Alla dessa cykler

Jag har tidigare skrivit om kolcykeln – inte statiskt så som man kan hitta den i Nationalencyklopedin eller på Wikipedia, utan som ett dynamiskt system. Det som är intressant med kolcykeln är att den på många olika sätt faktiskt påverkas av mänskligheten. Alla, åtminstone alla som följer TCS eller som intresserar sig för klimatets utveckling vet naturligtvis att vi återför en del kol som lagrats i fossila bränslen till atmosfären, vilket är ett av de sätt på vilket vi påverkar kolcykeln, men förmodligen har vi påverkat den mer genom förändrad markanvändning – främst avskogning och jordbruk.
I klimatdebatten är det kolets kretslopp som tilldragit sig störst intresse eftersom det främst är ökningen av koldioxidhalten i atmosfären som tros leda till en uppvärmning. Kolcykeln kan alltså vara av intresse för klimatet, men den spelar ingen roll för vädret. När det gäller vädret är det en annan cykel, nämligen vattencykeln som är av intresse. Det är också en cykel som vi människor sedan århundraden försökt och delvis kunnat påverka.
En anledning till att jag gärna vill dela med mig av mina tankar om vattencykeln var ett par uppgifter som jag hörde av Lennart Bengtsson och Sven Kullander vid klimatdebatten i Uppsala i vintras. De påstod att den genomsnittliga uppehållstiden för vatten i atmosfären var ”en dryg vecka”. Jag hade trott att den borde vara omkring två veckor. Min utgångspunkt var att det faller omkring en meter nederbörd över varje kvadratmeter jordyta och att vattenånga utgör ungefär 4 promille av atmosfären. Det borde ge 40 kilo vattenånga i atmosfären över varje kvadratmeter. Medan en omsättning på en vecka skulle ge hälften så mycket. De påstod också att 90 (eller om de rentav sa 98 eller 99 procent av vattnet är ånga (medan resten kondenserat till vatten eller is och syns som moln).
Det mesta av vad jag trodde mig veta stämde sedan med vad Wikipedia hade att förtälja, varvid Wiki angav 9 dagars uppehållstid i atmosfären, vilket innebär att 9/365 av den där metern regn uppehåller sig i atmosfären. Det ger ungefär 25 kilo vattenånga över varje kvadratmeter och det mesta lät sig förklaras av att jag hade förutsatt att andelarna mättes i vikt istället för volym.
(Det kan i detta sammanhang nämnas att efter EU-inträdet så blev ju alla alkoholhaltiga drycker uppgraderade – så att en pilsner som tidigare innehöll 2,8 % alkohol efter inträdet innehöll 3,5 %, trots att det var samma dryck som tidigare. Det är skillnad på viktsprocent och volymsprocent.)
Det går för övrigt att räkna ut detta på ett annat sätt. Om det faller en meter på ett år så faller 1000/365 d.v.s. ungefär 2,8 mm per dygn. Det innebär också att det avdunstar lika mycket, så att om vattnet uppehåller sig 9 dygn så blir det ungefär 25 mm över varje kvadratmeter och eftersom en millimeter över en kvadratmeter blir en liter d.v.s. ett kilo så stämmer siffrorna med varann. Det enda jag kan undra över är hur man fått fram dessa siffror. Såväl fuftfuktighet som nederbörd varierar så mycket över olika platser på jorden att det bör vara näst intill omöjligt att räkna ut ett medelvärde. Möjligen har man räknat ut hur mycket det bör avdunsta och från detta fått fram hur stor den genomsnittliga nederbörden bör vara.
Eftersom jag inte tror att jag kan ta reda på hur man fått fram siffrorna så är det enda jag kan göra att acceptera dem och försöka att förstå vad de innebär. Först och främst kan vi räkna ut att förångning av 2,8 kilo 15-gradigt vatten kräver ungefär 7 MJ, vilket ger en effekt av ungefär 80 Watt per kvadratmeter. Detta säger naturligtvis ingenting i sig om vi inte jämför det med något.
Det vi i första hand ska jämföra med är då hur mycket energi som tillförs. Grunden är den så kallade solarkonstanten som är ungefär 1370 W per kvadratmeter, Eftersom jordens albedo påstås vara 0,3 så betyder det att 30 procent reflekteras och 70 procent, d.v.s. ungefär 960 Watt/m2 värmer jorden. Eftersom en sfär har fyra gånger så stor area som en cirkelskiva med samma radie så ska vi dela 960 med 4 och får då att instrålningen ifrån solen är ungefär 240 W/m2. Det skulle innebära att ungefär en tredjedel av solvärmen tas ifrån ytan och tillförs atmosfären genom avdunstning.
Så vad händer med vattenångan när den kommit upp i luften? Svaret på den frågan är enkelt. Fuktig luft är lättare än torr (vid samma tryck och temperatur) och stiger därför uppåt varvid ångan så smånngom kondenserar och avger den värmeenergi som den tog upp i samband med avdunstningen. Däremot har ju vattendropparna kvar en del av sin energi i det att det befinner sig högt uppe i luften. Om de sedan når marken på hög höjd så kan en del av den energin utnyttjas som vattenkraft.
Vattencykelns viktigaste funktion är dock att bidra till att värme förs ifrån tropikerna till de höga latituder där bland annat de flesta svenskar lever.
Apropå vattencykeln vill jag också passa på att notera att även om de flesta klimatmodeller lär förutsäga att det ska bli vanligare med extremväder så beror detta bara indirekt på den höjda koldoxidhalten. Det modellerna förutsäger är att atmosfären ska bli varmare och fuktigare och det är denna varmare och fuktigare atmosfär som ska ge mer extremväder. Så länge som det inte blir varmare och fuktigare så finns det inga modeller som förutsäger mer extremväder.
Avslutningsvis vill jag upprepa några saker jag skrivit förr, först
“Atmosfären blir så varm som haven tillåter”
och sedan
“För övrigt anser jag att det är ett brott mot mänskligheten att göra sprit åt törstiga bilar av något som kunde ha blivit mat åt hungriga människor.”

Kommentarer

Kommentera längst ner på sidan.

  1. Gaupa

    Tack Sten Kaijser.
    Jaa, alla dessa cykler…gör mig lite yr faktiskt. Jag har plockat fram en bok utgiven av skogsstyrelsen om “Skogens och markens ekologi” del 1 – grunder (1986)
    och….konstaterar att det blir väldigt komplicerat när man ska analysera alla förlopp i naturen.
    Jag vill nog hålla med Linda Hedlund, energistrateg! på LRF.
    http://blogg.lrf.se/linda-hedlund/kanske-ska-vi-sluta-rakna/ 
     

  2. Gaupa,
    Där har du nog en god sammanfattning i hela klimatstolleriet. Beroende på syfte väljer man olika sätt att räkna på. Vegetarianen räknar på kossornas rapar, cementindustrin kommer fram till att deras produkter är klimatsmartare än alternativen, vindindustrin vet inte till sig vad de gör för vårt klimat osv. osv.
     
    Rätt som det är står jordens lobbyister, som alla räknat på sitt sätt, avklädda när politiken valt att klimatfrågan kanske inte var så viktig. Det är trots allt bara röster dom vill ha.
     

  3. Osynlige Mannen

    Ja, det är inte lätt att veta den genomsnittliga residenstiden för vattenånga i atmosfären. Jag vill minnas att jag läste siffran 10 dygn en gång i tiden. Men det anknyter till hypotesen om vattenånga som positiv återkoppling. Vid en höjd temperatur (exempelvis pga höjd koldioxidhalt) bör rimligen en större mängd vatten avdunsta från havsytan. Tankesteg två blir då att den absoluta halten av vattenånga stiger. Men mätningar visar inte på en höjning av halten vattenånga. Vad som måste vara förklaringen är att vattencykeln går snabbare vid högre temperatur. (Det är ju inte ett helt okänt fenomen att hastigheten på fysikaliska processer korrelerar med temperatur…) Att AWG-gänget väljer att bortse från mätdata och istället räknar med sina hypotetiska siffror över höjd halt vattenånga är en helt annan sak.

  4. Christer Löfström

    Osynlige Mannen #3
    “Vad som måste vara förklaringen är att vattencykeln går snabbare vid högre temperatur. (Det är ju inte ett helt okänt fenomen att hastigheten på fysikaliska processer korrelerar med temperatur…)”
     
    Kan du utveckla din teori och/eller länka till något vetenskapligt som påstår att “vattencykeln går snabbare” på grund av högre temperatur?
     
    Jag följer inte klimatfrågan lika väl som för några år sedan, så jag kanske missat något viktigt.
    http://pielkeclimatesci.wordpress.com/2011/04/25/water-vapor-feedback-still-uncertain-by-marcel-crok/

  5. Thomas

    Osynlige #3 argumentet för mer vattenånga i atmosfären är snarare att den vid högre temperatur inte kan kondenseras till moln förrän vid högre koncentrationer.

  6. Till det du skrev:
    —————-
    ”Atmosfären blir så varm som haven tillåter”
    och sedan
    ”För övrigt anser jag att det är ett brott mot mänskligheten att göra sprit åt törstiga bilar av något som kunde ha blivit mat åt hungriga människor.”
    ————-
    Tycker jag vi kan lägga till nåt som jag tror det var Håkan som skrev:
    “Det finns inga bekämpningsbara klimatförändringar”
     

  7. Bim

    Ja Du, Sten Kaijser
    Vetenskap är svårt. Jag kan jämföra med när jag skall svarva en axel till ett gaslager som av naturliga skäl är ytterst noggrant.
    Material: Aluminium.
    Diametermått 20 mm. Tolerans -0.001/-0,003
    Utvidgningskoefficient Alu 2,3mm/meter/100 kelvin
    Varvtal 2000 v/min.
    Värmeutveckling vid 2000 v/min skärdjup 1mm = 10 grader per decimeter/matning 0.2mm per varv.
    Kylmedel vatten / oljeemulution: värmereducering 8 grader per decimeter.
    Sedan är det bara att räkna ut vilket diametermått man skall ställa in svarvens styrning på. Lätt som en plätt. Man hämtar bara firmans kamrer och räknenisse. 😀 
    Men Sten Kaiser, det finns ett lättare sätt utan kamrer.
    Man programmerar måttet 20 mm , provsvarvar, mäter och kompenserar de tusendelar som behövs för att erhålla rätt mått inom toleransen.
    Så borde klimatvetenskapare jobba efter som alla parametrar inte är kända. 😀
     

  8. Bim

    Det konstiga med klimatförändringen är att om det blir jättevarmt så blir vi skeptiker oroade, om det inte blir jättevarmt så blir alla klimathotare oroade.
    Det är bättre om det blir lagom varmt så kan vi oroa oss allihop. 😀 

  9. Magga

    Sten Kaiser
    Eftersom solen bara lyser på halva sfären åt gången, så skall Du dela med två för att ens komma till ett närmevärde. Tänka är annat än att kunna  

  10. Magga

    Sen får du räkna med att infallsvinkeln av strålningen på en halvsfär inte är jämnt fördelad, eller trodde du att man blev solbränd på kvällen också…?
    Teori är aldrig detsamma som praktik. 

  11. Thomas

    Magga #9 Nu hade Sten faktiskt skrivit “Eftersom en sfär har fyra gånger så stor area som en cirkelskiva med samma radie så ska vi dela 960 med 4”, vilket täcker in dina två klagomål. Det finns andra som tidigare har gjort den missen här på bloggen, men inte denna gång.

  12. Guunar Strandell

    Thomas #11
    Heder till dig Thomas för att du rättar till missförstånd!
    Magga tänkte själv och misaade kanske i hastigheten att Sten dividerat med fyra. Att tänka själv var underrubrik på bloggen när den startades och jag tycker att det är synd att den försvann.
    Men Magga har  rätt i att om man tar hänsyn till infallsvinkeln blir energi flödet  i W/m2 mindre nära polerna och högre nära ekvatorn och medelvärdet säger inte mycket om verkliga förhållanden. 

  13. Ulf L

    Magga
    att inte kunna läsa innantill och sedan dessutom vara spydig ger ett lite löjeväckande intryck. Bättre lycka nästa gång.

  14. Thomas

    Gunnar #12 Nyss var det Christopher som försvarade mig så jag tänkte jag skulle returnera favören.

  15. Pelle L

    Thomas #14
    Aha, jag har haft detta på känn länge nu!
    En konspiration mellan er slughuv’en mot oss dumskallar 😀
     
     
     
    (Man kan vara förföljd även om man är paranoid)

  16. Gunnar #12

    IPCC’s “plattjordsmodell” är sämre än att bara ge ett konstigt medelvärde.

    Jordens reflektans, dvs det som i klimatsammanhang kallas “albedo”, beror på infallsvinkeln. 90o från normalen – dvs vid polen, när solen står i zenit vid ekvatorn – så är reflektansen för alla  material = 1, dvs 100%. Detta vinkelberoende kommer inte med i  plattjordsmodellen. I denna är allt infall vinkelrätt.

    C-G

  17. Magga

    Lustigt att så belästa herrar inte fattar geometri

  18. Skogsmannen

    Magga!
    Lägg ner skitsnacket
    T.o.m. en enkel skogshuggare förstår attt du snackar skit. 

  19. Osynlige Mannen

    Christer Löfström #4 & Thomas #5
    Det är väl knappast att beteckna som en teori, bara en utkastad hypotes.
    Empiriska fakta:
    1. En högre temperatur leder till en högre halt av avdunstning av vatten.
    2. En högre avdunstning leder INTE till en högre absolut luftfuktighet.
    Min hypotes är att den högre temperaturen leder till en snabbare hastighet i vattencykeln.
    Jag är givetvis intresserad av alternativa hypoteser som förklarar observerad empiri!
    Dagens rådande dogm som förkastar observationer och i stället lutar sig mot spekulativa datormodelleringar ställer jag mig en smula kallsinnig till. På samma sätt som jag inte känner fullt förtroende för de som påstår att årets sommar beror på att klimatet blivit varmare i Sverige. (Behöver jag upprepa att jag har många års efarenhet av att använda datormodellering i min egen forskning? Jag vet vad man kan och vad man inte kan göra med datormodellering. Klimatet faller inom kategorin NOT!)
    Och var håller värmebubblan 10 km över ekvatorn hus? Varför håller folk fast vid ett teoribygge som så grundligt mosats sönder av empiri? Eller tillhör klimatforskningen det postmoderna fältet, där empiri räknas som blaha blaha?

  20. Christer Löfström

    Osynlige mannen #19
    Att modellerna inte beskriver verkligheten är kristalklart.
    Jag har inte sett något om “vattencykelns hastighet”. Det finnns hos Pielke Sr en hel del om vatten. T.ex.
    http://pielkeclimatesci.wordpress.com/2012/07/17/guest-post-modeled-european-precipitation-change-smaller-than-observed-by-ronald-van-haren-geert-jan-van-oldenborgh-geert-lenderink-andwilco-hazeleger/
    “Now is an exciting time to do climate research. In many areas of the world climate change is emerging from the noise of natural variability”
     

  21. Thomas

    Ribbing #16 Sten må haft rätt, men här hade Magga haft ett tillfälle att få utlopp för sin kritik. Din anklagelse om “plattjordmodell” har inget med verkligheten att göra. Det är bara sådant du, i brist på kunskap om hur verklig klimatforskning fungerar, fantiserar ihop för att få känna dig överlägsen.
     
    Dels har man naturligtvis med effekter av solvinkeln, och dels har du fel i sak, vilket jag påpekat tidigare när “genierna” här tror sig kommit på något nytt. Albedo nära polerna för ett spegelblankt hav må vara nära ett, men lägg till lite vågor och albedo sjunker snabbt.
     
    Osynlige #19 Istället för att försöka få en signal ur en liten global temperaturökning kan du jämföra platser på jorden med radikalt olika temperatur och se om du kan se en trend i absolut fuktighet.

  22. Pelle L

    Vattencykeln hastighet
     
    Resonemangen om vattencykelns hastighet, huruvida den går snabbare eller långsammare vid ändrad temperatur, är inte det det en ickediskussion?
     
    Om vattenångan stannar en timme, en dag, en vecka eller en månad i atmosfären spelar väl ingen roll, så länge tillförsel och avgång ur atmosfären balanserar.
     
    För det finns väl inga tankar att vi skall/kan begränsa eller öka tillförseln av H2O till atmosfären?
     
    Resonemanget liknar diskussionen om CFC och ozon/ozonhål, men där gällde det ju vad som händer när vi stryper tillförseln till atmosfären.
     
    För vattnet gäller väl “what goes up must come down”

  23. Håkan Sjögren

    Pelle L # 22 : Jag kan gott tänka mig att Fiskus håller på att överväga en vattenavdunstningsskatt på alla som har sjötomt eller strandnära läge. Mvh, Håkan.