Studies in paleoclimate are important because they give us knowledge about how the climate system works and puts the current climate change in necessary perspective. By studying (pre)historic periods we increase our knowledge not just about these periods, but also about the processes that are important for climatic variations and changes. This thesis deals mainly with the interaction between climate and vegetation. Vegetation changes can affect climate in many different ways. These effects can be divided into two main categories: biogeochemical and biogeophysical processes. This thesis studies the biogeophysical effects of vegetation changes on climate in climate models. Climate models are a necessary tool for investigating how climate responds to changes in the climate system, as well as for making predictions of future climate. The biogeophysical processes are strongly related to characteristics of the land surface. Vegetation changes alter the land surface’s albedo (ability to reflect incoming solar radiation), roughness and evapotranspiration (the sum of evaporation and tran-spiration), which in turn affects the energy fluxes between the land surface and the atmosphere and thereby the climate. It is not, however, evident in what way; denser vegetation (e.g. forest instead of grassland) gives decreased albedo, which results in higher temperature, but also increased evapotranspiration, which contrastingly results in lower temperature. Vegetation changes are in this thesis studied in four different (pre)historic periods: two very cold periods with no human influence (c. 44,000 and 21,000 years ago), one warm period with minor human influence (c. 6,000 years ago) and a cold period with substantial human influence (c. 200 years ago). In addition to that the present climate is studied. The combination of these periods gives an estimate of the effect of both natural and anthropogenic vegetation on climate in different climatic contexts. The results show that vegetation changes can change temperature with 1–3 °C depending on season and region. The response is not the same everywhere, but depends on local properties of the land surface. During the winter half of the year, the albedo effect is usually most important as the difference in albedo between forest and open land is very large. During the summer half of the year the evapotranspiration effect is usually most important as differences in albedo between different vegetation types are smaller. A prerequisite for differences in evapotranspiration is that there is sufficient amount of water available. In dry regions, evapotranspiration does not change much with changes in vegetation, which means that the albedo effect will dominate also in summer. The conclusion of these studies is that vegetation changes can have a considerable effect on climate, comparable to the effect of increasing amounts of greenhouse gases in scenarios of future climate. Thus, it is important to have an appropriate description of the vegetation in studies of past, present and future climate. This means that vegetation has the potential to work as a feedback mechanism to natural climatic variations, but also that man can alter climate by altering the vegetation. It also means that mankind may have influenced climate before we started to use fossil fuel. Consequently, vegetation changes can be used as a means to mitigate climate change locally. / Studiet av paleoklimat är viktigt för att det ger kunskap om hur klimatsystemet fungerar samt för att det sätter nuvarande klimatförändring i ett nödvändigt perspektiv. Genom att studera (för)historiska perioder ökar vi vår kunskap om dessa perioder, men också om vilka processer som har betydelse för klimatets variationer. Denna avhandling behandlar framförallt interaktionen mellan klimat och växtlighet. Förändringar i växtligheten kan påverka klimatet på flera olika sätt. Dessa kan delas in i två huvudgrupper: biogeokemiska och biogeofysikaliska processer. Denna avhandling studerar de biogeofysikaliska effekterna på klimatet i klimatmodeller. Klimatmodeller är ett nödvändigt verktyg för att studera hur klimatet svarar på förändringar i klimatsystemet, samt för att göra förutsägelser om framtidens klimat. De biogeofysikaliska processerna är förknippade med markytans egenskaper. Förändrad växtlighet förändrar markytans albedo (förmågan att reflektera inkommande soltrålning), skrovlighet och förmågan att transportera vatten från marken till atmosfären genom evapotranspiration (summan av avdunstning och transpiration), vilket i sin tur påverkar energiflödena mellan markytan och atmosfären. Dessa förändringar påverkar sedermera klimatet. Det är emellertid inte självklart på vilket sätt; tätare växtlighet (t.ex. skog i stället för äng) ger minskat albedo vilket ger högre temperatur, men också ökad evapotranspiration vilket däremot ger lägre temperatur. Växtlighetsförändringars påverkan på klimatet studeras i denna avhandling i fyra olika (för)historiska perioder: två väldigt kalla perioder utan mänsklig påverkan (ca 44 000 och 21 000 år sedan), en varm period med liten mänsklig påverkan (ca 6 000 år sedan) och en kall period med avsevärd mänsklig påverkan (ca 200 år sedan). I tillägg till det studeras också dagens klimat. Resultaten visar att förändringar i växtlighet lokalt kan ha en signifikant effekt på klimatet. Kombinationen av dessa perioder ger en uppskattning av effekten av både naturlig och antropogen växtlighet i olika klimatsammanhang. Förändrad växtlighet kan ändra temperaturen med 1-3 °C beroende på årstid och område. Responsen är inte densamma överallt utan beror på lokala egenskaper hos markytan. Under vinterhalvåret är oftast albedoeffekten viktigast eftersom skillnaden i albedo mellan skog och öppet landskap då är mycket stor. Under sommarhalvåret är evapotranspirationen oftast viktigast eftersom skillnaden i albedo mellan olika växtlighetstyper då oftast är små. En förutsättning för det är att det finns tillräckligt med vatten tillgängligt för evapotranspiration. I torra områden förändras evapotranspirationen inte särskilt mycket när växtligheten förändras, vilket gör att albedoeffekten dominerar även på sommaren. Slutsatsen av dessa studier blir att förändrad växtlighet kan ha en betydande effekt på klimatet, jämförbar med den effekt som ökade halter av växthusgaser har i scenarier för framtida klimat. Alltså är det viktigt att ha en korrekt beskrivning av växtligheten i studier av (för)historiskt, nutida och framtida klimat. Det betyder att växtligheten har potentialen att fungera som en återkopplingsmekanism till naturliga klimatvariationer, men också att människan kan påverka klimatet genom att förändra växtligheten. Det betyder också att mänskligheten kan ha påverkat klimatet innan vi började använda fossilt bränsle. Följaktligen kan växtlighetsförändringar användas som ett sätt att lokalt begränsa klimatförändringar. / <p>At the time of the doctoral defense, the following paper was unpublished and had a status as follows: Paper 4: Manuscript.</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:su-140536 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Strandberg, Gustav |
| Publisher | Stockholms universitet, Meteorologiska institutionen (MISU), SMHI, Stockholm : Department of Meteorology, Stockholm University |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0029 seconds