Image
Regnvær. Foto: Colourbox

Det er utrolig mange små faktorer som spiller inn og påvirker når og hvor regnet rammer. Illustrasjonsfoto: Colourbox

Hvorfor er været kaotisk mens klimaet er forutsigbart?

Selv fagfolk kaller været kaotisk. Hvordan kan de da trekke konklusjoner om klimaforholdene 100 år frem i tid?

Det føles ikke bare urettferdig, men også tilfeldig og kaotisk når regnet styrter ned over grillfesten din mens nabobygda bader i sol.

Det å melde temperatur, nedbør og vind en uke frem i tid er en så usikker vitenskap at selv fagfolk kaller været «kaotisk».

Klimaforskere ser på det gjennomsnittlige været over flere tiår. Men hvordan kan de komme med varsler, så lenge været de baserer seg på er det rene kaos?

– Det er et klassisk spørsmål, sier professor Trude Storelvmo ved Institutt for geofag på Universitetet i Oslo.

La oss først se litt nærmere på ordet «kaos». Slik vi bruker det dagligtalen, passer definisjonen til Det Norske Akademis ordbok ganske bra: Kaos er en tilstand av vill forvirring eller uorden, virvar eller håpløst rot. Ikke særlig vitenskapelig.

Samtidig er det en egen gren av matematikken som kalles kaosteori. Ifølge samme ordbok beskriver det tilsynelatende tilfeldige bevegelser ved hjelp av enkle ligninger. Forskerne finner orden i kaoset, på et vis.

Vitenskapelig kaos og hverdagslig kaos er med andre ord ikke det samme. Det er noe av grunnen til at mye snø en kald vinter ikke motbeviser at klimaet blir varmere. Og heller ikke en kjølig sommer.

Vanskelig på kort sikt

– Et værvarsel skal melde været med stor nøyaktighet for et bestemt tidspunkt og et bestemt sted noen dager frem i tid. Da kommer kaoset inn i bildet, sier Storelvmo til Titan.uio.no.

Det er nemlig så utrolig mange små faktorer som kan spille inn og påvirke hvordan været vil utvikle seg videre. Det kan være mikroskopiske turbulenser eller veldig små skyprosesser.

Det er helt umulig å ha informasjon om alle sammen. Samtidig kan selv mikroskopiske prosesser i lufta påvirke hvordan været blir på hytta neste helg.

– Det er en masse støy som gjør at det er en ganske vanskelig oppgave å melde været, særlig når man ser på langtidsvarselet.

– Værvarslingen er blitt veldig mye bedre de siste årene. Man gjør mye mindre feil nå enn for bare ti år siden, sier Storelvmo.

Men helt perfekt vil den aldri bli.

Lettere på lang sikt

Både vær- og klimavarsling baserer seg på mye av den samme informasjonen og bruker ganske like modeller for å beregne hva som vil skje i fremtiden. Så da burde kanskje dette kaoset blitt et enda større problem for klimaforskerne?

Men heldigvis er det også noen vesentlige forskjeller på de to fagene.

– Klima tenker man på som gjennomsnitt av været over så lang tid som 30 år. Det er en ganske annen oppgave. Når man varsler klima, vil man si noe om de generelle forholdene, for eksempel 100 år frem i tid.

– Da tar man ikke mål av seg til å melde hvor mye nedbør det vil komme i Oslo om to eller fire dager. Vi skal si noe generelt om Sør-Norge om ti år eller 100 år, sier Storelvmo.

Professor Trude Storelvmo fikk tidligere i år UiOs pris for yngre forskere. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Klimaforskerne bruker gjennomsnittsverdier og, tro det eller ei, da forsvinner mye av støyen.

– Mye av det kaoset vi må forholde oss til når vi varsler været, trenger vi ikke ta hensyn til når vi varsler klima.

– Hvis man ser på temperatursvingningene på én enkelt værstasjon, er det for eksempel veldig støyende hvis du lager en kurve som viser data hver time.

Hvis du tar snittet hver dag, eller kanskje til og med hver måned, får du en mye ryddigere kurve. Og det er disse gjennomsnittsverdiene klimaforskerne er interessert i.

– På sett og vis er det en enklere oppgave når du skal si noe om de klimatologiske forholdene for en region over en generell periode enn når du skal si noe om et eksakt tidspunkt og et bestemt sted, sier Storelvmo.

– Selv om vi har en kald vinter i Norge, kan temperaturen stige jevnt og trutt globalt. Det er ingen motsetning i det.

LES OGSÅ: Skyenes opprinnelse sier mye om evnen til å kjøle ned jorda

Aksjekurser og terninger

Hun sammenligner det med økonomer som spår utviklingen på aksjemarkedet. Selv om det ikke er fysiske lover som styrer kjøp og salg på børsene.

– Økonomene kan si noe om hvordan en aksjekurs vil utvikle seg over tid. Men på et eksakt tidspunkt vil de likevel kunne bomme stygt. På en kort tidsskala kan man se veldig store og tilsynelatende kaotiske tilstander, sier Storelvmo.

I boka Tilfeldig! trekker forfatter Yngve Vogt parallellen til terningkast. Utfallet av ett enkelt terningkast er tilfeldig som været, mens tusenvis av terningkast vil fordele seg jevnt mellom de seks mulige utfallene i tråd med det som kalles store talls lov.

«Det er derfor mindre usikkert å forutsi hvordan klimaet blir enn hvordan været blir», skriver Vogt.

Alltid usikkerhet

Men det vil alltid være en viss grad av usikkerhet. Det er forskere innenfor alle fagfelt vant til å forholde seg til. De vil ha all tenkelig informasjon på plass før de gjør beregningene, og det vil alltid være en viss usikkerhet knyttet til selve målingene.

Det er om å gjøre å sørge for at modeller og beregninger tar høyde for slike usikkerheter. Det gjelder også for bitte små turbulenser eller skyprosesser. Forskerne vet at de er der, men ikke akkurat hvor eller akkurat hvordan. Det er derfor de kalles «støy».

– Vi prøver å finne måter vi kan ta hensyn til ting som skjer i bitte liten skala på, forklarer Storelvmo.

Vær- og klimaforskere holder orden på disse mikroskopiske hendelsene med det de kaller parametriseringer. Det er enkelt forklart en slags formel eller algoritme de legger inn i de kjempestore regnestykkene sine.

Fordi det er umulig å måle alle punkter, deler målingene av vær- og vindforhold atmosfæren opp i store rutenettverk. Men været er jo ikke det samme overalt innenfor hver enkelt rute, og det foregår mye forskjellig innenfor hver av dem.

– Noe skjer på mikrometerskala, og vi vil aldri komme til en oppløsning der vi har alt dette representert. Men vi kan likevel ta hensyn til dem ved hjelp av parametriseringer, sier Storelvmo.

– Det er akilleshælen i både værvarsling og i klimamodellering. Det er en del prosesser som man ikke har mulighet til å oppløse og representere riktig. Man vil alltid være tvunget til å gjøre disse tilnærmingene.

Det er derfor ulike værvarslingsmodeller og ulike klimamodeller kan gi litt ulike svar. Det betyr ikke at de er feil.

Som et musikalsk ensemble

– Det at modellene gir litt forskjellige svar, kan faktisk ses på som en fordel på den måten at de ulike simuleringene alle representerer mulige utfall som samsvarer med vår forståelse av atmosfærefysikk, sier Storelvmo.

– Har man mange nok modeller og simuleringer, kan man dermed generere sannsynlighetsfordelinger i stedet for en enkel fasit.

Professoren forteller at dette allerede benyttes i værvarsling. Der bruker man mange simuleringer med bitte små forskjeller til å lage det de kaller et modellensemble.

Akkurat som et musikalsk ensemble, spiller modellene sammen og blir til noe mer og bedre enn det hver og én får til alene.

– Avhengig av hvor mange ensemble-medlemmer som for eksempel sier at det skal regne i Oslo om fem dager, kan man gi en sannsynlighet for akkurat det utfallet, sier Storelvmo.

Regn og sol om hverandre et sted i Norge. Tenk om det var mulig å varsle hvor regnbuen ender? Illustrasjonsfoto: Colourbox

Energibalanse

Klimavarslerne bruker ikke bare data om været. De må også ta andre hensyn, blant annet til jordas energibalanse.

– Når du skal si noe om klimaet noen år frem i tid, er det veldig viktig å vite noe hvor mye energi som forlater klimasystemet gjennom infrarød stråling og hvor mye energi som kommer inn i form av stråling fra sola.

– Det er viktig å vite om det er balanse i energiregnskapet eller om det er et overskudd, slik det er nå, sier Storelvmo.

Slike ting er med på å styre de langsiktige trendene. Men dette har ikke betydning for værvarslingen fordi det ikke spiller inn på så kort tidsskala.

Værvarslerne på sin side er veldig opptatt av tilstanden i dag, akkurat nå.

– Tilstanden i dag styrer mye av hvordan ting ser ut om en uke. Men denne initialtilstanden har veldig liten betydning for hvordan det blir i 2100.

Dermed har den ikke så mye å si for klimavarslene.

Det samme gjelder værfenomener som El Niño. De vil gjennomsnittes bort i et 30-årsperspektiv, mens de er høyst relevante for en lokal værmelding.

LES OGSÅ: ERC Starting Grant til Trude Storelvmo

Sesongvarsler

Værvarsling og klimavarsling er ikke så adskilte disipliner som du kanskje har fått inntrykk av hittil.

– De er veldig like. Det er litt separate miljøer som hjelper hverandre med å forbedre modellene, sier professoren.

Kanskje vil de en gang møtes i en perfekt modell der du kan velge hvor langt frem du vil varsle.

– Foreløpig er det kun eksperimentelt, men det er forskere som jobber med å varsle været lenger frem i tid enn dagens langtidsvarsel. Da kan vi få varsler som sier noe om hvordan været blir til sommeren – flere måneder i forveien, forteller Storelvmo.

Hvis man klarer å varsle været lenger frem, begynner man etter hvert å nærme seg tidsskalaen klimavarslene opererer på.

Storelvmo har ingen tro på at vi noen gang vil kunne få den perfekte værmeldingen som garanterer hvordan været blir til helgen.

– Vi vil aldri få helt perfekte målinger for initialtilstanden. Dessuten er det mange prosesser som foregår på veldig liten skala og som har betydning, sier hun.

Og hvem vil egentlig ha en 100 prosent perfekt værmelding? Er det ikke fint med litt usikkerhet, da? Da kan man optimistisk håpe på fint vær til utebryllupet selv om Yr.no viser noen regndråper.

Kontakt:

Trude Storelvmo, professor ved Institutt for geofag

Les mer om vær og klima på Titan.uio.no:

Regnskogene er ikke jordas lunger – så hvor kommer oksygenet vi puster fra?

UiO-forskere kjemper for regnskogen i Brasil

Klimaendringer og miljøgifter er dårlig kombo