Temperaturstigninger, Albedo og Arktis - Hvad er sammenhængen?

- in english below

Svaret virker måske rimelig indlysende; de arktiske egne er fyldt med is og sne, ergo vil dette smelte hvis temperaturen stiger. Men vidste du, at i de seneste 50 år er temperaturen i Arktis steget med ca. 2-3°C, hvilket svarer til mere end en fordobling af den gennemsnitlig globale temperaturstigning?

Den accelererede virkning som temperaturstigningerne har på Arktis er en vigtig detalje man måske ikke hører om så ofte i forbindelse med global opvarmning, men desværre er sandheden, at alt imens temperaturen stiger i resten verden, stiger den faktisk endnu mere i det arktiske. Hvordan kan det så være? Det skyldes et begreb, der kaldes albedo.

Når solens stråler rammer isens overflade i Arktis, reflekteres 80-90% af lysstrålerne faktisk tilbage til atmosfæren. Derved optages varmen ikke, da isens hvide baggrund har en høj refleksion, eller en høj albedo, som det også kaldes. Den høje albedo er årsagen til de relative lave temperaturer i Arktis i forhold til de varmere temperaturer man kan opleve i temperere og tropiske miljøer. Derimod har det havvand, der omringer arktisk, en meget mørkere overflade, og af den grund, en meget lavere albedo. Dvs., at vandet optager 80-90% af lysindstråling fra solen, og dermed absorberes varmen. Når vandet omkring Arktis begynder at stige i temperatur, medfører det at isen langsomt begynder at smelte, hvilket eksponerer den mørke overflade der ligger under. Det betyder altså, at albedoen begynder at falde og solens stråler reflekteres i mindre grad, hvilket medfører at mere varme optages, som påvirker en yderligere reduktion af is og albedo. Desværre er det en selvforstærkende proces, en ’ond cirkel’ kan kalde det, fordi det resulterer i at mere og mere is smelter imens temperaturen langsomt stiger.

Nogen sidder nok med en undren om, hvorfor det er et problem at temperaturen stiger som den gør. Temperatur er en miljøfaktor, som spiller en kæmpe rolle i alle økosystemer. Den sætter grænsen for forskellige arters ydeevne, antal og fordeling i et givent miljø og derfor kan øget temperatur forårsage et massivt skift i økosystemets struktur og funktion. Som mange har hørt før, er en stor grund til at temperaturen overhovedet stiger i første omgang bl.a. menneskelige aktiviteter, som fører til øget produktion og frigivelse af drivhusgasser der fanges i atmosfæren.

Der kan derudover også være mere direkte handlinger, der specifikt bidrager til at albedoen sænkes i Arktis. Nemlig at forureningspartikler, som eksempelvis kulstøv fra afbrænding, fanges og transporteres af vinden indtil det desværre lægger sig som et mørkt lag på eksempelvis indlandsisen på Grønland, hvilket som sagt sænker evnen til at reflekterer solens varme, og afsmeltning fremmes.

Der ligger en bekymrende problematik i at temperaturen stiger så meget i Arktisk fordi dette område har en stor betydning for det globale klima, og de konsekvenser, som den globale opvarmning har på Arktis er derfor ikke kun begrænset til den del af verden. Nej, på trods af at de fleste mennesker nok aldrig kommer til at sætte fod i det arktiske miljø, kommer disse konsekvenser stadig til at påvirke os alle på global plan. Havisen i Arktis fylder et stort areal; omkring 15% af havet er tildækket af havis i løbet af et år. Når havis dannes, skubbes salte ud af isen og saltindholdet under havisen øges. Vand med et stort saltindhold, er tungere og synker derfor under de øvre vandmasser. Denne proces bidrager til den globale havstrøm, som er med til at transportere koldt, næringsrigt vand rundt til resten af verden, hvilket har stor betydning for de små alger der danner basis af fødenettet samt for at CO2-holdige overfladevand føres ned i dybhavet. Hvis havisens tykkelse og udbredelse reduceres grundet temperaturstigninger, vil der udskilles og synke mindre vand med højt saltindhold, hvilket vil påvirke cirkulationen af havvand og kulstofkredsløbet.

Temperaturstigningerne bidrager desuden til et øget havniveau på grund af afsmeltning af is og sne. Ifølge DTU er den globale vandstand steget i gennemsnit 3mm pr. år siden 1990, og den bliver fortsat ved med at stige, hvilket kan volde katastrofale problemer for bl.a. forskellige øsamfund og kystområder, der trues med oversvømmelse. Ikke nok med det, så medvirker den øgede temperatur til at permafrost tør (Permafrost: jordoverflade som har været frosset mere end to år i træk), hvilket forårsager at der faktisk frigives en del drivhusgasser, såsom methan og CO2, der ellers var “låst fast” i permafrost. Igen ses en selvforstærkende proces, der bidrager til den globale opvarmning og resulterer i højere temperaturer og mere afsmeltning.

Baseret på observationer og modeller viser det sig at den generelle tendens mellem januar 1979 og januar 2020 er et fald i kvadratmeter havis, som svarer til en reduktion på ca. 3,5% pr. 10 år. Jo mere havis der forsvinder, desto mindre bliver også den overflade som eksempelvis sæler og hvalrosser bruger som yngle- og hvilested. Derved vil tætheden af disse dyr stige langs de nærliggende kyster, hvilket kan være problematisk i forhold til smittespredning af sygdomme og øget konkurrence om forskellige ressourcer for dyrene. 

Det arktiske område er særligt sårbar over for de temperaturstigninger, det er der ingen tvivl om. Hvis afsmeltning fortsætter med nuværende hastighed, forudsiger nogle studier, at Arktis vil være helt isfrit om sommeren inden 2035. Nogle, f.eks. transportfirmaer og oliefirmaer vil dog få gavn af et markant fald af havis i Arktis fordi det vil skabe flere hurtigere og billigere skibsruter samt adgang til nye ressourcer der bliver tilgængelige som følge af at isen smelter. Men det er ikke uden alvorlige konsekvenser – med reduceret havis medfølger en reduktion i de dyr, der har gavn af isen og udnytter den til forskellige livsfunktioner. Den globale havstrøm påvirkes, folkegrupper, der er afhængige af at fiske på arktiske arter, påvirkes. Vi kommer alle til at blive påvirket, hvis temperaturen fortsætter med at stige som den gør.

Billedmateriale: Bianca Ackermann, Zoltan Tasi, Curioso photography, Alena Vavrdova og Cassie Matias via unsplash.com

Why are Temperature Rises a Threat to the Arctic?

The answer may seem fairly obvious; the Arctic regions are filled with ice and snow, ergo if the temperatures rise, this will melt as a result. But did you know that in the last 50 years, the temperature in the Arctic has risen by approx. 2-3°C, which is more than twice as much as the average global temperature rise? The accelerated effect of the rise in temperature in the Arctic is an important detail that isn't often discussed when talking about global warming, but unfortunately the truth is that although the increase in temperature  is a global issue, the increase is even more apparent in the Arctic. So how can that be? This is due to something called albedo.

When the sunlight hits the icy surface in the Arctic, about 80-90% of the light is reflected back into the atmosphere. This means that the surface does not absorb the heat from the light, because the white background of the ice has a high reflection, or a high albedo, as it is called. The high albedo is the cause of the relatively low temperatures in the Arctic compared to the warmer temperatures in temperate and tropical environments. In contrast, the seawater surrounding the Arctic has a much darker surface, and for that reason, a much lower albedo. That is, the water absorbs 80-90% of light, and thus much more heat. When the water around the Arctic rises in temperature, it causes the ice to slowly begin to melt, exposing the dark surface beneath. This means that the albedo begins to decrease, and the sunlight is reflected to a lesser extent, which means that more heat is absorbed, which leads to a further reduction of ice and albedo. Unfortunately, this is a ‘vicious circle’ because it results in more and more ice melting while the temperature slowly rises.

Some may wonder why a rise in temperature is an issue we should be concerned about. Temperature is an environmental factor that plays a huge role in all ecosystems. It sets the limit for the abilities, numbers, and distribution of different species in a given environment which means that increased temperature can cause a massive shift in the structure and function of the ecosystem. As many have heard before, a big reason why the global temperatures are rising in the first place is hugely due to human activities resulting in increased production and release of greenhouse gases that become trapped in the atmosphere. In addition, there are also more direct human actions that specifically contribute to the albedo being lowered in the Arctic. Namely, that pollutant particles, such as dust particles from burning coal that is captured and transported by the wind until it unfortunately settles as a dark layer on, for example, the Greenland Ice Sheet, which lowers the ice’s ability to reflect the sun's heat, and further promotes melting of the ice.

It is worrisome that the temperature is rising so much in the Arctic because this area has a great impact on the global climate, and the consequences that global warming has on the Arctic are therefore not limited to just that part of the world. No, even though most people will likely never set foot in the Arctic environment, these consequences will still affect us all on a global scale. The sea ice in the Arctic covers a large area; about 15% of the oceans are covered by sea ice. When sea ice forms, the salts are pushed out of the ice and the salinity (salt content) under the sea ice increases. Water with high salinity is heavier and sinks below the upper water masses. This process contributes to the global ocean current, which helps transport cold, nutrient-rich water to the rest of the world, which is of great importance for the small algae that form the basis of the food web and for CO2-containing surface water to be carried to the lower water masses. If the thickness and distribution of sea ice is reduced due to global warming, less cold, high-saline water will sink, which will affect the circulation of seawater and the carbon-cycle. 

Furthermore, the temperature increase also contributes to increased sea levels due to melting ice and snow. According to DTU, the global water levels have actually risen by an average of 3mm per year since 1990, and it continues to rise, which can cause catastrophic problems for various island communities and coastal areas that are threatened with flooding. Not only that, but the increased temperature also causes the permafrost (permafrost: layer of soil that has been frozen continuously for at least two years) to thaw, causing several greenhouse gases, such as methane and CO2 which were otherwise locked in the permafrost, to be released. Again, we see a self-reinforcing process contributes to global warming and results in warmer degrees and more melting.

Based on observations and models, it turns out that the general trend between January 1979 and January 2020 is a decrease in square meters of sea ice, which corresponds to a reduction of approx. 3.5% pr. 10 years. The more sea ice that disappears, the smaller the surface that seals and walruses use as a breeding and resting place. Thereby, the density of these animals will increase along the nearby shores, which can be problematic in relation to the spread of disease and increased competition of various resources like food and space for the animals.

The Arctic is particularly vulnerable to temperature rises, there is no doubt about that. If the ice continues to melt at the current speed, some studies predict that the Arctic will be completely ice-free during summer by 2035. However, some stakeholders such as shipping and oil companies will benefit from a significant loss of sea ice in the Arctic because it will create faster and cheaper shipping routes and give access to new resources that become available because of the ice melting. But this is not without serious consequences - with reduced sea ice comes a reduction in the animals that benefit from the ice and utilize it for various life functions. Global ocean currents are affected, communities of people that depend on the fishing of Arctic species are affected. We will all be affected if temperatures continue to rise as they are.