Vad vet vi om jordens klimat?

Att förutsäga vädret är i princip en uppgift av liknande slag som att förutsäga en solförmörkelse eller beräkna kastbanan för en kanonkula. Vad som krävs är att känna väderförhållandena, temperatur, vindar, lufttryck och luftfuktighet vid en given tidpunkt, och inneha en tillräckligt exakt kunskap om de naturlagar som styr atmosfären och som gör det möjligt att beräkna hur atmosfären ändras frän en tidpunkt till en annan. För att genomföra en sådan beräkning krävs en matematisk formulering av de gällande naturlagarna. Sådana formuleringar var kända mot slutet av 1800-talet. De utgjordes av de dynamiska rörelseekvationer som tidigare påvisats av Newton samt liknade ekvationer för massans bevarande.

Vidare behövs en ekvation som beskriver sambandet mellan tryck, täthet, temperatur och fuktighet i atmosfären. Slutligen ekvationer som beskriver hur förändring i energi och entropi (ett mått på hur värmeenergin distribueras i atmosfären) kan beräknas. I en berömd artikel från 1904 formulerade den norske meteorologen och atmosfärfysikern Vilhelm Bjerknes hur det meteorologiska prognosproblemet skulle kunna lösas på detta sätt. Bjerknes artikel, med titeln ”Das Problem der Wettervorher- sage, betrachtet vom Standpunkt der Mechanik und Physik”, var genomgripande och lade grunden till den metodik som idag används för att beräkna vädret och att förstå klimatet med hjälp av matematiska modeller.

klimatet atmosfar land sommar terrang vy karta

Men att göra detta 1904 var inte möjligt. Prognosekvationerna kan inte lösas i sin ursprungliga matematiska form. Orsaken var att ekvationerna, som beskriver väderutvecklingen, inte var matematiskt lösbara utan endast kunde lösas approximativt. Detta krävde en ny matematik som tog tid att utveckla. Dessutom krävde de matematiska metoderna tillgång till snabba räknemaskiner. Numeriska väderprognoser som de kom att kallas blev därför först möjliga efter andra världskrigets slut. Den första numeriska väderprognosen genomfördes 1950. Den första operativa numeriska väderprognosen genomfördes i Sverige av det svenska flygvapnet i oktober 1953 i samarbetet med Internationella meteorologiska institutet i Stockholm. För att kunna utföra längre prognoser än några dygn krävdes globaltäckande observationer, något som blev möjligt först mot slutet av 1970- talet.

VAD HAR VÄDERMODELLERNA BETYTT FÖR KLIMATFORSKNINGEN?

  • Redan under 1960-talet började man inom klimatforskningen använda matematiska modeller som var uppbyggda på samma sätt som de globala vädermodellerna. På så sätt kunde man utnyttja meteorologernas tidiga erfarenhet. Jordens klimatzoner var allmänt kända sedan länge, från exempelvis Wladimir Köppens kartor, men forskarna ville nu också veta vad som orsakade jordens olika klimat. Det var sådana frågor man ville ha svar på:
  • Varför blåser det ostvindar i tropikerna
  • Varför blåser det kraftiga västvindar med vandrande lågtryck på våra breddgrader?
  • Varför finns det tropiska orkaner bara i vissa områden och varför är de så oregelbundna?
  • Varför är den asiatiska monsunen så intensiv och samtidigt så regelbunden?
  • Varför finns det en Golfström som gör klimatet i Nordvästeuropa mer beboeligt?
  • Vad orsakar El Niño?
  • Varför har Skandinavien vissa vintrar kallt väder och andra vint- rar milt väder?

Hur förklarar man de varma och torra julimånaderna 1901 och 2018 eller de kyliga 1902 och 2017? Andra frågor som forskarna sökte svar på var till exempel vad som hade föranlett lilla istiden och vad det varma vädret under 1930-talet berodde på. Och självklart ville man veta varför vi har haft riktiga istider. Det stod strax klart att den nya metoden att angripa klimat- frågan med hjälp av dynamiska modeller var ett nytt och mer grundläggande sätt att förstå jordens klimat.

klimatet sol hand strand landsskap havet vatten

Redan under 1960- talet hade den internationella atmosfärforskningen organiserat sig och utarbetat ett gemensamt väder- och klimatprogram. Syftet var att bygga upp ett globalt observationssystem som skulle användas för såväl väderprognoser som klimatforskning. Under 1970-talet genomfördes ett antal specialprojekt för att studera särskilda fenomen som den indiska monsunen och vädret i alpområdet. Arbetet kulminerade 1978 med ett globalt väder och klimatexperiment, the Global Weather Experiment. Avsikten med World Weather Watch, som det nya observationssystemet kom att kallas, var att samtidigt utveckla metoder för att analysera vädret i fyra dimensioner, det vill säga i tre rumsdimensioner samt i tiden, genom användning av matematiska optimeringsmetoder. Samtidigt använde man liknande optimeringsmetoder för att bestämma vilka slags observationer som var viktigast och mest kritiska för prognoserna och vad analyssystemet kunde räkna fram som en biprodukt som inte nödvändigtvis behövde observeras.

Bland annat visade dessa studier att vindobservationer var speciellt viktiga i tropikerna och även på andra platser när det gällde att identifiera intensiva stormar. Det integrerade observationssystemet som testats under Global Weather Experiment blev därefter operationellt. Det är därför först från 1979 som det finns tillförlitliga globala data. Tidigare var kunskap om väder och klimat i tropikerna och på södra halvklotet bristfälliga.

Lämna en kommentar

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

Denna webbplats använder Akismet för att minska skräppost. Lär dig hur din kommentardata bearbetas.