Den s.k. kolklockan har uppmärksammats i klimatdebatten. Den bygger på samma data som visades i figur 21. Mängden CO2 att släppa ut är lägre i kolklockan än vad vi kom fram till i texten till bild 21. Det beror olika sätt att räkna. I kolklockan har det krävts att målet 1,5 graders temperaturförhöjning skall nås med högre sannolikhet än 50%, vilket gör att den tillåtna utsläppsmängden CO2 blir lägre.
IPCC bygger mycket av sina data på fem olika utsläppscenarier, SSP1-1,9, SSP1-2,6, SSP2-4,5, SSP3-7,0 och SSP5-8,5. Talen 1,9, 2,6 o.s.v. får inte uppfattas som temperaturmål utan anger den ökade strålningsintensiteten mot jordytan fram till år 2100, mätt i Watt per m2 (W/m2), vid de olika alternativen (”radiative forcing”). Detta skall jämföras med den genomsnittliga totala återstrålningen mot jordytan som idag är c:a 350 W/m2. Scenarierna SSP1-1,9 och SSP1-2,6 utgår från Parisavtalet, som har målet att den globala uppvärmningen inte ska överstiga
2,0 oC, med sikte på att begränsa den till 1,5 oC . En ökad ”Radiative forcing” på 8,5 W/m2 fram till år 2000 skulle enligt IPCC:s modeller ge en ökning av jordens medeltemperatur på 3,3-5,7 oC, med ett mest sannolikt värde på 4,4 oC. . Det bedrivs mycket forskning på sambanden mellan ”radiative forcing” och förändring av medeltemperaturen på olika delar av jorden vilket kan leda till att de nu angivna sambanden kan komma att förändras i framtiden.
• Koldioxiden i atmosfären har ökat med nästan 50% sedan förindustriell tid och i accelererande takt sedan 1950-talet (fig. 2,3,6).
• Ökningen och ökningstakten av CO2 sammanfaller väl med utsläppstakten av CO2 från fossila bränslen (fig 5,9).
• Att gaserna CO2, metan och vattenånga bidrar till en förhöjd temperatur i atmosfären och mekanismen för hur detta sker är vetenskapligt bevisat sedan början av 1900-talet (fig. 10,11).
• En ökning av jordens medeltemperatur sammanfaller väl med ökningen av CO2-halten i atmosfären (fig. 13) .
• Avancerade modeller, där all nuvarande kunskap om växthusgaser och jordens klimatsystem ingår, sammanfaller väl med observerade data över temperatur och växthusgaser (fig. 13). Modellerna ger ett starkt stöd för ett orsakssamband mellan ökningen av CO2 (och metan) och temperaturhöjningen.
Mycket forskning har lagts ned på att få fram tidsserier om jordens medeltemperatur före den tid då tillförlitliga direkta mätningar dokumenterats (före c:a 1850). Det finns flera sinsemellan oberoende tekniker att ta fram data om jordens temperatur långt tillbaka i tiden. En teknik som är väl utprovad och som bedöms ge tillförlitliga mätningar flera hundra tusentals år tillbaka är att mäta halten av syreisotopen 18O i gasbubblor som är inneslutna i inlandsisar. Vatten i gasbubblor från kalla perioder innehåller lägre halt av 18O än vatten från tider med varmare klimat.
Har jordklotets temperatur förändrats i enlighet med de kunskaper vi har om växthusgasernas roll för klimatet? För att få svar på den frågan krävs noggrann dokumentation av jordens temperatur, åtminstone sedan den industriella revolutionens början, men helst ännu längre tid tillbaka.
År 1722 började Anders Celcius dokumentera mätningar av temperaturen i Uppsala med sin nyligen konstruerade termometer. Sedan dess har det skett en ständig förbättring av tekniken för temperaturmätning. Figur 12 visar en sammanställning av globala mätdata från 1850 och framåt, där de röda punkterna utgör årsmedelvärden. Analysen är utförd av Berkeley University i Kalifornien. De senaste decenniernas data är baserade på mätningar från flera tusental mätstationer som är utplacerade så att de tillsammans skall ge bästa möjliga beskrivning av förändringar i jordens medeltemperatur.
Solstrålningen värmer upp jordens yta, men för att energibalans skall uppstå avger jordytan strålning. Denna strålning har längre våglängd än solljuset (värmestrålning = IR-strålning). Om temperaturbalansen på jorden är stabil är den sammanlagda energimängden i inkommande solljus lika med energin i den värmestrålning som avges. Hade det inte funnits någon atmosfär, eller om atmosfären enbart bestått av syrgas och kvävgas, skulle en sådan balans inneburit att jordytans temperatur i genomsnitt varit -18 grader C. Växthusgaserna, främst vattenånga, CO2 och metan, gör att vi i stället får en medeltemperatur som idag är omkring +12 grader C.
Uppodling av ny odlingsmark och nedhuggning av skog som inte återplanteras är en källa till CO2-utsläpp, medan ökad tillväxt av skog och annan vegetation på grund av ökad CO2 -halt och varmare klimat ger ett upptag av CO2. Osäkerheten i beräkningarna av dessa båda flöden är relativt stor, omkring +/- 30%, enligt IPCC.Modellberäkningar av IPCC antyder att andelen av utsläppt CO2 som absorberas av havet minskar vid ökande halt CO2 i atmosfären. Detta beror främst på att CO2 ger en viss försurning av haven som innebär att mindre CO2 absorberas och att vattens förmåga att absorbera CO2 i vatten minskar vid stigande vattentemperatur.
Det är intressanat att se hur utsläppen av koldioxid från markanvändning och fossila bränslen har förändrats sedan mitten av 1800-talet (Figur 5) och hur dessa förändringar sammanfaller med ökningen av koldioxid i atmosfären. Den industriella revolutionen tog fart omkring 1850, och en viktig förutsättning för denna epok var användningen av fossilt kol till ångmaskiner och så småningom även i masugnar. På 1900-talet började också olja och fossil gas att användas i stor skala. Från omkring 1950 har det skett en kraftig ökning av CO2-utsläpp från fossila bränslen och totala mängden som släppts ut har ökat med en faktor 7-8 sedan dess. Synd att inte dagens klimatdiskussion startade redan då, eftersom koldioxidens betydelse för klimatet på jorden var känd bland forskare även vid den tiden.
I nutid är CO2-halterna högre än vad som har kunnat påvisas vid något annat tillfälle de senaste 800 000 åren och ökningstakten är i jämförelse med tidigare skeenden mycket hög. Idag, när vi har en stor tillförsel av CO2 från fossila bränslen är det CO2 tillsammans med andra växthusgaser som driver på en temperaturhöjning i motsats till historisk tid då det mesta tyder på
att det var växlingar i jordens medeltemperatur som initierade förändringar i atmosfärens CO2-halt.
Om man detaljstuderar Keelingkurvan finns det en hel del intressant information att hämta utöver den tydliga ökningen av atmosfärisk koldioxid fram till idag.
Hacken på den röda kurvan visar att det finns ett max- och ett minivärde varje år. Hawaii ligger på norra halvklotet där växternas och algernas fotosyntes är intensivast under sommarmånaderna maj-augusti. En annan viktig information som kurvan ger är att ökningstakten av CO2-halten har stigit under hela mätperioden (Figur 3). Det har alltså från 1950-talet fram tills nu varit en accelererande ökningstakt av CO2-halten (= exponentiell ökning), och om detta förlopp fortsätter kommer vi inom några decennier att nå fullständigt katastrofala halter av CO2.