Växthuseffektens fysik och kemiOm vår påverkan på växthuseffekten

Ylva BergqvistJohan SundströmRobert Sundström

Bild: Stock.XCHNG

Projektarbete 100 pNVNV

Läsår: 2012-13Handledare: Karl Hanno

Kärrtorps Gymnasium

InnehållsförteckningSammanfattning.......................................................................................................................................3

Abstract....................................................................................................................................................4

Inledning..................................................................................................................................................5

Material och metod.................................................................................................................................5

Faktadel....................................................................................................................................................5

Bakgrund..............................................................................................................................................5

Strålningsbalansen..............................................................................................................................6

En stråles väg genom atmosfären..................................................................................................7

En växthusgas egenskaper..............................................................................................................8

Gasernas verkan och återkopplingsmekanismer...............................................................................9

Vattenångans påverkan.................................................................................................................10

Global uppvärmning.........................................................................................................................11

Osäkerheter, klimatmodeller och utsläppsscenarion......................................................................11

Diskussion: Orsaker..............................................................................................................................12

Diskussion: Konsekvenser....................................................................................................................13

Diskussion: Åtgärder............................................................................................................................15

Slutsatser................................................................................................................................................17

Litteraturlista.........................................................................................................................................18

Övrigt.....................................................................................................................................................19

Tack!...................................................................................................................................................19

Begreppsförklaring............................................................................................................................19

Sammanfattning

Med detta arbete vill vi undersöka fysiken bakom växthuseffekten och den globala uppvärmningen. Den består av en fakta- och diskussionsdel. I faktadelen beskrivs växthuseffekten ur ett naturvetenskapligt perspektiv, med fokus på fysiken bakom fenomenet.

I diskussiondelen diskuteras främst den globala uppvärmningens orsaker och dess konsekvenser, men även de åtgärder som t.ex IPCC föreslagit. En viss anknytning till faktadelen finns, som i huvudsak är menad att förbereda läsaren inför diskussionen.

Detta arbete försöker inte att bevisa någon speciell hypotes. Istället är den skriven för att erbjuda läsaren en lättförståelig och informativ text om en av 2000-talets viktigaste frågor, där både fakta och diskussion ges utrymme. En central frågeställning kan dock urskiljas, och den är ”Hur påverkar vi växthuseffekten och hur har den påverkat/kommer påverka oss?”

Det råder ingen tvekan om att människan påverkar växthuseffekten. Vi bidrar till en ökad växthuseffekt främst genom utsläpp av koldioxid, vilket beror på att våra samhällen är beroende av fossila

bränslen för att fungera. Denna ökade växthuseffekt kallas global uppvärmning.

Hur denna globala uppvärmning har påverkat oss samt kommer att påverka oss är något som är mycket omdiskuterat. Vi har valt att lita på IPCC:s fjärde utvärderingsrapport och boken En ännu varmare värld (som till viss del bygger på dessa rapporter) när vi undersökt detta område.

Med hjälp av dessa källor har vi dragit slutsatsen att den globala uppvärmningen har påverkat oss(mänskligheten och naturen) samt att konsekvenserna kommer att eskalera. Vi diskuterar också osäkerheter och åtgärder. Vi drar bl.a slutsatsen att en utbildad befolkning är ett första steg mot förändring samt att vi förmodligen inte kommer att uppnå de klimatmål som FN satt upp till 2020.

Mycket research har gjorts under skrivandet av detta projektarbete. En omfattande utvärdering av webbaserade källor och relevant litteratur gjordes. Hjälp från sakkunniga togs även, bl.a vår fysiklärare Jonas Claesson som innehar licentiatexamen i atmosfärsfysik.

Abstract

This essay tries to outline the physics of the greenhouse effect and the mechanics behind global warming. It consists of two sections: one fact-based section about the greenhouse effect and another section of discussion in which the greenhouse effect and anthro-pogenic global warming are discussed. The fact-based section serves as the basis of the discussion by educating and preparing the reader for the discussion. While the discus-sion contains facts, it does not concern the greenhouse effect but rather the consequences of global warming. A compre-hensive evaluation of relevant literature and web-based educational writings was con-cluded. In several instances, assistance was sought from experts (primarily from Jonas Claesson, who holds a licentiate in atmo-spheric physics). The questions we sought to answer with this essay were “How does man affect the greenhouse effect?” and “How does and will global warming affect humanity?”

We have chosen to rely on IPCC’s reports from 2007(and En ännu varmare värld, which builds upon these reports), an organization we consider authoritative in this field, when dis-cussing consequences and drawing conclu-sions.

Our conclusion asserts that man has indeed affected the greenhouse effect, by enhancing it. Consequently, the global warming which has been observed is largely anthropogenic. This is because our societies depend upon fossil fuels, the burning of which cause mas-sive carbon dioxide emissions which enhance the atmosphere’s ability to trap thermal radia-tion, leading to global warming. Global warming, in turn, has affected man and na-ture. Since we exploit nature, consequences in nature can have an indirect impact on us. Most importantly, we find that the conse-quences of global warming will escalate. We also discuss uncertainties and action/preven-tive measures. We conclude that education and communicating science to the public is fundamental if change is to be achieved. We also conclude that humanity most likely will not succeed in reaching the UN climate goals by 2020. This essay does not seek to prove a certain hypothesis, but rather to provide anyone interested with a comprehensible and accessible text about one of the most important issues of the 21st cen-tury.

Inledning

Jorden är den enda livsbärande planeten vi känner till. En förutsättning för det liv vi ser på jorden är växthuseffekten. Den är en oundviklig konsekvens av de naturlagar som styr jorden, och är alltså inte en mänsklig skapelse.

Dock tyder mycket på att människan kan påverka växthuseffekten. Enligt IPCC:s senaste rapport(IPCC, 2007, p.10) beror den större delen av ökningen i jordens medeltemperatur på mänskligt utsläpp av växthusgaser.

Hur vi påverkar växthuseffekten och den oss, är vår centrala frågeställning. För att kunna besvara detta krävs en förståelse av växthuseffekten, varför vi har undersökt den. Vi har gjort det ur ett naturvetenskaplig

perspektiv genom att bl.a. undersöka vilka fysikaliska lagar som styr växthuseffekten och vad som gör en gas till en växthusgas. På så vis har vi fått den ökade förståelse som krävs för att kunna beskriva hur vi påverkar växthuseffekten, och hur denna påverkan kan komma att förändra vår framtid. På grund av detta är arbetet indelat i en faktadel och en diskussiondel. I faktadelen beskrivs främst växthuseffektens fysik. I diskussionsdelen diskuteras främst den globala uppvärmningen ur ett naturvetenskapligt och samhälleligt perspektiv.

Syftet med detta arbete är att skapa en lättförståelig informativ text om växthuseffekten och global uppvärmning där både fakta och diskussion ges utrymme.

Material och metod

Rapporten består av information från ett varierande antal källor vars trovärdighet bedömdes ur en kritisk synvinkel. Dessa källor har varit rapporter från IPCC, böcker(exempelvis En ännu varmare värld) samt texter hämtade från internet(artiklar, radioprogram, inlägg från kvalificerade personer). Många källor är klickbara. Om en källa står inom en mening gäller källan den meningen. Om den står efter ett stycke(efter punkt) gäller den stycket(nytt stycke = indrag).

Faktadel

Syftet med faktadelen är att ge läsaren en översiktlig bild av växthuseffekten och global uppvärmning . Den inleds med en kort bakgrund som syftar till att ge en övergripande förklaring till växthuseffekten. Texten innehåller en del vetenskaplig terminologi men inga fackkunskaper bör krävas för att förstå innehållet. En begreppslista finns i slutet av rapporten.

Bakgrund

Jorden träffas hela tiden av solens strålar. Strålarna värmer upp jorden, som då avger värmen som värmestrålning. Atmosfären gör att dessa strålar studsar tillbaka till jorden istället för att rymma ut i rymden. Det är det här som är växthuseffekten. Utan en atmosfär skulle jorden därför inte ha en växthuseffekt. Talande för hur viktigt detta har varit för temperaturen och livets uppkomst är vår

naturliga satellit månen. Idag har vårt jordklot en medeltemperatur på 14 ℃(Wikipedia, Jorden.Tabell: Fysikaliska data); vår atmosfärsfria livslösa måne har en motsvarande medeltemperatur på -23 ℃ (Wikipedia, Månen.Tabell: Fysikaliska data).

Strålningsbalansen

Den solstrålning som träffar jorden absorberas. Detta strålas därefter ut som värmestrålning. För att jorden ska kunna upprätthålla ett stabilt klimat måste lika mycket gå ut från jorden som kommer in från solen. En jämvikt råder alltså mellan den inkommande solstrålningen och den utgående värmestrålningen. (Bernes, 2007, s. 17)

Om man mäter jordens temperatur från rymden får man fram ett överraskande svar:-16 ℃. Vid denna temperatur sänder jorden alltså ut den mängd värmestrålning som motsvarar energin den fått från solen. Dock är det här inte temperaturen vid jordytan.

Snarare är det atmosfärens - 5000 meter upp. Om jorden å andra sidan inte hade en atmosfär skulle yttemperaturen ligga runt -16 ℃. Man kan tänka sig att atmosfären och växthuseffekten erbjuder oss ett ”tak” 5000 meter upp som gör att jorden kan upprätthålla en behaglig jordnära temperatur trots att strålningsbalansen med solen uppnås vid -16 ℃.(University of California , Earthguide: Climate Change)Vid global uppvärmning förskjuts detta tak uppåt. Detta gör det varmare vid ytan. IPCC(2001) beskriver detta enligt föl-jande(Rummukainen, 2005, s.5):

“An increase in the concentration of greenhouse gases leads to an increased infrared opacity of the atmosphere, and therefore to an effective radiation into space from a higher altitude at a lower tem-

perature. This causes a radiative forcing, an imbalance that can only be compensated for by an increase of the temperature of the surface-troposphere system. This is the enhanced

greenhouseeffect.”

Figur 1. Skillnader i temperatur mellan jord med resp. utan växthuseffekten. Källa.

En stråles väg genom atmosfären

Solens strålar som når oss består till 40% av synligt ljus som har en våglängd på 380-780 nanometer(Wikipedia, Sunlight: Composition and power). Anledningen till att kompositionen ser ut så här beror på att en kropp sänder ut olika mängder av olika våglängder av strålning beroende på vilken yttemperatur den har. Ju högre temperatur desto kortare våglängd och  högre energi har ljuset kroppen utstrålar. Solen sänder alltså ut mycket kortvågigt ljus medan jorden, som har mycket lägre yttemperatur, strålar ut långvågigt ljus i det infraröda spektrat. (Rummukainen, 2005, s.14).

När solens strålar träffar vår atmosfär reflekteras en del tillbaka ut i rymden. En stor del går dock igenom och träffar jordytan. Man

säger att gaserna som utgör atmosfären transmitterar det synliga ljuset. Detta ljus träffar sedan jordytan, som absorberar det. Ljusvågens energi kommer då att omvandlas till värme, som jorden sänder ut som infrarött ljus(värmestrålning). Detta infraröda ljus träffar snart gasmolekylerna i atmosfären. Detat ljus transmitteras dock inte. Istället absorberas det och återutsänds i alla riktningar – en av dessa är mot jorden, och ungefär hälften av det infraröda ljus som jorden utstrålar kommer på så vis tillbaka och träffar ytan igen. Detta är slutresultatet av växthuseffekten; vissa gaser hindrar infraröd strålning från att fly ut i rymden vilket värmer upp jordens atmosfär.(Bernes, 2007, s. 22)

Figur 2. Wiens förskjutningslag. Ju lägre yttemperatur ett objekt har, desto mer långvågig strålning sänder det ut. Källa (hämtad 2013-04-22)

En växthusgas egenskaper

Alla gaser absorberar dock inte infrarött ljus. Det är endast växthusgaser som gör det. För att förklara varför detta sker måste vi ta en snabb tur i kvantmekanikens underbara värld. Den största skillnaden mellan en växthusgas och en vanlig gas är att växthusgasens molekyler är asymmetriska, eller kan bli det genom det sätt de vibrerar på. När en molekyl träffas av elektromagnetisk strålning kan den använda denna energi på ett antal olika sätt. Den kan få en ökad rörelseenergi, exciteras eller börja rotera eller vibrera(rotations- resp. vibrationsenergi). För att en molekyl ska exciteras, börja rotera eller vibrera krävs det att den tillgodogör sig en specifik energimängd. Excitation kräver en viss

mängd, rotation en annan och vibration en tredje. Rotation och vibration kräver mindre energi än excitation – ofta den mängd energi som motsvarar den våglängd som ljusvågor i det infraröda spektrat har. Molekyler som är symmetriska, d.v.s har en jämn viktfördelning, kan inte vibrera eller rotera. Molekylärt syre och kväve är tvåatomiga homonukleära gaser. På grund av detta finns det inget sätt som dessa molekyler kan bli assymetriska på, och därför kan de inte absorbera strålning i det infraröda spektrat.*(Rummukainen, 2005, s.10-11) På grund av detta består en växthusgas i många fall av minst tre atomer av två olika atomslag.

Figur 3. Koldioxidmolekylens olika vibrationslägen. Se 1 samt 2 för rörliga bilder. Källa (hämtad 2013-04-28)

Gasernas verkan och återkopplingsmekanismer

Men hur kommer det sig egentligen att ett ökat utsläpp av växthusgaser kan ge upphov till en klimatförändring? Hur kan vattenångan och koldioxiden som utgör 0,4* respektive 0,004% av atmosfären kan svara för en så stor klimatförändring som ändå förutspås? Koldioxidhalten mäts trots allt i miljondelar(ppm); det är befogat att fråga sig hur sådana ökningar kan orsaka så mycket

oro. Koldioxid är dessutom inte den starkaste växthusgasen vi känner till. Den absorberar väldigt mycket i det område där jordens infraröda utstrålning är som mest intensiv, men vattenånga är mer effektiv över hela det infraröda spektrat. (Sekula, 2011)För att förstå hur en ökning i miljondelar kan orsaka en ökad uppvärmning måste man undersöka hur koldioxid och vattenånga samverkar genom återkopplingsmekanismer.

Figur 4. Andelen koldioxid I atmosfären är väldigt liten. Lutgens and Tarbuck, The Atmosphere, 8th Edition.

*Halten vattenånga i atmosfären varierar, varför det finns många olika siffror på detta. Vi valde att använda de siffror som angavs i den källa vi använde för stora delar av detta stycke(d.v.s Sekula, 2011).

Vattenångans påverkan

Jämfört med exempelvis koldioxid är vatten mycket mer flexibelt i sina övergångar mellan olika aggregationsformer. Vatten svarar mycket snabbare på förändringar i tryck och temperatur och byter därför aggregationsform ständigt till skillnad från koldioxid som består i gasform. Allt detta gör att vattenånga är bättre på att fånga värme än andra gaser, vilket gör att det bl.a medverkar i konvektion. Därför finns vattenångan både ytnära och högt upp i atmosfären.Koldioxid kan också fånga värme, om än inte i samma omfattning som

vattenånga. Som bekant gör koldioxid också att det blir svårare för infraröd strålning att lämna atmosfären, vilket värmer upp jorden. Som följd av detta kommer ökade koldioxidutsläpp  att medföra en temperaturökning vilket gör att mer vatten avdunstar som i sin tur fungerar som en växthusgas och resulterar i en större temperaturökning än den ursprungliga som förorsakades av koldioxidutsläppen.  På grund av detta kan förändringar i koldioxidhalten ge förändringar i den globala medeltemperaturen. (Sekula, 2011)

Figur 5. Positiv återkoplingsmekanism mellan vattenånga och koldioxid. Källa

Sammanfattningsvis är klimatet ett otroligt komplext system. Det vi skrivit ovan är en relativt enkel förklaring till växthuseffektens orsaker. Den fullständiga bilden omfattar allt ifrån jämförelsevis lättförklarliga fenomen

som konvektion till svårbegriplig kvantmekanik.

På grund av detta är det ingen lätt uppgift att förutspå klimatförändringar, eller att ens förstå den ursprungliga orsaken till en förändring. Det här blir speciellt viktigt när

Global uppvärmning

På grund av klimatets komplexitet finns det stora, naturliga variationer som är nödvändiga att diskutera innan de antropogena orsakerna till global uppvärmning tas upp.Precis som många andra system strävar jordens klimat hela tiden efter jämvikt. Jordaxelns lutning, dess rotation kring denna samt dess bana runt solen gör att strålningsmängden som jorden mottar varierar. Detta ger upphov till skillnader i bl.a. temperatur som jorden strävar att jämna ut. Det här leder i sin tur till uppkomsten av olika väderfenomen såsom nederbörd, vindar och havsströmmar. De olika delarna av klimatsystemet reagerar i olika tidsskalor vilket gör det ännu svårare att förutspå framtidens klimat. De många olika

parametrarna och variablerna i system gör det svårt att förutspå.(Bernes, 2007, s.15)Vi kan dock inte förändra solens ljusstyrka eller jordens ellipsbana. Dessa variabler är även relativt konstanta, men trots det uppvisar jordens klimat många skiftningar. S.k. oscillationer i olika delar av klimatsystemet (t.ex El Niño) gör att klimatet ett år kan skilja sig mycket från ett annat, både regionalt och globalt. Vissa oscillationer är återkommande, regelbundna och relativt korta. Andra ter sig slumpmässigt och kan vara långvariga. Det är speciellt sådana naturliga svängningar, de som verkar uppstå spontant och uppträder i flera decennier, som kan göra det svårt att avgöra vilken den bakomliggande orsaken till en klimatförändring är.(Bernes, 2007, s.16)

Osäkerheter, klimatmodeller och utsläppsscenarion

Samtidigt måste man skilja på felaktighet och osäkerhet. Det finns alltid en inneboende osäkerhet i prognoser, och klimatet är såklart inte undantaget denna regel. Men IPCC:s prognoser är kvalificerade bedömningar av vår framtid som bygger på data som samlats in under flera decennier. Det är knappast gissningslekar man sysslar med.

Enkla framtidsprognoser bygger ofta enbart på tidigare observationer. Då antas det att systemet är relativt konstant. Sådana antaganden går inte att göra med klimatet. Det är inte bara variablerna i systemet som kan förändras (CO2), utan även hur variablerna samverkar med varandra (återkopplingsmekanismer). Då går det inte längre att enbart förlita sig på nuvarande trender när man förutspår klimatet. Med hjälp av klimatmodeller försöker man ta hänsyn till sådana här förändringar.(Bernes, 2007, s.86)

Modellbygge är heller inget som är unikt för klimatforskningen. Om våra demografiska prognoser för jordens befolkningen skulle följa den nuvarande trenden skulle den öka tills resurserna satte stopp för det. Med hjälp av modeller förutspår vissa forskare istället att tillväxten avstannar i framtiden. För att kunna förutspå hur klimatet kommer att se ut i framtiden måste man också ta hänsyn till människans förhållande till klimatsystemet. Då det exempelvis ej går att fastställa exakt hur våra utsläpp kommer att se ut under de kommande 80 åren konstruerar man olika scenarier med olika utgångspunkter i bl.a ekonomisk utveckling, globalisering och användning av fossila bränslen. Detta ger olika utsläpp och olika miljöpåverkan. (Bernes, 2007, s.84)

Diskussion: Orsaker

I faktadelen har vi främst behandlat orsakerna till växthuseffekten och den globala uppvärmningen. Mycket av det bygger på grundläggande naturlagar som vi på gott och ont inte kan förändra. Vi kan dock utnyttja kunskaperna vi har om dessa lagar för att kunna hindra en fortsatt uppvärmning. Den nuvarande klimatförändringen har ju sin grund i en störning av jordens strålningsbalans. Då vi vet att störningen till stor del består av den bland annat ökande mängd koldioxid som ansamlas i atmosfären kan vi utnyttja den kunskapen för att hindra en fortsatt uppvärmning. Att vidta åtgärder är dock inte helt oproblematiskt. Beslutsfattare vill såklart känna att deras beslut vilar på säkra grunder. Det är svårt nog att gå till val på koldioxidskatter. Väljare vill sällan ha mer skatter, speciellt inte om man tror att skatten ändå inte kommer göra någon nytta.

I klimatdebatten finns det skeptiker. Vissa skeptiker hävdar att den mänskliga påverkan är liten, andra hävdar att det är osäkert hur stor den varit och de mest radikala säger att människans utsläpp inte påverkat klimatet. Denna skepsis ger både väljare och folkvalda utrymme att ignorera den globala uppvärmningen, trots att vetenskapen talar emot dem.

I slutändan hävdar nämligen IPCC att“Most of the observed increase in global average temperatures since the mid-20th century is very likely due to the observed increase in anthropo-genic greenhouse gas concentrations.”(IPCC, 2007, p.10)

Det är framför allt i länder där det finns stora ekonomiska intressen som står på spel som skeptiker brukar få en stor roll i debatten. I USA har exempelvis Sarah Palin hävdat att klimatforskningen är “snake oil science”. Inför det amerikanska presidentvalet 2012 tog klimatfrågan förvånansvärt litet utrymme i debatten. Bland väljarna finns också en viss skepsis, främst bland republikanerna; 2012 ansåg 85% av demokraterna att det fanns bevis för en global uppvärmning medan motsvarande siffra var 48% för republikaner. Av dessa andelar var det än färre som trodde att uppvärmningen hade en mänsklig orsak. Den goda nyheten är att fler än förut tror på global uppvärmning. (More say there is solid evidence of global warming, People Press)

Vi tror att vetenskapen till viss del brustit i sitt ansvar att kommunicera sina framgångar och nederlag till allmänheten, vilket gjort det möjligt att sprida desinformation. Klimatfrågan är en het potatis, men att ha en utbildad befolkning är en nyckel till förändring. Utan kunskap är det lätt att tvivla på vetenskapen.

Diskussion: Konsekvenser

Den globala uppvärmningens konsekvenser är mycket omdiskuterade. Att uppvärmningen har mänskliga orsaker råder det stor enighet om, men när det gäller konsekvenserna går åsikterna oftare isär.

I November 2012 släppte Världsbanken rapporten ”Turn down the heat: Why a 4C warmer world must be avoided”. Kort därefter publicerade DN en debattartikel(Misstolkad klimatrapport hotar forskares trovärdighet)skriven av fyra klimatforskare tillika ledamöter i Vetenskapsakademien. Den var kritiskt inställd till det fyragraderscenario man genomgående använde i rapporten, för de ansåg inte att Världsbanken fäst tillräcklig vikt vid sannolikheten av ett sådant scenario:”Sammanfattningsvis menar vi att en temperaturökning med så mycket som 4°C under detta århundrade är mycket osannolik.”Det här är visserligen inte ett påstående som IPCC står bakom. Poängen är dock oenigheten kring konsekvenserna. Det är ju trots allt klimatförändringens förväntade konsekvenser vi förväntas agera utifrån. Åtgärderna ska formas efter en framtid en majoritet kan anse vara möjlig. Det är inte lätt att enas om en sådan, men i IPCC:s klimatrapport från 2007  har man försökt göra just detta.

Många av den globala uppvärmningens konsekvenser ser vi redan idag. Enligt IPCC(2007, s.16) har ”mänsklig påverkan med stor sannolikhet bidragit till en höjning av havsytenivån[...]”. Vidare har vi sannolikt bidragit till förändringar av vindmönster och ökat risken för värmeböljor och skyfall. Sammanfattningsvis har den globala uppvärmningen de senaste trettio åren sannolikt ”haft märkbara effekter på den globala omfattningen av observerade förändringar i  många fysikaliska och biologiska system.”

Mer regionalt kan en större uppvärmning förväntas vid nordligare breddgrader än sydligare. Man ska komma ihåg att medeltemperaturen är just ett medel. Vissa platser kan få stora uppvärmningar medan andra kommer uppleva mindre.

Uppvärmningen kommer ha en övervägande negativ påverkan på vår fauna och flora. Vid en klimatförändring har en art två val: anpassning eller förflyttning. Anpassning skulle ske genom att naturligt urval driver fram en utveckling där arten får egenskaper som är lämpade för det förändrade klimatet. Dock kräver denna process mycket tid – det är trots allt evolution vi diskuterar nu. Det andra alternativet är förflyttning. Detta innebär att arten överlever genom att förskjuta sitt utbreddningsområde till en plats där klimatet passar arten. Även denna process tar mycket tid. Framför allt lär växter få det svårt att hänga med. Faktum är att vissa trädarter fortfarande expanderar norrut som svar på övergången från istid till tempererat klimat som inträffade för ca 10 000 år sedan.(Bernes, 2007, s.117) På grund av detta eftersläp riskerar många arter att dö ut. Klimatförändringarna riskerar även att rubba rådande konkurrensförhållanden vilket kan få långtgående effekter i våra ekosystem. I slutändan kan radikala och omvälvande förändringar utgöra ett större hot än en långsam uppvärmning. 1998, ett ovanligt varmt år p.g.a El Ninõ, dog 17% av alla revkoraller i världen(Bernes, 2007, s.127).

På det stora hela kommer jordens biosfär att påverkas mycket av en uppvärmning. Vissa arter kommer att trivas bättre, andra sämre. Många kommer att dö ut, men nya arter kan även uppstå. Oåterkalleliga förändringar kommer förmodligen att ske(IPCC, 2007. s.29), både till ondo och

godo för människan. Hur klimatförändringarna kommer att påverka människan är föremål för en vild debatt där även ekonomer deltar. Troligen kommer uppvärmningen att få både positiva och negativa konsekvenser, mycket beroende på var man bor. Alla omställningar, goda såväl som onda, tar stora resurser i anspråk vilket kan leda till instabilitet och öka risken för konflikter (Bernes,2007 s. 129).

Sverige skulle ekonomiskt sett kunna gynnas av en uppvärmning(Bernes, 2007 s.136). Stora delar av världen kommer dock inte att få åtnjuta sådana fördelar. I en värld av förlorare kommer Sverige förmodligen att behöva dela med sig av sina vinster, vilket gör passivitet till ett orimligt förhållningssätt i klimatfrågan.

Många u-länder befinner sig i betydligt varmare klimat än i Sverige. Problem med torka och värmeböljor kommer inte bli mindre i och med en uppvärmning. Många u-länder ligger i ett mer utsatt, torrt och varmt klimat vilket gör att en temperaturökning för dessa länder kan förändra väldigt mycket. Många u-länder baserar dessutom ofta stora delar utav sin ekonomi på jordbruk och då klimat och/eller temperatur förändras kan dessa länders största inkomstkälla riskera stora förluster, bl.a genom att behovet av konstbevattning ökar - ett behov som inte alltid kan bemötas. På många ställen, runt ex. ekvatorn, är det redan nu för varmt för vissa grödor. Vattenbrist råder också i många u-länder, och utan vatten kollapsar jordbruket. (Bernes, 2007, s.130)

Något som också uppmärksammats mycket är det nuvarande samhällets sårbarhet. Om svåra stormar etc. blir vanligare och/eller värre kommer kostnaderna givetvis att öka. Kostnaderna har faktiskt ökat genom åren. Dock har  intensiteten eller frekvensen av stormarna inte ökat än så länge.  Istället är befolkningsökning, fler värdefulla föremål och fler bosättningar i kustnära områden tre orsaker till ökade kostnader. (Bernes, 2007,

s.138). I allmänhet har samhället även blivit mer sammanvävt, vilket t.ex kan leda till att flera nyckelfunktioner slås ut om ett enskilt system slås ut. Stora delar av våra samhällen saknar också bra reservkapacitet, vilket givetvis kan få konsekvenser vid svåra oväder. Kustbosättningar är också något som oroar många klimatforskare. Även om höjningen av havsytenivån inte lär överstiga ett par decimeter kan det fortfarande vara en fara för många människor. Framför allt kan förhållandevis små förändringar bli farliga vid extrema oväder, då skyddsbarriärer riskerar brista. Redan i nuläget drabbas 10 miljoner människor per år i kustnära bosättningar av översvämning. En höjning av havsytenivån på 4 dm skulle kunna öka denna siffra - tiofaldigt. (Bernes, 2007, s.141)

Önationer ligger speciellt illa till. Höjda havsytenivåer skulle i värsta fall kunna sätta vissa länder under vatten. Detta lär inte hända på en väldigt lång tid, men som sagt kan även ”mindre” höjningar i havsytenivån bli mycket problematiska vid extremt oväder.

Önationer bär även på en naturlig sårbarhet. Med begränsade naturresurser, hög känslighet för naturkatastrofer och sårbara naturmiljöer har ösamhällen mycket att förlora på en global uppvärmning. Sådana samhällen är också väldigt beroende av internationell handel, samtidigt som samhällskostnaderna brukar vara högre jämfört med andra länder(Wikipedia, SIDS).

Enligt IPCC kommer förändringarna orsakade av global uppvärmning i framtiden bli större än de varit förut(IPCC, 2007, s.17). Konsekvenserna blir föga förvånande värre ju större uppvärmningen är(IPCC, 2007, s.23).Vetenskapen är alltså tydlig; den globala uppvärmningen har redan idag påverkat både människa och natur, och det mesta tyder på att konsekvenserna kommer att eskalera. För att kunna hindra detta måste vi få åtgärder till stånd, och det ska vi diskutera härnäst.

Diskussion: Åtgärder

I början av denna diskussion skrev vi att utbildning var en nyckel till förändring. Om befolkningen inte har kunskap om den globala uppvärmningens orsaker och konsekvenser finns det inte mycket som motiverar en förändring i livsstil. I länder som USA, Ryssland och Kina är sådan bildning speciellt viktig. Det är först när befolkningen tycker att det är något viktigt som det blir en politisk drivkraft.

Något annat intressant att ta upp kan vara människans psykologi. Ett bra exempel är den prokastrinering som nästan alla av oss sysslar med; vi hanterar ett problem när det antingen är för sent eller nära därpå. Den globala uppvärmningens konsekvenser ligger så långt fram i tiden och är så abstrakta att väldigt få individer drivs till handling.

Att motivera förändringar för individen är i allmänhet svårt. Koldioxid orsakar sällan någon lokal, synbar skada. Det sprids jämnt i atmosfären, och nästan varje människa på jorden kan anses vara en del av problemet. Och när Kina ändå släpper ut flera miljarder ton koldioxid varje år, vad finns det för mening med att jag i lilla Sverige gör en förhållandevis stor uppoffring i min livsstil? Reduktioner av koldioxidutsläpp kommer knappast heller få något omedelbart resultat. Det är också ganska lätt att uppskatta den påverkan en effektiv klimatpolitik skulle ha på vår ekonomi i nutid(negativ), men desto svårare att uppskatta vilka framtida vinster vi kan göra på en sådan politik. (Bernes, 2007, s.163) På grund av allt detta är det svårt för makthavare att motivera insatser mot den globala uppvärmningen.

Många klimatforskare sluter sig till försiktighetsprincipen och hävdar därför att man bör vidta åtgärder trots att vi inte är säkra på hur allvarliga konsekvenserna kan bli. Uppvärmningen är samtidigt ett globalt problem, och det finns mycket att förlora på att tillämpa en sådan princip.

Minskningar i koldioxidutsläpp medför generellt sett minskad ekonomisk tillväxt(IPCC, 2007, s.43), och även om det kanske inte är särskilt farligt i väst lever fortfarande stora delar av jordens befolkning i fattigdom.Det finns mycket att debattera ekonomiskt. Som sagt är det ganska svårt att uppskatta vilka vinster vi kan göra på att vidta åtgärder i dagsläget. Det finns även en ytterligare problematik i hur nationalekonomin hanterar dessa framtida vinster; i nuvarande analyser tillskriver man framtida vinster mycket mindre värde än nutida(diskontering). (Bernes, 2007, s.163)Det kan även vara en fråga om tid. Koldioxid är en gas som hänger kvar länge i atmosfären, varför vi måste minska våra utsläpp snarast om vi ska kunna undvika de värsta konsekvenserna. På grund av detta har ett något pessimistiskt förhållningssätt trätt fram. Om vi ändå inte kommer att kunna reducera utsläppen, är det kanske bättre om vi försöker anpassa oss till de konsekvenser den lär få. Denna pessimism kan verka nedslående, men den är knappast orealistisk. Det är högst relevant att fråga sig om länder som Kina, Ryssland, Indien och USA kommer att vidta åtgärder för att reducera sina utsläpp kraftigt. I takt med att befolkningen växer och att levnadsstandarden blir högre, främst för de som redan har en väldigt låg, kommer världens energiförbukning också att öka (BP, 2011. s.75). Fossila bränslen kommer att ha en fortsatt stor roll i vår förbrukning, främst i transporten(BP, 2011. s.31) även om andelen kommer att minska långsamt.

I detta sammanhang dyker också frågor om prioritering upp. Vissa ekonomer hävdar att sanktioner mot utsläpp kommer att innebära ett hinder för u-ländernas väg mot utveckling. Det ska också kommas ihåg att det fortfarande finns fattigdom i länder som Kina, Indien och Ryssland. I P1:s Vetandets Värld: “Miljö kontra

ekonomisk utveckling” hävdar Per Krusell, professor i nationalekonom vid Stockholms Universitet, att det är viktigare att de fattiga länderna får uppleva god ekonomisk tillväxt istället för att den globala uppvärmningen förhindras. Få biologer är beredda att hålla med honom. Givetvis behöver detta inte betyda att endast ett perspektiv kommer att segra. I slutändan kanske kompromisser görs, och de smälter samman till ett enda förhållningssätt. Vissa hävdar t.ex att samhällsekonomin i nuläget går igenom en grön renässans, där man även tar med miljön som en del av ekonomin istället för att separera de två. (SR. Kan ekonomisk tillväxt vara miljövänlig? )

Då koldioxidutsläppen är så starkt knutna till den ekonomiska tillväxten är det avgörande att denna koppling försvagas. Detta behöver nödvändigvis inte betyda att den ekonomiska tillväxten minskar. Faktum är att förhållandet mellan energiförbrukning och BNP blivit svagare i västvärlden, något som beror på effektiviseringar.( Bernes, 2007 s.161) Effektiviseringar är ofta ekonomiskt gynnsamma, vilket gör att det finns ett naturligt incitament för att minska utsläppen. Samtidigt möjliggör effektiviseringar ökad konsumtion, och i värsta fall leder det till att energiförbrukningen faktiskt ökar. Det bör också anmärkas att det inte bara handlar om lönsamhet. Kortsiktighet, inrotade vanor och sociala normer kan utgöra stora hinder för att sprida nya, miljövänliga tekniker. (Bernes, 2007 s.164)

Att minska våra utsläpp bör inte ske genom att vi stryper vår energiförbrukning. I den mån vi kan bör vi sträva efter att ersätta ex. fossila bränslen med miljövänliga diton istället för att sluta använda dem. I slutändan kommer vi dock att behöva förändra våra

livsstilar. För att uppnå en sådan förändring kommer en aktiv klimatpolitik att behövas. Denna politik kommer att använda sig av juridiska, ekonomiska och marknadsbaserade styrmedel för att realisera sina mål. Juridiska styrmedel utgörs av lagar och regler. Detta sker genom tvång, och kräver att lagarna efterlevs. Juridiska styrmedel är därför inte alltid effektiva. Se exempelvis på den illegala fildelningen: miljoner svenska ungdomar begår dagligen brott, och resuserna att hindra det finns inte. Samtidigt kan det vara nödvändigt med klimatpolitisk lagstiftning om vi ska få riktig förändring till stånd. (Bernes, 2007 s.164)Ekonomiska styrmedel utgörs bl.a av skatter och subventioner. Man kan exempelvis höja klimatskatter medan man sänker andra. (Bernes, 2007 s.164)Marknadsbaserade styrmedel är ett komplement till ekonomiska styrmedel. Ett exempel är utsläppsrätter. Sådana styrmedel kan hjälpa till att omfördela bördan av utsläppsminskningar, och uppmuntra minskningar där det är billigast att göra dem. (Bernes, 2007 s.167)

Om vi ska kunna uppnå våra mål och undvika de värsta konsekvenserna av den globala uppvärmningen kommer vi behöva minska våra utsläpp kring år 2020. (Bernes, 2007.169) Kyotoprotokollet kräver för närvarande inga utsläppsminskningar av t.ex Kina, som släpper ut mest koldioxid i hela världen. USA har inte ens ratificerat protokollet. På den punkten kom man inte särskilt mycket längre under FN:s senaste klimatkonferens i Doha(Wikipedia:2012 UN Climate Change Conference). I nuläget ser det tyvärr inte ut som att världen kommer att klara FN:s klimatmål för 2020.

Slutsatser

Att människan påverkar växthuseffekten är ställt bortom alla möjliga tvivel. Genom våra utsläpp av bl.a koldioxid bidrar vi till en ökad växthuseffekt, d.v.s global uppvärmning. Våra utsläpp av koldioxid kommer främst från vår förbränning av fossila bränslen, som behövs för att våra samhällen ska fungera.

Det finns dock naturliga variationer och osäkerheter som är nödvändiga att ta upp. Att vi är den huvudsakliga orsaken till den nuvarande uppvärmningen är obestridligt, men ändå utnyttjas dessa variationer och osäkerheter ofta för att förvanska vetenskapen och presentera en bild av kunskapsläget som inte är sann. Detta har hänt i bl.a USA, där en presidentkandidat hävdat att klimatforskningen är ’snake oil science’.

Relationen och kommunikationen mellan vetenskapsetablissemanget och samhället måste därför förbättras. Om befolkningen inte har kunskap om problemet kommer inga krav att ställas på politikerna, vilket hindrar förändring.

Vilken påverkan denna globala uppvärmning haft och kommer ha på oss är mycket omdiskuterat. Vi har valt att lita på IPCC:s fjärde utvärderingsrapport samt boken En ännu varmare värld, som till viss del bygger på dessa rapporter.

Den globala uppvärmningen har för det första påverkat naturen. Detta borde ensamt vara skäl till oro, men då vi människor utnyttjar naturen för vår egen nytta kan det få indirekta konsekvenser för oss. Dessa konsekvenser kan dock vara ganska svåra att förutspå, för naturen är komplex och man vet inte alltid hur den reagerar på förändring. Människans förhållande till naturen är heller inte alltid helt uppenbart. Även om vi

människor till viss del har en försörjning som står utanför(jordbruk, boskap etcetera) naturliga ekosystem kommer fisknäringen påverkas hårt av en global uppvärmning. Samtidigt är jordbruken eller boskapsskötseln på intet sätt bortom naturens påverkan. Många jordbruk använder sig av konstbevattning, vilket kan bli problematiskt i redan varma länder om den globala uppvärmningen blir allvarlig.

En mer direkt påverkan på våra samhällen kan ses hos önationer och kustnära bosättningar. Cirka hundra miljoner människor i kustnära bosättningar skulle kunna drabbas av översvämningar i framtiden. Önationer är även mycket sårbara, och många av dem är fortfarande utvecklingsländer. Förhöjda havsytenivåer samt fler och/eller starkare stormar skulle kunna orsaka stora skador i dessa samhällen.Den globala uppvärmningens konsekvenser kommer heller inte att bli lindrigare.

Att vidta kraftiga åtgärder mot den globala uppvärmningen har visat sig vara ganska svårt. Stora ekonomiska intressen står på spel, vilket gör att företag och stater sällan vill gå i spetsen för en förändring. På en mer individuell nivå är det få som verkar villiga att göra den omställning som krävs. Även om det givetvis görs något, både av individer, företag och stater, vill vi mena på att dessa förändringar inte är nog. På grund av detta tvivlar vi på att mänskligheten kommer att uppnå de klimatmål som FN satt upp till 2020. Hur det blir därefter kan vi inte säga. Kanske kommer den riktiga förändringen först när vi får se konsekvenserna av vårt handlande – men då lär det vara för sent.

Litteraturlista

IPCC. The Physical Science Basis: Summary for Policymakers, 2007.Bernes, Claes. En ännu varmare värld: växthuseffektens och klimatets förändring. Naturvårdsverket, 2007.Wikipedia, Jorden.Tabell: Fysikaliska data (Hämtad 2013-Wikipedia, Månen.Tabell: Fysikaliska data (Hämtad 2013-Rummukainen, Markku. Växthuseffekten, Meterologi nr 119, SMHI, 2005.Wikipedia, Sunlight: Composition and power (Hämtad 2013-Sekula, Steve. The Greenhouse Effect Part 2: Hot Car, Hot Earth, 2011-08-16 (Hämtad 2013-Sekula, Steve. The Greenhouse Effect Part 3: Gas Amplifier, 2011-08-21 (Hämtad - People Press. More say there is solid evidence of global warming, 2012-10-15 (Hämtad 2013-DN. Misstolkad klimatrapport hotar forskares trovärdighet, 2013-01-21(Hämtad 2013-IPCC. Syntesrapport, Sammanfattning för beslutsfattare. Naturvårdsverket, 2007.BP. Energy Outlook 2030, 2011. SR. Kan ekonomisk tillväxt vara miljövänlig? 2013-01-10 (Hämtad 2013-Wikipedia:2012 UN Climate Change Conference (Hämtad 2013-05-09)

Övrigt

Tack!Vi skulle vilja tacka Karl Hanno, vår handledare, för all hanledning och hjälp. Vi skulle även vilja tacka vår fysiklärare Jonas Claesson, som hjälpt oss förstå fysiken bakom växthuseffekten. Jonas var även den person som ursprunligen gav oss idén till projektarbetet.

Begreppsförklaring

Förklaring av begrepp, kronologiskt ordnad. Sidnummer anger endast första gången begreppet nämns.

IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change. FN:s klimatpanel. s. 1 värmestrålning – elektromagnetisk strålning i det infraröda våglängdsområdet s.5absorption – när en atom tar upp en fotons energi och återutsänder den i alla riktningar s.6 våglängd – avståndet mellan två intillgande vågtoppar s.7transmission – när ett material släpper igenom elektromagnetisk strålning s.7infrarött – se värmestrålning s.7asymmetri – i detta avseende en molekyl med ojämn viktfördelning. Se rörliga bilder. s.8elektromagnetisk strålning – t.ex synligt ljus eller infrarött s.8excitation –när en atom går från ett lägre energitillstånd till ett högre genom att t.ex en elektron byter bana s.8homonukleär – molekyl som endast består av ett atomslag, ex syre(O2) och kväve(N2) s.8återkopplingsmekanism – förändring av kvantitet A ger en förändring av kvantitet B, vilket också förändrar kvantitet A. Positiv återkoppling ökar förändringen av kvantitet A medan negativ återkoppling minskar den. s.9konvektion – förenklat: varm luft stiger uppåt s.10oscillation –i detta avseende någon typ av climatcykel, ett regelbundet återkommande fenomen. T.ex havsoscillationer, då havsyttemperaturen stiger under längre perioder med ett par års mellanrum. s.11klimatmodell - matematiska/fysikaliska beskrivningar av jordens klimatsystem och av samspelet mellan dess olika delar s.11El Niño – typ av havsoscillation, se ”oscillation” ovan. s.11