Klimatförändringarna – vad är det som händer och hur fort går det? Professor Johan Kleman Bert Bolin Centre for Climate Research Department of Physical Geography and Quaternary Geology Stockholm University, Sweden Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Grundläggande om klimatsystemet Klimatutveckling och variabilitet Klimatproblemets karaktär temperatur och nederbörd extremhändelser havsytans nivå En global överblick Klimatets och människans tidsskalor Sammanfattning Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Klimatsystemets motor Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

de periodiska istiderna Förändringar i jordbanan och jordaxels lutning – orsaken till de periodiska istiderna Dessa förändringar, eller förändringar i solens utstrålning, är inte orsaken till de klimatförändringar vi börjar uppleva nu Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Den globala energibalansen Rumslig omfördelning Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Klimatsystemet – en mycket komplicerad maskin Atmosfären Measurement data Geological data Tid Satellite data Historical data Experiments Modelling Hydrosfären Unik Variabilitet Känslighet klimat- utveckling Kryosfären Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 Biosfären Antroposfären 2008-04-16 Johan Kleman, SUCLIM

Växthusgaserna och kolcykeln Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Klimatutveckling och variabilitet 60 mill år 3 mill år 1200 år 150 år Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi + snabba oscillationer som El Nino och NAO 2017-04-07 55000000 år 3000000 år 150 år

Variability under different climate modes: GRIP ice core 20 40 60 80 100 kyr BP Variability under different climate modes: Superwarm Unknown variability Warm (Holocene) Low variability w. small ice sheets Low variability Cold w. large ice sheets High variability Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Klimatproblemets karaktär - Vi förändrar atmosfären sammansättning……………….. ………. ……………….vilket höjer jordens medeltemperatur …………………………….. ………. ………………………….och ger upphov till regionala klimatförändringar, och också får havsytan att stiga Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Uppvärmning Klimatförändringarna kommer att påverka oss på tre sätt: Extrema väderhändelser?? Uppvärmning Stigande havsyta Greenland Other glaciers (Och ökad nederbörd) Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 Antarctica

Temperatur- och nederbördsförändringar Högre temperatur – intesivare hydrologisk cykel Var förändringarna märks mest är en följd av förändringar i atmosfärs- och oceancirkulation - Stor osäkerhet om framtida rumsliga mönster Fundamentals of the climate system Climate evolution & variability The nature of the climate problem Temperature and precipitation Extreme weather events Sea-level & ice-sheet stability Cases – Kalamata & other places Natural and human timescales Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Extremhändelser Inga accepterade definitioner på ”extremhändelser” Därför finns ingen vettig statistik bakåt i tiden Moderna telekommunikationer och nyhetsrapportering ger intrycket av en kraftig ökning. Men i själva verket vet vi mycket lite Effekterna av extremhändelser blir värre idag på grund av bosättnings,mönster och stor befolkning I utsatta områden Inga grundade skäl att tro på tex intensivare lågtryck i vår del av världen Men goda skäl att förvänta oss: 1/ Fler tropiska stormar 2/ Ökad nederbörd Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Havsytans nivå styrs av: Termisk expansion av havsvattnet Volymförändringar i glaciärer och Inlandsisar - genom ökad smältning - genom ökad kalvning - genom partiella kollapserav inlandsisar Greenland Other glaciers Antarctica Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 Johan Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06

Mekanismer för isförlust (och därigenom havsytestegring) - Smältning - Kalvning - Partiella kollapser Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 Johan Kleman, Sthlms Univ 2007-03-06

Tre isreservoarer –tre olika system Volume smält./kalvning responstid kollapsrisk Övriga gl. 0.5 100% / 0% kort ingen Grönland 7 50% / 50% mellan mkt låg Antarktis 55 < 1% / >99% lång ja Övriga glaciärer Grönland Antarktis

Förändringar i havsytans nivå Havsytans nivåförändringar - Holocen har varit en period med extremt stabil havsytenivå - På geologiska tidsskalor förändras havsytenivån med ~ 20 m per grad temepraturändring - Det tar mycket lång tid innan effekterna av en temperaturhöjning slår igenom fullt ut på havstans nivå Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Vetenskaplig enighet att IPCC 2007underskattar nivån Beräkningar/bedömningar för år 2100 är runt 1 meters höjning Även om klimatförändringarna stoppas idag, kommer havsytan att fortsätta stiga under århundraden Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 Vermeer & Rahmstorf 2010

Stockholm Havsytans nivå i Stockholm ca 1770 - 2000 (Ekman) Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Nilens delta, Egypten Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Kalamata, Grekland 22 Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 22

Världskarta med känsliga områden The Arctic SE Asia monsoon region Världskarta med känsliga områden Hotspots: river deltas, infrastructure-dense coastlines, monsoon regions, the Arctic, and continental interior regions with marginal water balance 23 Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07 23

Natural and human timescales Time domains in the climate system: Weather events hours – 1 week Water and particles in the atmosphere week Residence time of CO2 in the atmosphere ~ 100 years Cooling / warming of the ocean hundreds of years Complete melting of small glaciers ~ 100 years Decay of the Greenland Ice Sheet 500 – 5000 yrs Decay of the East Antarctic Ice Sheet unlikely Time before impact of climate change becomes severe: Warming by 2 degrees ~ 80 years (very uncertain) Sea-level rise by 1 m 100 years 5 m ??? years Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Human time perspectives: A human life ~ 80 years The ”political” life of a person ~ 50 years One generation ~ 25 years Political and economical time perspectives: One election period ~ 3 – 5 years Economical cycles ~ 5 - 10 years Economical life of major infrastructure ~ 30 - 50 years Time needed for technology change or major transformations ~ 30 years ? Longest planning horizon in human systems 20 years ? Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Climate change is slow compared to the timescales of human Time before impact of climate change becomes severe ~ 100 years Planning horizon in human systems < 20 years The paradox: Climate change is slow compared to the timescales of human systems but because of memory and inertia in the climate system we have to act fast to minimize the future problem

Summary: - The climate system is more than just a human-controlled CO2 – knob - Sea-level will continue to rise as a function of what has already happened - Hotspots are: river deltas, monsoon regions, continental interior regions with marginal water balance, infrastructure-dense coastlines, and the Arctic Temp & precip change sign is certain - increase in both uncertain magnitude - uncertain locations (but Mediterranean dryness is certain) Extreme events uncertain in every respect (except hurricane increase & precip intensity. Effects of extreme events are likely to increase Sea-level change certain with regards to location - fairly certain in magnitude 1 m rise by 2100 is a realistic estimate Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Warming Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

A few words on climate models and modeling…….. - Climate models are the only scientifically based predictive tools available to mankind - Climate models are continuously refined and evaluated - Climate model performance is currently limited by representation of sub-grid processes, especially aerosols and cloud formation - Also advanced Earth System models are extremely simplified representations of the super-complex climate system 29 Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

2 30 Johan Kleman, Professor, Instutitionen för naturgeografi och kvartärgeologi 2017-04-07

Bert Bolincentret för klimatforskning Programdirektör Johan Kleman www Bert Bolincentret för klimatforskning Programdirektör Johan Kleman www.bbcc.su.se Bert Bolin (1925-2007) Ordförande för IPCC 1988 - 1997

Centrets uppgift grundforskning om klimatstyrande processer klimatsystemets funktion, över ett brett spektrum av subsystem och tidsskalor

Met. och hydrol. data Geologiska data Satellitdata Historiska data Atmosfären Tid Met. och hydrol. data Geologiska data Satellitdata Hydrosfären Historiska data Experiment Numeriska modeller Tidigare klimat Klimat Känslighet -variabilitet Kryosfären Biosfären Anthroposphere J. Kleman dec 2010

Bolincentrets partners Inom Stockholms Universitet: Institutionen för Geologiska Vetenskaper Institutionen för Naturgeografi och Kvartärgeologi Institutionen för Tillämpad Miljövetenskap Meteorologiska Institutionen Externt: Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) Rossbycentret vid SMHI

Tre grundläggande typer av forskning Numerisk modellering, global och regional Klimatstyrande processer (atmosfär, land, hav, hydrologi, vegetation) Forskning om tidigare klimat All forskning inom centret sker i intensiv internationell samverkan

Sju temaområden: Klimatets naturliga variationer Atmosfärs- och oceancirkulation Rumsliga rekonstruktioner, land och hav Småskaliga klimatstyrande processer (ex. stoft, molnbildning) Vattnets kretslopp Biogeokemiska cykler Klimatmodellering

Bert Bolincentret för klimatforskning