Mot en ny istid?

Samspelet mellan Jordens fem sfärer – hydrosfären (vatten), atmosfären (luft), kryosfären (is), geosfären (berg och mark) och biosfären (växter och djur) – är intimt, komplicerat och av avgörande betydelse för klimatet.

Havens roll i denna växelverkan bestäms av faktorer som temperatur, salthalt, täthet och djup. Ju saltare havsvattnet är, desto större är dess täthet och därmed tyngd. På norra halvklotet förmedlar ytströmmarna varmt vatten norrut från de ekvatoriella värmebältena. I norra Atlanten kyls detta varma ytvatten ner av de kalla luftmassorna från Grönland och Kanada. Vintertid bildas dessutom havsis som ökar salthalten i vattnet. Den lägre temperaturen och den ökade tätheten gör att ytvattnet sjunker ner till havets djupare delar, där det ersätter det äldre djupvattnet, som i sin tur strömmar söderut genom raviner i de havsbottentrösklar som förenar Grönland, Island och de brittiska öarna.

Söder om Afrika delar sig det sydgående djupvattnet i två strömmar. En flyter in i Indiska oceanen. En annan går förbi Australien in i Stilla havet. I dessa hav blir det kalla och salta djupvattnet sakta varmare och mindre salthaltigt.

Utflödet av djupvatten från Atlanten gör att dess havsnivå är något lägre än Stilla havets. Denna skillnad resulterar i sin tur i ett flöde av varmt ytvatten västerut från Stilla havets tropiska delar till Indiska oceanen genom den indonesiska övärlden och vidare upp genom Sydatlanten mot Grönland och Nordpolen. Så är det kretslopp, som på forskarnas språk kallas ”den termohalina cirkulationen”, fullbordat. Men det går inte fort. Det kan ta flera hundra år för vattnet från nordliga breddgrader att nå Stilla Havet.

En global uppvärmning medför ökad nederbörd och temperatur. Det betyder mer färskvattentillförsel i de nordiska haven, vilket kan leda till störningar i djupvattenbildningen och därmed förändringar i klimatet. Det förekommer spekulationer om att Golfströmmen skulle kunna ändra riktning, vilket skulle få dramatiska effekter på klimatet i Nordeuropa.

Jordens klimathistoria finns lagrad i inlandsisarna på Grönland och Antarktis samt i havens bottensediment. Genom att mäta koldioxidhalten i luftbubblor som fångats i isarna, kan man få en bild av hur atmosfärens sammansättning har förändrats. Den bilden speglar troget växlingarna i klimatet. Bara under den senaste årmiljonen har ett tiotal klimatförändringar inträffat med globala variationer i medeltemperaturen på mer än 10 grader C.

Från en molnfri himmel når i genomsnitt bara hälften av solens strålning ända ner till jordytan. Utan atmosfärens skyddande överrock skulle Jorden vara en öde och livlös planet med en medeltemperatur på minus 50 grader C på ytan. Men en ökad koncentration av växthusgaser, som hindrar tillbakastrålning av solvärmen, leder till temperaturökning på Jorden. Intensiteten i solstrålningen hänger också samman med antalet solfläckar. Fläckarna, vilkas mängd växlar i cykler på ca elva år, beror på att lokala magnetfält på solen hindrar solenergin inifrån att nå ytan. Ett ökat antal fläckar har konstaterats sammanfalla med ett kallare klimat på Jorden och vice versa.

1744 publicerade den schweiziske ingenjören Pierre Martel en berättelse om en resa han gjort i Alperna. Bland de märkliga ting han sett på alpsluttningarna fanns stora stenblock som uppenbarligen kom från berg, belägna någon helt annanstans. När han uttryckt sin förundran över detta, hade ortsborna förklarat att glaciären i närheten en gång varit mycket större. När den smält undan, hade den lämnat kvar tidigare innefrusna block som den slitit med sig ur långt bort belägna berg.

Sjurriofem år senare lade den svenske botanisten Göran Wahlenberg fram hypotesen att den skandinaviska halvön en gång varit täckt av ett tjockt istäcke. Dansken Jens Espmark utvecklade tanken ytterligare ett par år senare. Han menade att Jorden drabbats av ett flertal nedisningar, och att orsaken till kallperioderna var förändringar i Jordens omloppsbana.

Först mot slutet av 1800-talet blev istidsteorin allmänt accepterad. Fältstudier hade visat på räfflor i berghällarna, som inte kunde ha skapats på annat sätt än genom isens rörelser fram och tillbaka. Bara ett tjockt istäcke kunde ha slipat ner kantiga klippor och lämnat moräner och flyttblock efter sig när det drog sig tillbaka.

Dessutom hade en i vetenskapliga kretsar helt okänd person utvecklat Espmarks gamla tanke att orsaken till att istider kom och gick skulle kunna vara att Jordens omloppsbana förändrades från elliptisk till rund och tvärtom. Personen i fråga hette James Croll och arbetade visserligen vid universitetet i Glasgow, men inte som forskare utan som vaktmästare. Croll kom från en fattig familj och hade tvingats sluta skolan i förtid för att bidra till familjens försörjning. Han hade emellertid ett brinnande intresse för naturvetenskap, och vaktmästarsysslan tillät honom att tillbringa många kvällar i universitetets bibliotek, där han konsumerade de senaste verken på detta område.

Amatören Crolls teori att variationer i Jordens klimat kunde ha en astronomisk förklaring presenterades 1875 i en bok med titeln ”Climate and Time in their Geological Relations”. Den väckte överraskande starkt gensvar bland dåtidens vetenskapsmän, och Croll skulle komma att sluta sina dagar som en högt ansedd forskare.

Stöd för Crolls teori kom några år senare från ett något oväntat håll. Det var den serbiske maskiningenjören Milutin Milankovitch, som, utan några tidigare meriter i fråga om himlakroppars rörelser, drabbades av insikten att Croll visserligen hade haft rätt, men att också jordaxelns lutning i förhållande till solen måste tas med i beräkningen. De mödosamma beräkningarna av solinstrålningens vinkel, varaktighet och intensitet på olika latituder tog Milankovitch tjugo år. Resultaten presenterades 1920 i en bok, som länge betraktades som en vetenskaplig kuriositet, men som idag anses vara en av grunderna till vårt kunnande om klimatförändringarna på planeten (”Théorie matematique des phénomènes termiques produits par la radiation solaire”).

Nu vet vi att Jordens bana ändrar sin form från cirkulär till elliptisk i cykler om ca 100 000 år. Just nu är den praktiskt taget cirkulär. Vi vet också att jordaxelns lutning ändrar sig i cykler om ca 40 000 år (”oblikvitet”), och att axelspetsen dessutom i perioder på 20 000 år roterar i en cirkelrörelse (”precession”). Det norra halvklotet, som för närvarande vetter som mest mot solen i juni månad, kommer att om så där 12 000 år att ha ändrat position. Årstiderna byter då plats, och våra efterkommande kan räkna med att få skotta snö i juli och fira midsommar i december.

Sten Niklasson är författare och tidigare generaldirektör