Atmosfæren i bevegelse – energi, vær og klima
Atmosfæren er i konstant bevegelse. Solstråler treffer jorda, varmen fordeles, lufta strømmer og vær av alle slag oppstår. I denne artikkelen skal vi utforske hvordan energi fra sola setter i gang store sirkulasjonsmønstre, hvordan jordas rotasjon påvirker vindene, og hvordan alt dette henger sammen med vær, klima og naturfarer. Vi skal også se på hvordan vi kan bruke atmosfærens energi på en bærekraftig måte, og hvorfor det er viktig å forstå dette systemet for å møte framtidas utfordringer.
Atmosfæren er i konstant bevegelse
Alt starter med sola. Den sender ut enorme mengder energi i form av stråling, og jorda mottar bare en bitteliten del av dette. Allikevel er det mer enn nok til å drive hele klimasystemet vårt. Atmosfæren er som en gigantisk maskin som er med på å fordele denne energien rundt på kloden.
Jorda mottar ikke solas varme jevnt over alt. Ekvator får for eksempel mye mer solinnstråling enn polene, siden ekvator er vendt mot sola hele tiden. Dette gjør at solstrålene treffer jorda mer rett på ved ekvator, mens de kommer inn mer skrått ved polene. Når strålene treffer skrått, må energien fordeles over et større område, og da blir det mindre varme per kvadratmeter.
Tenk på det som en lommelykt: Hvis du lyser rett ned på gulvet, får du en liten, intens lysflekk. Men hvis du holder lommelykta på skrå mot gulvet, spres lyset utover et større område, og det blir svakere lys. Det samme skjer med sollyset på jorda.
I tillegg må solstrålene passere gjennom mer atmosfære når de treffer skrått, som ved polene, og da blir mer av energien spredt og absorbert før den når bakken.
Dette skaper forskjeller i temperatur, trykk og tetthet, og dermed bevegelse. Det er fordi atmosfæren hele tiden prøver å utjevne disse forskjellene. Det er dette som skaper vind, vær og globale sirkulasjonsmønstre.
1 / 3
Jordkloden sett fra verdensrommet med tydelige skysystemer.
Strålingsbalanse – energiregnskapet for jorda
For at temperaturen på jorda skal være stabil over tid, må mengden energi som kommer inn fra sola være lik mengden energi som stråler ut igjen fra jorda. Dette kalles strålingsbalanse.
Men det er ikke så enkelt som at alt som kommer inn, går rett ut igjen. Noe av sollyset blir reflektert av skyer, is og lyse overflater – dette kalles albedo. Resten blir absorbert av bakken, havet og atmosfæren. Når jorda varmes opp, sender den ut infrarød stråling, altså varmestråling, tilbake mot verdensrommet, og det er her drivhuseffekten kommer inn. Gasser som CO₂, vanndamp og metan absorberer noe av denne varmestrålingen og sender den tilbake mot jorda. Det gjør at temperaturen holder seg høyere enn den ellers ville vært uten drivhuseffekten. Dette er helt naturlig, og uten drivhuseffekten ville jorda vært en iskald planet.
Problemet oppstår når vi mennesker øker mengden drivhusgasser. Det blir som å legge på et ekstra teppe rundt jorda, og da blir det for varmt.
1 / 3
Solens radioaktive stråler som treffer jorda.
Global sirkulasjon – slik flytter lufta på seg
Fordi sola varmer opp ekvator mer enn polene, får vi store forskjeller i temperatur og trykk på jorda. Varm luft ved ekvator stiger opp, og kald luft fra høyere breddegrader, altså nærmere polene, strømmer inn for å erstatte den. Dette setter i gang globale sirkulasjonsmønstre. Denne sirkelen av luft som stiger og synker dannes ikke direkte fra nord- eller sydpolen til ekvator i to store bevegelser. På grunn av jordas størrelse, rotasjon og hvordan sola varmer opp ulike breddegrader, har det dannet seg faste mønstre i hvordan lufta sirkulerer. For å forstå disse mønstrene, deler vi atmosfæren inn i tre hovedceller på hver halvkule. Vi kaller dem hadleycellen, ferrelcellen og polarcellen.
Illustrerende verdensbilde av globale vindsystemer og temperaturvariasjoner.
Hadleycellen – den tropiske motoren
Hadleycellen går fra ekvator til ca. 30 breddegrader. Varm luft stiger ved ekvator, kjøles ned høyere opp og synker igjen ved rundt 30 breddegrader. Denne synkende luften har lite fuktighet i seg. Dette skaper ørkenområder som Sahara.
Ferrelcellen – den ustabile mellomcellen
Mellom 30 og 60 breddegrader finner vi ferrelcellen. Her går lufta i motsatt retning av hadleycellen, og dette fører til det vi kaller vestavinder langs jordoverflaten.
Polarcellen – den kalde sirkulasjon
Polarcellen finner vi fra 60 breddegrader til polene. Det er kald luft som synker ved polene og strømmer sørover. Dette er én av grunnene til at vi får nordavind, selv om vindsystemene er litt mer komplekse enn dette.
Disse cellene skaper vindbelter: passatvindene ved ekvator, vestavindene i våre breddegrader og polarvindene lengst nord og sør. I tillegg har vi det vi kaller jetstrømmer, som er smale, raske luftstrømmer høyt oppe i stratosfæren som påvirker vær og flytrafikk.
1 / 4
Jordklode med piler som illustrerer strømmer i atmosfæren og havet
Jordas rotasjon og corioliseffekten
Hvis jorda ikke roterte, ville lufta bare strømmet rett fra polene til ekvator og tilbake. Men fordi jorda snurrer, bøyes luftstrømmene av, det vil si at de svinger. Dette kalles Corioliseffekten.
På den nordlige halvkule bøyes bevegelsen mot høyre, og på den sørlige mot venstre. Det er derfor lavtrykk snurrer mot klokka på den nordlige halvkule og med klokka på den sørlige. Corioliseffekten er også grunnen til at passatvindene blåser fra nordøst og ikke rett nord-sør.
Denne effekten påvirker alt fra havstrømmer til flyruter, og er helt avgjørende for hvordan vær og klima fungerer.
1 / 2
Illustrasjon av Corioliseffekten.
Vær og klima – atmosfærens ansikt utad
Når vi snakker om vær, snakker vi egentlig om lokale og kortvarige uttrykk for atmosfærens bevegelser: regn, vind, temperatur og skyer. Klima er det langsiktige mønsteret, og defineres som gjennomsnittet av været over tid.
Været oppstår når luftmasser med ulik temperatur og fuktighet møtes. Frontsystemer, lavtrykk og høytrykk er resultater av slike møter. For eksempel: Når varm, fuktig luft møter kald luft, stiger den varme lufta, kondenserer og danner skyer og faller som nedbør.
I Norge er vi spesielt påvirket av vestavindsbeltet og lavtrykk som kommer inn fra Atlanterhavet. Det gir oss et variert og ofte vått klima, men også rike muligheter for vannkraft og vindenergi.
1 / 2
Hav, is og luft – et tett samspill
Atmosfæren jobber ikke alene. Den er i konstant samspill med havet og kryosfæren (is og snø). Havet lagrer enorme mengder varme og transporterer energi rundt kloden gjennom havstrømmer som Golfstrømmen. Fenomener som El Niño og La Niña, som vi skal se mer på senere, er eksempler på hvordan hav og atmosfære påvirker hverandre. Når for eksempel havtemperaturen i Stillehavet endrer seg, påvirker det værmønstre over hele verden, fra tørke i Australia til flom i Sør-Amerika.
Is og snø reflekterer mye sollys, vi sier at de har høy albedo. Når isen smelter, blir mindre sollys reflektert og mer varme blir absorbert. Det skaper en tilbakekobling som forsterker oppvarmingen. Derfor er smelting av is i Arktis og Antarktis en viktig del av klimadebatten.
Naturfarer og risiko – når atmosfæren viser muskler
Atmosfæren kan være vakker og livgivende, men også voldsom og farlig. Ekstremvær som stormer, hetebølger, tørke og styrtregn er naturfarer som oppstår når atmosfæren får ekstra mye energi å jobbe med.
Klimaendringer gjør at slike hendelser blir vanligere og mer intense. Et varmere hav gir kraftigere og flere orkaner. Mer vanndamp i lufta gir mer intens nedbør. Og hetebølger blir lengre og farligere.
Å forstå atmosfæren er derfor også viktig for beredskap og risikovurdering. Hvor stor er sjansen for flom i et område? Hvordan kan vi varsle ekstremvær i tide? Dette er spørsmål geofag prøver å svare på.
Bærekraftig energi fra atmosfæren
Atmosfæren er ikke bare en utfordring, den er også en ressurs. Vind og sol er blant de viktigste fornybare energikildene vi har, og de henter all sin energi fra solinnstråling og atmosfærens bevegelser.
Vindkraft utnytter bevegelser i lufta, og er spesielt effektiv i kystområder og på fjell.
Solenergi fanger opp strålingen fra sola og omdanner den til strøm eller varme.
Bølgekraft og tidevann er også indirekte drevet av sol og måne.
Utfordringen er å bruke disse ressursene på en bærekraftig måte, uten å ødelegge natur, landskap eller lokalsamfunn. Her må vi tenke helhetlig og langsiktig.
Elektrisk strøm fra solceller, vindmøller og vannkraft.
Atmosfæren er nøkkelen til framtida
Atmosfæren er i konstant bevegelse. Den fordeler energi, skaper vær og klima og gir oss både utfordringer og muligheter. Ved å forstå hvordan den fungerer, kan vi forutsi, tilpasse oss og utnytte ressursene på en klok måte.
I denne artikkelen har vi sett hvordan sola setter i gang hele maskineriet, hvordan lufta beveger seg i globale mønstre, og hvordan dette påvirker alt fra regnvær i Bergen til tørke i Afrika. Vi har også sett hvordan vi kan bruke denne kunnskapen til å møte framtidas utfordringer.
Neste gang du kjenner vinden i ansiktet, kan du tenke på alt som ligger bak, og hvor viktig det er å forstå det usynlige, 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.
Kilder:
Havforskningsinstituttet (2019). Hva er polarfronten? Hentet fra: 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
