Klimaændringer: Beviserne fra rummet

Satellitter giver fra deres unikke udsigtspunkt vigtige videnskabelige beviser for at forstå klimaet.

Satellitter har løbende observeret Jorden i de sidste fem årtier frem til i dag. Disse oplysninger hjælper forskerne med at kortlægge udviklingen for de vigtigste komponenter i klimaet, bedre forstå processerne i Jordens system, forudsige fremtidige ændringer og fremme international handling.

Fra rummet er beviserne for klimaforandringer overbevisende.

Uhørt høje niveauer af drivhusgasser

Mængderne af kuldioxid og metan i atmosfæren – de primære drivkræfter bag menneskeskabte klimaændringer – er på rekordhøje niveauer og fortsætter med at stige.

Satellitter bruges til at registrere den mindste ændring i koncentrationen i atmosfæren. De viser, at kuldioxid steg til 407 ppm i 2018, mens metankoncentrationerne nu er omkring 150 % over det førindustrielle niveau (Buchwitz, M. et al. 2018) – og fortsætter med at stige.

Gennem den nøjagtige påvisning af disse små ændringer – med en nøjagtighed på 1 del pr. million for kuldioxid – hjælper satellitobservationer det videnskabelige samfund med at forbedre de globale klimamodeller og bedre forudsige den sandsynlige opvarmningseffekt og virkningerne som følge af øgede niveauer af drivhusgasser i atmosfæren.

ESA’s Climate Change Initiative Greenhouse Gas-projekt kortlægger den globale fordeling af kuldioxid og metan nær overfladen. Holdet udfører forskning for at forbedre de nuværende operationelle produkter, der oprindeligt blev udviklet af Climate Change Initiative, men som nu overføres og udvides årligt af EU’s Copernicus Climate Change Service.

Projektgruppen anvender data fra den nyeste generation af satellitter, herunder Copernicus Sentinel-5P-missionen, NASA’s Orbiting Carbon Observatory (OCO-2) og China National Space Administration’s TanSat-mission, for at observere disse drivhusgasser så detaljeret som muligt. Disse satellitter leverer data med endnu højere opløsning og er udstyret med evnen til at skelne mellem naturlige og menneskelige kilder til kuldioxid og metan og dermed støtte politikker til reduktion af emissioner som Parisaftalen, der tager fat på den globale opvarmning.

Kryosfæren er udbredt

Kryosfæren – de områder på Jorden, hvor vand er frosset – spiller en vigtig rolle i modereringen af det globale klima.

Den globale opvarmning har ført til en udbredt kryosfærisk skrumpning af kryosfæren i de seneste årtier på tværs af polarisen og gletsjerne, det terrestriske snedække, den arktiske havis’ udbredelse og tykkelse, og permafrosttemperaturerne er også steget, ifølge en nylig rapport fra IPCC (IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate, 2019).

I disse ofte enorme, fjerntliggende områder har satellitter givet afgørende indsigt i de hurtige forandringer, der er i gang.

Forandring af indlandsisen

Polare indlandsislag lagrer mere end 99 % af Jordens ferskvandsis på land. Selv beskedne ændringer kan påvirke det globale havniveau, øge oversvømmelser langs kysterne og forstyrre havstrømmene.

Både de antarktiske og grønlandske iskapper ændrer sig hurtigt. En nylig ESA/Nasa-finansieret international vurdering viser, at de mister ismasse seks gange hurtigere end i 1990’erne – en hastighed, der i øjeblikket følger IPCC’s høje klimascenarie for opvarmning (IMBIE Shepherd, A. et al., 2020).

Det samlede kombinerede tab af ismasse på tværs af Grønland og Antarktis skønnes at være 6.4 billioner tons mellem 1992 og 2017 – og det har ført til en stigning i det globale havniveau på 17,8 millimeter.

Af den samlede stigning i havniveauet, der kommer fra smeltende polarisdække, er ca. 60 % (10.6 millimeter) skyldtes tab af grønlandsk is og 40 % skyldtes Antarktis (7,2 millimeter).

Ved hjælp af satellitdata anslår forskere, at polare iskapper er ansvarlige for en tredjedel af den samlede stigning i havniveauet.

Gletschere genoprettes

Gletschernes massetab er forbundet med stigende lufttemperaturer, hvilket gør dem til en pålidelig indikator for klimaændringer. I en opvarmet verden bidrager deres smeltevand til stigende havniveauer, og disse ændringer påvirker vandtilgængeligheden i hele verden.

Satellitscanninger er med til at kortlægge langsigtede gletsjerændringer på lokalt, regionalt og globalt plan. Deres evne til at fjernovervåge skiftende overfladeareal, højde, masse og den hastighed, hvormed gletsjerne flyder, hjælper med at vurdere, hvordan disse faktorer bidrager til stigningen i havniveauet og frigivelsen af mere ferskvand.

Glakkere rundt om i verden har mistet langt over 9.000 gigaton (ni billioner tons) is siden 1961 (Zemp, M., et al., 2019). Efterhånden som gletsjerne har trukket sig tilbage, vurderer forskerne, at tabet af gletsjeris har stået for 21 % af den globale stigning i havniveauet mellem 1993 og 2017 (WCRP Global Sea Level Budget Group, 2018).

Nøglen til at vurdere disse ændringer eller til at modellere deres fremtidige udvikling er eksistensen af en detaljeret opgørelse – en samling af gletsjernes vigtigste fysiske egenskaber. ESA Climate Change Initiative’s gletsjerprojekt har leveret en tredjedel af de 198.000 gletsjeromrids, der udgør Randolph Glacier Inventory, verdens første globalt komplette opgørelse. Denne ressource udgør den autoritative observerede dokumentation for tendenser og udgjorde et vigtigt bidrag til de vurderinger af ændringer i havniveauet, der blev foretaget i IPCC’s femte vurderingsrapport.

Aftagende havis

Den langsigtede nedgang i polarhavisen er et af de klareste tegn på ændringer i Jordens miljø.

Fra rummet kan vi observere en langsigtet nedgang i den arktiske havis’ udbredelse, i alle måneder fra 1979 til i dag.

Den kraftigste reduktion observeres årligt i sensommeren, og skøn tyder på, at arealet af havisen er faldet fra 8 millioner km² i september i slutningen af 1970’erne til omkring 4 millioner km², den laveste udstrækning, i 2012.

Satellitoptegnelsen af havisen, der er udviklet i fællesskab af ESA’s Climate Change Initiative Sea Ice-projekt og EUMETSAT OSI SAF, strækker sig over 40 år frem til i dag. Det er et vigtigt redskab, der gør det muligt for videnskabsverdenen at evaluere og forbedre nøjagtigheden af klimamodelforudsigelser og at overvåge forandringer og vurdere tendenser med større sikkerhed.

Med disse data har klimamodelleringsfolk brugt etableret en klar forbindelse mellem det faldende arktiske sommerdække af havis og de kumulative kuldioxidemissioner fra menneskelig aktivitet.

En nyere undersøgelse anslår, at der går tre kvadratmeter arktisk havis tabt for hvert ton kuldioxidemissioner (Notz og Stoeve, 2016).

Den seneste generation af klimamodeller, som er valideret ved hjælp af ESA’s CCI-satellitoptagelser af havisen, viser, at det arktiske ocean kan være isfrit i sommermånederne allerede i 2050.

Stigning af havniveauet

Havnniveauet er globalt set steget med ca. 15 cm i løbet af det 20. århundrede og stiger i øjeblikket mere end dobbelt så hurtigt med en hastighed på 3.6 mm om året (mellem 2006-2015)

I henhold til IPCC’s særrapport om havene og kryosfæren i et klima under forandring kan stigningen i havniveauet nå op på 60-110 cm inden 2100 i modelfremskrivninger, der antager, at landene kun gør lidt for at reducere drivhusgasemissionerne. Dette vil gøre oversvømmelser til en årlig tilbagevendende begivenhed og øge risikoen for 1,9 milliarder mennesker, der lever i lavtliggende kystområder.

Væsentlige bidrag til det stigende havniveau omfatter: termisk ekspansion som reaktion på stigende havvandstemperatur og tilførsel af ferskvand, når indlandsisen og gletsjerne mister masse. Det ved vi, fordi specialiserede sensorer på jordobservationssatellitterne måler temperaturen på havets overflade og ændringerne i is og gletsjere.

Gennem sammenlægning af observationer fra 11 forskellige satellitmissioner har ESA’s Climate Change Initiative Sea Level-projekt skabt en meget præcis og kontinuerlig 25-årig registrering af havets overfladehøjde (Ablain, M. et al.(2017); Legeais, J-F. et al. (2018)).

En præcis forståelse af ændringerne i det globale havniveau, herunder vigtige regionale forskelle, er afgørende for, at det internationale samfund kan udvikle en effektiv reaktion.

Højden af havniveauet stiger ikke ensartet overalt – målinger, der kun er mulige via satellit, viser, hvordan havniveauet over hele kloden varierer på grund af vinde, atmosfærisk tryk, havbunden, Jordens rotation samt vandets temperatur og saltholdighed.

Aftagende snedække og snemasse

Snedække er meget følsomt over for en temperaturstigning. Satellitdata viser, at når de globale temperaturer stiger, falder sneudbredelsen med en hastighed på (-0,55 ± 0,21) × 106 km² pr. årti om foråret over hele den nordlige halvkugle i 1980’erne og i det 21. århundrede (Thackeray, C. et al. (2016)).

ESA’s Climate Change Initiative-sneprojekt giver det første pålidelige skøn over ændringer i snemassen ved hjælp af en 39-årig global tidsserie baseret på passive mikrobølgeobservationer fra satellitter. Der er blevet observeret kontinentale tendenser. F.eks. er snemassen faldet med 46 gigaton pr. årti i hele Nordamerika. Selv om dette ikke blev afspejlet i Eurasien, blev der observeret store regionale variationer.

Baseret på de nuværende tendenser og tærsklen på 1,5 °C stigning i overfladetemperaturen forudsagde klimamodellerne, at snemassen vil falde med op til 40 % i det centrale Nordamerika, Vesteuropa og det nordvestlige Rusland i forhold til 1986-2005.

Klimaovervågning fra rummet

Målinger fra ESA-missioner yder et væsentligt bidrag til klimaovervågningen. Observationer fra ESA’s 40-årige satellitarkiv samt fra aktuelle ESA-missioner, Copernicus Sentinels og tredjepartsmissioner udnyttes af ESA’s klimaændringsinitiativ til at generere konsistente, langsigtede og globale dataregistre for 21 vigtige klimavariabler.

Disse pålidelige registre støtter UNFCCC-processen, som er drivkraften bag den internationale klimaindsats. De bruges i forbindelse med jordsystemmodeller til at studere drivkræfter, interaktioner og feedbacks som følge af klimaændringer samt reservoirer, teleforbindelser, vendepunkter og strømme af energi, vand, kulstof og meget mere.

Udforsk klimadata

Besøg sektionen Udforsk for at se nærmere på klimadata, der produceres gennem Den Europæiske Rumorganisations Climate Change Initiative-program.