Hur fungerar växthuseffekten? Professor Lennart Bengtsson Environmental System Science Centre University of Reading, UK Max Planck institute for Meteorology Hamburg, Germany 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Vad vet vi om växthusgaserna Är känd och påvisad sedan första hälften av 1800-talet. En enkel strålningsbalansräkning visar att jordens temperatur skulle vara ca 33 C lägre utan växthusgasernas inflytande. Den nuvarande koncentrationen av koldioxid bidrar med ca 7C Vattenånga, Koldioxid, Metangas, Freongaser etc är exempel på naturliga och artificiella växthusgaser Det är mycket stora skillnader mellan uppehållstiden i atmosfären, varierande från ca 1 vecka (vattenånga) till 10 000 år eller längre ( som SF6) 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Varför varierar jordens klimat Variationer i solstrålningen Variationer i jordbanan Ändringar i atmosfärens sammansättning Variationer i naturliga och antropogena aerosoler Interna variationer i klimatsystemet 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Temperaturändringar Den globala temperaturen vid jordytan Regionala temperaturändringar Temperaturen i troposfär och stratosfär 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Temperature anomalies Johannessen et al. 2003 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Arctic temperatures after Walsh and Polyakov et al. 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

TSI (1978-2005) After C Frolich (2005) ISSI, Bern 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Vilka är de troliga orsakerna till den globala uppvärmningen under de seanaste 100 åren Externa effekter kan sannolikt uteslutas åtminstone efter 1978 då vi har noggranna satellitmätningar Effekten av vulkaniska aerosoler är numera väl kända efter studier av El Chichon(1984) och Pinatubo(1991). Avkylningen är begränsad till 1+3 år Icke-klimatbetingade ändringar i jordytans albedo kan vidare uteslutas Naturliga variationer är mindre och är mer regionala till sin natur Uteslutningsmetoden ger att den troligaste orsaken är ändringar i atmosfärens sammansättning och i aerosolerna 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Annual increase in GHG forcing 1958-2003 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Växthuseffekten Kan den observeras Hur stor är den Hur påverkar den temperaturen i atmosfären 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The greenhouse effect 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The greenhouse effect 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

An Assessment of Climate Feedbacks in Coupled Ocean-Atmosphere Models Soden and Held, July 2006, Journal of Climate Investigating 14 climate models used in the IPCC 4th assessment using SRES A1B scenario Water vapor provides the largest positive feedback and the strength of this feedback can be estimated assuming constant relative humidity in all models Surface albedo provide a positive feedback for all models Clouds provide the largest source of uncertainty in current model projections, but provide a positive feedback in all models 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Hur reagerar klimatsystemet Återkopplingseffekter förstärker uppvärmningen Vattenånga som följer temperaturen Markytans albedo ( mindre snö och is) Senaste modellberäkningar visar att även molneffekten bidrar (huvudsakligen minskade stratiforma moln) Temperaturändringen är ej direkt korrelerad med den direkta strålningseffekten utan snarare med återkopplingseffekterna 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The feedback problem 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The feedback problem 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The feedback problem 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Feedback results from different models 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Hur stor är växthuseffekten En fördubbling av momentant reducerad utstrålning på ca 4W per m2 Det totala bidraget motsvarar en temperaturökning på 2-4 C På grund av klimatsystemets tröghet anpassar sig klimatet långsamt ( åtskilliga decennier) till denna högre temperatur. klimatsystemet är i obalans då utstrålningen är mindre än instrålningen Följaktligen finns en icke realiserad temperaturhöjning på ca 0.7 C 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

The additional warming ranging between 0.1 and 1.5 C Climate+Carbon Cycle Feedback Analysis. Results from the C4MIP Model Intercomparison Friedlingstein et al, July 2006, Journal of Climate There was unanimous agreement among models that future climate change will reduce the efficiency of the Earth system to absorb the anthropogenic carbon perturbation. By the end of the 21st century the additional CO2 varied between 20 and 200 ppm, the majority of models lying between 50 and 100 ppm The additional warming ranging between 0.1 and 1.5 C 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Naturliga klimatvariationer Klimatet varierar naurligt En av de största bidragen kommer från El Nino Mycket stora klimatvariationer har vi i inte minst i Europa och Arktis Dessa variationer är signifikanta och kan dominera klimatet i flera decennier 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Ensemble climate trends averaged for different time-periods (T/decade) 1-30 years 1-80 years 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Delworth and Knutson, 2000 obs exp 3 Monte-Carlo simulations with a coupled AO GCM: one out five simulations almost perfectly reproduced the observed global temperature variability. obs exp 3 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

IPCC AR4 Arctic Temperature Anomalies by AOGCMs 20th Century (20C3M) 11/20 models have decadal signal Courtesy, J Overland PIcntrl (Control Runs) 10/20 models have decadal signal 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Predictability of snow in Germany 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Köppen climate zones Main groups A: Tropical rainy climate, all months > +18 C B: Dry climate, Evaporation > Precipitation C: Mild humid climate, coldest month +18 C - -3 C D: Snowy - forest climate, coldest month < -3C but warmest > +10 E: Polar climate , warmest month < +10 C ET: Tundra climate, warmest month > 0 C Subgroups f : Moist, no dry seasons w: Dry season in winter s : Dry season in summer 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Köppen climate zones ECHAM5 simulated ERA40 determined from analyses. 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Coupled Model T63L31 Present climate Future climate 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Storm tracks at high NAO ( >2 sd, left) and low NAO ( < 2 sd, right) Intensity and density (top)and generation (below) 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

Storm track density difference between scenario A1B ( aver. cond Storm track density difference between scenario A1B ( aver. cond. 2071-2100 and ( aver. cond. 1961-1990) for the ECHAM 5 model. NH left and SH right. Note the poleward change of the storm track at the SH 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

END 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

T213 Cyclones (>1x103 sec-1), 1960-1990. Simulation of hurricane trajectory during 30 years ECHAM5 model at T213 resolution Storms with 850 mb max. vorticity stronger than 10-3 s-1 T213 Cyclones (>1x103 sec-1), 1960-1990. Selected storm trajectory 5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala

5-6 September 2006 NMM 25, Uppsala