– Det er kjent at klimaendringene påvirker vegetasjonen. Men den endrete vegetasjonen påvirker også klimaet i betydelig grad. Hypotesen vår er at dette øker tempoet på oppvarmingen, frykter professor Frode Stordal ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo.

Han har de siste 40 årene utviklet stadig mer avanserte matematiske modeller av atmosfæren, og er nå i gang med å forbedre dagens klimamodeller og undersøke hva som skjer med klimaet når vegetasjonen endrer seg.

– Da vil klimamodellen bli mer treffsikker, sier Stordal.

Oppgaven er formidabel.

– Vegetasjonen kan påvirke klimaet på mange måter. Noe vegetasjon kan virke dempende på oppvarmingen. Andre ganger kan vegetasjonen forsterke oppvarmingen.

Varmere med barskog

En av de mekanismene Stordal skal undersøke, er hvor mye av sollyset vegetasjonen reflekterer til verdensrommet. Den gjennomsnittlige refleksjonen fra jorda er 30 prosent. Lyse flater reflekterer mer av solstrålingen enn mørke flater.

• Les også: Fisken svømmer fra hav til hav i varmere klima

Det betyr at løvtrær reflekterer mer enn bartrær. Når grantrærne smyger seg nordover – og til fjells, vil mindre av sollyset reflekteres. Samtidig vil løvtrærne fortrenge grantrærne sørfra. I disse områdene vil mer av sollyset reflekteres.

Snøtunge grantrær

Et av hans andre jokerspørsmål er sammenhengen mellom oppvarming og snøforholdene i skogen.

– Så lenge snøen ligger på trærne, vil en del av sollyset reflekteres, men effekten forsvinner når snøen smelter. Vi vet ikke hvordan dette påvirker det globale klimaet.

For å kunne beregne dette må Stordal ta hensyn til de fysiske prosessene bak dannelsen og veksten av skyer, og modellere om skogen dynges av snø eller sludd, om snøen blåser av trærne eller om snøen på grenene smelter.

Trærne svetter

I den nye modellen skal Stordal også ta hensyn til at trærne svetter. Når bladene og barnålene åpner porene for å slippe inn CO₂ og sollys til fotosyntesen, kvitter de seg samtidig med overskuddsvarmen ved å fordampe vann. Vanndampen vil etter hvert kondenseres til skyer.

Og her kommer en liten dose fysikk inn: Det kreves energi for å omdanne vann til damp. Og det frigjøres varme når vanndampen omdannes til vanndråper.

– Det betyr: Når trærne avkjøler seg ved å slippe ut vanndamp, varmes atmosfæren opp.

• Les også: Solens syklus påvirker klimaet på jorden

Alle de eksisterende elementene i klimamodellen skal selvfølgelig fortsatt være med, slik som sammenhengen mellom utbredelsen av polarisen og oppvarming.

– Når Arktis smelter, reflekteres mindre solstråling til verdensrommet. Det omvendte skjer hvis Arktis fryser til. Hva som skjer med polarisen, er med andre ord en mekanisme som forsterker temperaturendringer, enten det gjelder oppvarming eller nedkjøling.

Stadig bedre modeller

Stordal påpeker at klimamodellene er viktige for å kunne forstå både hva som skjer i dag og hvordan klimaet blir i fremtiden.

Han skal studere klimaet både globalt og regionalt, og han ser spesielt på hvordan klimaet endrer seg i Nord-Europa og Arktis, men skal også se på klimaendringene i Øst-Afrika, India og Brasil.

Klimamodellene er i løpet av de siste 40 årene stadig blitt forbedret.

– I starten var klimamodellene fryktelig enkle. Da fantes ingen modellering av skyer.

På 1980-tallet kom skyene med i modellen. Noen år senere fikk klimaforskerne med is og hav, og deretter sulfatpartikler og vulkansk aktivitet. Så ble det tatt hensyn til ørkenstøv, saltpartikler fra havet og karbonets kretsløp. Og deretter den kjemiske balansen i atmosfæren og hvordan klimaet påvirket vegetasjonen.

Nå er turen kommet til dynamisk vegetasjon, som altså er hvordan den stadig endrete vegetasjonen påvirker klimaet.

Enorme beregninger

Klimamodellen kjøres på universitetets tungregnemaskin. Når maskinen brukes optimalt, er den 10 000 ganger raskere enn en vanlig PC. Likevel kan beregningene ta mange dager.

Modellen kjøres på grensen av hva datamaskinen klarer. Den norske klimamodellen deler opp atmosfæren i 360 000 celler og havet i 6,5 millioner celler.

– Oppdelingen blir stadig bedre. Jo mer finmasket oppløsning, desto tyngre blir beregningene.

– Det handler hele tiden om begrensningene til regnemaskinen. Jo bedre datamaskinene og lagringskapasiteten blir, desto flere detaljer kan være med, sier Stordal.

• Les også: Derfor blir det så varmt i byene

For hver celle løses et sett med likninger. Så må alle cellene snakke sammen og utveksle informasjon. Den jobben er formidabel.

Flere hundre år fremover

Modellen kjøres flere hundre år frem i tid. Foruten bedre regnekapasitet er det også et økende behov for mer plass til datalagring.

– For å kunne få med ekstreme hendelser, må tidsoppløsningen være god. I mange år var vi mest opptatt av månedsgjennomsnittet. Nå når vi er vel så interessert i ekstraordinære hendelser som ekstrem varme, ekstrem kulde og ekstrem nedbør, må vi lagre data for hvert døgn. Da blir det mange terrabyte med data.

Cicero, universitetets senter for klimaforskning, ser frem til de nye beregningene.

– I klimaet henger alt sammen med alt. Detaljerte modeller er det beste verktøyet for å forstå hvordan klimaendringene vil slå ut fremover. Jeg ser frem til å se resultatene, og kanskje kunne bygge videre på dem i vår egen forskning om noen år, sier klimaforsker Bjørn Hallvard Samset på Cicero.