För bara några sekel sedan upplevde planeten en mildare istid, numera kallad den lilla istiden. Delar av denna lilla istid sammanföll med en period av lägre strålningsaktivitet, kallad ”Maunder-miniminivåer” (uppkallad efter astronomen Edward Maunder). Kombinationen av lägre solaktivitet och högre vulkan-aktivitet tros vara de största bidragande orsakerna (Free 1999, Crowley 2001) till denna istid. Till detta bidrog tros även förändringar i cirkulationen i haven bidragit till temperaturförändringarna i Europa. (Mann 2002). 

Figur 1: Totala solinstrålningen (TSI). TSI från 1880 till 1978 från Solanki. TSI from 1979 till 2009 från Physikalisch-Meteorologisches Observatorium Davos (PMOD). 

Kan det vara så att vi är påväg mot en ny Maunder minimi? Solaktiviteten påvisar för tillfällen en långsiktig nedkylande trend. 2009 var solens utstrålning på sina lägsta nivåer på över ett sekel. Emellertid är det svårt att förutspå framtida solaktivitet. Övergången från en period av maxima (som var fallet i slutet av 1900-talet) till en minima (som är fallet under Maunder minima förhållanden) är en kaotisk process och är därmed svår att förutse (Usoskin 2007).

Låt oss gissa att solen skulle äntra en nu period av Maunder minima-nivåer under 2000-talet. Vilka effekter skulle detta ha på jordens klimat? Simulationer över klimatets respons till en minskning av solaktivitet till Maunder-minimi-nivåer visar att den temperaturminskning som detta skulle medföra är minimal i förhållande till de uppvärmande effekter som människotillverkade växthusgaser.(Feulner 2010). 

Den kylande effect som en minskning I solaktivitet skulle medföra är ca: 0,1°C (med ett maximalt möjligt värde på ca 0.3°C) medan uppvärmningen från växthusgaserna kommer vara mellan 3,7°C till 4,5°C, beroende på hur mycket CO2 vi släpper ut under 2000-talet (för mer om denna studie, följ länken...). 

Figur 2: Globala avvikelser I medeltemperatur från 1900 till 2100, relativt perioden 1961 till 1990. Den blåa linjen är NASA GISS observerade temperaturer fram till 2009 (Feulner 2010).  

 Global mean temperature anomalies 1900 to 2100 relative to the period 1961 to 1990 for the A1B (red lines) and A2 (magenta lines) scenarios and for three different solar forcings corresponding to a typical 11-year cycle (solid line) and to a new Grand Minimum with solar irradiance corresponding to recent reconstructions of Maunder-minimum irradiance (dashed line) and a lower irradiance (dotted line), respectively. Observed temperatures from NASA GISS until 2009 are also shown (blue line) (Feulner 2010). 

Vårt klimat har dock upplevt bra mycket mer dramatiska förändringar än den lilla istiden. Under de senaste 400 000 åren har planeten upplevt istid-lika tillstånd som avbrutits av kortare varma, interglaciala perioder som vanligtvis varat ca 10000 år. Vår nuvarande interglaciala period inleddes för ca 11000 år sedan. Kan vi stå på randen till slutet av vår interglaciala period?

 Figur 3: Temperaturförändringar vid Vostok, Antarktis (Petit 2000) Interglaciala perioder är grönmarkerade.

Hur börjar en istid? Förändringar i jordens omloppsbana gör att mindre solljus når den norra hemisfären under sommaren. Detta gör att ismassorna smälter mindre under sommaren och växer gradvis under 1000-tals år. Detta ökar jorden albedo vilken i ökar nedkylningen, vilket i sin tur gör att istäcket växer än mer. Denn process varar under ca 10000 till 20000 år, och för till slut planeten in i en ny istid.  

Vilka effekter har våra CO2-utsläpp på en framtida istid? Dessa frågor undersöks i en studie som undersöker vad som utlöser en istid – d.v.s. den nödvändiga minskningen av instrålning på norra hemsifären för att inleda processen av växande ismassor. (Archer 2005). Desto mer CO2 som finns i atmosfären, desto mindre behöver instrålningen minska för att utlösa en glaciation.

Figur 4 undersöker klimatets respons till olika utsläppsscenarior. Den gröna linjen visar på neutral respons till

The more CO2 there is in the atmosphere, the lower insolation needs to drop to trigger glaciation.

Figure 3 examines the climate response to various CO2 emission scenarios. The green line is the natural response without CO2 emissions. Blue represents an anthropogenic release of 300 gigatonnes of carbon - we have already passed this mark. Release of 1000 gigatonnes of carbon (orange line) would prevent an ice age for 130,000 years. If anthropogenic carbon release were 5000 gigatonnes or more, glaciation will be avoided for at least half a million years. As things stand now, the combination of relatively weak orbital forcing and the long atmospheric lifetime of carbon dioxide is likely to generate a longer interglacial period than has been seen in the last 2.6 million years.

Figure 4. Effect of fossil fuel CO2 on the future evolution of global mean temperature. Green represents natural evolution, blue represents the results of anthropogenic release of 300 Gton C, orange is 1000 Gton C, and red is 5000 Gton C (Archer 2005). 

So we can rest assured, there is no ice age around the corner. To those with lingering doubts that an ice age might be imminent, turn your eyes towards the northern ice sheets. If they're growing, then yes, the 10,000 year process of glaciation may have begun. However, currently the Arctic permafrost is degrading, Arctic sea ice is melting and the Greenland ice sheet is losing mass at an accelerating rate. These are hardly good conditions for an imminent ice age.