Tänkbar klimatförändring i Norden under perioden 19612100.
Erik Kjellström, Rossby Centre, SMHI
2006-02-02
Bakgrund
Nedan presenteras tänkbara scenarier för klimatförändringar i Norden på 50-100 års sikt. Det
presenterade materialet baseras på klimatsimuleringar gjorda med regionala klimatmodeller
vid Rossby Centre vid SMHI (den nationella vädertjänsten i Sverige) om inte annat anges.
Mer att läsa om dessa simuleringar finns bl. a. i AMBIO (2004) samt på SMHIs hemsida
(www.smhi.se, gå vidare till forskning, Rossby Centre, Climate Scenario Graphics). Liknande
beräkningar har också gjorts vid de nationella vädertjänsterna i Danmark (DMI) och Norge
(Met.No., under programmet RegClim). Materialet i det här dokumentet är avsett att utgöra en
grund för projektet ”Klimatförändringar – påverkan på väghållningen” som genomförs av
Nordisk Vejteknisk Forbund under tiden 2004-2008.
I texten tas först upp en allmän beskrivning av klimatfrågan, främst ur ett globalt perspektiv.
Mycket av det som står där sammanfattar en del viktiga slutsatser ur FNs klimatpanels tredje
rapport som utkom 2001 (IPCC, 2001). En mer utförlig text om klimatfrågan finns exv. i
Bernes, 2003. Baserat på scenarier för framtida utsläpp använda i IPCCs rapport presenteras
därefter mer detaljerade resultat för Europa med fokus på de nordiska länderna.
Klimatet förändras – globalt och regionalt
Under det senaste seklet har den globala medeltemperaturen ökat med 0.8 grader. Sett i ett
längre perspektiv verkar det som om det senaste decenniet är det varmaste under de senaste
tusen åren. Temperaturökningen har varit särskilt snabb under de senaste decennierna med 0.6
graders ökning sen 1970-talet. Dagens klimatmodeller kan förklara den snabba
uppvärmningen om de inkluderar effekten av ökad koncentration av växthusgaser i
atmosfären men inte om den effekten exkluderas.
Fortsatt ökning av halten av växthusgaser i atmosfären, främst p.g.a. framtida användande av
fossila bränslen, förväntas leda till ännu högre uppvärmning. Eftersom det är svårt att med
exakthet säga något om hur mycket fossila bränslen som kommer att användas har FNs
klimatpanel (IPCC – Intergovernmental Panel on Climate Change) tagit fram en rad
utsläppsscenarier (Nakićenović et al., 2000). Bakom dessa ligger antaganden om bland annat
befolkningstillväxt, teknikutveckling, typ av framtida handelsutbyte mellan regioner mm. I
scenarierna tas inte hänsyn till aktiva försök att minska koldioxidutsläppen (som exv.
Kyotoprotokollet). Alla dessa scenarier leder till ökad koldioxidhalt i atmosfären i framtiden.
1
Med hjälp av de ovan nämnda utsläppsscenarierna kan man räkna ut hur klimatsystemet
svarar på den förväntade haltökningarna. Eftersom olika modeller skiljer sig åt i hur de
beskriver olika delar av klimatsystemet ger de lite olika resultat. Beräkningar med ett antal
globala klimatmodeller och tillgängliga utsläppsscenarier ger att den globala
medeltemperaturen kan stiga med ytterligare 1.4-5.8 grader till slutet av det här seklet jämfört
med 1990 års nivå för att senare öka ytterligare (Cubasch et al., 2001). Det är alltså frågan om
ett stort intervall med värden som startar ungefär vid det dubbla jämfört med vad som hänt det
senaste århundradet.
Klimatmodellerna visar att den förväntade uppvärmningen inte ser likadan ut över hela
jordklotet. Det finns stora regionala skillnader med den största förväntade temperaturökningen
över den Arktiska havsbassängen samt de nordligaste delarna av norra halvklotets
kontinenter. Allmänt ser uppvärmningen ut att bli som störst över kontinenterna och minst
över haven. Även det hydrologiska kretsloppet förändras i scenarierna. Generellt får redan i
dagens klimat nederbördsrika områden ännu mer nederbörd medan torra områden ser ut att få
ännu mindre nederbörd. De här typerna av regionala skillnader kommer i högsta grad att
påverka utvecklingen även i Norden som ligger i gränszonen mellan det maritima klimatet
över Nordatlanten och det kontinentala klimatet i det inre av den eurasiska kontinenten.
Klimatet förändras – detaljerade studier för Europa och Norden
För att studera klimatförändringen i mer detalj än vad som är möjligt i en global modell har
man bl. a. vid SMHI, DMI och Met.No. använt regionala klimatmodeller. Principen för dessa
är att man väljer ut ett område man vill fokusera på, i det här fallet Europa, och matar
modellen med information från en global modell vid områdets kanter. I det inre av området
räknar modellen ut väderuvecklingen. I de modeller som använts ligger den horisontella
upplösningen vanligen på 50 gånger 50 kilometer. För varje sådant 2500 kvadratkilometer
stort område finns alltså beräkningar av olika klimatvariabler. För Nordens del täcks alltså
exempelvis Sverige in av ca 200 sådana områden (gridrutor i modellen), Island av ett 30-tal,
medan Färöarna representeras av delar av ett par gridrutor som mestadels består av hav.
De scenarier som presenteras nedan baseras på globala simuleringar med två olika modeller
under två olika utsläppsscenarier och täcker på så sätt in en del av det osäkerhetsintervall som
finns. Totalt ger de regionala scenarierna, som är framtagna vid Rossby Centre på SMHI,
alltså fyra tänkbara utvecklingar av klimatet i Europa. De två globala modellerna kommer
från Hadley Center i Storbritannien och Max-Planck-Institutet för Meteorologi i Tyskland.
Utsläppsscenarierna som använts är de så kallade A2- och B2-scenarierna från FNs
klimatpanel, där A2-scenariet beskriver en större ökning av växthusgashalterna än B2scenariet. Dessa kombinationer av globala modeller och utsläppsscenarier ger en
uppvärmning av 2.5 respektive 3.5 grader till slutet av seklet. De representerar alltså inte hela
det intervall som ges i IPCCs rapport (1.4-5.8 grader, se ovan) vilket i sin tur inte täcker in
alla möjliga framtida utvecklingar. De flesta scenarier för Europa och Norden har körts för två
olika tidsperioder, dels en kontrollperiod i slutet av 1900-talet (vanligen 1961-1990) samt en
period i ett framtida klimat (vanligen 2071-2100). Klimatförändringen beräknas som
skillnaden mellan de två perioderna. Det finns också några nyligen framtagna regionala
scenarier som visar på en kontinuerlig förändring för hela tidsperioden 1961-2100. Mer
detaljerad information finns att hämta från Räisänen et al. (2004) för de fyra scenarierna för
2071-2100 och från Kjellström et al. (2005) för de två som täcker in hela perioden 1961-2100.
2
Framtida förändring i Nordens klimat
Oavsett vilket scenario man väljer ger modellerna likartade resultat för den geografiska
fördelningen av temperaturförändringen även om storleken på förändringen skiljer mellan de
olika scenarierna. Beräkningarna visar på den största ökningen i öster under vintern och i
södra Europa under sommaren, se Figur 1. För Nordens del beräknas den största förändringen
alltså inträffa under vintern och då särskilt i Finland. Under sommaren är den förväntade
förändringen som störst i Sydsverige. För Islands del är uppvärmningen mindre än över det
Nordiska fastlandet i öster och mer jämnt fördelad över året.
Figur 1. Beräknad förändring i temperaturen i tvåmetersnivån för vintermånaderna (övre
delfigurerna) och sommarmånaderna (nedre delfigurerna). Till vänster visas det av Rossby
Centres scenarier som ger störst förändring och till höger det som ger minst förändring.
3
Skillnaderna mellan de olika scenarierna är större när det gäller nederbörden, Figur 2. I grova
drag ger modellerna en ökning av nederbörden längst i norr och en minskning längst i söder.
Gränsen mellan ökning och minskning skiljer sig mellan både scenarier och årstider. Under
vintermånaderna ger simuleringarna mer nederbörd i stora delar av Europa inklusive Norden.
Som de två övre delfigurerna i Figur 2 visar så är det dock rätt stora regionala skillnader
mellan de två, särskilt för delar av Norges Atlantkust samt västra delarna av Island. I dessa
områden sker nästan inga förändringar, eller till och med en liten minskning i det ena
scenariet medan man i det andra scenariet ser en stor nederbördsökning längs med hela
Norges Atlantkust. De här skillnaderna beror på hur de globala modellerna simulerar den
storskaliga strömningen i området. Exemplet visar på hur viktig den storskaliga strömningen
är för det regionala klimatet i ett område. Under sommaren ger alla scenarierna en minskning
av nederbörden i södra delen av Skandinavien.
Figur 2. Beräknad förändring i nederbörd för vintermånaderna (övre delfigurerna) och
sommarmånaderna (nedre delfigurerna). Till vänster visas det av Rossby Centres scenarier
som ger störst förändring och till höger det som ger minst förändring.
4
Vintertid är en stor del av Norden snötäckt under långa perioder. I ett framtida varmare klimat
förväntas snötäcket minska i utbredning och snösäsongens längd bli kortare, med både
tidigare snösmältning på våren och senare snöläggning på hösten. Senare isläggning och
tidigare issmältning gäller även för sjö- och havsis i området. Figur 3 visar förändringen i
snötäckets utbredning under vintermånaderna (december-februari) över det Nordiska
fastlandet i två scenarier i slutet av seklet. De största procentuella förändringarna fås i de
södra delarna av Norden där heltäckande snötäcke mer eller mindre helt kommer att
försvinna. Även på Island kan man räkna med kraftig minskning av snötäckets utbredning här
betraktad i termer av snöns vatteninnehåll under vintern, Figur 3. För Island är det uppenbart
att modellerna med den nu aktuella upplösningen inte klarar av att simulera alla detaljer i
topografin. Ur simuleringarna framgår ändå tydligt att minskningen av snötäckets utbredning
och snöns vatteninnehåll är störst (i relativa termer) där det finns lite snö idag (i modellen
närmast kusterna). I områden med mycket snö är de relativa minskningarna mindre men i
absoluta termer ändå kraftiga.
Figur 3. Figurerna visar beräknade förändringar under vintermånaderna (decemberfebruari) i två scenarier för tidsperioden 2071-2100 jämfört med kontrollklimatet 1961-1990.
Till vänster visas förändring i snötäckets utbredning i procent. Till höger(för Island) visas
förändring av snöns vatteninnehåll i procent. Beräkningarna för Island är gjorda inom det
norska REGCLIM-programmet (data har tagits från PRUDENCE-projektets hemsida, se
länktips nedan).
När det gäller vindklimatet så ger de olika scenarierna olika resultat främst beroende på vilken
global modell som används. I det ena fallet, med den tyska modellen som underlag, fås en
kraftig vindökning under hela vinterhalvåret i hela Nordeuropa. Använder man istället den
brittiska modellen som underlag fås endast små förändringar i vindklimatet.
5
Förändring i variabilitet och extremer
Klimatet beskrivs inte enbart i termer av medelvärden utan också i avvikelser från dessa.
Enstaka extrema väderhändelser som stormar eller mycket kraftig nederbörd är exempel på
stora avvikelser från medelvärdena. Långvariga perioder, där varje dag inte nödvändigtvis
uppvisar extremt väder, kan sammantaget bli extrema och ge upphov till extrema situationer
som exempelvis utbredd torka. När man beskriver klimatförändringen måste man alltså också
ta hänsyn till hur dessa typer av variabilitet förändras.
I takt med att medeltemperaturen förväntas öka kommer också temperaturextremerna att
förändras. Den stora temperaturökningen under vintern, som delvis är förknippad med att
snötäcket minskar, är allra störst för de riktigt kalla vinterdagarna, se Figur 4. Under
sommaren råder omvända förhållanden då det i södra Skandinavien är de varma extremerna
som ökar mest. I norra delarna av Norden och på Island ser det ut som om
temperaturökningen under sommaren är mer jämnt fördelad över både varma och kalla dagar.
Figur 4. Frekvensfördelning av dygnsmedeltemperatur i kontrollklimatet (1961-1990, gråa
staplar) och i ett framtida scenario (2071-2100, röda staplar). De övre figurerna visar
förhållandena under vintermånaderna (december-februari) och de undre förhållandena under
sommarmånaderna (juni-augusti). Till vänster visas förhållandena i mellersta Sverige (i
närheten av Östersund) och till höger förhållandena i sydligaste Sverige (i närheten av Lund).
6
Även när det gäller nederbörden ser det ut att bli förändringar i variabiliteten. Scenarierna
visar på inte bara mer nederbörd utan också mer intensiv nederbörd. Detta gäller för alla delar
av Norden och alla säsonger. Detta alltså även i de delar av södra Skandinavien där den totala
nederbörden ser ut att minska under sommarmånaderna. I de områdena kan alltså
torrperioderna bli vanligare och längre samtidigt som skyfallen väntas öka i intensitet. När det
gäller vinden så ger scenarierna ungefär samma förändring i den maximala vindhastigheten
som i medelvinden.
Klimat i förändring
Hittills har enbart scenarier för slutet av seklet berörts. Alla dessa visar på stora förändringar i
flera viktiga klimatvariabler. För att svara på frågor som ”hur fort kommer dessa förändringar
att märkas?” och ”Sker förändringen gradvis eller i större språng?” avslutas texten med några
exempel för Sverige från ett par simuleringar som täcker in hela perioden 1961-2100.
I Figur 5 visas hur beräknad årsmedeltemperatur och årsnederbörd förändras under de 140
åren i två olika scenarier (samma tyska globala modell som ovan med utsläppscenarierna A2
och B2). Variationerna mellan åren är stor, i dagens observerade temperaturklimat varierar
årsmedelvärdena med ± 2 grader i förhållande till medelvärdet. Man kan tydligt se hur
temperaturen ökar för att snabbt komma utanför det intervallet. De varmaste åren kommer
utanför det intervallet redan i början av detta århundradet, i slutet av århundradet finns nästan
inga år som ligger inom dagens intervall. När det gäller nederbörden är det ännu större
variationer mellan åren och ökningen sker inte helt linjärt. Till exempel i A2-scenariet så ökar
nederbörden kraftigt under perioderna 1970-2000 och 2040-2060 för att i andra perioder inte
ändras nämnvärt. Det här, lite mer språngvisa beteendet, beror på variabilitet i modellerna
(liksom i det observerade klimatet). En annan simulering skulle under samma
utsläppsscenario kunna uppvisa ett liknande mönster fast med ökningen under ett par andra
decennier. Det är alltså viktigt att komma ihåg att det rör sig om tänkbara utvecklingar och
inte några exakta prognoser gällande från ett år till nästa.
Figur 5. Förändring i Sveriges årsmedeltemperatur (vänster) och årsnederbörd (höger) i
förhållande till medelvärdet för perioden 1961-1990. De röda (A2) och blåa (B2) linjerna är
från två olika scenarier. Det gråa området för de sista 30 åren visar motsvarande data från
de fyra scenarier från Rossby Centre som diskuteras tidigare i texten.
7
Referenser
Ambio, 2004, Special issue on Swedish Regional Climate Modeling Programme. Vol. 33.
Bernes, C., 2003. En varmare värld. Monitor 18, Naturvårdsverket, Stockholm, Sverige.
Cubasch, U., Meehl, G.A., Boer, G.J., Stouffer, R.J., Dix, M., Noda, A., Senior, C.A., Raper,
S. and Yap, K.S. 2001. Projections of future climate change. In: Climate Change 2001:
The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of
the Intergovernmental Panel on Climate Change. Houghton, J.T., Ding, Y., Griggs,
D.J., Noguer, M., van der Linden, P.J., Dai, K., Maskell, K. and Johnson, C.A. (eds).
Cambridge University Press, Cambridge, U.K., 881pp.
IPCC, Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the
Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
Houghton, J.T., Ding, Y., Griggs, D.J., Noguer, M., van der Linden, P.J., Dai, K.,
Maskell, K. and Johnson, C.A. (eds). Cambridge University Press, Cambridge, U.K.,
881pp.
Kjellström, E., Bärring, L., Gollvik, S., Hansson, U., Jones, C., Samuelsson, P.,
Rummukainen, M., Ullerstig, A., Willén U. and Wyser, K., 2005. A 140-year simulation
of European climate with the new version of the Rossby Centre regional atmospheric
climate model (RCA3). Reports Meteorology and Climatology, 108, SMHI, SE-60176
Norrköping, Sweden, XX pp.
Nakićenović, N., Alcamo, J., Davis, G., de Vries, B., Fenhann, J., Gaffin, S., Gregory, K.,
Grübler, A., et al., 2000. Emission scenarios. A Special Report of Working Group III of
the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, 599 pp.
Räisänen, J., U. Hansson, A. Ullerstig, R. Döscher, L.P. Graham, C. Jones, H.E.M. Meier, P.
Samuelsson, U. Willén, 2004. European climate in the late 21st century: regional
simulations with two driving global models and two forcing scenarios. Clim. Dyn., 22,
13-31.
Några länktips för vidare läsning
http://www.smhi.se
http://regclim.met.no/
http://prudence.dmi.dk/
http://www.ipcc.ch
gå in under klimat och vidare till klimatet förändras
8
