NILUs visjon for klimaforskningen er å bidra med ny kunnskap knyttet til utslipp, spredning, omdanning og avsetning av klimadrivere, og effektene dette har på klimasystemet.
Forskningen inkluderer alt fra eksperimentelle studier på prosessnivå til overvåkning og modellering. Studier av langlivede klimagasser, kortlivede klimadrivere og selve klimasystemet er sentrale temaer.
Klimagasser
NILU måler klimagasser blant annet på Zeppelinobservatoriet på Svalbard. Siden starten av målingene har CO2-konsentrasjonen gått opp hvert eneste år, i samsvar med økningen av menneskeskapte utslipp.
Mange av gassene som måles er en del av det nasjonale overvåkningsprogrammet til Miljødirektoratet, og resultater og tolkninger om utviklingen rapporteres årlig.
På observatorienes egne sider er det en oppsummering av de aktuelle måleprogrammene for klimagasser. De fleste data er tilgjengelige fra vår database EBAS.
Andre sentrale aktiviteter for å øke forståelsen av langlivede klimagasser:
- Beskrive og forstå endringer i regionale, hemisfæriske og globale nivåer av klimagasser
- Forstå det atmosfæriske budsjettet for ulike drivhusgasser
- Kvantifisere endringer i utslipp ved bruk av observasjonsbaserte metoder
- Forstå prosesser som påvirker naturlige utslipp og utveksling mellom atmosfære, land og hav
- Utvikle verktøy for å undersøke om tiltak virker etter hensikten
- Utvikle metoder og instrumenter for mer nøyaktige målinger og måling av andre og nye komponenter
- Bidra i utviklingen av infrastruktur som er tilpasset fremtidig behov for observasjonsnettverk, tolkninger og analyse
Kortlivede klimadrivere
Det viktigste bidraget for å redusere global oppvarming er å få til betydelige reduksjoner i CO2-utslippene, men dette vil ikke kunne skje raskt nok til å hindre den raske nedsmeltingen av is man registrerer i Arktis. Vi må derfor i tillegg klare å redusere konsentrasjonen av mer kortlivede klimadrivere som metan, troposfærisk ozon og aerosoler.
NILU måler metan, ozon og aerosoler ved flere av sine observatorier.
Klimasystemet og meteorologi
Geofysikk omfatter studier av jordens fysiske egenskaper og de fysiske prosessene som påvirker jordkloden. Det omhandler blant annet aspekter ved jordens indre, oseanografi, meteorologi, atmosfærefysikk og hydrologi.
På NILU er vi involvert i en rekke geofysiske klimaaktiviteter som spenner fra forskning på jordsmonn (jordfuktighet og snø), via atmosfærisk vanntransport og sirkulasjon, til studier av skyenes optiske egenskaper.
Atmosfærisk sirkulasjon og «teleconnections»
Jordas atmosfæriske sirkulasjonsmønstre er svært sammensatte. Klimatiske variasjoner i ett område kan være nært knyttet til klimavariasjoner i et annet område som ligger mange tusen kilometer unna. På engelsk kalles slike fenomener «teleconnections».
Ved NILU forsker vi på storskala sirkulasjonsmønstre og deres betydning for ulike klimaparametre – fra havis til stratosfærisk ozon.
Arktis og omliggende nordområder er et nøkkelområde for studier av globale klimaendringer. Det siste tiåret er det observert at havisen smelter raskere enn hva gjeldende klimamodeller forutsier, og denne nedsmeltingen kan bl.a. være et resultat av økt lavtrykksaktivitet i nordområdene om sommeren.
En sentral oppgave ved NILU er å identifisere og skille mellom naturlige og menneskeskapte klimavariasjoner. Klimaet vi observerer vil alltid inneholde bidrag fra begge disse to komponentene.
Atmosfærisk vanntransport
Atmosfærisk vanntransport fra fjerntliggende områder er ofte medvirkende årsak til episoder med ekstremnedbør i Norge. Dette skjer via atmosfæriske «elver» som er knyttet til sykloner ved midlere breddegrader.
Forskning på de fysiske prosessene, den romlige strukturen og styrken av vanntransporten er et fokusområde ved NILU.
Arbeidet er sentralt for å forstå betydningen av havets overflatetemperatur i forhold til ekstremnedbør og det klimatologiske opphavet til nedbøren i Norge og nordområdene. Dette vil på sin side gi nyttig kunnskap sammenhengen mellom klimaendringer og ekstremvær.
Landdata (temperatur, snø, assimilasjon; LDAS)
Jordfuktighet, snø og jordtemperatur er geofysiske variabler som har stor betydning for vegetasjon og klima. Disse parametrene er viktige for plantenes transpirasjon og fotosyntese, og vil i stor grad påvirke jordas hydrologiske syklus.
Variasjoner og trender i jordfuktighet vil gjenspeile endringer i nedbør og stråling og er involvert i mange klimatiske feedbackmekanismer på lokal, regional og global skala.
Ved NILU har vi utviklet landdataassimilasjonssystemet LDAS i samarbeid med Meteorologisk institutt og Meteo France. Det er basert på ulike varianter av Ensemble Kalman Filter (EnKF) og Extended Kalman Filter (EKF), og er koblet mot SURFEX’ offline landdatamodell. Jordfuktighetsdata fra AMSR-E, ASCAT og SMOS blir brukt i assimilasjonen.
Systemet kan gi viktig informasjon om jordfuktighet, snø og bakketemperatur i store deler av Europa og Skandinavia. Det er også en målsetting å implementere LDAS i meteorologiske værvarslingsmodeller for å forbedre dagens værprognoser.
Skyer og stråling
Skyer har stor betydning for klimaet. De reflekterer sollys tilbake til verdensrommet og har derfor en avkjølende effekt. På den annen side vil skyene absorbere varmestråling fra jorda og emittere stråling tilbake til jordoverflaten; dette forsterker drivhuseffekten.
Forholdet mellom disse fenomenene, dvs. skyenes oppvarming ved forsterkning av drivhuseffekten og deres avkjøling ved refleksjon av solstråling, bestemmer hvorvidt en bestemt skytype vil bidra til oppvarming eller avkjøling av jordkloden.
NILU har verdensledende kompetanse innen strålingstransport, og har vært sentral i utviklingen av modellen LIBRADTRAN.