Skyer

KATEGORI: SKYER
Af Ole Terney, biolog

Disse svar blev oprindeligt skrevet som et supplement til tidsskriftet BioNyt Videnskabens Verden. Du kan tegne et abonnement på bladet her.

Hvad er afgørende for, hvor meget sollys som reflekteres bort af et skydække?

Reflektionen fra en sky bestemmes af, om den indeholder is, samt af dens partikeltæthed og af størrelsen af skypartiklerne. Disse forhold bestemmer altså skyernes kølende virkning. Det er velkendt, at både hvide og grå skyer ser hvide ud fra et fly, eller når man ser ned på dem fra en bjergtop. Skyerne returnerer omtrent halvdelen af det lokalt indkommende solskin, som altså tilbagesendes mod rummet i stedet for at i hvert fald en del af denne stråling kunne have opvarmet jordoverfladen, hvis skyerne ikke var i vejen. Det er derfor, at det bliver koldere, når vi slikker solskin og en sky kommer i vejen. (5721 s.80)

Hvad er afgørende for, hvor meget et skydække virker som drivhusgas?

Skyens varmetæppevirkning afhænger af, hvor kold skyen er for oven. Da skyerne er koldere for oven end jordoverfladen, udsender de mindre infrarød stråling til rummet, end jordoverfladen ville have gjort. Det er velkendt, at overskyede nætter ikke er så kølige som stjerneklare nætter uden skyer. Det skyldes altså denne drivhuseffekt hos skyerne, idet de opfanger noget af den varme, som udsendes fra jordoverfladen. (5721 s.81)

Hvad er nettovirkningen af skyernes kølende og lunende virkninger?

I 1984 og 1986 opsendtes tre amerikanske satellitter til besvarelse af dette komplicerede spørgsmål. De målte på verdensplan det indkommende sollys og den udgående infrarøde varmestråling, og rapporterede resultaterne i 1990 som NASA's Earth Radiation Budget Experiment. Set under ét er skyerne stærkt afkølende for planeten. De tynde, høje, fjerlette cirrusskyer virker dog varmende. Det skyldes, at de er meget kolde på oversiden (minus 40 grader Celsius), og derfor udsender de meget mindre varme ud i rummet end den, som de forhindrer i at undslippe fra Jorden. De holder altså på varmen. (5721 s.81)
De mest kølende skyer er de tykke, mellemhøjt-drivende skyer. Deres kølende virkning er dog begrænset af, at de er sjældne, og kun dækker ca. 7% af Jorden på et givet tidspunkt. (5721 s.81)
De lave skyer har den allerstørste virkning. Det skyldes, at de dækker et meget stort areal, næsten fire gange så stort areal som de kølende middelhøje skyer. Disse lave skyer tegner sig for 60% af den totale afkøling. Dels blokerer de for sollyset, dels er de relativt varme på oversiden, hvilket betyder, at de udsender relativt store mængder infrarød stråling til rummet. De vigtigste afkølere af de forskellige lave skytyper er de udstrakte, flade tæpper af stratocumulus-skyer. Disse skyer dækker 20% af Jorden på et givet tidspunkt. Det skyldes, at de især findes over verdenshavene. Når man flyver til USA er disse skyer årsagen til, at der ikke er meget at se på undervejs. (5721 s.81)
Den samlede virkning af skyerne er som sagt en stærk afkøling af kloden. Alt i alt fratager de det indkommende sollys en opvarmende virkning på 8%. (5721 s.82). Hvis skyerne ikke fandtes, ville klodens middeltemperatur være ca. 10 grader Celsius varmere. (5721 s.82)
Skyerne kan ses fra rummet. De gør planeten Jorden skinnende. Jordskinnet kaster også lys på Månens ubelyste del. Med flere skyer ville Jordkloden skinne mere på astronauterne, lyse månens ubelyste del mere op, og være koldere, fordi skyerne således afviser flere af solens varmende stråler. Siden 1966 har man kendt til satellitbilleder af skyerne, og de er velkendte fra TV's vejrudsigter. Siden 1983 er alle vejrdata fra hele verdens civile vejrsatellitter samlet hos International Satellite Cloud Climatology Project under ledelse af William Rossow fra NASA's Goddard Institute i New York. Disse oplysninger blev udgivet i form at månedlige kort over jordklodens gennemsnitlige skydække, opdelt i 250 x 250 kvadratkilometer kortenheder. Sydasiens monsuner ses som enorme vattæpper af skyer på disse måneds-skykort. El Nino begivenheder ses som store ændringer i skyfordelingen over det tropiske Stillehav og Sydamerika. Eigil Friis-Christensen, der var leder af en afdeling for sol-jord-fysik ved Danmarks Meteorologiske Institut, udgav i 1991 en artikel om, at der var sammenhæng mellem den nordlige halvkugles varmestigning i det 20. århundrede og en tempoforøgelse i solpletternes cyklus. (5721 s.83). 200 år tidligere havde astronomen William Herschel i England bemærket, at prisen på hvede var højere, når solpletterne var få, formentlig fordi de så havde været koldere.
Ved juletid 1995 havde Henrik Svensmark fra Danmarks Meteorologiske Institut på Lyngbyvejen i København travlt med at studere de månedlige skykort, som han netop havde opdaget på Internettet, - han havde travlt, fordi han stod for at skulle skifte afdeling på DMI til Eigil Friis-Christensens afdeling for sol-jord-fysik. Henrik Svensmark havde fået den idé, at skyerne måske frembragtes af kosmiske stråler, og at der ankommer flere kosmiske stråler fra rummet, når solen er mindst aktiv. Sky-månedskortene (fra måneds-skykort over havet) syntes fra år til år at følge variationerne i den kosmiske strålings intensitet (målt i form af månedsgennemsnit af neutrontællinger fra John Simpsons station i Climax, Colorado). (5721 s.84)
. Efter januar 1996 kunne Henrik Svensmark hellige sig dette emne, medens det tidligere havde været en ubetalt fritidsbeskæftigelse. Henrik Svensmarks undersøgelse af skykortene fra midt i 1983 til sidst i 1990 viste, at solen mellem 1984 og 1987 var gradvis mindre stormfuld, hvorved flere kosmiske stråler nåede frem til Jorden, og at dette faldt sammen med, at skydækket over verdenshavene voksede støt med næsten 3%. Fra 1987 til 1990 faldt de kosmiske stråler, og skymængden faldt med 4%. (5721 s.85)
Henrik Svensmark og Eigil Friis-Christensen sendte deres artikel om opdagelse til Science i Washington sidst i februar 1996. (5721 s.85). Science krævede først ændringer, som blev klaret med korte tilføjelser, hvorefter Science afviste artikler med begrundelsen, at den var blevet for lang til bladet. Artiklen kom senere i Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. Opdagelsen blev dog forinden publiceret som en kort pressemeddelelse fra Royal Astronomical Society's møde i Birmingham i sommeren 1996, hvor Eigil Friis-Christensen var foredragsholder. Pressemeddelelsens titel var "Det manglende led mellem sol og klima". Senere i 1997 udgav videnskabsskribenten Nigel Calder bogen "Den maniske sol" om emnet, men emnet blev ignoreret af forskerverdenen. I 1992 havde FN's Intergovernmental Panel on Climate Change afvist et forslag fra den danske delegation om at solens indflydelse på klimaet skulle føjes til listen over emner, som kunne fortjene yderligere diskussion. (5721 s.88)

Der var stor modstand mod Henrik Svensmarks og Eigil Friis-Christensens teori om solaktivitetens indirekte betydning for klimaet. IPCC-panelets leder, meteorologiprofessor Bert Bolin fra Stockholm, kaldte dem "videnskabeligt set yderst naive og uansvarlige" (interview i dagbladet Information i 19. juli 1996). Lederen af en Internationale Kommission for Skyer og Nedbør, Markku Kulmala fra Helsinki's universitet, bemærkede dog på et møde i 1996 i Helsingør, hvor Henrik Svensmark holdt foredrag om teorien, at den kunne være rigtig. (5721 s.88)

Hvordan virker skyer på klimaet?

Når klimaet bliver varmere fordamper vand og der dannes skyer. Højtbeliggende (kolde) skyer virker ligesom drivhusgasser, altså som et varmetæppe (3654 s.93). Lavtliggende skyer kølner derimod ved at reflektere sollyset (3654 s.91). Virkningen fra lave skyer er generelt den største, så den samlede virkning fra skyer er at de kølner lidt. Det fordampede vand forbliver dog ofte som vanddamp, en kraftig drivhusgas! (Positiv feedback).

KLIMAÆNDRING/SKYER/REGN

Vil klimaændring medføre flere skyer?

Opvarmning af atmosfæren vil medføre mere fordampning af vand. Dette vand skal falde ned igen som regn. For at det kan ske må det regne, og det kan det kun fra skyer. Derfor vil der blive dannet flere skyer (Skydannelse kræver, at der er partikler at kondensere på, f.eks. støvpartikler, aerosolvæskepartikler, salt fra havet, støv fra ørkener, aerosoler fra træer og industriproduktioner, sod fra brande osv. (3733 comment 36). (3733 comment 35). Vanddamp i atmosfæren udveksles dog også med havet lige over havoverfladen, især fordi havoverfladen er urolig og på grund af saltsprøjt, som kan virke som kondensationskerner. Høje skyer virker som drivhusgas (de har "netto positiv forcing", varmende virkning altså). Virkningen af skyer afhænger også af, hvor tykke de er, og hvor længe de eksisterer. Lave skyer virker ved at bortkaste stråling, dvs. reflektere lyset (kølende virkning, altså). Hvilken samlet nettovirkning skyerne vil have er uvist. Nogle klimamodeller viser, at der er en svag kølende virkning. Men andre klimamodeller angiver en lille varmende virkning, og i ingen af tilfældende er virkningerne dominerende over mere vigtige feedback-mekanismer som vanddamp og reflektion fra isoverflader mv. (3733 comment 35).

SKYER/NAVNE

Hvem har givet skyerne navne?

Det har en mand ved navn Luke Howard, som boede i London. Det var i december 1802, at han indførte de stadig anvendte navne for skyer. Historien om ham er fortalt af R.Hamblyn i bogen The Invention of Clouds (New York, Farrar, Straus and Giroux 2001). På trods af at der findes utallige ord i det engelske sprog, manglede ord for de forskellige skytyper.

SKYER/TYPER

Hvad karakteriserer cirrus-skytypen?

Cirrus skyer er karakteriseret ved at have en ret bred skypartikel-størrelse. De indeholder mange små og mange store iskrystaller. Aerosol fra vulkaner har stor betydning for, hvilke partikelstørrelser, der er i cirrus-skyer (3616 s.118).

SKYER/BETYDNING

Hvilken betydning har skytyperne på sollys-tilbagekastningen (albedo)?

En helt overskyet himmel med cumulonimbus-skyer tilbagekaster 90% af sollyset. (Betegnelsen "nimbo" bruges om lave skyer af stor tykkelse, som ser mørkgrå ud og hvorfra regn falder hele tiden). En fuldstændig overskyet himmel af cirrostatus-skyer tilbagekaster 44-50% af sollyset (ref. 3620 s.26). For stratocumulus-skyer er tallet 60%.

SKYER/GRUPPER

Hvad er de 10 basale grupper af skyer?

Skyer inddeles efter hvor højt de er placeret i atmosfæren, og efter deres form. Betegnelsen "alto-" betyder høj, men bruges om skyer i middelhøjde (altocumulus og altostratus). Skyer med forbetegnelsen "cirrus" er skyer i stor højde (cirrocumulos, cirrus, cirrostratus). Forbetegnelsen "nimbus" bruges om tætte skyer der giver regn. Lave skyer er nimbostratus, stratus, cumulus og cumulonimbus (ref. 3620 s.85). Cumulonimbusskyer strækker sig fra lav højde til stor højde.

SKYER/REGN/REGNDANNELSE

Kan man få skyer til at afgive regn?

Man kan udsprede sølviodid eller tøris (frossen CO2) fra et fly, eller sende sølviodid op fra jordoverfladen. Dette fremmer væksten af iskrystaller og øger regnen (ref. 3620 s.89). Man opnår formentlig undertiden 10-15% mere regn fra skyer, som allerede er begyndt at regne (ref. 3620 s.89). Nogle skyer er ikke modtagelige, f.eks. hvis de indeholder naturlige iskrystaller eller har en temperatur over frysepunktet gennem hele skyen (ref. 3620 s.89). For tidlig regnfremkaldelse kan undertiden få skyer til at spredes ud, så de faktisk afgiver mindre regn (ref. 3620 s.89).

SKYER/REFLEKTION/DRÅBESTØRRELSE

Hvad betyder dråbestørrelsen for skyers reflektion af sollys?

Jo mindre dråberne er, jo mere vil de reflektere sollyset (3625 s.78 ). Man har fra satellitter kunnet konstatere, at skyer over skibsruter er mere reflekterende overfor sollyset (3625 s.78 ) Det skyldes, at afbrændingsprodukterne indeholder partikler. Partikler, der kan virke som kondensationskerner, omfatter foruden havsalt også sulfater, mineralstøv og aerosoler fra biomasseforbrænding (3625 s.78 )

SKYER/FLY/KONDENSSTRIBER/TEMPERATUR

Ved hvilken temperatur dannes kondensstriber efter fly?

Kondensstriber efter fly dannes ved, at vanddampen kondenserer til iskrystaller. Det sker kun, når temperaturen er mellem -50 og -70 °C (3614 s.149). Fly slipper vanddamp og kuldioxid samt partikler ud i atmosfæren, hvor de kan ændre koncentrationen af ozon og methan og øge mængden af skyer højt oppe (3626 s.40-41). Flyenes kondensskyer virker opvarmende på Jorden ligesom høje tynde skyer.

SKYER/FLY/KONDENSSTRIBER/BETYDNING

Hvilken betydning har udstødningen fra fly for klimaet?

De skystriber, som kan dannes efter fly, har næppe betydning for solindstrålingen (3614 s.149.). Men de reducerer varmeudstrålingen fra jorden i at nå ud i rummet (3614 s.149.). Ifølge en NASA computersimulation vil blot 2% forøgelse i is-skyerne hæve Jordens gennemsnitstemperatur 1°C (3614 s.149).

SKYER/VAND/MÆNGDE

Hvor meget vand indeholder skyerne?

I gennemsnit indeholder skyerne kun 4% af vandindholdet i atmosfæren (ref. 3620 s.51).

Hvad vil klimaændringen betyde for skydækket?

Klimaændringen vil medføre øget skymængde. Der har været tendens til øget skymængde over både land og hav siden tidligt i 1980'erne (3555),men tendensen synes at have vendt tidligt i 1990'erne (3555). I fremtiden forventes dog mere skydække end tidligere, og der er mange rapporter om, at der regionalt er øget skydække, måske især i form af tykke skyer med nedbør (3555).

Hvad medfører kraftigere skydække?

Om dagen medfører skydækket mindre solstråling og varme til jordoverfladen. Kraftig skydække medfører mindre døgnvariation. Den laveste døgntemperatur (om natten) hæves 0,2°C pr. årti, medens den højeste døgntemperatur (om dagen) kun hæves 0,1°C pr. årti (3555)

(3654 s.61). Døgnudsvinget mindskes derfor 0,1°C pr. årti:Eksempel: Et 5°C-døgnudsving fra f.eks. 10°C om natten til 15°C om dagen vil ændres år for år sådan: 10,2°|15,1°; 10,4°|15,2°; 10,6°|15,3°; 10,8°|15,4°; 11°|15,5°. Efter 5 år er der altså kun et døgnudsving på 4,5°C i dette tilfælde.