Innledning

Vippepunkter i klimasystemet er skremmende fenomener. Kunnskap om dem er viktig for å forstå de mest alvorlige konsekvensene av menneskeskapte klimaendringer.

Et vippepunkt er en hendelse i stor skala som endrer et system i naturen for alltid, og som ikke kan endres tilbake. I alle fall ikke i overskuelig fremtid.

Fortellinger om vippepunkter er dramatiske, kraftfulle og ofte skremmende. Fordi de omgis av stor usikkerhet kan de imidlertid også oppfattes som spekulative. Vi mener det nettopp er fordi de potensielle konsekvensene er så dramatiske, at det er viktig å belyse vippepunkter som tema. Vi må gjøre alt vi kan for å unngå at de endringene som denne rapporten skisserer som mulige konsekvenser av et varmere klima, blir en realitet.

Kunnskap om vippepunkter og de naturlige systemene som kan stå overfor slike er viktige også av en annen grunn. Det forteller oss om hvilke trusler vi står overfor. Naturens systemer er dynamiske, og endringer vi påfører dem er ikke nødvendigvis endelige. Men selv om det vi forårsaker av endringer på kort tid nå kan ta tusenvis av år å reversere, vil vi ikke nødvendigvis noensinne komme tilbake til utgangspunktet. Derfor snakker vi i praksis om irreversible skader. Dette er det viktig at vi alle er informert om i debatten om klimaendringer og klimatilpasning.

For å låne ordene til en av forskerne vi har snakket med: Risikohåndtering handler også om å ta høyde for hendelser med lav sannsynlighet, men katastrofale konsekvenser, med mindre du med rimelighet kan utelukke at de vil skje. Vi spekulerer ikke i utfallene, men gir et innblikk i forskningen på dem og en nøktern pekepinn på den reelle risikoen.
Ikke alle vippepunktene utløser like dramatiske konsekvenser. Mange av endringene vil foregå over flere hundre, kanskje flere tusen år. Det gir menneskeheten og naturen et visst rom for tilpasninger. Andre kan være ubehagelig nære allerede.

Vippepunkter har imidlertid ett fellestrekk: De skildrer en fremtid vi ikke ønsker oss, og som vi fortsatt kan unngå hvis vi begrenser oppvarmingen.

Det finnes bare én måte å gjøre det på: Stanse utslipp av klimagasser.

Lars-Henrik Paarup Michelsen
Daglig leder, Norsk klimastiftelse

Lars Ursin
Redaktør, <2°C, Norsk klimastiftelse

Hva er et vippepunkt?

Naturlige systemer kan ofte tåle press og påvirkning som kommer litt etter litt. Men vi kan også forestille oss at vi kommer til et punkt der bare et lite ytterligere puff setter i gang en uforholdsmessig stor endring.

Det er dette vi kaller vippepunkt: En kritisk terskel der en liten endring i et naturlig system kan få det til å utvikle seg kraftig og irreversibelt.
Et naturlig system som er sårbart for slike irreversible endringer kalles gjerne et vippeelement. Et vippeelement blir da en spesifikk del av klimasystemet som står i fare for å passere en slik kritisk terskel.

For eksempel: Innlandsisen på Grønland er et vippeelement. Dersom oppvarmingen får den til å begynne å smelte, og avsmeltingen fortsetter selv om temperaturen synker igjen, sier vi at den har passert et vippepunkt.

For at noe skal kvalifisere til å være et vippeelement, må det ha en viss størrelse, forskere snakker gjerne om systemer som er minimum 1000 km i utstrekning i en eller annen retning.

For at noe skal kvalifisere til å være et vippepunkt, må det være reell fare for at gradvis stigende endringer som pågår over tid kan passere en terskel som utløser en kraftig og i praksis irreversibel endringsprosess.

Ofte ledsages denne endringen av tilbakekoblingsmekanismer – altså at endringen utløser mekanismer som bidrar til å forsterke og akselerere endringen videre. Et klassisk eksempel her er tining av permafrost: Tining kan føre til at metanlagre blir frigjort til atmosfæren. Metan er en potent drivhusgass, som gir økt oppvarming, som gir mer opptining, som gir mer metan i atmosfæren. Og så videre.

Over de neste sidene går vi systematisk gjennom de ulike vippeelementene og vippepunktene.

Vippeelementer verden over

Kartet gir en pekepinn på hvor vi finner de ulike vippeelementene vi behandler i dette notatet og forklarer kort vippepunktene disse er forbundet med.

KILDE: CarbonBrief/McSweeney 2020, IBFRA/IIASA 2020, Steffen et al. 2018

ILLUSTRASJON: JHåland

Ekspertintervjuet: En øvelse i risikohåndtering

Professor Tim Lenton ved Exeter University står bak mye av den mest kjente forskningen om vippepunkter. I en artikkel fra 2019 argumenterer han og kolleger med at flere av vippepunktene kan være nært forestående – selv om klimamålene nås og oppvarmingen begrenses. Og at vippepunktene kanskje henger sammen med hverandre.

<2°C: – Noen frykter at vippepunktene kan ha en dominoeffekt. Altså hvis ett utløses, vil den dra med seg flere andre. Hvor reelt er det?

Tim Lenton: – Jeg vil tone det litt ned: De detter kanskje ikke som dominoer, men når ett vippeelement passerer et vippepunkt, kan risikoen øke for at et annet vippeelement gjør det senere.

Jeg tror det er en viktig øvelse i risikohåndtering å tenke slik. Dette er et stort, koblet system, og vi vet for eksempel fra klimahistorien at endringer i havsirkulasjonen påvirker store nedbørssystemer. Du får selv avgjøre hvilke ord du vil bruke – men den kausale sammenhengen vet vi er der.

– Hvordan bør vi planlegge for å ta høyde for at disse vippepunktene kan ryke?

– Skal vi tenke langsiktig, bør vi ta høyde for et stigende havnivå for det første. Fremtidige kjernekraftverk, for eksempel, bør bygges slik at de kan håndtere et havnivå som er ti meter høyere enn dagens. På litt kortere sikt bør vi også være forberedt på at tining av permafrost og endringer i biologiske systemer vil frigjøre en god del karbon. Det vil gjøre det vesentlig vanskeligere å nå klimamålene vi setter oss, og vi må derfor beregne dette inn i eventuelle utslippsbudsjetter.

– Enkelte forskere synes det blir spekulativt å snakke om vippepunkter siden det hefter så mye usikkerhet ved dem. Og frykter at det blir avfeid som skremselspropaganda. Hva tenker du om det?

– Det handler om at en hel generasjon av klimaforskere er blitt oppdratt til å gå stille i gangene. Unngå for mye oppmerksomhet om skremmende resultater fordi man ikke vil kalles «alarmist». Mitt svar til dem er at de i så fall ikke helt vet hvordan man gjør gode risikovurderinger. Dette er grunnleggende for all samfunnsplanlegging: Du skal ta tilstrekkelig høyde også for hendelser som har lav sannsynlighet, men som har katastrofale konsekvenser, med mindre du med rimelighet kan utelukke at de vil skje.

Selvsagt kan man henge seg opp i språket vi bruker. Men jeg vil argumentere for at man må bruke et tilgjengelig, hverdagslig språk når man skal kommunisere med dem som er interesserte. Enten det er dem som utformer politikk, for investorer som har lang investeringshorisont, eller bare alminnelige mennesker som er interessert i klima. Skal du kommunisere effektivt om komplekse saker som dette, bør du velge ord og uttrykk som er relativt intuitive.

IS OG PERMAFROST

Vest-Antarktis: Ustabile isbremmer

En kollaps av isbremmer i Vest-Antarktis fryktes å føre til en mye raskere forflytning av ismasser ut i Amundsen-havet, og gi et vesentlig bidrag til havstigningen.

I IPCCs spesialrapport om halvannengraders oppvarming anslås det at denne kollapsen kan inntreffe ved 1,5–2°C oppvarming. Spesielt den såkalte Thwaites-breen fryktes å bidra til mye havstigning dersom isbremmen kollapser fullstendig.

Isbremmene i Antarktis smelter nedenfra, og det er spesielle forhold under breene som er årsaken til at de blir vippeelementer.
– Deler av isbreen i Vest-Antarktis ligger på havbunnen. Det er store basseng under dagens havnivå som er fylt med breis, sier førsteamanuensis Elin Darelius ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret.

Lengst ut har du en flytende isbrem. Innerst inne under isbremmen, der fronten av iskanten hviler på havbunnen, går det som kalles grunningslinjen. Det er her under vannet av smeltingen skjer: Varmt, tungt, saltvann presses innover og smelter bunnen av isbreen. Det ferske, lettere smeltevannet presses oppover og drar mer tungt, saltvann inn mot breen.

Der denne grunningslinjen hviler mot sjøbunn som går oppover under isen, er isbremmen relativt stabil. Problemet oppstår når det blir nedoverbakke under breen bak grunningslinjen.

– Da blir situasjonen ustabil, og grunnlingslinjen vil fortsette å trekke seg tilbake til den når et område der havbunnen heller oppover igjen, sier Darelius.

Grunningslinjene beveger seg nå bakover. 22 prosent av dem beveger seg raskere enn 25 meter per år i Vest-Antarktis. Så raskt har vi sannsynligvis ikke sett dem bevege seg siden slutten av siste istid. I Amundsenhavet går det voldsomt raskt – ca. 300 meter i året. Derfor tror noen forskere at vippepunktet allerede er passert her.

– Denne mekanismen er i seg selv selvdrivende, og stopper ikke før man har nådd et nytt likevektspunkt, altså når bakken under isen begynner å gå oppover igjen. Et poeng er i tillegg at disse undersjøiske bassengene som breen ligger på i dag er til dels svært dype. Jo dypere isen ligger i vannet, jo lavere er frysepunktet. Dermed smelter isen også ved lavere temperaturer. Og dess mer is du smelter, dess større sirkulasjon under isbremmen, og hele prosessen blir selvdrivende, sier Darelius.

Dette er ekstra problematisk fordi isbremmen normalt bremser bevegelsen til isbreen bak. Spesielt dersom bremmen «hviler» på havbunnen lenger ute. Dersom denne delen av bremmen kollapser, vil isbreen bevege seg raskere utover.

Det er først og fremst havstigning forskerne mener blir konsekvensen av en kollaps av isbremmene i Antarktis. Hvor mye og hvor raskt havet vil stige, er det uenighet om.

– Selv om man venter å se at for eksempel Thwaites-breen til slutt kollapser helt, kan det ta alt fra 200–1000 år. Det er utrolig mange prosesser her man vet så lite om, derfor det store spennet i tidsangivelsen, sier Darelius.
I tillegg fryktes det at avsmeltingen kan forstyrre sirkulasjonsmønsteret rundt hele Antarktis, fordi et «lokk» av smeltevann kan stanse produksjonen av bunnvann der (se også kapitlet om Omveltnings­sirkulasjonen i det nordlige Atlanterhavet, s. 22).

– Dette er mekanismer vi ikke helt forstår, men de vil ha konsekvenser og gi endringer videre.

Darelius understreker også at det er stor usikkerhet om hvilken temperaturøkning som kreves.

– Det er havet under isbremmen som er jokeren her. Det er for en stor grad endringer i hvor mye av det varme vannet som kommer opp på kontinentalsokkelen, som styrer dette. Det er mye vi fortsatt ikke vet om dette, sier hun.

Isbremmer nær vippepunktet

Breisen som dekker store deler av Antarktis dannes når snøen blir tykk og tung nok. Da blir den nederste snøen presset sammen til is. Som alle andre isbreer beveger isen seg som en seig masse utover til den ender i havet. Enkelte steder vil enden av brearmer legge seg oppå havet og flyte utover. Dette kalles en isbrem. Grunningslinjen er linjen der isen, bunnen og vannet møtes. Utenfor er det isbrem, innenfor er det isbre. Vippepunktet for isbremmene i Antarktis passeres når grunningslinjen presses bakover til den ustabile sonen, der bunnen heller nedover.

ILLUSTRASJON: JHåland

Grønland: Innlandsisen smelter

Før, når kloden har vært like varm som den er i dag, var Grønlandsisen mindre. Observasjoner viser også at isdekket er på retur. Selv om vi klarer å stanse full kollaps, kan det gi mye havstigning på kort sikt.

For flere tusen år siden var temperaturen bare litt høyere enn i dag. Da var Grønlandsisen 1/3 mindre enn den er i dag. Forskjellen er at den gangen varte varmeperiode over flere tusen år, og temperaturen steg langsommere enn den gjør i dag.

– Gitt den varmen vi har i dag, gitt prognosene for hvor varmt det blir neste hundre år, gitt at vi ikke klarer å snu oppvarmingen, da tenker vi at Grønlandsisen vil forsvinne. Det er mange enige i, sier professor Kerim Nisancioglu ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret.
Det er imidlertid uklart om man har nådd vippepunktet. Noen mener det allerede er passert. Nisancioglu tror isen kan stabiliseres på et nytt nivå, men at en del av isen uansett vil gå tapt. Og det er i så fall uklart om det kan reverseres – altså at isen kan bygge seg opp igjen.

– Og da er det gitt at vi klarer å holde halvannengradersmålet. Vippepunktterskelen ligger et sted rundt der. Men med for eksempel bare to graders oppvarming over flere hundre år, tror jeg det bare vil fortsette å smelte.

Uansett om man klarer å unngå vippepunktet, kan vi komme opp i én meters havstigning bare fra Grønland i løpet av dette hundreåret, ifølge Nisancioglu:

– Jeg er spesielt urolig for isen på Nordøst-Grønland. Her er isen i stor grad i kontakt med vann. Denne delen av isen smelter hurtig, og i løpet av 100 år kan vi få en nokså dramatisk havstigning bare derfra.

Når vi snakker om en meters havstigning, er det et gjennomsnittstall. Iskappen tynger ned Grønland i dag. Når den forsvinner, vil landmassen rundt Grønland faktisk stige, mens tyngdekraften vil fordele vannet så havnivået blir høyere rundt ekvator. Der kan det bli halvannen meter og vel så det, sier Nisancioglu.

– Det er spesielt dårlige nyheter for lavtliggende øyer rundt ekvator. De som bor der har nok ikke annet valg enn å forberede seg på det som kommer, og i verste fall flytte.

Arktis: Sjøisen forsvinner sommerstid

Sommerisdekket rundt Nordpolen kan forsvinne helt i løpet av relativt kort tid, og det kan bidra til å forsterke oppvarmingen i Arktis og forkorte sesongen med isdekke.

Enkelte rapporter omtaler dette som et potensielt vippepunkt, men endringen er neppe irreversibel. Det betyr imidlertid ikke at vi får sjøisen igjen så raskt når den først forsvinner.

– Det er mer presist å snakke om et terskelnivå, sier professor Lars H. Smedsrud ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret.

– Før syntes jeg det var viktig å si at hvis vi skjerper oss, hvis vi klarer Paris-målene, så vil vi ha vesentlig med sjøis igjen. Men det ser ut som om vi er i ferd med å trå over en terskel nå. Vi har kjørt de nye, koblede klimamodellene, som vi støtter oss på i IPCC. De viser at – nær sagt uansett hva vi gjør – så vil det i alle fall innimellom være somre hvor det er helt isfritt i Arktis, sier han.

Men isen forblir neppe borte dersom Arktis blir kaldere igjen om sommeren. Senkes CO₂-konsentrasjonen i atmosfæren, vil terskelen krysses igjen, men andre veien – og isen vende tilbake. Det er også tilbakekoblingsmekanismer som virker, og de drar litt i motsatte retninger.

– Den positive tilbakekoblingen handler om at isfritt, mørkt hav absorberer varmestråling mens isdekket hav reflekterer varmestråling, også kjent som is-albedoeffekten. Da får du mer effektiv smelting og oppvarming på sommeren. Men Arktis har også en negativ tilbakekobling som gjør at det fryser på mer effektivt om vinteren, sier han.

Denne negative tilbakekoblingen drives nettopp av økt avsmelting og nedbør via tilførsel av ferskt smeltevann fra elvene rundt Arktis. Ferskvann er lettere enn saltvann, og observasjoner viser at overflatevannet er blitt ferskere senere år. Men ferskvann fryser også lettere enn saltvann, og mer ferskvann lager mer stabile vannmasser som hindrer oppblanding av varmere vann fra større dyp.

– I Polhavet får vi derfor veldig rask isvekst i starten. Du klarer nesten å fryse en halvmeter is første døgnet. I tillegg: Når det begynner å snø tidligere på høsten og vinteren før isen har frosset på, går snøen rett i vannet og bidrar til å gjøre tilfrysingen mer effektiv selv om det generelt er blitt varmere. Dette skjer fordi snøen er god til å isolere havet mot den kalde lufta over. Men ettersom isen blir tjukkere, blir det vanskeligere å fryse mer på – fordi isen i seg sjøl er varmeisolerende.

Det betyr ikke at konsekvensene ikke er alvorlige. Spesielt for marint liv.

– Isalger trenger is å vokse på, polartorsk trenger is å bo i. Du vil også få større bølger, og når havet spiser seg inn mot permafrost i for eksempel Alaska har det allerede begynt å true bosetninger som må flyttes. Selv om vi ikke nødvendigvis kan kalle dette et vippepunkt, er det like fullt dramatisk.

Permafrost-områder: Opptining

Permafrost inneholder store mengder organisk materiale. Når permafrosten tiner, vil dette frigjøre karbon i form av CO₂ og metan, CH₄. Det kan akselerere den globale oppvarmingen.

Permafrost er jord som har vært gjennom­frossen i minst to år på rad. Totalt finnes det omtrent 15 millioner kvadratkilometer permafrost på planeten, men arealet minker for hvert år. FNs klimapanel anslår at en drøy fjerdedel av dette vil være tint før århundreskiftet. Det er et problem, for permafrost er også et viktig karbonlager.

– Rundt 1650 milliarder tonn karbon er lagret i permafrost. Til sammenlikning: Hvis vi hadde tatt ut karbonet som finnes i atmosfæren, hadde vi fått mellom 750 og 800 milliarder tonn karbon, forteller forsker Hanna Lee ved NORCE.

I permafrost blir karbon bevart som organisk materiale fordi dekomponeringen går ekstremt sakte på grunn av frosten. Derfor regnet man lenge med permafrost som et nærmest evigvarende karbonlager.

Men nå tiner deler av permafrosten. Da blir plantematerialet i denne jorden fortært raskere av mikrober. De bryter ned de store molekylene i dette organiske materialet til CO₂ og metan, avhengig av miljøforholdene.

– Det vi har beregnet nylig, er at 10–15 prosent av det totale lageret kan frigjøres aktivt. Alt vil ikke lekke ut til atmosfæren, men nok til at CO₂-konsentrasjonen kan øke med mellom 75 og 115 ppm. I dag er det i overkant av 410 ppm, så det vil kunne gi CO₂-konsentrasjonen et kraftig hopp. Og vi har fortsatt rundt regnet dobbelt så mye karbon lagret i permafrost som vi har i atmosfæren, sier Lee.

Dersom permafrosten bryter sammen og tiner helt, vil alt karbonet på sikt slippe ut. Problemet er, sier Lee, at denne opptiningsprosessen ikke lar seg stoppe. Selv med all tilgjengelig teknologi, selv om alle fossile utslipp hadde stoppet i morgen og vi hadde mestret fangst av karbon slik at temperaturutviklingen begynte å snu – selv da ville permafrosten fortsette å tine.

– En kollega av meg sammenliknet det med å stanse et langt og tungt godstog – selv om du tråkker på bremsen alt du klarer, kan det gå mer enn en kilometer før du faktisk stanser det. Dette skjer allerede, over hele Arktis, til og med på «Den tredje polen», Himalaya-platået. Selv om vi stanser oppvarmingen i morgen, vil opptiningen og karbonfrislippet pågå i flere tiår fremover.

BIOLOGISKE SYSTEMER

Amazonas: Regionalt klima i fare

Regnskogen er under press globalt, og det gjelder spesielt «verdens grønne lunge», Amazonas. Skogbranner og skogrydding truer regnskogens egenpoduserte klima.

Ifølge IPCCs spesialrapport om 1,5 graders oppvarming, nærmer verdens største tropiske regnskog i Amazonas seg en klimatisk grense. Fullstendig kollaps fremstår som lite sannsynlig, men summen av flere individuelle stressfaktorer kan få store deler – opp til 40 prosent – av regnskogen til å dø. Eller som professor Tim Lenton ved University of Exeter sier:

– Det er ikke utenkelig at vi passerer et punkt der vi på grunn av kombinasjonen av global oppvarming og direkte avskoging vil miste en større del av den.

Det er først og fremst nedbørsmønsteret i Amazonas som avgjør fremtiden til Amazonas, ifølge IPCCs spesialrapport. Og det påvirkes direkte av menneskelig aktivitet, forklarer professor Vigdis Vandvik ved UiB:

– I Amazonas påvirkes vegetasjonen av klimaet, men det går begge veier. Vegetasjonen er også en forutsetning for det regionale klimaet.
Et unikt trekk ved Amazonasbassenget er nemlig at det lager sitt eget klima: Den tette vegetasjonen holder på mye fuktighet, og mye fordamper om dagen. Dette kommer imidlertid tilbake som regn om natten. Dette fungerer som en positiv tilbakekoblingsmekanisme – og gjør på den ene siden skogen noe motstandsdyktig mot klimaendringer utenfra. Men i kombinasjon med økt menneskelig påvirkning, blir systemet mer utsatt.

– På ett eller annet tidspunkt vil det jo briste. Skogen vil ikke lenger klare å produsere sitt eget klimasystem. Du vil ikke få den faste regnsyklusen. Da kan det gå fort, og skogen blir veldig sårbar, sier Vandvik.

Noe av det som kompliserer situasjonen for Amazonas spesielt, er at mye av ødeleggelsene stammer fra skogryddingsarbeid for å øke beiteland og landbruksareal.

– Det har bodd folk i Amazonas lenge, og de har bygget sine samfunn i og rundt skogen på denne måten lenge. Så lenge det er få folk og nok skog igjen, går det fint. Men når folk går løs på skogen fra alle kanter, med stadig mer effektive maskiner, får vi etter hvert problemer, sier Vandvik.

Fravær av regn og lengre tørkeperioder kan skape nye tilbakekoblingsmekanismer som langsomt vil transformere Amazonas. Ifølge en studie fra 2020 i Nature Communications kan regnskogen bli til en tørr savanne. I verste fall kan en slik endring være irreversibel, mener Vandvik.

– Det kommer selvsagt an på hvilken tidsskala du opererer med, og hele vippepunkt-konseptet handler jo om vår tidsoppfatning mer enn naturens evne til å reparere seg selv. Men det er klart: Det å bygge opp et så stort område med skog som har sitt eget klima, tar enormt lang tid. I vår tidsregning er dette irreversibelt, ja.

Borealskog: Dør i sør, flytter mot nord

Barskogbeltet er under press sørfra, og finner samtidig veien lenger nordover på bekostning av andre landskapstyper.

Det boreale barskogbeltet strekker seg gjennom Nord-Amerika fra øst til vest, over til Asia og Sibir og hele veien til Skandinavia, og det er i bevegelse. Fra sør trues det av stadig hyppigere tørke og skogbranner. I nord er det i ferd med å krype innover det som før var trefri tundra.

Arktiske strøk har generelt blitt varmet opp raskere enn verden for øvrig, og dette har hatt spesielt dramatiske konsekvenser for barskogbeltet. Spesielt i indre strøk kan lengre tørkeperioder og sviktende nedbør gi både skogdød blant annet fra sykdommer, og økt skogbrannfare i sommerhalvåret. Imens gjør fortsatt harde, kalde vintre at løvskogen som trives lenger sør, ikke migrerer nordover så lett. Dermed kan barskogen trekke nordover uten at løvskogen tar over, og man sitter igjen med tørt steppeland.

Men også det fuktigere, skandinaviske barskogbeltet utsettes for press, og det kan ofte være menneskeskapt, forklarer professor Vigdis Vandvik ved Universitetet i Bergen.

– Den boreale skogen er tilpasset skogbranner. Furu har tjukk bark – det er en branntilpasning. Naturlig skogbrann rydder opp i underskogen, mens de store trærne blir stående. Det som imidlertid skjer samtidig nå, er at vi slukker skogbrannene – og da får vi mer krattete, gjengrodd skog. Når vi samtidig får et mer variabelt, tidvis veldig tørt klima, og mer arealendringer – spesielt drenering av myr, får du en perfekt storm med tanke på skogbrann.

Samtidig kan varmere klima også bety at bartrær, som tidligere ikke kunne få fotfeste på tundraen, nå kan vandre nordover. Hele barskogbeltet kan derfor være på vandring nordover. Det er ikke gode nyheter – for det første bringer økt vegetasjon med seg branner. I tillegg er boreal torv mindre stabil enn torven på tundraen. Blir det varmt nok, går torven over fra å være karbonlager til å bli en utslippskilde, forklarer forsker Hanna Lee ved NORCE:

– Ved oppvarming vil du se at torven blir mindre stabil og mer reaktiv. Dekomposisjonen som foregår i jordsmonnet blir akselerert, og da får vi frigjort mer karbon, enten som CO₂ eller som metan, forklarer hun.

Korallrev: Bleking og forsuring

Tropiske korallrev på grunt vann utsettes stadig oftere for bleking. Men alle koraller trues av havforsuring. Også i kalde havområder.

Det er først og fremst tropiske korallrev i grunt vann som er definert som vippeelement i denne sammenhengen, og det er først og fremst korallbleking som blir konsekvensen.

Mange tropiske koraller lever nemlig i symbiose med en type planteplankton, eller en alge. Algen gir korallen mat, korallen gir algen nødvendige næringsstoffer.

Blir det for varmt, slutter de å leve sammen. Korallen støter algen fra seg, eller fortærer den. Siden algen gir korallen karakteristisk farge, står det hvite kalkskjelettet igjen. Det er derfor vi sier den blir «bleket». Det skjer allerede, og det bør vi bekymre oss over, mener forsker Tina Kutti ved Havforskningsinstituttet.

– Symbiosen gjør at koraller kan leve i områder som er ganske næringsfattige. Uten algene må korallen fange mat fra dette næringsfattige miljøet med polyppene sine. I tillegg gjør varmere vann at forbrenningen til korallene går opp. Da trenger de mer mat – som de altså får mindre av, sier Kutti.

I tillegg til at alle økosystemene som er avhengige av korallrev står i fare, får dette videre konsekvenser også på land, forklarer Kutti: De tropiske korallrevene beskytter også kysten innenfor mot erosjon. Når disse barrierene rundt kysten forsvinner, blir det ingenting igjen som verner kysten mot erosjon.

Også utenfor norskekysten, på dypere og kaldere vann, finner vi koraller. De blir ikke påvirket direkte av oppvarmingen, men av den økte konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren. Det gir nemlig økt opptak av CO₂ i havet, som igjen gjør havet surt.

– De fleste organismer kan regulere pH inni kroppen. Selv om havet blir så surt at kalk går i oppløsning, kan organismer som lever i det sure havet bygge kalkskjelett gjennom å endre pH. Problemet er at det koster energi å justere pH inni kroppen. Det finnes forskjellige måter, og det forskningen viser, er at de artene som har en spesielt kostbar måte å justere pH-en sin på, vil det bli færre av når havet blir surere. Og for koraller er kostnaden generelt høy.

Hun tror ikke at korallartene vi finner i havet, vil dø ut. Men de store, rike økosystemene de bygger opp rundt korallrevene, vil forsvinne. Fordi revene forsvinner. Og korallartene vil bli mindre vanlige.

– Enkelt forklart handler alt dette om energi. Klima­endringene gjør at korallene trenger mer energi – men de gjør samtidig at de mister sin viktigste matkilde. Blir havet varmere, må korallen bruke mer energi. Blir det surere, vil den bruke mer energi. Den kan ikke få tak i nok når den mister organismen som gir den energi.

SIRKULASJONSSYSTEMER

Nord-Atlanteren: Sirkulasjonen svekkes

Havstrømmene i Nord-Atlanteren sammenliknes ofte med et transportbånd. Svekkes det transportbåndet, får det konsekvenser for hele planeten. Og det vil merkes spesielt godt på våre breddegrader, sier professor Ulysses Ninnemann ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret.

Ninnemann forsker blant annet på dette havsirkulasjonssystemet, som Golfstrømmen og Den norske atlanterhavsstrømmen er del av. Og som ofte omtales som AMOC (se forklaring neste side).

– AMOC tar varme fra den sørlige halvkulen, frakter den nord over ekvator og opp mot Arktis, og avgir varme til atmosfæren på veien. Den fungerer som en varmepumpe for oss her i nord, og driver store vær- og sirkulasjonssystemer lenger sør. Den frakter også oksygen og CO₂ ned i dypvannet, noe som er viktig for livet i havet og temperaturen på hele planeten, sier han.

Det er to måter man mener temperatur og AMOC er koblet. For det første: Skal sjøvann synke og danne dypvann må det avgi varme til luften over. Blir luften i Arktis for varm, skjer det i mindre grad. I tillegg: Vanndamp, regn og smelting gir mer ferskvann i overflatelaget. Siden ferskvann er lettere enn saltvann, motvirker også det dypvannsdannelsen.

Noen forskere protesterer mot dette siste. De hevder at siden smeltevannet fra for eksempel Grønland dannes et annet område enn der dypvannsdannelsen skjer, har det liten betydning for omveltningen. Ninnemann sier det i første omgang er helt riktig. Men, som han sier:

– Ferskvannet må uansett ende opp et sted. Det vi har sett fra tidligere episoder er at det ferskere vannet etter hvert blander seg i overflatevannet lenger sør i Atlanterhavet. Siden transporteres det oppover igjen med overflatestrømmen. Det tar tid, overflatevannet blir langsomt ferskere, og det vil på sikt svekke omveltningen.

De færreste forskere tror AMOC vil stoppe helt opp, men det er en fattig trøst, mener Ninnemann. For enten den reduseres med 10 eller 50 prosent får det konsekvenser, påpeker han.

– 10 prosent, som virkelig er i overkant optimistisk, har betydning. 50 prosent er virkelig dramatisk. Vi har ikke sett noe tilsvarende i vår sivilisasjons historie. Jeg er redd selv 20 prosent reduksjon er for optimistisk, og alt over dette bør virkelig bekymre oss.

Transportbåndet i havet

Havsirkulasjonssystemet i Nord-Atlanteren kalles Atlantic Meridional Overturning Circulation, eller AMOC. På norsk: Omveltningssirkulasjonen i det nordlige Atlanterhavet. Golfstrømmen og Den nordatlantiske strømmen er begge deler av dette systemet.

I AMOC beveger vann seg nordover i Atlanterhavet langs overflaten (røde piler). Når vannet i overflaten kommer langt nok nord, mister det varme, blir tettere, synker ned i dypet og strømmer sørover igjen (blå piler). De hvite sirklene viser hvor dypvannsdannelsen foregår.

Den sørlige dyphavsstrømmen kompenserer for den nordlige som går i overflaten. Derfor sammenliknes AMOC ofte med et transportbånd: De ulike strømmene «drar» hverandre videre.

KILDE
Srokosz&Bryden 2015,
Praetorius 2018

ILLUSTRASJON
JHåland

Monsunene i India og Vest-Afrika:
Økende uforutsigbarhet

Store værsystemer som er avgjørende for drikkevanns- og matforsyningen til noen av verdens mest folkerike og sårbare områder er i endring.

Monsun er systemer av vind og nedbør som avhenger av årstidene. Den er drevet av at land og hav varmes opp ulikt, og dette er spesielt viktige værsystemer på det indiske subkontinentet og i Vest-Afrika sør for Sahara. Global oppvarming fører til at disse værsystemene er i endring, og det bekymrer professor Tim Lenton.

– Selv om mange klimaforskere er skeptiske til at det vil skje noen total kollaps, er det å introdusere mindre forutsigbarhet noe som kan ha alvorlige konsekvenser. Vi ser at når nedbørsmengden fra monsunen varierer fra ett år til et annet, har det fått store konsekvenser for risavlingene.

Monsunvindene oppstår når landmasser varmes opp raskere enn omkringliggende hav. Da dras fuktig luft inn over land til den presses oppover av landskapet. Der kjøles den fuktige luften og det blir nedbør. Den kalde, tørre luften drives så ut over havet igjen. Med årstiden snur monsunen – og gir tørrere vær. Dette er i seg selv en tilbakekoblingsmekanisme, forklarer Lenton.

– Men den kan brytes av ulike faktorer. Den vestafrikanske monsunen kan svekkes av at vannet i Guineabukta blir varmere. Noe som blant annet kan skje dersom Den omveltende sirkulasjonen i det nordlige Atlanterhavet, altså AMOC, svekkes. Det vil gjøre systemet ustabilt.

I Sør-Asia er det først og fremst sot og aerosoler fra vedfyring og forurensning fra kullbruk som svekker monsunen. Denne blandingen gjør at en del sollys reflekteres tilbake, og ikke varmer opp landet tilstrekkelig. Siden det er den oppvarmingen som driver monsunen, får man mindre regn.

– I tillegg forsvinner isen gradvis fra «Den tredje polen», Himalaya. Smeltevann derfra er viktig for å sikre vannforsyning gjennom året i store deler lavlandet rundt. I tillegg vil en svekket AMOC føre til at varmetransporten over ekvator fra sør til nord svekkes. Studier av fortidsklima viser at slike hendelser også påvirker den asiatiske monsunen.

Som med den vestafrikanske monsunen er det uforutsigbarheten som bekymrer Lenton. Monsunene er gjerne opphav til de eneste, eller den eneste, nedbørsperioden i året i flere av områdene de berører. Kalenderen stilles etter når regntiden inntreffer, og all matproduksjon justeres etter det samme. Slike systemer er ikke så godt rigget for stor variasjon, og konsekvensene kan bli alvorlige selv med bare mindre endringer i hvor og når monsunene treffer, sier han.

– Selv om vi ikke bekymrer oss for total kollaps, er det alvorlig nok at disse systemene blir mindre forutsigbare. Dette er værsystemer som direkte påvirker mat- og drikkevannsforsyningen til flere hundre millioner mennesker. Da trenger vi forutsigbarhet.

Vi støtter klimaformidlingsprosjektet <2°C:

Kilder

Eksterne artikler og rapporter:
Lenton, T. M., Held, H., Kriegler, E., Hall, J. W., Lucht, W., Rahmstorf, S., & Schellnhuber, H. J. (2008). Tipping elements in the Earth’s climate system. Proceedings of the national Academy of Sciences, 105(6), 1786-1793. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0705414105

Lenton, T. M., Rockström, J., Gaffney, O., Rahmstorf, S., Richardson, K., Steffen, W., & Schellnhuber, H. J. (2019). Climate tipping points—too risky to bet against. Nature 575, 592-595. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-019-03595-0

IPCC, 2018: Global warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [V. Masson-Delmotte, P. Zhai, H. O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J. B. R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M. I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, T. Waterfield (eds.)]. In Press

IPCC, 2019 (1): Climate Change and Land: an IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems [P.R. Shukla, J. Skea, E. Calvo Buendia, V. Masson-Delmotte, H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, P. Zhai, R. Slade, S. Connors, R. van Diemen, M. Ferrat, E. Haughey, S. Luz, S. Neogi, M. Pathak, J. Petzold, J. Portugal Pereira, P. Vyas, E. Huntley, K. Kissick, M. Belkacemi, J. Malley, (eds.)]. In press.

IPCC, 2019 (2): IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate [H.-O. Pörtner, D.C. Roberts, V. Masson-Delmotte, P. Zhai, M. Tignor, E. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Nicolai, A. Okem, J. Petzold, B. Rama, N.M. Weyer (eds.)]. In press.

Lhermitte, S., Sun, S., Shuman, C., Wouters, B., Pattyn, F., Wuite, J., Bertiher, E. & Nagler, T. (2020). Damage accelerates ice shelf instability and mass loss in Amundsen Sea Embayment. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(40), 24735-24741. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1912890117

Praetorius, S. K. (2018). North Atlantic circulation slows down. Nature 556, 180-181. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-018-04086-4

Steffen, W., Rockström, J., Richardson, K., Lenton, T. M., Folke, C., Liverman, D., … & Schellnhuber, H. J. (2018). Trajectories of the Earth System in the Anthropocene. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(33), 8252-8259. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1810141115

Srokosz, M. A., & Bryden, H. L. (2015). Observing the Atlantic Meridional Overturning Circulation yields a decade of inevitable surprises. Science, 348(6241). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1255575

Nettsider:
CarbonBrief/McSweeney (2020): https://www.carbonbrief.org/explainer-nine-tipping-points-that-could-be-triggered-by-climate-change. Besøkt 13.01.2021

IBFRA/IIASA (2020): http://ibfra.org/. Besøkt 13.01.2021

Klimavakten (2020): https://energiogklima.no/klimavakten/havis-i-arktis/. Besøkt 13.01.2021

Intervjuer fra tograder.no (av Lars Ursin):
Darelius, Elin – Ekspertintervjuet: Ustabile isbremmer i Antarktis. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-elin-darelius/

Kutti, Tina – Ekspertintervjuet: Derfor sliter korallene. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-tina-kutti/

Lee, Hanna – Ekspertintervjuet: Permafrosten tiner nå. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-hanna-lee/

Lenton, Tim – Ekspertintervjuet: Hva er vippepunkter i klimasystemet? Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-tim-lenton/

Ninnemann, Ulysses – Ekspertintervjuet: Havsirkulasjonen svekkes i Nord-Atlanteren. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-ulysses-ninnemann/

Nisancioglu, Kerim – Ekspertintervjuet: Innlandsisen på Grønland nær vippepunktet. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-kerim-nisancioglu/

Smedsrud, Lars H. – Ekspertintervjuet: Sommerisen forsvinner fra Arktis. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-lars-smedsrud/

Vandvik, Vigdis – Ekspertintervjuet: Vippepunkter i biologien. Publisert 13.01.2021 på www.tograder.no/vippepunkter/ekspertintervjuet-vigdis-vandvik/

Togradersprosjektet formidler kunnskap
om klimaproblem og -løsninger.

Prosjektet er et samarbeid mellom Norsk klimastiftelse,
Bjerknessenteret for klimaforskning, NHH, NTNU,
Universitetet i Bergen og Universitetet i Stavanger.