23. maj 2022

Dansk astrofysik-studerende finder forbindelse mellem global opvarmning og vejrets ustabilitet

Klimaforskning:

Klimaforandringer danner grobund for mere ustabilt vejr, lokale tørker og ekstreme temperatur-rekorder, men en sammenhængende teori mellem det lokale og det globale klima er endnu under aktiv udvikling. Nu har en dansk studerende i astrofysik ved Niels Bohr Institutet brugt en matematisk tilgang — inspireret af forskning i Universets lys — til at afdække, hvordan globale temperaturstigninger frembringer lokalt ustabilt vejr på Jorden.

Varmefordeling på Jorden.
Lokale temperaturudsving på Jorden i 1880’erne (til venstre), sammenlignet med i dag (til højre). Hvide farver viser gennemsnitstemperaturen i perioden 1951–1980, mens blå og rød viser henholdsvis koldere og varmere temperaturer. Globalt er temperaturen steget omkring 1 °C over denne periode, men lokalt kan variationerne være større eller mindre. Nu kaster ny forskning lys over sammenhængen mellem disse variationer og vejrets ustabilitet. Kilde: NASA's Scientific Visualization Studio.

Med over 99 procents samstemmighed blandt klimaforskere står det efterhånden klart, at Jorden opvarmes globalt, og at denne opvarmning overvejende er menneskeskabt.

Opvarmningen sker nu hurtigere end nogensinde før, og Jorden er formentlig på sit varmeste i mere end 100.000 år. Siden starten af den industrielle revolution for omkring 250 år siden er verden blevet 1,1 °C varmere.

Global og lokal opvarmning

Klimaforandringer har de seneste år givet os ekstreme varmerekorder, som for eksempel sidste år, hvor Canadierne målte deres højeste temperatur på næsten 50 °C; fem grader varmere end den tidligere rekord!

Men problemet begrænser sig ikke kun til varmerekorder: Også kuldebølger, tørke, storme og nedbør ser nye højder.

Hvordan den globale opvarmning medfører lokale vejrekstremer, er et aktiv, omend endnu ikke helt velforstået forskningsfelt. Men med en ny matematisk tilgang er kandidatstuderende Albert Sneppen netop kommet et skridt nærmere sammenhængen mellem den globale temperaturstigning og det lokale vejrs ustabilitet.

Inspiration fra det tidlige Univers

Albert Sneppen studerer til dagligt astrofysik på Cosmic Dawn Center, et grundforskningscenter under Niels Bohr Institutet og DTU Space, og er vant til at tænke på sorte huller og eksploderende stjerner. En dag fik han den ide, at en metode, som normalt bruges til at analysere fordelingen af lys på himmelhvælvingen, også kunne bruges til at studere fordelingen af temperaturudsving på Jordoverfladen.

Metoden bruges især til at fortolke den såkaldte kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling, også kendt som “eftergløden af Big Bang”. Pludselig så Albert Sneppen en form for “æstetisk sammenfald” mellem varmefordeling på Univers-skala og på Jord-skala.

I årtier har man undersøgt, hvordan varmen fra det tidlige Univers er fordelt på nattehimlen. Man bruger et såkaldt »angulært power-spektrum,« som fortæller, hvor meget alle dele af nattehimlen — både lokalt og globalt — er forbundet. Og det er netop det samme man ønsker I klimaforskning; en metode til at undersøge alle skalaer af klimaets udvikling på samme tid,” forklarer Albert Sneppen.

Albert Sneppen
Albert Sneppen er med en ny matematisk tilgang er kommet et skridt nærmere sammenhængen mellem den globale temperaturstigning og det lokale vejrs ustabilitet.

Klimaets struktur

Det nye matematiske perspektiv understøtter hidtil ukendte strukturer i klimaet.

Udover at gengive Jordens temperaturer og bekræfte de observerede klima-trends på den største skala, så viser den nemlig hvordan lokale vejrudsving skabes, altså på små skalaer. Det viser sig, at udsving og forskelle på store skalaer efterfølges af udsving og forskelle på små skalaer.

Når vi mennesker skubber til klodens temperatur på de største skalaer, så medfører det større temperaturforskelle på alle skalaer fra områder på omkring 2.000 km, og helt ned til 50 km,” uddyber Albert Sneppen.

Udviklingsstadier over verdens globale temperatur
Til venstre ses et kort over verdens globale temperatur. Denne “samlede” temperatur kan også beskrives som en sum af temperaturer på grove (store) skalaer, temperaturer på finere skalaer, endnu finere skalaer, osv. På store skalaer ses de velkendte klimaforandringer. Albert Sneppens studie dokumenterer, at temperaturforskellene bliver voldsommere på små skalaer (kredit: Albert Sneppen).

Klimaforandringer medfører altså, at forskellene i temperatur vokser lokalt — og med store temperaturforskelle følger endnu voldsommere vejrmønstre.

Vejrets ustabilitet og hurtige omskiftelighed er generelt vokset siden den industrielle revolution, men har især taget fart over de sidste 40 år,” siger Albert Sneppen. “Sammen med flere andre teoretiske og observationelle studiet indikerer modellen, at vejret vil blive endnu mere ustabilt i de kommende årtier.”

Albert Sneppens artikel er netop blevet publiceret i tidsskriftet European Physical Journal Plus, og kan læses her: The power spectrum of climate change

Kontakt

Af Peter Laursen/Cosmic Dawn Center
E-mail: pela@nbi.ku.dk
Telefon: +45 35320519
Mobil: +45 30265969

Albert Sneppen
Email: asneppen@gmail.com
Telefon: +45 2897 6434

Se også: