Ny forskning: CO2-fangst kan gi rask nedkjøling

Hvis omveltningen i Nord-Atlanteren svekkes, kan det føre til kjøling på nordlige breddegrader. Den kjølingen kan bli forsterket av CO2-fangst, ifølge Hanna Lee og Jörg Schwinger.

Isfjell driver i fjord ved Grønland
Drivende isfjell i Sermilikfjorden på Øst-Grønland. Ny forskning viser at høy grad av karbonfangst kan forsterke nedkjølingen som vil følge dersom det store sirkulasjonssystemet i Atlanteren svekkes. Foto: Heiko Junge / NTB

Vi snakker med

Jörg Schwinger er forsker ved Bjerknessenteret for klimaforskning og NORCE. Hanna Lee er førsteamanuensis ved NTNU.

Det store sirkulasjonssystemet i Nord-Atlanteren kalles gjerne AMOC, og selv om det er lite som tyder på at den er svekket nå, viser klimamodeller at det kan skje dersom oppvarmingen får fortsette. Det vil i så fall gi en kjølende effekt på våre breddegrader. Ifølge denne nye studien vil man, dersom man fanger så mye CO2 at drivhuseffekten svekkes, forsterke denne kjølingen. Resultatene kom overraskende på forskerne bak studien. Vi har snakket med to av dem, Jörg Schwinger og Hanna Lee.

<2°C: Hvorfor begynte dere å interessere dere for akkurat dette?

Jörg Schwinger: – Det begynte for omkring åtte år siden – jeg var fascinert av diskusjonen rundt negative utslipp. Vi vet jo ikke hvordan klimaet og hele jordsystemet vil reagere på negative utslipp. Altså når klimagassutslippene går mot null og vi begynner å faktisk fjerne CO2 fra atmosfæren. Dette prosjektet tok sikte på å svare på det: Hva skjer da?

Prosjektet tok sikte først og fremst på å studere hva som skjer med karbonutslippene våre. I dag tas de i stor grad opp i havet og i biomasse på land når CO2-konsentrasjonen øker. Så hva blir effekten når CO2-utslipp begynner å minke og blir negativ?

Fakta om CO2-fangst

CO2-fangst er et omfattende begrep. Normalt når vi snakker om CO2-fangst og lagring, eller CCS, handler det typisk om fangst ved punktutslipp. Det er teknologi som er tilgjengelig i dag, og som kan brukes for å bremse CO2-utslipp som ellers kan være vanskelige å unngå.
Karbonfangsten forskerne snakker om her, er mer avansert og/eller i større skala enn det som er mulig i dag. Dette omtales gjerne som negativ utslippsteknologi, eller NET. Dette er kort fortalt teknologi som går ut på å aktivt fange og fjerne CO2 fra atmosfæren. Enkelte scenarioer der man klarer å begrense den globale oppvarmingen, opererer med slik karbonfangst i så stor skala at CO2-konsentrasjonen faktisk kan gå ned. Slik teknologi eksisterer i praksis ikke i dag.

– Mye kjøligere enn forventet

Hanna Lee: – Og jeg var interessert i hvordan økosystemer reagerer i ulike scenarioer hvor vi får negative CO2-utslipp. For eksempel: I dag går de fossile karbonutslippene inn i den korte karbonsyklusen, de bidrar til det vi kaller karbongjødsling. Altså det bidrar til økt plantevekst. Dersom CO2-nivået i atmosfæren synker, vil den gjødslingseffekten nødvendigvis avta. Men ser vi på temperaturutviklingen, er effekten på planteveksten litt mer komplisert.

På høyere breddegrader kan varmere omgivelser gi økt fotosyntese. Men i tropene, der det allerede er varmt, vil økende temperatur kunne ha motsatt effekt, det kan gi mindre fotosyntese. Med andre ord: Mens CO2-gjødsling gir økt plantevekst overalt, vil effekten på planteveksten av både oppvarming og nedkjøling avhenge av hvor du er.

Schwinger: – I havene handler dette først og fremst om kjemien involvert i hvordan karbon tas opp, og de store sirkulasjonssystemene. Denne kjemien forstår vi relativt godt: Hvis det blir mindre karbon i atmosfæren, vil havet slippe tilbake noe av karbonet det har tatt. Med mindre sirkulasjonssystemet har transportert karbonet ned i dyphavet. Men det vi fant i analysen, overrasket oss litt.

Få alle ekspertintervjuene i innboksen

I Ekspertintervjuet prater vi med forskere og andre fageksperter om temaer som er relevant for klimakrisen og det grønne skiftet.

Abonner på Ekspertintervjuet:

Det uforklarlige mønsteret

– Hvordan da?

Schwinger: – Da vi kjørte modellene, så vi et mønster i temperaturutviklingen som vi først ikke greide å forklare. Det ble mye kjøligere enn vi hadde forventet på nordlige breddegrader. Da vi så nærmere på resultatene, så vi at dette kom av en sterk svekkelse av atlanterhavssirkulasjonen i modellen, og redusert varmetransport nordover. Det er det som gir den sterke kjølingen i modellen vår. Og det hadde vi slett ikke forventet.

– OK, men først, kan dere si litt om metoden dere brukte?

Schwinger: – Vi brukte den norske jordsystemmodellen, NorESM, og brukte kort fortalt simulasjoner som har vært brukt i den store samkjøringen av klimamodeller, CMIP6, som har dannet grunnlaget for den nye hovedrapporten til FNs klimapanel. Disse idealiserte simulasjonene «utvidet» vi litt med negative utslipp.

– «Idealiserte simulasjoner»? Hva menes med det?

Schwinger: – Det betyr at vi fjerner «støy» så vi kan fokusere på det vesentlige. For eksempel varierer CO2-utslipp i realiteten fra år til år, men slik «støy» har vi slått av i våre idealiserte modellkjøringer. I stedet for å starte med utslipp som har vært observert siden 1850, prøver vi å glatte ut utslippsbanen så den når toppen etter 50 år, går mot null etter 100 år, og etter det blir de negative. Eller vi venter i 100 år før vi skrur på negative utslipp, for å tvinge ned temperaturen i atmosfæren.

Lee: – Det er idealisert også i den forstand at vi lager scenarioer der utslippene når en viss topp, og så synker de med en viss hastighet. Men vi bryr oss ikke her med nøyaktig hvordan vi får utslippene ned. Så vi styrer på en måte utenom alle de komplekse samfunnsutfordringene, og ser bare på økosystemer og klimarespons.

– Når blir det farlig?

Schwinger: – Vi kjørte modellen med mange ulike kombinasjoner av utslippsnivå, det de hadde til felles var at de først gikk over 1,5-gradersmålet, i ulik grad, og i ulike tidsperioder, før temperaturen sank under den igjen. Så hadde vi et utslippsnivå hvor det var mulig å nå 1,5-gradersmålet uten å måtte fjerne CO2 fra atmosfæren. Det vi prøvde å undersøke, var hva slags konsekvenser det får – å slippe ut for mye og rydde opp etterpå ved å fjerne CO2-en. Har vi et «trygt» handlingsrom? Når blir det farlig, hvor går grensen for at det blir farlig?

– Og hva fant dere?

Schwinger: – Selv på kjøringene uten negative utslipp, ser du en relativt sterk nedkjøling i den nord-atlantiske regionen, Europa og Eurasia. Siden AMOC allerede er sterkt redusert i modellen vår, i perioden med positive utslipp, er det en treghet i systemet når utslippene fases ut. Så det går flere tiår der temperaturen er en god del kjøligere. Etter hvert kommer sirkulasjonen seg igjen, og varmetransporten tar seg opp.

Lee: – Jörg fant kjøling i visse områder, og han mistenkte derfor at AMOC og varmetransporten ble svekket. Og vi kjenner godt til usikkerheten i disse modellene. Så vi ville være helt sikre på at det ikke bare var vår modell som oppførte seg slik. Derfor har han undersøkt flere andre modeller i CMIP6-samkjøringen, og sjekket om de oppfører seg likedan. En del av dem gjør det, i varierende grad. Generelt er det de modellene der AMOC svekkes kraftig der vi ser denne kjølingen. I de modellene der AMOC forblir mer stabil, ser vi mindre av denne kjølingen. Hovedpoenget er at vår modell ikke er en «utligger», den er ikke alene om å vise dette. Det store spørsmålet er selvsagt hvilken gruppe av modeller som gir det riktigste bildet.

Mekanismen

– Men forstår dere mekanismen som er involvert i dette?

Schwinger: – AMOC svekkes på grunn av varmen og endringer i vannets syklus. Overflatevannet blir varmere og mindre salt, havet blir mer lagdelt, og vannet synker ikke så lett. Dette er ikke noe nytt, det har vært kjent en stund.

Poenget med null- og negative utslipp er at du på en måte skrur av varmetransporten i AMOC på den tiden hvor du har oppvarming. Når det skjer, og utslippene går mot null, går CO2-konsentrasjonen faktisk ned, fordi havene og plantene fortsatt tar opp karbon. Så ved netto nullutslipp, vil konsentrasjonen av CO2 gå ned. Du får mindre drivhuseffekt. Og mindre drivhusvarming.

På høye breddegrader i nord får du begge deler samtidig. Mindre varmetransport, og mindre oppvarming gjennom reduksjon av klimagasser i atmosfæren. Først etter mange tiår vil systemet vende tilbake til normalen.

– Hva innebærer dette?

Schwinger: – For det første: Havis påvirkes og reagerer direkte på reduksjon og økning av overflatetemperaturen. Så i perioder hvor vi får se kjøling i denne modellen, vil du også se at havisen vil begynne å komme tilbake igjen. Du vil få tilbakevekst av havis både om sommeren og vinteren. Dette alene kan få konsekvenser for mange marine økosystemer.

Fakta: Amoc

Illustrasjon: JHaland.com

Havsirkulasjonssystemet i Nord-Atlanteren kalles Atlantic Meridional Overturning Circulation, eller AMOC. På norsk: Omveltningssirkulasjonen i det nordlige Atlanterhavet. Golfstrømmen og Den nordatlantiske strømmen er begge deler av dette systemet.

I AMOC beveger vann seg nordover i Atlanterhavet langs overflaten (røde piler). Når vannet i overflaten kommer langt nok nord, mister det varme, blir tettere, synker ned i dypet og strømmer sørover igjen (blå piler). De hvite sirklene viser hvor dypvannsdannelsen foregår.

Den sørlige dyphavsstrømmen kompenserer for den nordlige som går i overflaten. Derfor sammenliknes AMOC ofte med et transportbånd: De ulike strømmene «drar» hverandre videre.

Lee: – I tillegg har du permafrosten, som dekker områder i arktiske strøk der folk faktisk lever. Det er masse infrastruktur som er bygget på dette, levetiden til denne vil begrenses av hvordan klimaet endrer seg frem og tilbake. Ikke minst må vi være obs på at når en kjøligere perioder kommer, varer den ikke evig. Permafrosten som har begynt å tine og som tilbakeføres, bør man være varsom med å bygge på, rett og slett.

– Betyr dette at vi bør holde igjen på å utvikle negativ utslippsteknologi?

Schwinger: – Jeg tror i alle fall det viser at det er en risiko involvert i å lene seg for mye til den, eller at du satser på altfor mye CO2-fangst altfor sent i løpet. Dette skjer jo først og fremst der du har hatt netto utslipp såpass lenge at AMOC er blitt svekket i utgangspunktet. Det er da denne risikoen oppstår.

Lee: – Du kan også si at dette viser at jo lenger vi venter med å redusere utslippene, jo dårligere vil effekten av å redusere dem bli. Derfor må vi kutte nå.

Figurer

Til venstre vises mengden varmt vann som strømmer mot nord i overflaten av Atlanterhavet etter at CO2-utslipp har gått til null og blir negativ i klimamodellen NorESM. Én Sverdrup tilsvarer én million kubikkmeter vann per sekund.
Den gule kurven viser simulasjonen uten karbonfangst, og de tre blå kurvene simulasjoner med karbonfangst i ulik grad (jo mer karbonfangst, jo mørkere blåfarge). Atlanterhavssirkulasjonen er allerede svekket på dette tidspunktet, men svekkelsen er større for simulasjonene med mer karbonfangst og tilsvarende større utslipp før.
I løpet av 150 til 200 år kommer sirkulasjonssystemet seg opp igjen, og karbonfangsten gjør at vanntransporten ligger på omtrent samme størrelse mot slutten av alle simulasjoner. Det samme gjelder temperaturen i nordlige breddegrader (til høyre), men her var temperaturen høyere når utslippene var høye og mye karbonfangst måtte til. Så fører karbonfangsten i kombinasjon med svekket havsirkulasjon til store svingninger i temperaturen (varm-kald-varm) over tid.
Temperatursvingninger (varm – kjøligere – varm) i nordlige breddegrader har betydelige konsekvenser for havis, permafrost og dyreliv. Til venstre (rød farge) vises det at praktisk talt hele havis-området i nord tiner, fryser, og tiner igjen i løpet av cirka 300 år når AMOC-svekkelse og karbonfangst samvirker i modellsimulasjonene. Permafrost (midten) følger også temperaturen og tiner, fryser og tiner igjen i store områder i Russland, Alaska og Kanada (rød farge).
Det optimale leveområdet for laks (høyre) blir også påvirket. Det beveger seg først nordover, vender tilbake og beveger seg til slutt nordover igjen.