Global nedkjøling

Global nedkjøling var en hypotese i 1970-årene om at gjennomsnittstemperaturen på jorden ville gå ned, det motsatte av global oppvarming. I jordens historie har det vært flere episoder med avkjøling av atmosfæren og havet. Disse prosessene har innledet langvarige istider, der gjennomsnittelig global temperatur har vært mye lavere enn de siste 10 000 årene. Det er usikkerhet om nøyaktig hvilke prosesser som har vært årsaken til disse endringene, men en rekke klimapådriv og tilbakekoblingsmekanismer i klimasystemet utpekes som relevante. I 1970-årene var det en del forskning som indikerte at det ville komme en snarlig nedkjøling av jorden.
Hypotesen om en overgang til istid hadde liten støtte i det generelle vitenskapelige miljøet, men fikk derimot oppmerksomhet i media. Dette var delvis støttet av en noe nedadgående trend i temperaturene fra 1940-årene og fram til tidlig i 1970-årene. Pressemeldinger reflekterte ikke den nøyaktige og fulle rekkevidden av den vitenskapelige forskningslitteraturen. Dette til tross for en voksende mengde vitenskapelig litteratur som tvert imot estimerte en framtidig oppvarming grunnet menneskelig utslipp av klimagasser. Den nåværende vitenskapelige mening om klimaendringer er at jorden har gjennomgått global oppvarming gjennom hele 1900-tallet, og at den fortsetter å varmes opp.

Historie

På slutten av 1800-tallet var det allment akseptert at klimatiske forhold best kunne beskrives som langtids middelverdier. Geologer og et fåtall meteorologer var klar over at fortidens klima hadde variert svært mye. De var klar over at det hadde vært istider, og søkte forklaringen i astronomiske og solare variasjoner. I mellomkrigstiden hadde en fått et godt bilde av fortidens klimaendringer på en geologisk tidsskala.

Frykten for en ny istid

I 1920-årene var det en begynnende bekymring for en ny istid. Den amerikanske oppdageren kaptein Donald Baxter MacMillan seilte mot Arktis i 1923, sponset av National Geographic Society, for å lete etter bevis for at isbreene vokste. I 1926 var det en astronom i Berlin som mente at det ville gå mot global nedkjøling, men at det var «langt unna».
I 1950- og 1960-årene ble en klar over at klimaet kunne endres i løpet av noen tiår eller hundreår. Noen av pionerene innenfor historisk klimatologi var engelskmennene Gerald Manley og Hubert Lamb i England, tyskeren Herman Flohn i Tyskland, franskmannen LeRoy Ladurie og amerikanerne Murray Mitchell og Reid Bryson. Den amerikanske klimatologen J. Murray Mitchell påviste i 1963 en trend for nedkjøling fra rundt 1940. På en konferanse om klimaendringer som ble holdt i Boulder i 1965, oppstod spekulasjoner underbygget av Milankovitch sykluser angående hvordan de små endringene av  sollyset kan utløse istider. I 1966 forutså Cesare Emiliani at «en ny istid vil begynne i løpet av noen få tusen år». Paul R. Ehrlich skrev i sin bok The Population Bomb (norsk: Befolkningsbomben) fra 1968 at «[den naturlige] drivhuseffekten blir forsterket av kraftig økning av karbondioksid... [dette] blir motvirket av lave skyer som skapes av kondensstriper, støv og andre forurensninger... For øyeblikket kan vi ikke forutsi hva det generelle klimatiske resultatene vil bli av vår bruk av atmosfæren som søppelfylling.»
I 1970-årene fikk en på samme tid bekymringer for både en kommende ny istid, og for global oppvarming på grunn av økte nivåer av CO₂ i atmosfæren. Bekymringen for en global nedkjøling hadde sin årsak i at tidligere istider hadde oppstått med rundt 10 000 års mellomrom, og mellomistiden (holocen) som verden nå er inne i hadde vart i omtrent så lang tid. En annen faktor var økningen av aerosoler i atmosfæren, noe som kunne redusere solinstrålingen til jorden. I 1972 ble det holdt en konferanse ved Brown University, Providence i USA, om en kommende istid («The Present Interglacial – how and when will it end?»). Omtrent samtidig ble det holdt en konferanse angående global oppvarming. På denne tiden hadde en stor interesse for fortidens klimaendringer. Dette fordi en søkte forklaring på hva en kunne forvente i fremtiden, basert på fortidens klimahistorie.

Bevissthet i 1970-årene om at luftforurensning kunne påvirke klimaet

Bekymringen for en ny istid toppet seg i begynnelsen av 1970-årene, selv om «muligheten for menneskeskapt oppvarming dominerte fagfellevurdert litteratur selv da». En nedkjølingsperiode begynte i 1945, og etter to tiår med en trend med reduserte temperaturer ble det foreslått at et bunnpunkt var nådd. Den økende bekymringen kan delvis tilskrives det faktum at mye mindre da var kjent om verdens klima og årsakene til istider. Klimaforskere var klar over at estimater basert på denne trenden ikke var mulig, fordi utviklingen var dårlig undersøkt og ikke forstått. Til tross for dette ble muligheten for en avkjøling referert til i media, uten den tilbakeholdenheten som er vanlig i vitenskapelige rapporter. Dessuten var det uvanlig strenge vintre i Asia og deler av Nord-Amerika i 1972 og 1973, dermed ble befolkningen opptatt av dette.
Rundt 1971 var det flere studier som indikerte at luftforurensning forårsaket av menneskelig aktivitet økte i omfang. Det var imidlertid usikkerhet med hensyn på om aerosoler ville føre til oppvarming eller nedkjøling, og hvorvidt dette var mer betydningsfult enn stigende CO₂-nivåer. Mitchell så fremdeles på mennesker som «uskyldige tilskuere» i forhold til nedkjølingen fra 1940-årene frem til 1970. I 1971 antydet hans beregninger at stigende utslipp kunne føre til betydelig avkjøling etter år 2000, selv om han også hevdet at utslipp kan føre til oppvarming, avhengig av omstendighetene. Beregningene var for enkle på denne tiden til at de kunne gi pålitelige resultater.

Rapporter fra National Science Board

En rapport fra National Science Board i 1972 med tittelen Patterns and Perspectives in Environmental Science diskuterte den sykliske oppførselen til klimaet. Den var skrevet ut fra datidens forståelse om at planeten gikk inn i en fase av nedkjøling etter en periode med varme: «Å dømme ut fra data vedrørende den siste mellomistiden, er de nåværende høye temperaturer noe som ser ut til å nå slutten, for å bli etterfulgt av en lang periode med betydelig kaldere temperaturer, og fører mot en kommende istid 20 000 år fra nå». Det ble også sagt at «det er imidlertid mulig, eller til og med sannsynlig, at menneskelig påvirkning allerede har endret miljøet så mye at de klimatiske mønstre i nær fremtid vil følge en annen vei».
En redegjørelse fra National Science Board i 1974 med tittelen Science And The Challenges Ahead fortsatte å utdype temaet: «I løpet av de siste 20-30 årene har temperaturen i verden falt. I første omgang uregelmessig, men mer kraftig det siste tiåret». Diskusjon om sykliske istider var ikke nevnt i denne rapporten. I stedet var det rollen menneskelig aktivitet spilte som var sentral for rapportens analyser. «Årsaken til trenden med nedkjøling er ikke kjent med sikkerhet. Men det er økende bekymring for at menneskelig aktivitet kan ha en innvirkning, ikke bare i den siste trenden med nedkjøling, men også i sammenheng med høyere temperaturer i løpet av det siste århundret». Rapporten konkluderte ikke med at karbondioksid forårsaker oppvarmingen, eller landbruks- og industriell forurensning står bak nedkjøling. Den understreket at: «Før slike spørsmål som disse kan løses, må det gjøres store fremskritt i forståelsen av kjemi og fysikk i atmosfære og havet, og i å måle og spore partikler gjennom systemet».

Oppslag i media

Mens disse diskusjonene pågikk i vitenskapelige kretser, ble dette også tatt opp i massemedia. Det amerikanske tidsskriftet Time presenterte i juni 1974 en artikkel med tittelen «Another Ice Age?» som refererte til at «atmosfæren har utviklet seg til å bli gradvis kjøligere de siste tre tiårene», men skrev også at «Noen forskere ... tror at trenden med nedkjøling kanskje bare er midlertidig».
En artikkel i det amerikanske tidsskriftet Newsweek i april 1975 hadde tittelen «En kjøligere verden», som pekte på «uhyggelige tegn på at jordens værmønstre har begynt å forandre seg». Den refererte til «en reduksjon på en halv grad [Fahrenheit] i gjennomsnittlige temperaturer på den nordlige halvkule mellom 1945 og 1968», og videre at «Bevisene til støtte for disse prediksjonene [for global nedkjøling] har blitt så sterke at meteorologene er presset til å holde følge med tendensen». Artikkelen i Newsweek oppga ikke årsaken til nedkjøling. Den erklærte at «hva som forårsaker utbruddet av store og små istider forblir et mysterium», og siterte konklusjonen til National Academy of Sciences om at «ikke bare er de grunnleggende vitenskapelige spørsmål stort sett ubesvarte, men i mange tilfeller vet vi ennå ikke nok til å stille de sentrale spørsmålene».
Artikkelen nevnte noen alternative løsninger for å «smelte iskappen over Arktis ved å dekke den med svart sot eller omdirigere arktiske elver», men mente at disse tiltakene ikke var gjennomførbare. Newsweek-artikkelen kritiserte statsledere med å si: «Men forskerne ser få tegn på at regjeringsledere noe sted, er så mye som forberedt på å gjøre enkle tiltak som å bygge opp matlagre eller å innføre variabler for klimatisk usikkerhet i de økonomiske fremskrivninger for matforsyninger ... Jo lengre planleggerne (politikerne) nøler, desto vanskeligere vil det bli å takle klimaendringer når resultatene blir til grim virkelighet». Artikkelen understreket oppsiktsvekkende konsekvenser som i stor grad ikke var kildebelagt: «katastrofal hungersnød», «tørke og ødeleggelser», «det mest ødeleggende utbruddet av tornadoer noensinne», «tørke, flom, lengre tørkeperioder, lange perioder med kulde, forsinkede monsuner», «umulig for sultende folk å migrere», «dagens nedgang har beveget planeten en sjettedel på veien mot istid».
Den 23. oktober 2006 kom Newsweek med en korreksjon, over 31 år etter at den opprinnelige artikkelen ble publisert, og sa at det hadde vært «spektakulært feil om den nære fremtid». Redaktør Jerry Adler sa imidlertid at «oppslaget ikke var feil 'i journalistisk' forstand av 'unøyaktighet'».

Dagens kunnskap

Bekymring for at trender med lavere temperaturer vil fortsette, og kanskje i et raskere tempo, har blitt observert å være feil av FNs klimapanel.
De fire siste mellomistider varte i rundt 10 000 år, mens mellomistider før det varte i rundt 28 000 år. Beregninger basert på Milankovitch-svigninger tyder på at den nåværende mellomistiden trolig vil fortsette i titusener av år. Dette er imidlertid under forutsetning av at det ikke er noen menneskeskapte påvirkninger. Andre estimater setter den uforstyrrede lengden på den nåværende mellomistiden til 50 000 år. Flere klimaforskere hevder at dagens nivå av CO₂ vil utelukke den neste istiden fra å inntre de neste 500 000 år. Dette vil i så fall være den lengste og mest intense mellomistid de siste 2,6 millioner år.
Den vitenskapelige kunnskapen om klimaendringer var mer usikker i 1970-årene enn i tiårene som fulgte. I 1971, da Rasool og Schneider skrev sin artikkel, hadde klimatologer ennå ikke anerkjent betydningen av andre klimagasser enn vanndamp og karbondioksid. Derfor ble ikke metan, lystgass og KFK tatt med i vurderingene.

Fysiske mekanismer for global nedkjøling

Klimasystemets gjennomsnittlige tilstand kontrolleres av en rekke klimapådriv, der noen er eksterne og andre er interne. Eksterne er for eksempel varierende utstråling fra solen og langvarige endringer av planetbanen. Interne har å gjøre med atmosfærens sammensetning og skyer som påvirker strålingspådrivet. Flere av disse kan være menneskeskapte, som utslipp av gasser til atmosfæren og arealbruksendringer (endringer av store områder på landjorden). 
I tillegg til dette forsterker tilbakekoblingsmekanismene pådrivene. Eksempeler på dette siste er endret innhold av vanndamp i atmosfæren eller skydannelse på grunn av globale temperaturendringer.
Perioden med nedkjøling på midten av 1900-tallet er gjenskapt av moderne globale klimamodeller som inkluderer de fysiske effektene av sulfataerosoler. Det er generell enighet om at effekten av aerosoler var den dominerende årsaken til nedkjølingen på rundt  0,1 °C på midten av 1900-tallet. I tidligerer perioder har påvirkning på grunn av jordplateforskyvning, solens energiutstråling, vulkanutslipp og flere andre faktorer spilt inn.

Aerosoler

Menneskelig aktivitet, for det meste på grunn av energiproduksjon med fossile energikiler og arealbruksendringer, har økt antall små partikler i atmosfæren, kjent som aerosoler. Økt innhold av aerosoler gir øke global albedo, altså refleksjon av sollys. Dermed oppstår kjøling av planeten ved å redusere solstrålingen som når jordoverflaten. Men det er også en indirekte effekt, ved at aerosoler påvirker egenskapene til skyer ved å opptre som kondensasjonskjerner som danner skyer. 
Stor økning av industriproduksjonen under og etter andre verdenskrig ga store utslipp av aerosoler i atmosfæren. Dette er den mest sannsynlige årsaken til den kjølige perioden på midten av 1900-tallet. På grunn av strengere lovgivning for utslipp til atmosfæren rundt 1975 ble periode med nedkjøling raskt avbrutt av temperaturstigning.
Et kjennetegn med aerosolenes påvirkning var reduserte dagtemperaturer, mens temperaturen om natten økte. Dette skyldes at aerosoler forårsaker global dimming ved å sprede sollys. Denne effekten er mye mer innflytelsesrik om dagen med solstråling mot jorden. Om natten fortsetter drivhusgassene å absorbere og sende tilbake den termiske strålingen fra jordens overflate (atmosfærisk tilbakestråling).

Vulkanutbrudd

Store vulkanutbrudd kan sende ut store mengder støv og svoveldioksid i stratosfæren. Disse stoffene kan ha en oppholdstid på flere år og spre seg ut i hele jordens atmosfære. En kjenner til at slike hendelser kan senke den globale temperaturen mellom 0,5 og 1 °C året etter utbruddet. En rekke vulkanutbrudd som ga store mengder av aerosoler i stratosfæren var antagelig medvirkende til den kjølige perioden fra 1940-årene og fram til tidlig i 1970-årene.