeperiod som startade för 11700 år sedan. Temperaturen ligger nu i nivå med den som fanns under Eem, den förra värmeperioden för 130.000 till 115.000 år sedan, då haven stod 6 till 9 meter högre än idag.

2. Den globala uppvärmningen kan fortfarande hållas under 1,5 °C ifall snabba minskningar i de globala utsläppen av koldioxid startar senast 2021 och uppgår till minst 3 % per år och på villkor att de andra klimatdrivkrafterna inte uppvisar någon nettoökning. Men en uppvärmning på 1,5 °C skulle ändå innebära att den globala medeltemperaturen når högre än den temperatur som präglade Eem. 1,5 °C  är alltså inte något lämpligt mål.

3. Ett lämpligt mål – i stället för 1,5 °C – är att inom ett sekel återföra den globala medeltemperaturen till det intervall som tidigare rådde under Holocen, genom att sänka koldioxidhalten i atmosfären till under 350 ppm.

4. Ett sådant mål var fortfarande möjligt att uppnå 2013 ifall snabba minskningar av utsläppen hade startat då, och ifall man genomfört ett globalt program för skogsplantering och förbättrat jord- och skogsbruk. Nu kräver en återställning av klimatet inom detta sekel dessutom kraftfull bindning av CO2 ur atmosfären med konstgjorda, tekniska och mycket dyra metoder.

5. Tvärtemot den vanliga uppfattningen att världen nyligen har börjat lösa problemet med klimatförändringen har växthusgasernas klimatstörning accelererat märkbart under de senaste åren. Ifall snabb minskning av utsläppen inte startar snart så kan den börda som vi placerar på de unga, att binda CO2 som släppts ut av tidigare generationer, bli alldeles för tung och kostsam.

- - - - -   

Tillägg: Hur översätter man en viss klimatstörning till temperaturökning? Detta är en komplicerad sak, för man har inte exakt kunskap om hur stor eller hur snabb temperaturökning som följer på en förändring av exvis koldioxidhalten i atmosfären. Man använder ett begrepp som kallas jordens klimatkänslighet. Många försök att beräkna denna har gjorts, men jordens klimatkänslighet kan ändå bara anges med en betydande felmarginal.

Det vanliga är att man tänker sig att koldioxidhalten i atmosfären fördubblas (från 280 ppm) och sedan försöker beräkna den resulterande temperaturökningen. Ett problem är att återkopplingarna som uppstår tar olika lång tid på sig. Det finns snabba och långsamma återkopplingar. (Till de långsamma hör istäckenas storlek som ändras långsamt, men som så småningom kommer att förändra jordens albedo, alltså hur mycket solljus som reflekteras.)

Ett vanligt mått på klimatkänsligheten är 3°C för dubbel koldioxidhalt. Men osäkerheten är alltså stor. IPCC anger att känsligheten ligger mellan 1,5 °C och 4,5 °C, men de flesta forskare anser att 3 grader är ett ganska bra mått. Och eftersom man vet att en fördubblad koldioxidhalt skulle ha klimatstörningen 4 W/m2 så följer att varje W/m2 ger 0,75 °C.

* * *   

www.klimatsvaret.se  •  © Klimatsvaret - CCL Sverige 2013  •  Sidan uppdaterad 2017-10-10