Hvordan bremser vi den globale opvarmning, skruer ned for afbrændingen af fossile brændstoffer og sætter skub i den grønne omstilling?

Det er nogle af de spørgsmål, som verdens stats- og regeringsledere skal finde svar på under FN’s klimatopmøde COP26 i Glasgow, der begyndte i dag søndag 31. oktober.

Topmødet står på alle måder på skuldrene af klimavidenskaben, der gennem 170 år har gjort os klogere klimaets tilstand.

Men hvad er det for nogle studier, der har bragt os frem til den viden, vi har i dag?

Med hjælp fra to klimaforskere har Videnskab.dk udarbejdet en liste over de helt centrale klima-studier i historien.

1856: Amatørforsker ‘opdagede’ den globale opvarmning 

Allerede i 1850’erne - mens verden var ved at vænne sig til de første damplokomotiver, og H.C. Andersen (1805-75) stadig strejfede omkring og skrev eventyr - opdagede datidens klimaforskere flere af de mekanismer, der i dag får alverdens forskere til at tale om en global klimakrise. 

»Forbindelse mellem CO₂ og en potentiel global opvarmning blev fundet i 1856,« fortæller Martin Stendel, der er seniorforsker ved Danmarks Meteorologiske Institut. 

I en artikel med titlen ‘Circumstances affecting the heat of the Sun's rays’ blev begrebet ‘global opvarmning’ nemlig brugt for allerførste gang. Bag artiklen stod den kvindelige amatørforsker Eunice Foote (1819-88) og et simpelt forsøg:

»Foote fyldte forskellige gasser i forskellige beholdere, som hun stillede ud i solen. Da hun undersøgte beholderne igen, kunne hun se, at beholderen med CO₂ var opvarmet mest,« forklarer Martin Stendel. 

Læs mere om forsøget i faktaboksen:

»Allerede dengang vidste man, at CO₂ kunne kobles til varme, men der var ingen, der før havde lavet den kobling mellem Solens stråler og CO₂, som vi ved, er afgørende for forståelsen af den globale opvarmning i dag,« tilføjer Martin Stendel. 

Da beholderne blev taget ud af solens varme stråler, tog det desuden meget længere tid for beholderen med CO₂ at køle ned, noterede Eunice Foote. Det fik hende til at konkludere, at »en atmosfære med den gas (CO₂, red.) ville give vores klode en højere temperatur«. 

»Foote lavede altså koblingen mellem CO₂ i atmosfæren og en mulig global opvarmning allerede dengang,« påpeger Martin Stendel og uddyber.  

»Det var dog af de forkerte grunde. Opvarmningen sker jo ikke på grund af Solens direkte, kortbølgede stråling, men fordi drivhusgasserne holder en del af den langbølgede udstråling tilbage, der ellers ville forsvinde til rummet. Det var hun dog ikke i stand til at forklare.«

1859: Drivhuseffekten forklarede global opvarmning

Forklaringen kom den irske fysiker John Tyndall (1820-93) til gengæld med 3 år senere i artiklen ‘On the transmission of heat of different qualities through gases of different kinds’ fra 1859.

John Tyndall fandt ud af, at drivhusgasser som CO₂ var i stand til at ‘fange’ de langbølgede infrarøde stråler, som Jorden udsender, når Solen skinner på den. Når gasserne forhindrer de langbølgede stråler i at forlade vores atmosfære, opvarmes kloden langsomt.

I dag kender vi det som drivhuseffekten. 

Drivhusgasserne virker som en slags isolerende lag i atmosfæren. De lader Solens stråler komme ind, men sørger for at varmen ikke så nemt slipper ud igen – lige som glasset i et drivhus. Vi kalder derfor fænomenet for drivhuseffekten. (Fra artiklen 'Lille stigning i drivhusgasser har stor konsekvens' på Videnskab.dk)

»Klimavidenskaben var helt klar i 1859. Med Foote og Tyndall stod det klart, at mængden af CO₂ i atmosfæren ville påvirke temperaturen i atmosfæren, så mere CO₂ betyder varmere temperaturer,« lyder det fra Martin Stendel.

»Hverken Foote og Tyndall kunne dog ikke i deres vildeste fantasi forestille sig, hvordan det ville udvikle sig til den situation, som vi har i dag,« tilføjer han.

1896: Klimafølsomheden blev udregnet af Greta Thunbergs slægtning

Allerede små 40 senere blev der dog spekuleret over, hvordan enorme mængder CO₂ atmosfæren kunne få hele Jordens temperaturer til at stige.

Det skete, da den svenske kemiker og fysiker Svante Arrhenius (1859-1927) med et studie fra 1896 - altså for 125 år siden - opdagede det parametre, som vi i dag kender som klimafølsomhed. 

Klimafølsomhed er den måske vigtigste parameter i det store regnestykke, som klimaforskere stadig tyr til, når de laver forudsigelser for fremtidens klima (læs mere i faktaboksen).

Det er nemlig med klimafølsomheden som rettesnor, at forskere og politikere taler om, at vi skal holde udledningen af drivhusgasser på et vist niveau, hvis vi vil undgå, at temperaturen stiger, og kloden bliver varmere.

Svante Arrhenius, der i øvrigt modtog Nobelprisen i kemi i 1903 og - fun fact! - er beslægtet med Greta Thunberg, kom på sporet af klimafølsomheden ved at se nærmere på Jordens dybe historie. 

Samtidens geologiske forståelse gav nemlig ny viden om Jordens istider, som Svante Arrhenius antog fandt sted, fordi mængden af drivhusgasser i atmosfæren var lav i de pågældende perioder.

Med det i baghovedet spidsede Svante Arrhenius blyanten (han lavede alle sine beregninger i hånden) og kastede sig ud i et skæbnesvangert regnestykke.

Den svenske videnskabsmand nåede frem til, at når der under en istid var omkring 4-5 grader koldere end i hans egen samtid i 1890’erne, så stemte det overens med, at der skulle være godt halvt så meget CO₂ i atmosfæren.

Regnestykket kunne han også vende om og udlede, at når der er dobbelt så meget CO₂ i atmosfæren - som i 1890'erne - vil temperaturene stige med cirka 5-6 grader.

Målet for, hvor meget temperaturen vil stige, når CO₂-koncentrationen fordobles, er i dag kendt som 'klimafølsomhed'. 

»Arrhenius laver nogle ret grove antagelser, der gør, at nogle af hans tal bliver skæve. Det er ikke et perfekt studie. Han havde begrænsede målinger, og der var begrænsninger for, hvor detaljerede beregningerne kunne blive,« påpeger Peter Langen, professor og leder af iClimate-centeret ved Aarhus Universitet. 

»Men med det, han havde til rådighed, var det imponerende arbejde. Hans artikel er en klassiker,« tilføjer han.

I dag vurderes det eksempelvis, at temperaturen med 66 procents sikkerhed (det er stadig usikre statistiske forudsigelser) vil stige med mellem 2,5 og 4 grader, hvis CO₂-niveauet fordobles. Det kan du blandt andet læse i FN’s seneste klimarapport fra tidligere i år.  

Udover, at Svante Arrhenius ‘opdagede’ klimafølsomheden, viste han også med sit studie, at når kloden i gennemsnit bliver varmere, vil temperaturene især stige ved klodens høje breddegrader fremfor de lave. 

»Det er langt hen ad vejen i tråd med, hvad vi ved i dag,« konstaterer Peter Langen.

1967: Japansk ‘klima-gud’ lærte os at skelne mellem opvarmning fra CO₂ og Solen

Fra svenske Svante Arrhenius springer vi hele 70 år frem i tiden til en højaktuel videnskabelig skikkelse.

Da Nobelpris i fysik tidligere i år blev uddelt, blev den ikoniske guldmedalje for første gang i prisens 120 år lange historie overrakt til tre klimaforskere - herunder den japanske meteorolog og klimatolog Syukuro Manabe.

»Manabe er lidt af en gud i vores felt. Han var blandt de første til at bidrage til feltet klimamodellering,« siger Peter Langen, der sammen med Martin Stendel peger på en af den 90-årige japaners mange artikler som et hovedværk i klimaforsknings-pensummet. 

I 1967 stod Syukuro Manabe sammen med den amerikanske meteorolog Richard Wetherald bag en artikel, der præsenterede det sidste skrig indenfor klimamodeller:

En såkaldt endimensionel klimamodel, der kunne gengive klimaet fra Jordens overflade og helt op til stratosfæren. ‘Højden’ i modellen gav hidtil uset indsigt i, hvordan klimaets mange facetter reagerer på ændringer i klimasystemet. 

Nederst i atmosfæren - tæt ved Jordens overflade - har både CO₂ og Solens stråler eksempelivs en opvarmende effekt. Men i højereliggende lag - som i stratosfæren – vil forøget CO₂ have en afkølende effekt, mens Solen stadig er opvarmende. Det fandt de to klimaforskere ud af.

»Den viden bruger man flittigt i dag som et slags fingeraftryk på, hvornår det er mængden af CO₂ atmosfæren - og ikke Solen - der får temperaturen til at stige,« forklarer Peter Langen.

Det bidrager eksempelvis i dag til at fastslå, at det er mængden af CO2 og ikke Solens stråler, der har fået temperaturene til at stige de seneste 60 år.

Men artiklen har ikke kun lært os at skelne mellem temperaturstigninger fra mængden af CO₂ og Solens stråler.

Modellen gav også nye muligheder for at regne på feedback-mekanismen fra vanddamp - den vigtigste feedback-mekanisme overhovedet (læs mere om feedback-mekanismer i faktaboksen).

»Sad du med en klimamodel og var tvunget til vælge bare én feedback-mekanisme, der skal med i modellen, så er det vanddamp,« forklarer Peter Langen.

I dag ved vi, at feedbacken fra vanddamp vil få temperaturen til at stige med op til 1 grad mere, hver gang der sker en fordobling af mængden af CO₂ i atmosfæren.

Altså er vanddamp helt afgørende for klimafølsomheden. Det ved vi nu takket være de to forskere.

1958/1976: Målinger fra Hawaii afslørede omfanget af menneskeskabt CO₂-udledning

Svante Arrhenius viste i 1896, at store mængder CO₂ var i stand til at skabe globale klimaforandringer. 

Men han og andre på den tid havde intet begreb om, hvor meget menneskeheden faktisk bidrog til at øge mængden af CO₂ i atmosfæren på hele kloden. 

Det begyndte vi at blive klogere på i 1958, da den amerikanske forsker Charles David Keeling (1928-2005) opstillede målestationer på toppen af Mauna Loa-vulkanen på Hawaii og på Sydpolen. Og de to afsidesliggende lokaliteter var nøje udvalgt: 

»Keeling og andre havde mistanke om, at forbrændingen af fossile brændstoffer kunne ændre koncentrationen af CO₂ i atmosfæren. Tidligere havde man antaget, at denne ekstra CO₂ ville ‘forsvinde’ i oceanerne,« siger Martin Stendel og fortsætter: 

»Så Keeling tænkte, at hvis der er tale om en global øgning af CO₂ i atmosfæren, bør vi kunne måle det fra en plads, der er langt væk fra den menneskeskabte CO₂-udledning,« fortæller Martin Stendel.

Målingerne begyndte i marts 1957 og skulle efter planen slutte i december 1958. Men det viste sig, at CO₂-koncentrationen langt fra opførte sig som forventet. Den steg og faldt flere gange i løbet af året.

På den måde lærte Charles David Keeling, at CO₂-koncentration hele tiden varierer i løbet af et år på grund af forskellen i vegetationen mellem nord- og sydhalvklode.

Men: På trods af at mængden af CO₂ gik op og ned i løbet af året, kunne Charles David Keeling måle, at koncentrationen CO₂ i marts 1958 - et år efter målestationerne var sat op - var 1 ppm højere end året før. 

Han skrev derfor artiklen ‘The concentration and isotopic abundances of carbon dioxide in the atmosphere’ i 1960, hvor han påstod, at der måtte være en sammenhæng mellem forbrændingen af fossile brændstoffer og mængden af CO₂ i atmosfæren.

Og det fik Keeling ret i.

Da hans forskerhold igen i 1970’erne så på målingerne fra Hawaii (målingerne fra Sydpolen blev lukket ned på grund af manglende finansiering), var det soleklart, at mængden af CO₂ var steget.

I 1976 skrev Charles David Keeling sammen med seks andre klimaforskere så artiklen ‘Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa observatory’, der introducerede den verdenskendte Keelingkurve.

»Keelingkurven dokumenterer for første gang, at der faktisk sker en øgning af CO₂-koncentrationen i atmosfæren,« forklarer Martin Stendel. 

Dermed var Charles David Keeling den første, der kom med et observationelt bevis på, at vi mennesker bidrog betragteligt til, at mængden af CO₂ i atmosfæren var støt stigende. 

»Målingerne fra Hawaii fra 1958 var i øvrigt så præcise, at vi stadig bruger dem i dag. Der har slet ikke været behov for at gå ind og ændre på dem,« påpeger Martin Stendel.

Dermed er Keelingkurven den længste, uafbrudte optegnelse over mængden af CO₂ fra en målestation.

Keelingkurven over atmosfærens indhold af kuldioxid målt siden 1958 på Mauna Loa, Hawaii. (Delorme, CC BY-SA 4.0)

Læs om flere vigtige klimastudier på Videnskab.dk 

Woah! Godt at se dig så langt nede i artiklen, som desværre slutter her.

Hvis du blev klogere, kan vi glæde dig med, at Videnskab.dk bringer en opfølgende artikel, der udbygger klimapensummet med 4 klimastudier fra 1980'erne og frem til i dag.

I artiklen kan du blandt andet læse om den højtråbende amerikanske klimaforsker James Hansen, der på mange måder er skyld i, at klimavidenskaben har så stor politisk bevågenhed i dag.

Og du kan læse om et gigantisk klimastudie, der for første gang gav os et klart billede af 2.000 års klimahistorie.

Læs den opfølgende artikel her: Kend din klimahistorie: 4 studier, der fik verden til at forstå klimakrisens alvor.