Tipping points nära brytpunkten

Klimatet blir varmare och nya temperaturrekord slås i en stadig takt, men vid ett visst tillfälle kan plötsligt dramatiska och oåterkalleliga förändringar ske i klimatsystemet. Det sker vid en så kallad ”tipping point”, eller brytpunkt. Det kan vara en liten händelse som försätter hela systemet i ett nytt tillstånd.

Femton så kallade ”tipping elements” identifierades under 00-talet i ”Tipping elements in the Earth’s climate system”. Stockholm Resilience Centre anser att nio nu är nära sin brytpunkt. Sammanfattningen nedan baseras på en artikel i Carbon Brief.

1. Golfströmmen

Golfströmmen är egentligen en liten del av ett stort system av havsströmmar som verkar mellan ekvatorn och Arktis. Systemet kallas på engelska ”The Atlantic Meridional Overturning Circulation” (AMOC).

Figuren till höger visar en schematisk bild av AMOC. Den röda pilen visar varmt vatten som färdas från ekvatorn via Mexikanska Golfen och vidare över Atlanten mot Europa (Golfströmmen). När vattnet når Arktis kyls det av och sjunker. Därefter färdas det tillbaka mot ekvatorn djupt ner i havet, enligt den blå pilen.

Klimatförändringen påverkar cirkulationen genom avsmältning av landisen i Arktis, i synnerhet det Grönländska istäcket. När sötvatten blandas ut i havets salta vatten minskar densiteten och vattnet sjunker inte lika lätt. Detta innebär att cirkulationen i AMOC saktar ner.

Forskning visar att Golfströmmen redan har saktat ner med ca 15 % sedan mitten av 1900-talet. Men om och när AMOC stannar av helt är osäkert, troligen krävs en global uppvärmning på 3-4 grader. Utan Golfströmmen skulle Nordamerikas östkust och västra Europa kylas av kraftigt, troligtvis ca 5 grader. Avkylningen skulle få stor påverkan på regnmönster och troligtvis förstärka effekterna av den globala uppvärmningen med regniga vintrar och torra somrar.

IPCC’s rapport om 1,5 graders uppvärmning visar på stor sannolikhet att AMOC kommer sakta ner under 2000-talet, men om vi begränsar uppvärmningen till 2 grader enligt Parisavtalet, finns inget som tyder på att AMOC skulle stanna av.

2. Antarktis västra istäcke

Antarktis västra istäcke är till ytan en liten del av kontinenten, men består av tillräckligt mycket is för att höja den globala havsnivån med 3,3 meter. Istäcket vilar till stor del på berg under vattenytan, vilket innebär att det är i kontakt med havsvattnet. Det betyder att avsmältningen går snabbt när vattnet blir varmare. Istäcket har en regelbunden avsmältning till Stilla havet under södra halvklotets sommar och fylls på av snö på vintern. Om avsmältningen är större än tillskottet av snö minskar istäckets volym. Under de senaste decennierna har hastigheten på avsmältningen tredubblats.

Den havsnära isen i det västra istäcket är en barriär mellan havet och isen på land. Vid en viss brytpunkt då barriären försvagats tillräckligt mycket finns en stor risk för en snabb och oåterkallelig avsmältning från  landisen till Stilla havet. Det finns också landis i området som idag inte har någon barriär, vilket innebär att smältvattnet rinner direkt ut i havet.

Idag pekar forskningen på att brytpunkten för västra istäckets barriärer, dvs istäckets stabilitet, ligger någonstans mellan 1,5 och 2 graders global uppvärmning. Detta bekräftar vikten av att uppfylla Parisavtalet.

3. Amazonas

Amazonas är världens största regnskog, till ytan lika stor som två Indien. Skogen är delvis ett självförsörjande ekosystem – hälften av nederbörden som faller generas av växtligheten själv genom avdunstning. Det betyder att om nederbörden minskar eller skogsytan minskar kan hela skogens klimat bli torrare och ekosystemet riskerar att kollapsa.

Det finns i huvudsak tre stora hot mot regnskogen: Klimatsimuleringar visar att nederbörden i Amazonas kan minska på grund av förändring i vädermönster då den globala temperaturen ökar. Det finns också tecken på att avdunstningen från växter minskar i takt med att mängden koldioxid i atmosfären ökar. Avskogningen och skogsbränder gör att skogsytan minskar och därmed växtlighet som kan bidra med avdunstning. Vid en viss brytpunkt får regnskogen för lite regn och övergår efterhand i savann.

Vid påverkan av enbart global uppvärmning krävs minst 3 graders uppvärmning för att regnskogen ska börja omvandlas i större skala. Vid 4 graders uppvärmning anges en brytpunkt då stora delar övergår i savann. Vid påverkan av enbart avskogning sker brytpunkten då ca 40 % av skogsytan är skövlad. Det mesta av den återstående skogen kommer då övergå i savann. Men även vid mindre andel skövling kan delar av den återstående skogen omvandlas. Idag (2020) är ca 17 % av skogsytan ersatt med i huvudsak köttproduktion (betesmarker och sojaplantager).

Om skogen försvinner är det katastrofalt på flera plan. Dels skulle det påverka vädermönster över hela jorden. Dessutom försvinner en stor kolsänka vilket spär på klimatförändringen. Det finns redan alarmerande signaler på förändring; längre torrperioder, längre värmeperioder och ett ökad utdöende av fuktkrävande arter har observerats i Amazonas.

4. Västafrikanska monsunen

Den Västafrikanska monsunen är ett årligt återkommande regnväder i Sahel, området mellan Saharaöknen och den tropiska regnskogen i mellersta Afrika. Den inträffar under juni till september, då vinden skiftar från nordlig (torr luft från Sahara) till västlig (fuktig luft från Atlanten).

De senaste decennierna har regnet dock varit opålitligt, med utbredd torka som följd. Precis som för Amazonas initierar utebliven nederbörd en negativ spiral; växtligheten minskar, vilket gör att avdunstningen minskar och därmed minskar nederbörden ännu mer. Den minskade nederbörden har kopplats till den globala uppvärmningen och förhöjda havstemperaturer utanför Västafrikas kust.

Det finns olika teorier om vad som kommer hända med monsunen i framtiden. I varma perioder i jordens historia har Sahel-området gynnats av värmen, vilken ökat mängden nederbörd. Men det finns också tecken på att en inbromsning av Golfströmmen (AMOC) minskar nederbördsmängderna i Sahel. Oavsett vad som i slutändan påverkar monsunen mest är det sannolikt att vädret fortsätter att vara opålitligt och blir mer extremt; längre torrperioder och samtidigt mer intensivt regn.

5. Permafrost

Permafrost är frusen mark som innehåller organiskt material. Det täcker på en fjärdedel av landytan på norra halvklotet, bl a i Sibrien, Alaska, norra Kanada och Tibet. Markytan innehåller stora mängder kol från döda växter och djur som lagrats i tusentals år. Det finns ungefär dubbelt så mycket kol i jordens permafrost som just nu i jordens atmosfär.

När klimatet blir varmare ökar risken för att permafrosten tinar. Mikrober börjar då bryta ner det organiska materialet vilket frigör koldioxid och metan. Permafrostens upptining bidrar alltså till ökad global uppvärmning.

Batagaikakratern i östra Sibirien, knappt en kliometer bred. När permafrosten tinar kollapsar marken och bildar kratrar eller sjöar. Bild från National Geographic.

Hitills har 2-3 graders uppvärmning observerats de senaste 30 åren i permafrost på norra halvklotet. IPCC’s rapport om havet och kryosfären (SROCC) bedömer att omfattande upptining av permafrost kommer ske under nuvarande århundrade med konsekvenser för det globala klimatet. Om utsläppen fortsätter att accelerera (RCP8.5) kan upp till 99 % av all permafrost tina till slutet av seklet. Det motsvarar ungefär den beräknade globala brytpunkten för permafrosten, ca 5 graders uppvärmning. Men permafrosten kan dock få lokala självuppvärmande områden vid betydligt lägre temperaturtrösklar. IPCC varnar för att all upptining av permafrost accelererar klimatförändringen och är oåterkallelig inom en mänsklig tidshorisont.

6. Korallreven

Korallrev är ett av jordens mest känsliga ekosystem. Korallerna lever i symbios med en liten alg som förser dem med energi via fotosyntesen. Algen är väldigt känslig för temperaturförändringar. Om de dör lämnar de efter sig ett vitt korallskelett, processen kallas för korallblekning. Korallblekning har blivit fem gånger vanligare de senaste 40 åren och inträffar vid värmeböljor i havet. Men värmeböljor är inte det enda hotet mot koraller; överfiske, stigande havsnivåer, övergödning, stormar, försurning och förändrad havscirkulation, är alla orsakade av människan.

Koralldöd sker ofta plötsligt, vid en brytpunkt. Under sent 1900-tal kollapsade 80 % av korallreven i Karibien. Stora barriärrevet utanför Australien har förlorat hälften av sina koraller under perioden 2014-2017. En ljusglimt är att korallrev kan återhämta sig, under förutsättning att övriga delar av ekosystemet, i synnerhet fiskarna som lever av korallerna, finns kvar.

Vid 1,5 graders global uppvärmning beräknas 70-90 % av jordens korallrev dö ut. Motsvarande siffra för 2 graders global uppvärmning är 99 %. Skillnaden på 0,5 grader är alltså avgörande för korallrevens överlevnad. En utbredd koralldöd innebär inte bara ett färglöst hav. Trots att korallrev idag bara utgör 0,1 % av havets bottenyta är de hem åt en fjärdedel av alla marina fiskarter. 500 miljoner människor är direkt beroende av fisket från reven.

7. Indiska monsunen

Den indiska monsunen är livsviktig för det indiska lantbruket som försörjer hälften av landets invånare. Monsunsäsongen inträffar under norra halvklotets sommar, i huvudsak från juni till augusti. Vinden skiftar från torr nordostlig till sydväst. Den sydvästliga vinden för med sig fuktig luft från Indiska Oceanen.

IPCC’s 1,5-gradersrapport framhåller att monsunen kan öka i intensitet i ett varmare klimat, bl a för att atmosfären kan hålla mer fukt. Men den indiska monsunen har visat en motsatt trend, nederbörden har minskat med 10 % över centrala Indien sedan mitten av 1900-talet. En möjlig orsak är luftföroreningar, som skuggar solinstrålningen och bidrar till att motverka uppvärmningen. Det är möjligt att luftföroreningar döljer 1 grads uppvärmning i sydöstra Asien.

Då flera faktorer påverkar monsunen är den svår att förutspå, dessutom är den komplicerad att simulera i klimatmodeller. En del studier menar att det kan ske abrupta förändringar i monsunen, kraftig minskning eller ökning av nederbördsmängderna. Enligt IPCC är det osannolikt med någon större förändring av den indiska monsunen vid en uppvärmning på 1,5 – 2 grader, men en intensivare monsun är sannolik vid en uppvärmning på 3 grader.

8. Grönlands istäcke

Det grönländska istäcket är det näst största på jorden. Vattenmängden motsvarar en havsnivåhöjning på 7,2 meter. I dagsläget bidrar avsmältningen med 0,7 mm per år till havsnivån, och den accelererar. Isen smälter både på ovansidan, på undersidan och genom att isen kalvar, dvs att isberg bryts loss och faller i havet.

Även att isavsmätningen just nu accelererar kommer det att ta lång tid innan istäcket försvinner helt. IPCC’s 1,5-gradersrapport konstaterar att vid en uppvärmning på ca 1,6 grader kommer Grönlandsisen inte längre fyllas på snö i samma mängd som motsvarar avsmältningen, den blir därmed oåterkallelig. Hur snabbt avsmältningen sedan sker beror på det framtida klimatet, det kan ta allt mellan 2000 till 10 000 år. Om utsläppen av växthusgaser fortsätter att accelerera (RCP8.5) kan Grönlandsisen vara helt borta om 3000 år. Isen kommer inte återbildas förrän nästa istid, vilket är mer än 10 000 år bort.

9. Boreala skogsregionen

Boreala skogar är barrskogar och tundror som återfinns på höga latituder på norra halvklotet, i Norge, Sverige och Finland, samt stora delar av Ryssland och Kanada. Barrskogarna är jordens största ekosystem och de binder stora mängder kol. En tredjedel av den boerala skogen står på permafrost.

Barrskogsregionen värms upp snabbt – ungefär dubbelt så snabbt som övriga jorden. Detta innebär ökade påfrestningar för skogen som sjukdomar, skadeinsekter, torka och bränder. En barrskog kan svänga snabbt från ett tillstånd till ett annat. En sådan brytpunkt kan vara en omfattande skogsbrand eller en extrem torka, där skogen inte kan återhämta sig utan andra arter eller gräs tar över. Det nya ekosystemet är mindre motståndskraftigt mot bränder, vilket kan innebära att skogen inte får en chans att återetablera sig.

I de nordligaste delarna förflyttar sig trädgränsen längre norrut och tar över tundror och fjällhedar. Detta medför ytterligare uppvärmning då skog lättare värms upp av solinstrålning än tundra, vilket i sin tur även påverkar permafrosten, som smälter snabbare.

IPCC’s 1,5-gradersrapport pekar på att det finns en ökad risk för omfattade skogsomvandling vid 1,5 och 2 graders global uppvärmning. En brytpunkt för hela boreala skogsregionen har uppskattats till 3-4 graders uppvärmning, men den är osäker och beror på de lokala förutsättningarna. En gradvis förändring är mer sannolik.

Samtliga tipping points, eller brytpunkter, beskrivna ovan är tydliga exempel på varför det är viktigt för mänskligheten att uppfylla Parisavtalet.