Atmosfæren i rørsle – energi, vêr og klima
Atmosfæren er i konstant rørsle. Solstrålar treffer jorda, varmen blir fordelt, lufta strøymer, og vêr av alle slag oppstår. I denne artikkelen skal vi utforske korleis energi frå sola set i gang store sirkulasjonsmønster, korleis jordrotasjonen påverkar vindane, og korleis alt dette heng saman med vêr, klima og naturfarar. Vi skal også sjå på korleis vi kan bruke energien til atmosfæren på ein berekraftig måte, og kvifor det er viktig å forstå dette systemet for å møte framtidas utfordringar.
Atmosfæren er i konstant rørsle
Alt starter med sola. Ho sender ut enorme mengder energi i form av stråling, og jorda mottar berre ein bitteliten del av dette. Allikevel er det meir enn nok til å drive heile klimasystemet vårt. Atmosfæren er som ein gigantisk maskin som er med på å fordele denne energien rundt på kloden.
Jorda får ikkje varmen til sola jamt over alt. Ekvator får til dømes mykje meir solinnstråling enn polane, sidan ekvator er vend mot sola heile tida. Dette gjer at solstrålane treffer jorda meir rett på ved ekvator, medan dei kjem inn skråare ved polane. Når strålane treffer skrått, må energien fordelast over eit større område, og då blir det mindre varme per kvadratmeter.
Tenk på det som ei lommelykt: Om du lyser rett ned på golvet, får du ein liten, intens lysflekk. Men om du held lommelykta på skrå mot golvet, blir lyset spreidd utover eit større område, og det blir svakare lys. Det same skjer med sollyset på jorda.
I tillegg må solstrålane passere gjennom meir atmosfære når dei treffer skrått, som ved polane, og då blir meir av energien spreidd og absorbert før han når bakken.
Dette skaper forskjellar i temperatur, trykk og tettleik, og dermed rørsle. Det er fordi atmosfæren heile tida prøver å jamne ut desse forskjellane. Det er dette som skaper vind, vêr og globale sirkulasjonsmønster.
1 / 3
Jordkloden sett fra verdensrommet med tydelige skysystemer.
Strålingsbalanse – energirekneskapen for jorda
For at temperaturen på jorda skal vere stabil over tid, må mengda energi som kjem inn frå sola vere lik mengda energi som stråler ut igjen frå jorda. Dette blir kalla strålingsbalanse.
Men det er ikkje så lett som at alt som kjem inn, går rett ut igjen. Noko av sollyset blir reflektert av skyer, is og lyse overflater – dette blir kalla albedo. Resten blir absorbert av bakken, havet og atmosfæren. Når jorda blir varma opp, sender ho ut infraraud stråling, altså varmestråling, tilbake mot verdsrommet, og det er her drivhuseffekten kjem inn. Gassar som CO₂, vassdamp og metan absorberer noko av denne varmestrålinga og sender henne tilbake mot jorda. Det gjer at temperaturen held seg høgare enn han elles ville vore utan drivhuseffekten. Dette er heilt naturleg, og utan drivhuseffekten ville jorda vore ein iskald planet.
Problemet oppstår når vi menneske aukar mengda drivhusgassar. Det blir som å leggje på eit ekstra teppe rundt jorda, og då blir det for varmt.
1 / 3
Solens radioaktive stråler som treffer jorda.
Global sirkulasjon – slik flyttar lufta på seg
Fordi sola varmar opp ekvator meir enn polane, får vi store forskjellar i temperatur og trykk på jorda. Varm luft ved ekvator stig opp, og kald luft frå høgare breiddegrader, altså nærare polane, strøymer inn for å erstatte henne. Dette set i gang globale sirkulasjonsmønster. Denne sirkelen av luft som stig og søkk blir ikkje danna direkte frå nord- eller sørpolen til ekvator i to store rørsler. På grunn av jordas storleik, rotasjon og korleis sola varmar opp ulike breiddegrader, har det danna seg faste mønster i korleis lufta sirkulerer. For å forstå desse mønstera, deler vi atmosfæren inn i tre hovudceller på kvar halvkule. Vi kallar dei hadleycella, ferrelcella og polarcella.
Illustrerende verdensbilde av globale vindsystemer og temperaturvariasjoner.
Hadleycella – den tropiske motoren
Hadleycella går frå ekvator til ca. 30 breiddegrader. Varm luft stig ved ekvator, blir kjølt ned høgare opp og søkk igjen ved rundt 30 breiddegrader. Denne søkkande lufta har lite fukt i seg. Dette skaper ørkenområde som Sahara.
Ferrelcella – den ustabile mellomcella
Mellom 30 og 60 breiddegrader finn vi ferrelcella. Her går lufta i motsett retning av hadleycella, og dette fører til det vi kallar vestavindar langs jordoverflata.
Polarcella – den kalde sirkulasjon
Polarcella finn vi frå 60 breiddegrader til polane. Det er kald luft som søkk ved polane og strøymer sørover. Dette er éin av grunnane til at vi får nordavind, sjølv om vindsystema er litt meir komplekse enn dette.
Desse cellene skaper vindbelte: passatvindane ved ekvator, vestavindane i breiddegradene våre og polarvindane lengst nord og sør. I tillegg har vi det vi kallar jetstraumar, som er smale, raske luftstraumar høgt oppe i stratosfæren som påverkar vêr og flytrafikk.
1 / 4
Jordklode med piler som illustrerer strømmer i atmosfæren og havet
Jordrotasjonen og corioliseffekten
Viss jorda ikkje roterte, ville lufta berre strøyme rett frå polane til ekvator og tilbake. Men fordi jorda snurrar, blir luftstraumane bøygde av, det vil seie at dei svingar. Dette blir kalla corioliseffekten.
På den nordlege halvkula blir rørsla bøygd mot høgre, og på den sørlege mot venstre. Det er derfor lågtrykk snurrar mot klokka på den nordlege halvkula og med klokka på den sørlege. Corioliseffekten er også grunnen til at passatvindane blæs frå nordaust og ikkje rett nord-sør.
Denne effekten påverkar alt frå havstraumar til flyruter, og er heilt avgjerande for korleis vêr og klima fungerer.
1 / 2
Illustrasjon av Corioliseffekten.
Vêr og klima – atmosfæren sitt ansikt
Når vi snakkar om vêr, snakkar vi eigentleg om lokale og kortvarige uttrykk for rørslene til atmosfæren: regn, vind, temperatur og skyer. Klima er det langsiktige mønsteret, og det blir definert som gjennomsnittet av vêret over tid.
Vêret oppstår når luftmassar med ulik temperatur og fukt møtest. Frontsystem, lågtrykk og høgtrykk er resultat av slike møte. Til dømes: Når varm, fuktig luft møter kald luft, stig den varme lufta, kondenserer og dannar skyer og fell som nedbør.
I Noreg er vi spesielt påverka av vestavindbeltet og lågtrykk som kjem inn frå Atlanterhavet. Det gir oss eit variert og ofte vått klima, men også rike moglegheiter for vasskraft og vindenergi.
1 / 2
Hav, is og luft – eit tett samspel
Atmosfæren jobbar ikkje åleine. Han er i konstant samspel med havet og kryosfæren (is og snø). Havet lagrar enorme mengder varme og transporterer energi rundt kloden gjennom havstraumar som golfstraumen. Fenomen som El Niño og La Niña, som vi skal sjå meir på seinare, er døme på korleis hav og atmosfære påverkar kvarandre. Når til dømes havtemperaturen i Stillehavet endrar seg, påverkar det vêrmønster over heile verda, frå tørke i Australia til flaum i Sør-Amerika.
Is og snø reflekterer mykje sollys, vi seier at dei har høg albedo. Når isen smeltar, blir mindre sollys reflektert og meir varme blir absorbert. Det skaper ei tilbakekopling som forsterkar oppvarminga. Derfor er smelting av is i Arktis og Antarktis ein viktig del av klimadebatten.
Naturfarar og risiko – når atmosfæren viser musklar
Atmosfæren kan vere vakker og livgivande, men også kraftig og farleg. Ekstremvêr som stormar, hetebølgjer, tørke og styrtregn er naturfarar som oppstår når atmosfæren får ekstra mykje energi å jobbe med.
Klimaendringar gjer at slike hendingar blir vanlegare og meir intense. Eit varmare hav gir kraftigare og fleire orkanar. Meir vassdamp i lufta gir meir intens nedbør. Og hetebølgjer blir lengre og farlegare.
Å forstå atmosfæren er derfor også viktig for beredskap og risikovurdering. Kor stor er sjansen for flaum i eit område? Korleis kan vi varsle ekstremvêr i tide? Dette er spørsmål geofag prøver å svare på.
Berekraftig energi frå atmosfæren
Atmosfæren er ikkje berre ei utfordring, han er også ein ressurs. Vind og sol er blant dei viktigaste fornybare energikjeldene vi har, og dei hentar all sin energi frå solinnstråling og rørslene til atmosfæren.
Vindkraft utnyttar rørsler i lufta, og er spesielt effektiv i kystområde og på fjell.
Solenergi fangar opp strålinga frå sola og gjer henne om til straum eller varme.
Bølgjekraft og tidvatn er også indirekte drivne av sol og måne.
Utfordringa er å bruke desse ressursane på ein berekraftig måte, utan å øydeleggje natur, landskap eller lokalsamfunn. Her må vi tenkje heilskapleg og langsiktig.
Elektrisk strøm fra solceller, vindmøller og vannkraft.
Atmosfæren er nøkkelen til framtida
Atmosfæren er i konstant rørsle. Han fordeler energi, skaper vêr og klima og gir oss både utfordringar og moglegheiter. Ved å forstå korleis han fungerer, kan vi føreseie, tilpasse oss og utnytte ressursane på ein klok måte.
I denne artikkelen har vi sett korleis sola set i gang heile maskineriet, korleis lufta bevegar seg i globale mønster, og korleis dette påverkar alt frå regnvêr i Bergen til tørke i Afrika. Vi har også sett korleis vi kan bruke denne kunnskapen til å møte framtidas utfordringar.
Neste gong du kjenner vinden i ansiktet, kan du tenkje på alt som ligg bak, og kor viktig det er å forstå det usynlege, men livsviktige systemet som omgir oss.
En person som kaster vann opp i luften en kald vinterdag, slik at vannet frosser i luften. Det dannes en sirkel i luften av isvannet og et hjertet i midten.
Kjelder:
Havforskningsinstituttet (2019). Hva er polarfronten? Henta frå: https://www.hi.no/hi/nyheter/2019/oktober/hva-er-polarfronten
Intergovernmental Panel on Climate Change. (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Climate Change 2021: The Physical Science Basis
NASA Earth Observatory. (2023). Global Energy Balance. https://earthobservatory.nasa.gov/features/EnergyBalance
UNEP. (2021). Global Methane Assessment. https://www.ccacoalition.org/resources/global-methane-assessment-full-report
Met Office UK. Weather conditions https://weather.metoffice.gov.uk/learn-about/weather/how-weather-works/high-and-low-pressure/weather-conditions
CICERO. (2019). Mysteriet metan. https://cicero.oslo.no/no/artikler/mysteriet-metan
Miljødirektoratet. (2022). Klimarisiko. https://www.miljodirektoratet.no/ansvarsomrader/internasjonalt/barekraft/barekraftsrapportering-for-naringslivet/vesentlighetsanalyse/klimarisiko/Miljødirektoratet (2018): Utredning om konsekvenser for Norge av klimaendringer i andre land Utredning om konsekvenser for Norge av klimaendringer i andre land
