Vi fortsätter översättningen av broschyrerna , denna gång skriven av Dr. Anthony R. Lupo.
Introduktion
Klimatförändringar är en av de främsta frågorna som driver beslutsfattande hos jordbruket, den privata sektorn och regeringen på tidsskalan från några år till några decennier framåt. Forskare är knappast oeniga om att klimat förändras på olika tidsskalor, både mönsterbundet (d.v.s. cykliskt) och icke mönsterbundet. Klimatet har förändrats över tid alltsedan jorden har haft en atmosfär och hav. Klimatforskare är överens om att klimatförändringar främst återspeglas som regionala inhomogeniteter kontra att vara globalt uniforma. Det finns dock viss oenighet om huruvida klimatförändringar främst drivs av externa faktorer kontra den inre dynamiken i Jorden-Atmosfären systemet (förkortat nedan i artikeln som EA systemet efter engelska Earth-Atmosphere).
Många forskare säger att externa krafter driver klimatet. Detta uttrycks främst i idén att undersöka energibalansen som lämnar vårt EA-system jämfört med det som kommer in i EA-systemet. Enligt denna uppfattning är koldioxid som en kontrollratt som reglerar balansen mellan inkommande och utgående strålning. Med andra ord har nuvarande klimatförändringar drivits av atmosfäriska förändringar i koldioxidkoncentrationen och processen förstärks av positiva återkopplingar. Andra forskare påstår att EA-systemet är ett komplext fysiskt system där intern dynamik och dess komplicerade beteenden får klimatet att förändras och följer diskreta tidsplaner. De anser att klimatet inte är statiskt och att koldioxidens påverkan antingen är relativt liten jämfört med naturliga cykler eller att den är projicerad på den befintliga interna dynamiken.
Vädret är det dagliga tillståndet för atmosfären och kan representeras av mätningar som görs i ögonblicket. Klimat är å andra sidan atmosfärens tidsmedelvärde tillsammans med högre ordningsstatistik som mäter variabilitet. Det vanligaste tidsintervallet för globalt klimat är 30 år. Klimatförändringar är helt enkelt förändringen i klimatets statistiska karaktär under en period som är längre än 30 år. Den allmänna cirkulationen definieras som atmosfärens storskaliga struktur över tidsskalor från 15 dagar till mindre än 10 år. Såsom klimat kan den allmänna cirkulationen ses som en statistisk sammanställning av vädret. Liksom klimatet drivs den allmänna cirkulationen till stor del av karaktären hos den underliggande ytan. I sin tur kan karaktären av den allmänna cirkulationen påverka det dominerande vädret för en viss plats på tidsskalan från två veckor till några år.
Sedan mitten av 1800-talet citerar de flesta källor att den årliga globala genomsnittliga yttemperaturen har ökat med cirka 1°C (1,8°F). Mycket av denna ökning har skett under två tidsperioder, från ungefär 1910–1945 och 1975–2000. Dessa förändringar har dock inte varit globalt enhetliga och har associerats med förändringar i den allmänna cirkulationen. Här kommer vi att kartlägga viktiga aspekter av det nuvarande läget för den allmänna cirkulationen tillsammans med de senaste förändringarna och troliga förändringar i framtiden.
Tropikerna
De flesta studier visar att den övergripande trenden i tropisk nederbörd sedan mitten av 1900-talet är liten. Men många har visat att monsuncirkulationerna i västra Stilla havet och Indiska oceanen har försvagats under de senaste 50 åren, liksom minskningar i landbaserad nederbörd och vindhastigheter på ytan. Under samma period finns det ingen konsekvent signal i Hadley-cirkulationernas styrka eftersom resultaten av många studier är beroende av den datamängd som används och den analyserade tidsperioden. Men studier är överens om att det finns variationer i styrkan i Hadley och Walker-cirkulationerna sett från år till år och från årtionde till årtionde, och dessa är lika starka eller starkare än observerade trender. Det har föreslagits att bredden på Hadley-regimen har ökat betydligt under de senaste decennierna (1).
Relativt enhetliga observationer av global tropisk cyklonaktivitet har endast funnits sedan omkring 1980 och de flesta studier visar ingen statistiskt signifikant ökning av den totala aktiviteten över hela världen, trots årliga och interdekadala variationer. De senaste decennierna har visat en ökning av tropiska stormar jämfört med svagare orkaner, men en statistiskt signifikant ökning av starkare orkaner. Regionalt har de starkaste ökningarna av tropisk cyklonaktivitet inträffat över Atlanten medan Stillahavsområdet har observerat statisk (östra) eller minskande (västra) aktivitet vid alla intensitetsnivåer (2). Dessa trender i tropisk cyklonaktivitet i Atlanten och västra Stilla havet manifesterades starkt i observationerna av den tropiska säsongen 2020.
Konsensus mellan modellprojektionerna i framtida tropisk cyklonaktivitet tyder på att denna aktivitet kommer att förbli som idag, men andelen starkare stormar kan komma att öka och förknippas med större nederbördsmängder. Förtroendet för dessa prognoser är lågt och osäkert eftersom även modeller med högre upplösning fortsätter att ha svårigheter med att fånga uppkomsten och styrkan av tropiska cykloner och tillhörande konvektion (3).
El Nino och Southern Oscillation (ENSO) är en oregelbunden (vartannat till vart sjunde år) uppvärmning av havets yttemperaturer i det centrala och östra tropiska Stilla havet. Detta fenomen har en inverkan på den allmänna cirkulationen och vädret över hela världen genom att ändra fördelningen av ytvärme i Stilla havet och i atmosfären. I sin tur ändras konfigurationen av jetströmmen i mittlatituderna och detta resulterar ofta i avvikande temperatur- och nederbördsmönster för vissa områden inklusive Nord- och Sydamerika, som påverkas mest. Jordbruket på båda kontinenterna är tämligen känsligt för fas och styrka hos ENSO. Paleoklimatstudier visar att ENSO inte är någon ny utveckling, utan den har funnits i tusentals år och längre.
Nya studier har visat att frekvensen och styrkan hos ENSO har varierat sedan början av 1900-talet och detta tros vara kopplat till årlig och interdekadal variation i Stillahavsområdet. Dessutom har studier visat att det finns två varianter av ENSO där styrkan och lokaliseringen av de primära varma ytvattentemperaturanomalierna skiljer sig åt. Varje variant är förknippad med sin egen väderpåverkan. Klimatmodeller förbättras i deras förmåga att replikera ENSO i framtida scenarier, men det finns ingen enighet om framtida förändringar i frekvensen, styrkan eller typen av ENSO-förekomst.
Mittlatituderna och polarregionerna
Polarfronten och jetströmmen vid mittlatituderna är associerade med storm track (stormbanan) över mittlatitudsområdet och indikerar gränsdragningen mellan mittlatitudernas Ferrelcell och Polarcellen. Storm track är den sammansatta aktiviteten hos mittlatitudernas ytcykloner och deras tillhörande övre luftvågor. Dessa cykloner är dynamiskt kopplade till frekvensen, uthålligheten och styrkan hos blockerande anticykloner. Blockerande anticykloner är ihållande och kvasi-stationära åsar eller vågor i mittlatitudernas jetström. Blockering är ofta förknippad med extremt och avvikande såväl varmt som kallt och vått som torrt väder över mycket stora regioner på jorden.
Dessutom har många studier visat att de årliga nederbördsmängderna har ökat över norra halvklotets mittlatituder sedan mitten av 1900-talet. Över södra halvklotets mittbreddgrader har nederbörden minskat generellt. Den förstnämnda utgången gäller i synnerhet Förenta staterna, och en del studier har visat att denna nederbördsökning är förknippad med nederbördshändelser som involverar större mängder nederbörd.
I de flesta undersökningar har cyklonaktivitet och tillhörande storm track på mittlatituderna visat en tendens att flytta sig mot polerna sedan mitten av 1900-talet. Detta återspeglas i ökningar av individuell cyklonaktivitet vid högre breddgrader och motsvarande minskningar i mittenbreddgraderna. Några studier har indikerat att cykloner under vintersäsongen har ökat i intensitet. Det är välkänt att styrkan och lokaliseringen av storm track varierar kraftigt på tidsskalor från år till år och från årtionde till årtionde. Dessa förändringar i storm track motsvarar observerade förändringar i mittlatitudernas jetström med avseende på dess position på norra halvklotet. Signalen är mindre säker på södra halvklotet. På norra halvklotet finns det tecken på att jetströmshastigheterna har ökat under de senaste decennierna.
En undersökning av den blockerande anticyklonkaraktären under de senaste 50 åren har visat att blockering var mindre frekvent globalt under senare delen av 1900-talet än under mitten av 1900-talet. Blockering har dock blivit vanligare under början av 2000-talet (4). Dessa händelser har blivit svagare på norra halvklotet utan någon förändring i varaktighet, men på södra halvklotet har de blivit mer ihållande med ringa förändring i styrka. Liksom med cykloner i mittlatituderna är även variabiliteten hos blockering betydande sett över tidsskalor från år till år och årtionde till årtionde.
Klimatmodeller har konsekvent underskattat frekvensen och styrkan hos såväl storm track som blockeringar (6) och jetströmmen. Detta beror på brister i modellernas förmåga att replikera medelflödet korrekt eller på brister i modellkonstruktionen. Klimatmodeller har dock på senare tid gett prov på en förbättrad förmåga när det gäller att representera storm track och blockering. Oavsett detta har många studier föreslagit att förekomsten av storm track och blockering under det 2000-talet kommer att flytta mot polerna. Men det finns ingen konsensus hos modellerna när det gäller förändringar i frekvensen av dessa händelser, beroende på metoderna som används för att upptäcka dessa händelser. De flesta av studierna tyder på något färre blockeringshändelser mot slutet av 2000-talet. Slutligen indikerar klimatmodeller att jetströmmen kan komma att visa starkare variation i vindhastighet och mindre variation i longitudinell variabilitet (7).
Sammanfattning
Atmosfärens allmänna cirkulation är sammanställningen av väder över säsongs- till årliga tidsskalor och kan i sin tur påverka förekomsten av väder på samma tidsskalor. Den allmänna cirkulationen, som klimatet, drivs av karaktären hos den underliggande mark- och havsytan.
Under 1900-talet har yt- och atmosfärstemperaturer värmts globalt, men mindre i tropikerna kontra Arktis. Tillhörande förändringar i den allmänna cirkulationen har inträffat som är fysiskt överensstämmande med ett varmare klimat, till exempel förskjutningen mot polerna av vissa allmänna cirkulationsfunktioner. För andra fenomen är det emellertid svårt att identifiera trender i deras karaktär på grund av en större storlek i årlig eller tioårlig variation eller på grund av skiljaktigheter i kriterierna som används för att identifiera dem. För de allmänna cirkulationsfenomen som undersökts här finns det i allmänhet lågt förtroende och/eller svag konsensus gällande framtidsscenarier genererade av klimatmodeller. Dessa överensstämmer i allmänhet med iakttagelserna publicerade av IPCC (8).
Dr. Anthony R. Lupo, Professor of Atmospheric Science, University of Missouri
Översättning: Stephen Wilks
Källor:
Bra och lagom djup sammanfattning för att kunna spridas till en normalt bildad ”allmänhet”. Översättningen till svenska underlättar också, saknade en del t ex lite om AMO och trender. Tack och jag väntar med spänning på resten av ”broschyrerna” i svensk översättning, blir en bra lärobok i ”klimatologi”
Bra och märkligt nog sällan diskuterat!
Återigen tack för den lärobok på svenska som håller på att växa fram.
Tack
Klimatet är spännande att analysera.
Den cirkulation i luften som skapar olika väderlägen beskrevs av Rossby.
Cirkulationen i haven har en annan Rossby beskrivit.
Frågan är om det är den senare som har klimatet i sin hand?
Per Bolund har säkert svaret-han är ny chef för klimatet!
Håller med Lupo att jetströmmarnas funktion och stryrka är undervärderade. Beskrivningarna ovan visar en statisk bild för ett atmosfärcirkulatoriskt ’normalläge’. F.n. sker stora strukturella förändringar i jetströmmarna, främst följande:
• De svagare jetströmmarna, vid 30°N/S, har ’försvunnit’
• De starkare dito, vid 60°N/S, har under en längre tid uppvisat en meanderande, stundtals fragmenterad struktur på den norra hemisfären med varierande styrkor, medan motsvarande på den södra hemisfären varit starkare med kalla, tillfälliga jetströmmar mot Sydamerika och Australien.
Förändringarna blir troligen långvariga och sammanhänger med två andra dynamiska förändringar:
1. Solens krympande heliosfär; om prognoser för minskad solinstrålning under längre period framåt blir verklighet blir en sådan mer bestående. Dess ’input’ för förändring i jetströmmarnas struktur och utbredning kommer då att saknas.
2. Migreringen av de magnetiska polerna. Förändringen har pågått i mer än ett och ett halvt sekel. Förflyttningshastigheten ökar ’exponentiellt’ och skattas nu till >80 km/år ’and counting’. Den norra magnetiska polen har dessutom delats upp i en dipol, med en svagare del över Kanada och en starkare migrerande på väg ost/syd mot Ryssland (därav jetströmmarnas svagare styrka och fragmenterade struktur) . Den södra dito är på väg mot Australien i en riktning som innebär en ’träff’ med den norra polen NO om Australien vid ekvatorn. Den norra migrerande magnetiska polen kommer med nuvarande hastighet passera 40° avvikelse om 2,5 år, mitten 2023, varvid kompasser upphör verka, eftesom de är kalibrerade vid 40° avvikelse. Samtidigt upphör GPS att visa rätt positioner mm. Samtidigt med dessa polförändringar sker styrkeförändring (riktning minskning) i planetens magnetosfär och dito magetisk fältstyrka på olika platser vid jordytan (sammanhängande med förändringar i jordens inre dynamo).
De dynamiska förändringarna kommer, beroende på uthålligheten i solvindens minskning och vare sig polförskjutningarna resulterar i ett de facto polskifte eller ett återvändande s.k. excursion, i sin tur rita om kartan för odlingsbarhet på olika ställen på jorden under lång tid framåt, tror jag själv, p.g.a påverkan från jetströmmarna. Alla de senaste årens extremväderhändelser temperatur/vädermässigt anser jag sammanhänger med, troligen avhängiga, ovanstående strukturella förändringar.
Det verkade lovande i början av artikeln med: ”Det finns dock viss oenighet om huruvida klimatförändringar främst drivs av externa faktorer kontra den inre dynamiken i Jorden-Atmosfären systemet”. Nej, det kom inte att handla om ”externa faktorer”, vilka måste ställas mot interna. Man kommer aldrig att förstå dynamiken i vårt interna klimatsystem utan att förstå det externa energiflödet. En del av detta flöde når aldrig jordytan, men värmer atmosfären ovanför troposfären. Det kommer aldrig att gå att förstå jetströmmarnas migrationer, utan att förstå stratosfärens fysik och dess påverkan på den atmosfäriska cirkulationen. Utan inkludering av det externa, vilken i sig står för det livgivande energiflödet, förblir det interna systemets drivande, en gåta för meteorologerna och dess forskning.
Göran Åkesson [4]; Din kommentar är i min riktning och smak. Jordens klimatsystem är ingen evighetsmaskin och behöver precis som pendeln och svänghjulet en energikick för att fortsätta sina rörelser. Jordens dynamik i atmosfären och i haven, behöver också en energikick utifrån för att haven fortsatt skall värmas och skvalpa och att atmosfären skall erhålla sina konvektiva krafter.
En ny Einstein – eller motbevisad?
Från ”strålningsbalansen” på KU
Jorden ett självreglerande system!
Ganska roande läsning. Någon som är matematiskt begåvad, mina 28 poäng räcker nog inte.
Istvan
11:34, 2017-12-05
56
Intressant avhandling från Dr. Miskolczi som har tidigare diskuterats också här på TCS. M. hävdar att atmosfären är en självreglerande system som ej påverkas av våra utsläpp. Det hela är en svår matematisk akrobatik. Men baserad på mångåriga mätresultat. M. fick sparken från NASA. Ingen ville publicera hans papper, tills till slut kom den ut på ungerska meteorologiska tidskriften Idöjárás. http://owww.met.hu/idojaras/IDOJARAS_vol111_No1_01.pdf Ingen har lyckats motbevisa M`s teorier, fast ungerska vetenskapsakademi MTA jobbade i 2 år i en hemlig projekt med att försöka, och kom till slut ut med en politisk slutsats. Med skammens rodnad måste jag erkänna att mina fattiga två betyg i matte hjälper mig heller inte långt i detta fall. Dr. Miskolczi är inte någon politisk eller medial konstruktion, utan en forskare av facket, så hans teori borde gälla tills någon förkastar det.
Länken ovan ör
http://owww.met.hu/idojaras/IDOJARAS_vol111_No1_01.pdf
#4 Göran
Nu blev jag nyfiken – varför upphör GPS att visa rätt position om den magnetiska polen avviker mer än 40°? Om det finns en inbyggd begränsning av något slag, borde det inte vara i någon programvara, som i så fall skulle kunna uppgraderas?
#9
GPS använder sig inte alls av jordens magnetfält för lokalisering.
Vissa GPS-mottagare har dock en funktion så att man kan ”översätta” en riktning till en ”kompasskurs”. Denna bygger på en matematisk modell som beräknar missvisningen i en given punkt vid en viss tidpunkt. Det är dessa modeller som måste uppdateras allt oftare när den magnetiska polen rör sig snabbare.
En bättre lösning är dock att strunta i den magnetiska bäringen och gå på verkliga geocentriska koordinater istället.
#9/10
Det kanske bör tilläggas att den position man läser ut ur en GPS alltid bygger på en matematisk modell. ”Råa” GPS data ger en position i cartesianska koordinater (rätvinkliga x, y, z-axlar). Dessa måste sedan räknas om till latitud, longitud och höjd enligt något kartsystem, av vilket det finns många (”vanlig” latitud/longitud, UTM, RT 90 och SWEREF 99 är väl de som närmast är aktuella i Sverige).
Beräkningarna i ”sidled” är relativt enkla, och i regel exakta på någon/några meter när, men höjdberäkningen är knepigare. Jorden är som bekant ingen sfär, utan en oblat ellipsoid, och dessutom ganska ”bucklig”. Havsnivån, som man vanligen utgår från, varierar faktiskt flera tiotal meter och är normalt högre nära kusterna p g a kontinenternas gravitation. Dessutom, vad är egentligen havsnivån mitt inne på en kontinent? Svaret är att det är den nivå man från det lokala gravitationsfältet beräknar att havet skulle ha på aktuell plats om man grävde ett smalt dike in från kusten (så smalt att det inte påverkar det lokala gravitationsfältet). Det finns modeller även för detta, men de är inte helt exakta, och därför är höjduppgifterna i GPS klart osäkrare. Dessutom är höjduppgifterna även på bra kartor rätt ungefärliga, så man skall inte bli förvånad om GPS kommer fram till att man befinner sig några meter över eller under markytan.
#4
Mig veterligen finns det mycket litet som tyder på att jetströmmarna påverkas av jordens magnetfält.
Jetströmmar uppstår i gränszonerna mellan de tre stora systemen av konvektionsceller i jordatmosfären (Hadley-, Ferrel- och Polarcellerna)
Att jetströmmarna meandrar är en direkt konsekvens av Corioliseffekten som Rossby visade 1939 (”Rossbyvågor”). Effekten förstärks när strömningen störs av t ex bergskedjor och är därför mycket större på norra halvklotet. Jetströmmen runt Antarktis är därför mycket ”snällare” utom i Drakepassagen där den störs av Anderna och bergen på den Antarktiska halvön. Det syns f ö mycket tydligt just nu:
https://earth.nullschool.net/#current/wind/isobaric/250hPa/orthographic=-77.75,-80.55,303
Sedan finns det förvisso mycket som är oklart också, t ex varför såkallad SSW (Sudden Stratospheric Warming), en plötslig uppvärmning av den arktiska stratosfären, inträffar och varför den leder till kraftigare meandrar och låsta väderlägen. När en sådan inträffade i januari kunde man vara nästan säker på att vi skulle få en rejäl köldvåg.
tty #11
GPS-mottagare har också artificiell intelligens eller humor. Vi la en gång in banan för en segeltävling med start och mål på samma ställe. Direkt efter start bad GPS-en oss att stanna, vi var ju redan framme!! 😀
#14
Jag råkade ut för något liknande med en tidig modell som skulle räkna ut bästa vägen mellan Stockholm och Oskarshamn och föreslog mig att åka via Nynäshamn och Visby, det blev bara några mils körning!
OT: Nu får vi skörda frukterna av S/MPs energipolitik, så som många på den här siten har varnat för i åratal. Svensk industri som stoppar produktion pga för höga elpriser och import av kolkraftsel från Tyskland, för vi har ej tillräcklig egen kapacitet.
https://www.svt.se/nyheter/inrikes/rekorddyr-el-far-fabriker-att-stanga-ner
Artificiell och Inbillad Intelligence, s.k. II, har funnits länge. Innan GPS fanns kunde man med enkla medel hamna helt fel alldeles själv. Minns speciellt en historia från nån gång runt 1960, jag sommar- och extra-jobbade på den kombinerade Gulf- och Taxi-stationen när en AA-kärra, det var på den tiden när man kunde se varifrån idioten kom, rullade in på macken och vecklade ut en karta. Jag gick så klart ut och undrade om jag kunde hjälpa till med nåt, han frågade efter en gatuadress och jag sa att här finns inga gatuadresser inte ens några gatunamn. Men är inte det här Biskopsgården frågade stockholmsdj*veln? Nä det här är Bispgården i östjämtland, Biskopsgården är en förort i Göteborg svarade den något brådmogne tonåringen. Men det berodde ju varken på AI eller II, den enkla förklaringen var att Gulf hade en broschyr där gulfmacken i Biskopsgården stod modell, vem fan i skogen i mellannorrland, eller i Fjollträsk, hade annars vetat var Biskopsgården låg. Idag vet vi alla att Biskopsgården är en förort i Göteborg där det skjuts och eldas bilar.
Artificiell och Inbillad Intelligence, s.k. II, har funnits länge. Innan GPS fanns kunde man med enkla medel hamna helt fel alldeles själv. Minns speciellt en historia från nån gång runt 1960, jag sommar- och extra-jobbade på den kombinerade Gulf- och Taxi-stationen när en AA-kärra, det var på den tiden när man kunde se varifrån idioten kom, rullade in på macken och vecklade ut en karta. Jag gick så klart ut och undrade om jag kunde hjälpa till med nåt, han frågade efter en gatuadress och jag sa att här finns inga gatuadresser inte ens några gatunamn. Men är inte det här Biskopsgården frågade stockholmsdj*veln? Nä det här är Bispgården i östjämtland, Biskopsgården är en förort i Göteborg svarade den något brådmogne tonåringen. Men det berodde ju varken på AI eller II, den enkla förklaringen var att Gulf hade en broschyr där gulfmacken i Biskopsgården stod modell, vem fan i skogen i mellannorrland, eller i Fjollträsk, hade annars vetat var Biskopsgården låg. Idag vet vi alla att Biskopsgården är en förort i Göteborg där det skjuts och eldas bilar.
#16 Håkan – härligt!
#14 tty – jag har bara några km till Visby, problemet är att det finns ingen väg.
#11 tty – bra pedagogik.
Jag var ”kapten på Röda havet” på 1980-talet i satellitnavigeringens barndom. Finländarna hade då gjort nya sjökort och använde för första gången GPS. Det var många fler än jag som fick hjärtat i halsgropen när vi upptäckte att vi just plöjde rakt genom korallrev på de gamla sjökorten.
På handelsfartygen var de datorer som processade GPS på den tiden stora som en 20 fots container. Nu kan min lilla iPhone i fickan mer än vad de kunde då. Vetenskapsmän påstår att med den mänskliga hjärnan har det inte hänt lika mycket. Är det sanning?
När man jämför då och nu jämför man ofta bara storleken och det är en hisnande jämförelse. Min iPhone har tror jag 23 miljarder transistorfunktioner (rätt?). Men man måste multiplicera det med hastigheten som då var storlek megabit/s. Nu med fiberteknik hamnar vi på 0000…. – aj fan, nu fick jag kramp i pekfingret. Vilken våglängd används i fibernätet?
Dr. Anthony R. Lupo har skrivit broschyren. Bra är att det är bra. Bilden säger mycket. Dåligt är att det inte blir läst och förstått av de som det borde rikta sig till och då menar jag klientelet som Greta riktar sig till när hon säger ”lyssna till vetenskapen”. Hur skall vi göra för att nå fram genom att tala samma språk som de?
Elsa Widding jobbar med en bok riktad till ungdom. Hallå Elsa, hur långt har du kommit?