Hva er drivhuseffekten?

Drivhuseffekten er prosessen der visse gasser i atmosfæren slipper gjennom solas varme inn til jorda, men hindrer en del av varmestrålingen i å slippe ut igjen til verdensrommet. Uten denne effekten ville jordas gjennomsnittstemperatur ligget rundt 18 minusgrader, og planeten ville vært en frossen, livløs klode. Drivhuseffekten er altså helt nødvendig for livet slik vi kjenner det. Problemet oppstår når menneskelig aktivitet tilfører mer klimagass og forsterker effekten, slik at jorda blir varmere enn den ellers ville vært.

Hvordan virker drivhuseffekten?

Sola sender energi mot jorda i form av kortbølget stråling, mest synlig lys. En del reflekteres rett tilbake av skyer, snø og lyse flater, men det meste når bakken og varmer opp land og hav. Den oppvarmede jordoverflaten sender energien videre ut igjen, men nå som langbølget varmestråling (infrarød stråling). Det er her klimagassene kommer inn: de slipper gjennom det innkommende sollyset nesten uhindret, men absorberer en god del av den utgående varmestrålingen og sender den i alle retninger – også tilbake mot bakken. Resultatet er at den nederste delen av atmosfæren og jordoverflaten holdes varmere enn de ellers ville vært.

Navnet «drivhuseffekt» er egentlig litt misvisende. Et ekte drivhus blir varmt fordi glasset hindrer varm luft i å blande seg med kjøligere luft utenfor. Klimagassene fungerer annerledes: de påvirker selve strålingsbalansen. Bildet med glasstaket er likevel nyttig for å forstå at noe slipper varmen inn, men bremser den på vei ut.

Mekanismen steg for steg

Det kan være nyttig å følge energien hele veien. Først treffer kortbølget sollys atmosfæren. Rundt en tredjedel reflekteres direkte tilbake til verdensrommet av skyer, luftpartikler og lyse flater som snø og is – denne andelen kalles jordas albedo. Resten absorberes, mest av bakken og havet, og varmer overflaten. En varm overflate stråler selv, men fordi jorda er langt kjøligere enn sola, sendes denne energien ut som langbølget infrarød stråling. Klimagassmolekylene i lufta absorberer en stor del av denne infrarøde strålingen og sender den ut igjen i alle retninger. Den andelen som går nedover, varmer overflaten på nytt. Først når jorda er blitt varm nok til at like mye energi slipper ut til verdensrommet som det kommer inn fra sola, stabiliserer temperaturen seg. Jo mer klimagass, jo høyere må denne likevektstemperaturen ligge.

Et viktig poeng er at den utgående varmestrålingen i praksis forlater jorda fra et høyt nivå i atmosfæren, ikke fra bakken. Når vi tilfører mer CO₂, må strålingen ut fra et enda høyere og kaldere lag, og fordi kaldere lag stråler svakere, slipper mindre energi ut inntil hele systemet har varmet seg opp. Dette er den fysiske kjernen i hvorfor økt klimagasskonsentrasjon hever temperaturen, og den er kvantifisert i klimamodeller og bekreftet av observasjoner.

Jordas energibalanse

Det er nyttig å tenke på klimaet som et energiregnskap. Jorda mottar energi fra sola og gir fra seg energi i form av varmestråling. Når disse to er i balanse, holder temperaturen seg stabil. Klimagassene fungerer som et slags «teppe» som gjør at jorda må bli litt varmere for å klare å kvitte seg med like mye energi som den mottar. Når vi øker mengden klimagass, blir teppet tykkere: jorda holder tilbake mer varme enn den slipper ut, og temperaturen stiger inntil en ny balanse innstiller seg på et høyere nivå. Akkurat nå er jorda i en slik ubalanse – den lagrer mer energi enn den gir fra seg, og mesteparten av denne ekstra varmen havner i havet. Det er derfor oppvarmingen fortsetter selv om utslippene skulle flate ut.

Hvilke gasser står bak?

Det er ikke de vanligste gassene i lufta som driver effekten. Nitrogen og oksygen, som til sammen utgjør rundt 99 prosent av atmosfæren, påvirker varmestrålingen lite. Det er sporgassene som teller. De viktigste er vanndamp, karbondioksid (CO₂), metan, lystgass og en gruppe industrielle fluorgasser. Du finner en grundig gjennomgang av selve mekanismen i artikkelen om hva drivhuseffekten er.

Vanndamp er faktisk den sterkeste enkeltbidragsyteren til den naturlige drivhuseffekten, men den oppfører seg annerledes enn de øvrige: mengden vanndamp styres av temperaturen og virker som en forsterkende tilbakekobling snarere enn en direkte årsak. Dette er forklart nærmere i artikkelen om vanndamp og tilbakekoblinger.

Hvor sterkt varmer hver gass?

Tallene i kolonnen lengst til høyre viser hvor mye en gass varmer over 100 år sammenlignet med samme mengde CO₂. At metan har et tall rundt 28–30 betyr at ett kilo metan varmer like mye som rundt 28–30 kilo CO₂ over et hundreår. Verdiene er hentet fra FNs klimapanel (IPCC) og oppdateres jevnlig.

Den naturlige og den forsterkede effekten

Det er viktig å skille mellom to ting. Den naturlige drivhuseffekten har eksistert i hele jordas historie og er grunnen til at vi i det hele tatt har et levelig klima. Den menneskeskapte, eller forsterkede, drivhuseffekten er det ekstra varmebidraget som kommer av at vi har økt mengden klimagasser i atmosfæren. Forskjellen er grundig forklart i artikkelen om naturlig og menneskeskapt drivhuseffekt.

Siden den industrielle revolusjonen har CO₂-konsentrasjonen i atmosfæren steget fra rundt 280 deler per million (ppm) til over 420 ppm i dag – en økning på over 50 prosent. Hovedårsaken er forbrenning av fossile brensler som kull, olje og gass. Denne tilførselen er hovedforklaringen på den globale oppvarmingen vi observerer.

En kort historikk: hvor lenge har vi visst dette?

Selve fysikken bak drivhuseffekten er ikke ny kunnskap. Allerede på 1820-tallet beskrev den franske forskeren Joseph Fourier hvordan atmosfæren holder på varme. På 1850- og 1860-tallet viste eksperimenter at CO₂ og vanndamp absorberer varmestråling, og rundt år 1896 beregnet den svenske kjemikeren Svante Arrhenius at en dobling av CO₂ i atmosfæren ville heve temperaturen merkbart. Mekanismen har altså vært kjent i over hundre år, og senere tiårs satellittmålinger, iskjerner og temperaturobservasjoner har bekreftet den i detalj. Det er bred faglig enighet om grunntrekkene, slik vi går nærmere inn på i artikkelen om hvordan vi vet at oppvarmingen er menneskeskapt.

Hvordan måler og observerer vi effekten?

Drivhuseffekten er ikke noe forskerne bare slutter seg til på papiret – den lar seg måle direkte. Siden 1958 har CO₂-konsentrasjonen blitt målt kontinuerlig på Mauna Loa på Hawaii. Den såkalte Keeling-kurven viser en jevn stigning fra rundt 315 ppm den gang til over 420 ppm i dag, med en liten årlig svingning som følger plantenes vekstsesong på den nordlige halvkule. Iskjerner fra Antarktis og Grønland lar oss dessuten lese av luftens sammensetning hundretusener av år tilbake, og de viser at dagens nivå er høyere enn på minst 800 000 år.

Selve varmebalansen overvåkes også fra rommet. Satellitter måler hvor mye energi som stråler ut fra jorda ved ulike bølgelengder, og instrumentene registrerer at det slipper ut mindre infrarød stråling i nettopp de båndene der CO₂ og metan absorberer – et direkte fingeravtrykk av en forsterket drivhuseffekt. Bakkemålinger viser samtidig at mer varmestråling kommer ned mot overflaten. NASA og andre forskningsmiljøer anslår at jorda i dag tar opp i størrelsesorden ett watt mer energi per kvadratmeter enn den gir fra seg, og denne ubalansen er det som driver oppvarmingen videre.

At så mange uavhengige målemetoder peker i samme retning, er en hovedgrunn til at forskerne er trygge på grunntrekkene. Du finner en bredere gjennomgang av bevisene i artikkelen om hvordan vi vet at oppvarmingen er menneskeskapt.

Vanlige misforståelser

Fordi drivhuseffekten både er fysisk subtil og politisk omstridt, sirkulerer det en del seiglivede misforståelser. En av de vanligste er at CO₂ er for lite av i lufta til å bety noe – gassen utgjør jo bare rundt 0,04 prosent av atmosfæren. Men nettopp fordi nitrogen og oksygen praktisk talt ikke absorberer varmestråling, er det de få promillene sporgasser som styrer strålingsbalansen. Små mengder kan ha stor virkning når de er de eneste som gjør jobben.

En annen misforståelse er at vanndamp gjør menneskeskapt CO₂ uvesentlig. Det stemmer at vanndamp er den største enkeltbidragsyteren til den naturlige effekten, men mengden vanndamp styres av temperaturen og faller raskt ut som nedbør. CO₂ blir derimot værende i hundrevis av år og setter «temperaturnivået» som vanndampen så forsterker. Forholdet mellom de to er forklart i artikkelen om vanndamp og tilbakekoblinger. En tredje misforståelse er at effekten er «mettet» – at CO₂ allerede fanger all strålingen den kan. I virkeligheten brer absorpsjonen seg utover til nye bølgelengder og høyere luftlag når konsentrasjonen øker, slik at mer CO₂ fortsatt gir mer oppvarming. Flere slike påstander gjennomgås i artikkelen om vanlige myter om drivhuseffekten.

Hva blir konsekvensene?

Når strålingsbalansen forskyves, lagrer jorda mer energi enn den gir fra seg. Mesteparten av denne ekstra varmen tas opp av havet, men effekten merkes også i lufta, i isen og i værmønstrene. Konsekvensene spenner fra havnivåstigning og issmelting til mer ekstremvær og press på natur og artsmangfold. Hvor store endringene blir, avhenger av hvor mye klimagass vi slipper ut i tiårene som kommer.

En vanlig misforståelse er at en enkelt kald vinter motbeviser oppvarmingen. Men klima handler om langsiktige gjennomsnitt over flere tiår, ikke om enkeltdager eller enkeltsesonger. Forskjellen mellom vær og klima er forklart nærmere i artikkelen om forskjellen på vær og klima. Selv i et varmere klima vil vi fortsatt ha kalde perioder; det er den langsiktige trenden som peker oppover.

Er det noe vi kan gjøre?

Ja. Selve mekanismen bak drivhuseffekten er godt forstått, og det betyr også at vi vet hva som skal til for å bremse oppvarmingen: å slippe ut mindre klimagass. De mest virkningsfulle grepene er gjennomgått i artikkelen om de mest effektive klimatiltakene, og du kan få et bilde av ditt eget bidrag med vår klimakalkulator. Mange lurer på om innsatsen til et lite land som Norge betyr noe – det spørsmålet tar vi opp i Monner det Norge gjør alene?

Det er også verdt å understreke hvor godt etablert kunnskapen om drivhuseffekten er. Grunnfysikken er den samme som forklarer hvorfor en sky-fri vinternatt blir kaldere enn en overskyet: uten et «teppe» slipper varmen lettere ut. Den samme mekanismen virker i stor skala for hele planeten. Når forskere er trygge på hovedtrekkene, er det fordi de bygger på over hundre år med fysikk, laboratoriemålinger og observasjoner som peker i samme retning. Usikkerheten ligger ikke i om effekten finnes, men i hvor raskt og hvor sterkt oppvarmingen vil utvikle seg, noe som blant annet avhenger av framtidige utslipp og av tilbakekoblingene i klimasystemet.

Drivhuseffekten er med andre ord ikke et problem i seg selv. Tvert imot er den en forutsetning for liv. Utfordringen er at vi forsterker den raskere enn klimasystemet og samfunnet rekker å tilpasse seg. Å forstå mekanismen er første skritt mot å forstå både årsakene og løsningene.