Av: Gisle Nondal, Richard G. J. Bellerby og Are Olsen, også publisert på forskning.no
Førsteamanuensis Tom V. Segalstad kaller dagens CO2-debatt for ”en politisk villet prosess, som ikke lener seg på de naturkjemiske realiteter”. Faktum er at verken veletablerte geokjemiske lover eller målinger støtter Segalstads argumentasjon eller konklusjon.
Førsteamanuensis Segalstad, Universitetet i Oslo, går hardt ut mot FNs klimapanel (IPCC) i diverse medier (se for eksempel e24.no 07.01.08 og na24.no 31.03.08 ).
Segalstad gir blant annet inntrykk av at det ikke er CO2-utslipp som følge av menneskelig aktivitet som er hovedårsaken til økningen av CO2-innholdet i atmosfæren (se figur 1), men at oppvarmingen av verdenshavene fører til utgassing av CO2 fra havet til atmosfæren.
 |
Figur 1. Økning i atmosfærens innhold av CO2 (i ppm) fra Mauna Loa, Hawaii (19°N, blå farge) og Baring Head, New Zealand (41°S, rød farge) (Data fra Keeling og Whorf 2005). |
Det er fruktbart med debatt, men det er problematisk når argumentasjonen er basert på faktiske feiltolkninger.
I det følgende vil vi gå gjennom Segalstads viktigste argumenter og vise at disse er i strid med veletablerte geokjemiske lover og betraktninger. I tillegg presenterer vi målinger som entydig viser at økningen av CO2 i atmosfæren skyldes, i all hovedsak, bruk av fossile brensler. Målingene viser også, helt entydig, at verdenshavene tar opp CO2 fra atmosfæren.
Et stadig varmere hav kan ikke forklare den atmosfæriske CO2 økningen
Årsaken til økningen av atmosfærens CO2 er i all hovedsak forbrenning av kull, olje, og gass. Mellom 1751 og 2004 har det blitt sluppet ut rundt 315 gigatonn karbon (Gt C, Marland m. fl. 2007). Dette tilsvarer 53 prosent av det før-industrielle innholdet av CO2 i atmosfæren, og er uten tvil et signifikant bidrag.
Segalstad, gir inntrykk av at havet er den viktigste kilden når han sier at ”det blir mer CO2 i luften når det blir varmere, fordi et varmere hav ikke kan holde på så mye CO2”.
Henrys lov er en veletablert lov innen fysikalsk kjemi, og den beskriver sammenhengen mellom konsentrasjonen av CO2 i havet, atmosfæren, og løseligheten av CO2 i havetøkningen.
To effekter av Henrys lov er viktige i dagens klimadebatt: (1) Når atmosfærens innhold av CO2 øker vil havets opptak av CO2 øke, og (2) en oppvarming av havet vil føre til utgassing av CO2 fordi løseligheten avtar når det blir varmere.
Disse effektene vil motvirke hverandre i dagens verden. Var det slik at sistnevnte effekt dominerte, et inntrykk man kan få av Segalstads utspill, så ville man nødvendigvis observert en reduksjon i havets innhold av oppløst uorganisk karbon (summen av oppløst CO2, bikarbonat- (HCO3-) og karbonationer (CO32-)), og da med sterkest reduksjon i havets overflatelag.
Målinger viser tvert imot at havets innhold av oppløst uorganisk karbon øker med tiden i alle verdenshav (Sabine m. fl. 1999, Peng m. fl. 2003, Olsen m. fl. 2006), og økningen er størst i og nær havets overflate (figur 2).
| Figur 2. Økning av innholdet av oppløst uorganisk karbon (i μmol kg-1) i De nordiske hav fra 1981 til 2002/2003 (Olsen m. fl. 2006), korrigert for endringer i temperatur, salt og næringsalter. Den relativt beskjedne økningen i overflaten i Lofotenbassenget og deler av Grønlandshavet skyldes innblanding av polare vannmasser som har tatt opp mindre karbon enn vann fra Atlanterhavet (Atlanterhavsvann sees som karbon-beriket vann som strømmer nordøver via Færøybanken mot Norskehavet). |  |
Dette er helt i tråd med Henrys lov; økningen i atmosfærens innhold av CO2 som følge av bruk av fossilt brensel fører til at havet tar opp mer CO2. Denne prosessen er langt viktigere enn utgassingen som følge av en temperaturøkning.
Beregninger basert på et publisert og allment akseptert forhold mellom endring i CO2-innholdet i luft og endring av sjøvannstemperatur (Takahashi m. fl. 1993) viser at dette kan, som et absolutt maksimum, bare forklare 10 prosent av det økende CO2-innholdet i atmosfæren (fra 280 ppm, før-industriell verdi, til 380 ppm, dagens verdi).
For å oppnå samme økning via en utgassing alene, kan vi beregne at overflatetemperaturen i havet må øke med 7.4°C. En temperaturøkning på vel 7 grader står i sterk kontrast til den observerte økningen i global middeltemperatur i havoverflaten på rundt 0.8C. Følgelig er det, i tråd med målinger i hav og atmosfære, bare forbrenning av fossile brensler som kan være hovedgrunnen til CO2-økningen.
Segalstads isotopargument er villedende
Karbon finnes som tre forskjellige isotoper: 12C, 13C og 14C. Planter foretrekker den lette karbonisotopen 12C i fotosyntesen, og har derfor et lavere 13C/12C forhold (ð13C) enn atmosfærisk CO2. Ettersom fossilt brensel er bygget opp fra organisk plantemateriale, vil utslipp av CO2 fra bruk av fossile brensler føre til synkende verdier av ð13C i atmosfæren (figur 3).
 |
Figur 3. Månedlige målinger av δ13C fra Mauna Loa, Hawaii (blå farge) og Baring Head, New Zealand (rød farge) (Data fra Keeling m. fl. 2005). |
Dette kalles Suess effekten. På samme vis observerer vi at atmosfærens oksygeninnhold synker fordi forbrenningen forbruker oksygen (Manning og Keeling 2006).
Segalstad hevder, basert på egne beregninger, at ”karbonisotopene i luftens CO2 er det absolutte bevis på at menneskelig påvirkning er minimal (maksimalt 4 prosent)”. Prosenttallet er korrekt, men konklusjonen er feil. Grunnen til at ikke mer enn 4 prosent av atmosfærens CO2 kan spores direkte til menneskelige utslipp er at det hele tiden foregår en utveksling av CO2 mellom havet, atmosfæren og biosfæren.
Hvert år fører naturlige prosesser til at det utveksles CO2 tilsvarende 90 Gt C mellom havet og atmosfæren (i tillegg til et netto-opptak i havet på rundt 2.2 Gt C, Manning og Keeling 2006). Det viktige med dette er at havet er relativt mindre påvirket av CO2 fra fossilt brensel enn atmosfæren. Derfor vil havet i større grad ta opp enn frigjøre CO2 med den isotopiske signaturen til fossilt brensel.
Målinger over tid har vist at ð13C synker i havet (Gruber m. fl. 1999, Olsen m. fl. 2006), se figur 4, noe som er i overensstemmelse med at havet tar opp CO2 med isotopisk signatur til fossilt brensel. Det er klart at dette demper Suess effekten i atmosfæren.
| Figur 4. Endring i δ13C på grunn av Suess effekten i De nordiske hav fra 1981 til 2003 (Olsen m. fl. 2006). De lave verdiene i de øverste 1000 m skyldes havets opptak av planteberiket CO2 fra atmosfæren. Se ellers kommentaren om Lofotenbassenget og deler av Grønlandshavet fra figur 2. |  |
Segalstads beregninger forteller oss derfor ingenting om nettoøkningen av CO2 i atmosfæren, men derimot om hvor mye av CO2-molekylene som kan spores direkte til fossile kilder. Ingen hevder at økningen av CO2 i atmosfæren består av de fysisk samme CO2-molekylene som man har sluppet ut, selv om antall CO2-molekyler øker.
Klimapåvirkningen vil selvsagt være den samme uavhengig av opprinnelsen til CO2 molekylene. Vi kan ikke se at Segalstad nevner dette, noe som vi finner urimelig og villedende.
Segalstad tar feil
Vi har vist at Segalstad tar feil angående årsaken til den observerte økningen i atmosfærens innhold av CO2.
Han baserer sin argumentasjon på feiltolkninger av geokjemiske lover og data, i tillegg til en fullstendig neglisjering av publiserte målinger som entydig viser at den atmosfæriske CO2 økningen er (1) hovedsakelig menneskeskapt og (2) at havet tar opp CO2 fra atmosfæren.
Det er også verdt å merke seg at Segalstad enda ikke har publisert sine antakelser i noe anerkjent vitenskapelig tidsskrift (trass i at han sier han har hevdet disse oppfatningene i 20 år).
Følgelig er hans utsagn bare meningsytringer som ikke tilhører den vitenskapelige litteraturen på fagfeltet.
Referanser:
Gruber, N. m. fl., 1999. Spatiotemporal patterns of carbon-13 in the global surface oceans and the oceanic Suess effect. Global Biogeochemical Cycles, 13, 307-335.
Keeling, C. D. og T. P., Whorf. 2005. Atmospheric CO2 records from sites in the SIO air sampling network. I: Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/contents.htm
Keeling, C. D. m. fl., 2005: Monthly atmospheric 13C/12C isotopic ratios for 10 SIO stations. I: Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/iso-sio/iso-sio.html
Manning, A. C., og R. F. Keeling, 2006: Global oceanic and land biotic carbon sinks from the Scripps atmospheric oxygen flask sampling network. Tellus, 52B(2), 95-116.
Marland, G. m. fl., 2007. Global, Regional, and National CO2 Emissions. I Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A. http://cdiac.ornl.gov/trends/emis/meth_reg.html
Olsen, A., m. fl., 2006. Magnitude and origin of the anthropogenic CO2 increase and 13C Suess effect in the Nordic Seas since 1981. Global Biogeochemical Cycles, 20(GB3027), doi:10.1029/2005GB002669.
Peng, T. H. m. fl., 2003, Increase of anthropogenic CO2 in the Pacific Ocean over the last two decades, Deep-Sea Research II 50, 3065-3082.
Sabine, C. R. m.fl., 1999, Anthropogenic CO2 inventory in the Indian Ocean, Global Biogeochemical Cycles, 13, 179-198.
Takahashi m. fl., 1993. Seasonal variation of CO2 and nutrients in the high-latitude surface oceans: A comparative study. Global Biogeochemical Cycles 7, 843-878.