Áhrif loftslagsbreytinga á hitastig

Brynhildur Davíðsdóttir

prófessor í umhverfis- og auðlindafræði við Háskóla Íslands

Halldór Björnsson

formaður Vísindanefndar um loftslagsbreytingar

„Loftslagsbreytingar hafa haft umtalsverð áhrif á náttúru Íslands, s.s. afkomu jökla, vatnafar, lífríki á landi og aðstæður í sjó. Veðurfar og náttúruaðstæður á landinu og í hafinu umhverfis það verða í lok aldarinnar án fordæma frá upphafi byggðar á Íslandi. Súrnun sjávar og hlýnun munu breyta umhverfisaðstæðum og útbreiðslusvæðum tegunda í hafi. Umtalsverð áhrif loftslagsbreytinga á atvinnuvegi, byggða innviði og efnahag skapa verulegar áskoranir, jafnvel í geirum þar sem viðbrögð við hlýnun geta haft jákvæð áhrif í för með sér. Sjávarstöðubreytingar og aukin náttúruvá geta aukið samfélagslegt tjón og áhrif loftslagsbreytinga erlendis skapað umtalsverða kerfisáhættu hérlendis, t.d. með áhrifum á aðfangakeðjur, fæðuöryggi og lýðheilsu. Loftslagsbreytingar eru stærsta heilsufarsógn sem mannkynið stendur frammi fyrir. Loftslagsvandinn er efnahagsmál sem mun hafa áhrif á verðlag, fjármálastöðugleika og öryggi fjármálakerfisins. Aðlögun að og viðbrögð við loftslagsbreytingum hafa í för með sér áskoranir sem krefjast umbyltingar í neyslu, iðnaði og tækni. Áhrif loftslagsbreytinga ná meðal annars til félagslegra innviða, menningar, sjálfsmyndar þjóðar og vekja upp siðferðilegar spurningar gagnvart öðrum þjóðum, komandi kynslóðum og vistkerfum.”

Textinn hér að ofan er útdráttur úr skýrslu Vísindanefndar um loftslagsbreytingar sem kom út 18. október síðastliðinn. Skýrslan er afrakstur 2 ára vinnu nefndar sem umhverfisráðherra skipaði á vordögum 2021 og var nefndinni falið að gera úttekt á því sem vitað er um áhrif loftslagsbreytinga á náttúrfar og samfélag á Íslandi. Tímasetningin tók m.a. mið af því að um sumarið 2021 hóf Milliríkjanefnd Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar (IPCC) að gefa út samantektarskýrslur sem notaðar voru til viðmiðunar. Vísindanefndin vann að skýrslunni með víðtæku samráði við íslenskt vísindasamfélag og stóð fyrir málstofum þangað sem boðið var þeim vísindamönnum sem hafa stundað rannsóknir sem tengjast loftslagsbreytingum og mögulegum áhrifum þeirra á náttúrfar eða samfélag. Alls voru þátttakendur rúmlega 240, rúmlega 100 fluttu erindi. Skýrslan dregur saman það sem fram kom á þessum málstofum, skýrslum IPCC og í vísindagreinum sem birtar hafa verið á síðustu árum og tengja má áhrifum loftslagsbreytinga á Íslandi. Efnistök skýrslunnar eru því mjög víðtæk og í þessari grein verður einungis fjallað um breytingar á hitafari á síðustu öld og sviðsmyndareikninga til loka þessarar aldar. Í næstu greinum verður fjallað um önnur áhrif á náttúrufar, og áhrif á samfélag og efnahag.

Veðurmælingar á Íslandi eiga sér rúmlega 200 ára sögu, segja má að hitafarssagan sé vel þekkt síðan um 1850. Fyrir þann tíma má notast við ýmiss gögn úr setkjörnum í vatni og sjó til að leggja mat á þróun veðurfars. Eftir að síðasta jökulskeiði lauk var afstaða jarðar á sporbaug um sólu slík að sumur á norðurhjara voru mjög hlý. Kólna fór fyrir um 6–8 þúsund árum og skiptust á kuldaskeið og hlýskeið, kaldast var í lok 19. Aldar. Mælingar sýna að verulega hefur hlýnað frá upphafi 20. aldar og að jafnaði var hraði hlýnunar um 1 °C/100 ár, meiri að vetri (1,4 °C/100 ár) og minni að sumri (0,7 °C/100 ár).

Hlýnunin var ekki órofa, heldur skiptust á kaldari og hlýrri tímabil, áköf hlýnun varð á þriðja áratug 20. aldar en svo kólnaði aftur upp úr miðbiki aldarinnar. Kaldast var á landinu rétt fyrir 1980 en á síðari hluta 10. áratugarins hófst annað hlýnunarskeið með ákafri hlýnun sem stóð fram yfir árið 2010. Á síðustu árum hefur dregið úr hlýnuninni, en áfram er mjög hlýtt og óvenju hlý sumur hafa slegið hitamet á nokkrum veðurstöðvum. Munurinn á hlýindum um miðbik 20. aldar og núverandi hlýskeiðs er þó sá að á síðustu öld skiptust á ákaflega hlý ár og kaldari ár en síðustu tvo áratugi hafa ekki verið nein verulega köld ár. Þetta þýðir að ef meðaltöl áratuga eru borin saman eru síðustu tveir áratugir miklu hlýrri en nokkrir áratugir á síðustu öld (mynd 1).

Mynd 1 Þróun meðalhita á Íslandi frá aldamótunum 1900. Myndin byggir á meðaltölum hvers áratugar og sýnd eru vik frá meðaltali áranna 1981–2010. Myndin sýnir gögn frá sjö stöðvum víðsvegar um landið, þ.e. Reykjavík, Stykkishólmi, Akureyri, Grímsey, Stórhöfða, Teigarhorni og Hæli/Árnesi. Þessar stöðvar voru í rekstri allt tímabilið.

Á síðustu áratugum hafa verið þróuð loftslagslíkön sem geta hermt eftir sumum þáttum veðurfars. Þessi líkön hafa verið notuð til að leggja mat á líklega hlýnun vegna losunar gróðurhúsalofttegunda á næstu áratugum. Þau eru að skyld veðurspárlíkönum og hefðbundin notkun þeirra er hefja reikninga seint á 19. öld (frá 1850 – 1880) og reikna svo þróun veðurs hvern dag fram til okkar daga. Niðurstaðan er þó ekki veðurspá, heldur þróun veðurfars og lykilstika, eins og mánaðarúrkomu og mánaðarhita. Það er mikilvægt að hafa í huga að eftir að reiknitilraun hefst (á 19. öld) fær líkanið engar upplýsingar um raunverulega þróun veðurs. Einu upplýsingarnar sem tengjast raunverulegri þróun er geislunarálagið, en það breytist m.a. vegna aukningar gróðurhúsalofttegunda, rykmengunar og eldgosa.

Mynd 2 Samanburður á niðurstöðum margra reiknilíkana og mælinga. Lóðrétti ásinn sýnir breytingar í meðalhita jarðar miðað við tímabilið 1980 til 1999 Bláskyggða svæðið sýnir niðurstöður rúmlega 20 loftslagslíkana í CMIP3 verkefninu (sem fjallað var um í 2. skýrslu vísindanefndar árið 2007) og svarta línan sýnir meðaltöl líkana. Rauða línan og punktarnir sýna breytingar í meðalhita byggt á mælingum. CMIP3 reikniverkefninu lauk um árið 2004 og það notaðist við raunverulegar breytingar á geislunarálagi fram til aldamóta, en eftir það sýnir myndin niðurstöður byggðar á sviðsmynd um losun gróðurhúsalofttegunda (sviðsmynd A1B) sem hefur farið nærri því að ganga eftir. Tímabilið fyrir aldamót má því nota til þess að bera saman raunverulegar hitabreytingar og breytingar reiknaðar með líkönum miðað við raunverulegar breytingar í geislunarálagi, niðurstöðurnar eftir aldamótin má skoða sem spá um þróun meðalhita, að því gefnu að losunarsviðsmyndin gangi eftir.

Mynd 2 sýnir samanburð á loftslagslíkönum og mælingum. Myndin sýnir breytingar á ársmeðalhita jarðar frá 1970 til 2022 (rauð lína) og reikniniðurstöður rúmlega 20 líkana frá því um síðustu aldamót (bláskyggt svæði og svört lína). Bláskyggða svæðið sýnir hvernig líkönum ber saman en svarta línan sýnir meðaltal þeirra. Með því að bera saman svörtu línuna og þá rauðu sést að á tímabilinu 1970 til 2000 ná líkönin að meðaltali að herma eftir þeirri hlýnun sem varð á þessum tíma, en ef frá er talið árin 1992-1994 þá herma þau ekki hitasveiflur milli ára. Eldgosið í Pinatubo árið 1992 hafði mikil áhrif á geislunarálagið og líkönin herma kælinguna sem af því stafaði. Myndin sýnir gögn frá líkanreikningum sem lauk um 2004 en frá aldamótum eru líkönin keyrð með sviðsmynd um þróun geislunarálags. Þessi sviðsmynd (A1B) lýsir stöðugum vexti í styrk gróðurhúsalofttegunda og nær ágætlega að lýsa styrk gróðurhúsalofttegunda fram til okkar tíma.

Mynd 2 sýnir að þegar um aldamót gátu loftslagslíkön ágætlega hermt þróun hitabreytinga á síðustu öld og spáð fyrir hlýnun jarðar á fyrstu áratugum þessarar aldar. Sú spá var háð því að losunarsviðsmyndin gengi nægilega vel eftir.

Loftslagslíkön hafa þróast mikið frá þessum tíma og sviðsmyndir um losun gróðurhúsalofttegunda hafa einnig tekið nokkrum breytingum. Í nýrri skýrslu vísindanefndar var notast við líkön frá CMIP6 reikniverkefninu sem lauk árið 2020. Í þessu verkefni voru notaðar nýjar sviðsmyndir um losun gróðurhúsalofttegunda, s.k. SSP sviðsmyndir. Þessum sviðsmyndum er ætlað að kanna mögulega þróun losunar gróðurhúsalofttegunda og spanna þær rófið frá miklum samdrætti í losun til stóraukinnar losunar. Í sviðsmynd SSP1-2.6 er dregið mjög ákaft úr losun svo hlýnun jarðar stöðvast á síðari hluta þessarar aldar og í SSP5-8.5 er bruni jarðefnaeldsneytis (og sér í lagi kolabruni) mjög ákafur, losun því mikil og …