Vanndamp er faktisk den klimagassen som bidrar mest til den naturlige drivhuseffekten – mer enn CO₂ og metan til sammen. Likevel er det ikke vanndamp som driver dagens oppvarming. Forklaringen ligger i forskjellen mellom en pådriver og en tilbakekobling, og den er nøkkelen til å forstå hvorfor selv små menneskeskapte utslipp kan få store følger.
Kort fortalt
- Vanndamp står for rundt halvparten av den naturlige drivhuseffekten, men reguleres av temperaturen – ikke av menneskelige utslipp direkte.
- Varmere luft holder på mer vanndamp (cirka 7 % mer per grad), som gir mer oppvarming. Dette er den viktigste forsterkende tilbakekoblingen.
- Vanndamp omtrent dobler effekten av CO₂-utslippene våre.
- Tilbakekoblinger fra is, skyer og permafrost gjør klimasystemet mer følsomt enn CO₂ alene skulle tilsi.
Hvorfor vanndamp ikke styrer klimaet
Vanndamp er en sterk klimagass: vanndampmolekyler fanger varmestråling fra jorda på samme måte som de andre klimagassene. Når sola varmer overflaten, sender jorda varmen tilbake som usynlig infrarød stråling. Vanndampmolekyler tar opp en stor del av denne strålingen og sender en del av den tilbake mot bakken igjen. Faktisk står vanndamp for rundt halvparten av den naturlige drivhuseffekten, mens skyer bidrar med en god del til, og CO₂ og de andre gassene med resten. Uten denne samlede effekten ville jordas gjennomsnittstemperatur ligget rundt 18 minusgrader i stedet for de behagelige 15 plussgradene vi har.
Men vanndamp skiller seg fra CO₂ på ett avgjørende punkt – levetiden i atmosfæren. Et CO₂-molekyl kan bli værende i hundrevis av år, mens vanndamp i gjennomsnitt faller ut som regn eller snø etter omtrent ni dager. Atmosfæren har derfor en innebygd «termostat» for vanndamp: så snart det blir for mye, kondenserer den og faller ut. Mengden vanndamp lufta kan holde på, er nesten helt bestemt av temperaturen – varmere luft holder på mer, kaldere luft mindre.
Det betyr at vi ikke kan «slippe ut» vanndamp og varme planeten på den måten – ekstra vanndamp fra for eksempel kjøletårn eller industri forsvinner i løpet av dager uten å endre den langsiktige balansen. Vanndamp er derfor ikke en pådriver som starter en klimaendring, men en tilbakekobling som svarer på endringer andre gasser setter i gang. Dette er kanskje det mest misforståtte poenget om vanndamp, og det utnyttes ofte i klimadebatten – se gjennomgangen i Vanlige myter om drivhuseffekten.
Forskjellen på pådriver og tilbakekobling
En pådriver (forcing) er noe som endrer jordas energibalanse utenfra eller uavhengig av temperaturen: økt CO₂ fra fossile brensler, endringer i solinnstråling, eller store vulkanutbrudd. En tilbakekobling (feedback) er systemets egen respons på at temperaturen endrer seg – en respons som enten forsterker (positiv) eller demper (negativ) den opprinnelige endringen.
CO₂ er pådriveren. Når CO₂ varmer lufta litt, fordamper det mer vann fra hav og innsjøer. Den varmere lufta holder på dette ekstra vannet, og siden vanndamp selv er en klimagass, forsterkes oppvarmingen. Mer varme gir mer vanndamp, som gir mer varme. Dette er klimasystemets viktigste positive tilbakekobling.
Clausius–Clapeyron: cirka 7 % per grad
En fysisk lov (Clausius–Clapeyron-relasjonen) sier hvor mye vanndamp varm luft kan holde på. Tommelfingerregelen er at atmosfæren kan inneholde om lag 7 % mer vanndamp for hver grad oppvarming. Dette er en av grunnene til at kraftig nedbør blir mer intens i et varmere klima: det er rett og slett mer vann tilgjengelig i lufta.
Vanndamp dobler effekten av CO₂
Hvis CO₂ var den eneste faktoren, ville en dobling av CO₂ alene gi rundt 1 grad oppvarming. Men på grunn av vanndamp-tilbakekoblingen ender den faktiske oppvarmingen langt høyere. FNs klimapanel (IPCC) anslår at klimafølsomheten – oppvarmingen ved en dobling av CO₂ – mest sannsynlig ligger rundt 3 grader, med et sannsynlig intervall på 2,5 til 4 grader. Vanndamp er den enkeltfaktoren som bidrar mest til å løfte tallet fra 1 til om lag 3.
Det er verdt å dvele ved hva dette innebærer. Selve CO₂-utslippene gir bare en tredel av oppvarmingen direkte; resten kommer fra tilbakekoblingene de utløser. Derfor er det ikke nok å se på hvor sterk CO₂ er i seg selv – man må forstå hele kjeden av responser systemet setter i gang. En klimafølsomhet på 3 grader betyr at dagens kurs mot en dobling av førindustrielt CO₂-nivå (fra 280 mot 560 ppm) peker mot en betydelig oppvarming dersom utslippene ikke kuttes kraftig. Usikkerheten i tallet skyldes først og fremst skyene, som vi kommer tilbake til.
| Tilbakekobling | Retning | Virkning |
|---|---|---|
| Vanndamp | Forsterkende | Varmere luft holder mer vanndamp, som varmer mer |
| Is og snø (albedo) | Forsterkende | Mindre hvit is gir mørkere flater som tar opp mer varme |
| Permafrost | Forsterkende | Tinende permafrost slipper ut CO₂ og metan |
| Lave skyer | Forsterkende (usikkert) | Færre lave skyer slipper inn mer sollys |
| Planck-respons | Dempende | Varmere jord stråler ut mer varme til verdensrommet |
Is, snø og albedo-effekten
Ved siden av vanndamp er albedo-tilbakekoblingen blant de viktigste. Hvit is og snø reflekterer mye av sollyset tilbake til verdensrommet. Når isen smelter, kommer mørkere hav eller bakke til syne, som tar opp mer varme. Det gir mer oppvarming, som smelter mer is. Denne mekanismen er en hovedgrunn til at Arktis varmes opp nesten fire ganger raskere enn resten av kloden – et fenomen kjent som arktisk forsterkning. Du kan lese mer om følgene i artikkelen om havnivåstigning og issmelting.
Skyer – den store usikkerheten
Skyer er den mest kompliserte delen av klimaregnskapet. De har en dobbel rolle: høye, tynne skyer virker varmende fordi de slipper inn sollys men holder på varmestråling, mens lave, tette skyer virker kjølende fordi de reflekterer sollys tilbake til verdensrommet. I dag har skyene samlet sett en netto kjølende effekt på klimaet. Spørsmålet er hva som skjer med skydekket når kloden varmes opp: blir det flere lave, kjølende skyer (en dempende tilbakekobling), eller færre (en forsterkende)? Endrer høye og lave skyer seg ulikt?
Dette er fortsatt et av de største usikkerhetsmomentene i klimamodellene, og det er hovedgrunnen til at intervallet for klimafølsomhet er så bredt som 2,5 til 4 grader. Forskningen og stadig bedre satellittobservasjoner peker mot at nettoeffekten trolig er svakt forsterkende – særlig fordi lave skyer over havet ser ut til å bli noe færre i et varmere klima – men her er det grunn til å være tydelig på at usikkerheten er reell. Det er et godt eksempel på at klimaforskning ikke er ferdig, men stadig presiseres.
Permafrost: en tilbakekobling vi ikke ønsker
I Arktis ligger enorme mengder frosset organisk materiale lagret i permafrosten. Når den tiner, brytes materialet ned og slipper ut metan og CO₂. Dette er en forsterkende tilbakekobling som kan bli et vippepunkt dersom oppvarmingen blir stor nok.
Negative tilbakekoblinger holder igjen
Det finnes også dempende tilbakekoblinger som hindrer at oppvarmingen løper helt løpsk. Den viktigste er den såkalte Planck-responsen: alt som er varmt, stråler ut varme, og jo varmere jorda blir, desto mer varme stråler den ut til verdensrommet. Denne effekten virker hele tiden som en brems og er grunnen til at klimaet finner et nytt likevektsnivå i stedet for å varmes opp i det uendelige. Et annet eksempel er at planter og hav på kort sikt tar opp en del av den ekstra CO₂-en og demper konsentrasjonsøkningen. Klimasystemet er altså et samspill av forsterkende og dempende mekanismer. Poenget er at de forsterkende, anført av vanndamp, samlet er sterkere enn de dempende – det er derfor en pådriver som CO₂ gir netto oppvarming, ikke et nullspill. Hvor stor den blir, avhenger nettopp av balansen mellom alle disse koblingene.
Hvorfor dette betyr at små utslipp får store følger
Tilbakekoblingene forklarer hvorfor klimasystemet er så følsomt. CO₂ alene er en relativt beskjeden pådriver, men fordi den utløser en kjede av forsterkende responser – mest av alt mer vanndamp – blir den samlede effekten flere ganger større. Det er også derfor forskerne kan si med trygghet at det er menneskeskapte utslipp som driver oppvarmingen: vanndampen følger temperaturen, men noe må starte oppvarmingen, og det er CO₂ fra fossil energi. Vil du forstå hvordan karbonet beveger seg gjennom systemet, anbefaler vi artikkelen om CO₂ og karbonkretsløpet.
Oppsummert
Vanndamp er den sterkeste klimagassen, men den styrer ikke klimaet – den forsterker det. Som en tilbakekobling som svarer på temperaturen, omtrent dobler den effekten av menneskeskapte CO₂-utslipp. Sammen med is, permafrost og skyer gjør tilbakekoblingene at klimasystemet reagerer kraftigere enn CO₂ alene tilsier. Å forstå dette samspillet er avgjørende for å forstå både hvor mye kloden kan varmes opp, og hvorfor selv et lite land har grunn til å kutte utslipp.