Med öronbedövande knallar bryts stora öar av is loss från Antarktis.

Kartan över pingvinernas paradis förändras från vecka till vecka och på satellitbilder ser Antarktiska oceanen år 2100 nästan ut som ett whiskyglas med istärningar i olika storlekar.

De små bitarna försvinner snabbt medan de mest seglivade driver omkring i flera år eller går på grund i Sydamerika eller Afrika.

Effekterna av kollapsen, där Västantarktis förlorar sina glaciärer i en dominoeffekt, märks dock mest på norra halvklotet.

Det är nämligen där allt smältvatten hamnar, vilket får havsnivån att stiga så snabbt att man inte hinner bygga de fördämningar som krävs.

En kollaps av isen på Västantarktis kommer att tiodubbla den nuvarande havsnivåhöjningen.

Detta är emellertid bara en av klimatets många ”tickande bomber”, en benämning som forskarna använder för att beskriva naturens allra starkaste reaktioner på den globala uppvärmningen.

Eftersom de vet att klimatbomberna kan brisera när som helst arbetar de i en kapplöpning med tiden för att identifiera sprängladdningarna och förstå hur de kan desarmeras.

Energi samlas i atmosfären

Under de senaste 150 åren har temperaturen på planeten hela tiden stigit, detta till följd av en allt starkare växthuseffekt där koldioxid och andra växthusgaser bevarar värmen och samlar extra energi i klimatsystemet.

Faktum är att atmosfären varje sekund tillförs en extra energimängd som motsvarar fyra Hiroshimabomber. Uppvärmningen och dess inverkan på hav, is, moln och mark är dock inte alltid jämn.

Forskarna kallar dessa förändringar för ”liten risk, stor effekt-fenomen”. De kan se olika ut, men gemensamt för dem är att de kraftigt förvärrar klimatorsakade förändringar i jordens system och kretslopp.

En del av dessa fenomen förvärras genom så kallad återkoppling, vilket innebär att en förändring på egen hand tilltar i styrka. Det klassiska exemplet på detta är havs-isen i Arktis, som för närvarande smälter.

Normalt reflekterar isen 90 procent av solens ljus – och därmed dess energi – tillbaka ut i världsrymden.

När isen smälter tar emellertid det mörka havet i stället upp 90 procent av energin från ljuset, vilket får havstemperaturen att stiga. Temperaturökningen får ytterligare is att smälta, vilket blottlägger ännu mer mörkt hav så att avsmältningen ökar.

Andra fenomen har inte någon återkoppling utan i stället en eller flera brytpunkter. En brytpunkt är en gräns som om den överskrids medför en våldsam och plötslig förändring i klimatsystemet.

Sådana förändringar är i de flesta fall ostoppbara och i princip oåterkalleliga.

En sådan brytpunkt finns till exempel i klimatmodellernas förutsägelser av temperaturen på Pyreneiska halvön.

Även om det i dag kan vara hett i Spanien och Portugal håller förångning av fukt från marken nere temperaturen under större delen av året.

Förångning förbrukar solens energi, vilket gör att inte all dess strålning omvandlas till värme. Men redan vid en begränsad global uppvärmning kommer de översta lagren i marken att torka ut, och när det inte längre finns någon fukt som kan förångas omvandlas all solstrålning till värme.

Klimatmodellernas beräkningar visar att om planetens genomsnittliga temperatur stiger med mellan tre och fyra grader så kommer temperaturen på Pyreneiska halvön att stiga med upp till sju–åtta grader till år 2100.

I klimatmodellerna delas jordens atmosfär in i ett rutnät av beräkningspunkter på exempelvis 50 x 50 kilometer, som har upp till 90 lager.

© Claus Lunau

Tropikerna blir obeboeliga

Även jordens molntäcke har en brytpunkt. En kraftfull klimatbomb skulle brisera om atmosfären över subtropiska havsområden plötsligt hade blivit i princip molnfri.

Beräkningar gjorda av tre amerikanska forskare vid California Institute of Technology visar att brytpunkten överskrids när koldioxidhalten i atmosfären når över 1 200 ppm, det vill säga att det för varje miljon luftmolekyler finns fler än 1 200 koldioxidmolekyler.

I dag är halten cirka 410 ppm och innan industrialiseringen började, omkring år 1850, var den 280 ppm. Det lär med andra ord ta ett tag innan brytpunkten överskrids. Om det händer kommer emellertid effekten att bli katastrofal.

Enligt klimatmodellerna kommer en ökning från 1 200 till 1 300 ppm att innebära att molntäcket i tropikerna försvinner, vilket får planetens temperatur att snabbt öka med ytterligare åtta grader – förutom de sex graders ökning som 1 200 ppm koldioxid i sig skulle medföra.

En sådan temperaturökning skulle göra tropikerna obeboeliga.

20 procent av haven i subtropiska områden täcks av moln som kyler planeten. Höga halter av koldioxid riskerar att upplösa molntäcket och göra tropikerna obeboeliga.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Molnens ovansida reflekterar värmestrålning

I dag är de tropiska molnens ovansida sval eftersom den avger långvågig värmestrålning. Det ger upphov till lodrät cirkulation i molnlagret så att ny fukt dras upp ur förångat havsvatten. På så sätt ­upprätthåller molnbildningen sig själv.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Höga halter av koldioxid motverkar molnens cirkulation

Om luftens koldioxidhalt ökar blir det svårare för molnen att bli av med ­värmen, vilket hämmar deras ­förnyelse. Vid en koncentration på 1 200 ppm (antal koldioxidmolekyler per miljon luftmolekyler) upprätthålls valkmolnen bara precis.

© Estellez/Getty Images & ken ikeda madsen

Molntäcket bryts upp och ­temperaturen stiger

Vid 1 300 ppm koldioxid hålls ovansidan av valkmolnen inte längre sval. Valkmolnen bryts upp till ­stackmoln, och då når solstrålningen ner till havsytan. Havet absorberar värmen, vilket medför åtta graders extra global uppvärmning.

I klimatmodellerna delas planeten in i ett rutnät av beräkningspunkter. Ju mer finmaskigt nätet är, desto längre tid tar det att få fram ett resultat.

För att få en balans mellan kvalitet och beräkningstid har klimatmodellerna normalt en upplösning i det vågräta planet på cirka 50 x 50 kilometer med 90 lager i atmosfären och 50 lager i havet.

Det innebär att bland annat floder, glaciärer och moln normalt inte omfattas av klimatmodellerna, eftersom de processer som bildar dem och får dem att försvinna sker i så liten omfattning att datorsimuleringarna inte kan inkludera dem.

Anledningen till att de tre kaliforniska forskarna ändå lyckades förutsäga molnkollapsen i subtropiska områden var att de använde sig av en avancerad matematisk metod, large eddy simulation (LES).

Den kan användas för att göra modeller av hur atmosfären beter sig i mellanrummen mellan beräkningspunkterna utan att man behöver extrema mängder extra beräkningskraft.

Resultatet blir inte lika exakt som med en finmaskig klimatmodell med kort avstånd mellan beräkningspunkterna, men metoden fungerar för att blottlägga några av den globala uppvärmningens mindre synliga konsekvenser.

Gamla explosioner avslöjar nya

Forskarna använder inte bara klimatmodeller för att avslöja klimatets tickande bomber, utan även studier av forntida klimatförändringar. Effekten av molnfria subtropiska områden har forskarna hittat ett tidigare exempel på.

Under perioden PETM (paleocene-eocene thermal maximum) för cirka 56 miljoner år sedan blev jorden åtta grader varmare på bara några hundra år. Temperaturen sjönk till sin ursprungliga nivå först 170 000 år senare.

Enbart de växthusgaser som gav upphov till PETM kan inte förklara en så kraftig temperaturökning.

Därför tror forskarna vid California Institute of Technology att en kollaps av molntäcket i subtropiska områden gav en förstärkande effekt som plötsligt höjde temperaturen.

Golfströmmen har blivit 20 procent svagare sedan år 1870.

Den plötsliga uppvärmningen var för­knippad med ännu en klimatbomb: Frisättning av metan från dels havsbottnen, dels permafrost i Arktis.

År 2013 konstaterade den nederländske professorn och biologen Appy Sluijs, som har forskat mycket om detta, tillsammans med kollegor från bland annat England att PETM startades av en mindre global uppvärmning – troligen orsakad av vulkanism i Nordatlanten.

Uppvärmningen, som påverkade både atmosfären och havet, smälte depåer av gashydrat.

Gashydrat är en fryst blandning av vatten och metan som vid rätt tryck och temperatur bland annat bildas i sediment under havsbotten.

Det innehåller stora mängder av växthusgasen metan. I början av PETM frigavs metan efter hand som havstemperaturen steg. Metanet fick temperaturen att stiga ytterligare så att mer gashydrat smälte i en ond cirkel.

Forskarna befarar att den globala uppvärmningen kan kickstarta ett liknande förlopp i dag. Metanbubblor har nämligen observerats från havsbottnen norr om Ryssland, i sjöar i bland annat Alaska samt i tundran.

Vatten forsar ut ur inlandsisen

År 2019 observerade en forskargrupp ledd av geografen Michael MacFerrin vid University of Colorado i USA en tidigare okänd brytpunkt i avsmältningen av Grönlands inlandsis.

Mot bakgrund av bland annat radarmätningar, borrningar och datormodeller upptäckte forskarna stora plattor av is en bit under Grönlands täta snötäcke.

Isplattorna bildades den rekordvarma sommaren 2012, då MacFerrin för första gången upptäckte dem, och de har enormt stor betydelse för hur smältvattnet beter sig.

Normalt rinner smältvatten från ytan långt ner i snötäcket och fryser till, men plattorna gör att vattnet inte kan rinna bort. I stället rinner smältvattnet längs plattorna, och om de ligger nära kusten rinner smältvattnet ut i havet.

MacFerrins borrningar visade dessutom att när brytpunkten passeras och plattorna bildas så fördubblas mängden smältvatten som rinner ut i havet från inlandsisen.

Effekten av plattorna avtar i takt med att snötäcket på dem växer. Tyvärr tror forskarna att den mycket varma sommaren 2019 har medfört nybildning av plattor, vilket återigen ökar mängden smältvatten som rinner ut i havet.

Havsnivån kommer att stiga

Många av klimatbomberna påverkar hela planeten, som frigivning av metan, medan andra huvudsakligen är ett problem i världsdelen där de uppstår.

Risken för att isen på västra Antarktis ska kollapsa är dock liten i det avseendet.

Trots att smältvattnet rinner ut i havet på södra halvklotet hamnar det huvudsakligen på nordliga breddgrader, bland annat utanför Europa.

Anledningen till det är att jordens gravitationsfält påverkas när isen smälter och rinner ut i havet. Avsmältningen avlägsnar massa från Antarktis och minskar därmed kontinentens dragningskraft på världshaven.

Då ställer haven om sig till en ny tyngdfördelning på planeten, vilket kommer att medföra en markant höjning av havsnivån runt exempelvis Skandinavien.

Om Antarktis glaciärer smälter kommer planetens tyngdförhållanden att förändras, så att en mur av vatten rör sig mot Europa. Forskarna kan redan mäta att vattnet närmar sig.

© ken ikeda madsen

Isens massa drar havsvattnet till Antarktis

Västantarktis väldiga istäcke har sin egen tyngdkraft och attraherar havet i sin närhet. Ju mer is, desto kraftigare drar Västantarktis till sig vattnet.

© ken ikeda madsen

Avsmältningen minskar ­tyngdkraften

Den globala uppvärmningen får isen att smälta, och Antarktis förlorar därmed massa. Isens försvinnande minskar kontinentens tyngdkraft.

© ken ikeda madsen

Vattnet söker sig norrut och dränker Europa

Den minskade tyngdkraften gör att Västantarktis släpper ifrån sig vattnet som flyter norrut mot kusterna vid Nordatlanten.

Liksom med övriga klimatbomber försöker forskarna förstå när och hur snabbt kollapsen på Antarktis kommer att ske.

Geologerna har länge känt till att Västantarktis glaciärer är extra känsliga och instabila, eftersom många av dem är fastfrusna i berggrunden under havsytan.

Det innebär att vattnets bärkraft hela tiden sliter i glaciärhyllorna, medan det allt varmare havsvattnet äter sig in i isens fundament i berggrunden och hotar att bryta loss hela istäcket.

Avsmältningen av Antarktis är tydlig på shelfisen Brunt, där stora stycken av istäcket håller på att brytas loss.

© British Antarctic Survey (BAS)

Om Västantarktis isar bryts sönder kommer de att försvinna relativt snabbt. Enligt en studie från år 2018 kan kollapsen ske inom loppet av blott 200 år, och under den perioden kommer havet att stiga minst två centimeter om året.

Andra studier visar att fenomenet senast ägde rum för drygt 130 000 år sedan, under mellanistiden eem, före den senaste istiden. Det anmärkningsvärda är att kollapsen började under i princip samma klimatförhållanden som vi har på planeten i dag. En ny kollaps kan alltså redan ha börjat.

Snökanoner kan rädda Antarktis

Den viktigaste frågan är nu hur forskarna kan klippa av den röda kabeln och desarmera klimatbomberna. Ett eventuellt svar kom i juli 2019 från en tysk forskargrupp som hade räknat på en effektiv men besvärlig lösning på problemet med Västantarktis.

Enligt forskarna vid Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung skulle snökanoner varje år under de kommande årtiondena behöva tillföra hundratals miljarder ton konstsnö till Västantarktis.

Energin till kanonerna och till avsaltning av havsvattnet som ska bli till snö måste enligt klimatfysikern Johannes Feldmann komma från tiotusentals moderna vindkraftverk, samlade i stora parker i Amundsenhavet.

Johannes Feldmann kallar själv lösningen absurd, men den är nödvändig om vi inte inom loppet av ett årtionde helt och hållet upphör med våra utsläpp av växthusgaser.