Gästinlägg av Petrus Sundberg
Författaren (signaturen ’Petrus’) betraktar sig som en ’välutbildad amatörforskare’ med tekn.lic-examen i Reglerteknik och goda kunskaper i fysik och matematik. Han har huvudsakligen jobbat med temperaturmätteknik i industrimiljö. Som ’amatörforskare’ efter pension har Petrus sökt svaret på frågan: Kan verkligen koncentrations- och absorptionsändringarna hos det atmosfäriska CO2 ge de termometerbaserade temperaturförändringar man anser sig ha observerat de senaste 150 åren? För 4 à 5 generationer av egna medelklimatmodeller med växande komplexitet, har utfallet konstant blivit NEJ.
- Bakgrund Den numera så omhuldade men olycksbådande CO2-hypotesen [att mänskliga CO2-utsläpp är både orsak till och ger oss ansvar för de senaste 150 åren av global uppvärmning] kan ifrågasättas och förkastas av flera indirekta skäl, såsom ’det har varit varmare förr utan närvaro av några höga halter av CO2’ och ’modellerna visar konsekvent för höga temperaturer jämfört med de verkliga’. Det som behövs för att slutgiltigt förkasta hypotesen är ett direkt bevis på att de ’stödjande klimatmodellerna’ är felaktiga på grund av att de uppenbart (och utan tvivel) strider mot välkända och accepterade fysikaliska principer. Något sådant bevis förefaller – förvånande nog – hittills inte ha kunnat presenteras offentligt med tillräckligt övertygande argument. Här ska ett försök till ett sådant direkt och fysikaliskt bevis presenteras, vilket berör jordytans förångningsprocess, ’LH processen’ (LH för Latent Heat).
De flesta klimatinriktade vetenskapsmän är naturligtvis medvetna om dess existens och funktion att ge en starkt avkylande effekt (faktiskt i samma storleksordning som den som jordens värmeutstrålning ger), men möjligen inte medvetna om dess totalt avgörande betydelse för klimatets CO2-känslighet. Bland många vetenskapsmän är den höga nivån på CO2-känsligheten, ca 2,5 °C, accepterad som konsistent och normal i de modeller de utvecklat/använder och den kunskap de fått eller skapat om dessa modeller har (uppenbarligen) inte ingett några tvivel om att LH processen och dess kylande egenskap var (korrekt) implementerad. Någon speciell kontroll av detta måste ha förefallit helt onödigt, trots att många ’skeptiker’ framförde misstankar om fel.
Men ändå, ett direkt, konkret och vetenskapligt verifierbart bevis på att CO2-hypotesen är falsk torde vara att de hypotesstödjande klimatmodellerna faktiskt ignorerar eller felbehandlar LH processen. Den fysikaliskt oundvikliga principen vid förångningen är att, med ökande temperatur, ökande mängd värmeenergi tas bort från den uppvärmande energin (vid jordytan). Trots att atmosfärens vattenångehalt samtidigt ökar, fås totalt sett en kraftig reduktion av uppvärmningen. Att ignorera det fysikaliska villkoret att förångningsvärmet måste tas bort från jordytan i modellerna leder direkt till en kraftig överskattning av CO2’s inverkan på jordens medeltemperatur.
Påpekandet om frånvaron av en korrekt LH-process i de hypotesstödjande modellerna är ingen nyhet, det är snarare en vanlig uppfattning hos ’skeptiker’ och har presenterats sedan länge i många artiklar och dokument, men då inte med så konkret specificerade följder som ska ges här, utan snarare som ytterligare ett indirekt bevis på felaktigheten i CO2-hypotesen.
Fig. 1 Jordens effektbudget enligt IPCC / AR5, p 181. Latent Heat-värmeflödets (förångningsvärmets) förgrening uppåt (mot rymden) och nedåt (mot jordytan) är inritat av författaren med svarta pilar.
- LH-processen är helt avgörande för klimatets CO2-känsligehet (definierad som jordytans slutliga temperaturökning som svar på en fördubbling av den atmosfäriska CO2-halten, här från 280 till 560 ppm).
Effektbudgeten enligt Fig. 1 visar den allmänt accepterade uppfattningen att förångningsvärmet, Latent Heat, LH, efter att frigjorts vid kondensation till moln, gör dessa till en värmestrålningskälla i atmosfärens molnskikt. Molnen består av svävande vattendroppar (från ytterst små till ’millimeterstora’), som skapats och tagit del av bindningsenergin vid kondensationen och då blivit uppvärmda, och – som all fast och flytande materia – utstrålar värmeenergi. Från jordytan har således LH tagits bort och transporterats upp till molnen och strålar där ut värme (effekt) i alla riktningar, som – eftersom energin bara i mycket liten omfattning kan ackumuleras i atmosfären – måste ’ta vägen’ någonstans, antingen uppåt (pil A, ut i rymden) eller nedåt (pil B, mot jordytan). Det är uppenbart att den del av LH som går ut i rymden (ca 40 %) ger klimatsystemet en kraftigt ökad negativ feedback, d v s en kraftig kylning av jordytan. Den viktiga temperaturkoefficienten för LH blir densamma som för ökningen av mängden vattenånga, WV, i atmosfären, ca 6 – 7 % per 1 °C, vilket blir ca 5,5 W/m2 per 1 °C.
LH-processens fysik innebär således att det inte går att öka atmosfärens WV halt utan att samtidigt få en avkylningseffekt på jordytan. Att inte ha med LH-processen i en klimatmodell innebär att man tillåter en ökning av WV ske utan energiåtgång och att den energi, som ’rätteligen’ skulle ha gått åt, i stället får bli kvar i jordytan och värma denna. Bara om man anser att LH i sin helhet återbördas till ytan, utan att något förloras, kan man rättfärdiga att försumma det, men detta är omöjligt då LH är emitterad värmestrålning högt uppe i atmosfären, och, dessutom, det skulle helt strida mot jordens effektbudget enligt Fig.1.
- Den alarmistiska CO2-känsligheten vs LH-processen
3.1 Inledning För att visa motsatsförhållandet mellan hög CO2-känslighet och inverkan av LH-processen har jag valt att konkret men ganska översiktligt studera härledningen av CO2-känsligheteten, ΔTss, hos en enkel, CO2-hypotesstödjande grundmodell av medelklimatet.
Som studieobjekt har jag valt en artikel [1] där förf. efter tämligen snåriga härledningar kommer fram till ett ΔTss-värde på ca 2,4 °C. För den som vill fördjupa sig i härledningarna i [1] har jag sammanställt en detaljerad ’skrutinering’ av denna artikel i [2].
Om modellförutsättningarna i [1] bör nämnas att atmosfären antas vara i termodynamisk jämvikt och ’isotropic with an uniform temperature’ (1 st lager med en homogen CO2-halt) samt utan närvaro av moln. Dessutom antas solinstrålningen vid jordytan vara konstant.
3.2 Översiktlig härledning Först beräknas en momentan effektobalans ΔF1 hos jordytan (densamma uppe vid TOA) orsakad av den fördubblade CO2-halten. Med hjälp av ΔF1 beräknas den därav orsakade ’initiala’ temperaturökningen, ΔTs1, varvid allt annat (speciellt vattenångehalten, WV), hålls konstant. Detta steg, i likhet med de efterföljande, är fiktiva och har ingen motsvarighet i verkliga processer. Resultatet blir en ’initial’ temperaturökning på 1,2 °C. Detta resultat är allmänt accepterat.
Därefter, i steg 2, ’tillåts’ atmosfärens WV halt öka (då ju temperaturen i jordytan och atmosfären ökat med ΔTs1) och ger för steg 2 ett beräknat temperaturtillskott på ca 0,6 °C, som adderas till ΔTs1. Detta tillskott till temperaturökningen ger en tillskottsökning i vattenångehalten, vilket i sin tur ger ytterligare ett tillskott till den totala temperaturökningen, o s v. Tillskotten, visar sig bilda en (nära) geometrisk serie med kvoten (nära) 0,5 och kan lätt summeras till värdet 1,2 °C.
Därmed är härledningen av ΔTss klar, den blir summan av de två bidragen: 1,2 + 1,2 = 2,4 °C. Den så omhuldade förstärkningsfaktorn som WV sägs utöva, blir här 2,0. Allt i samklang med IPCCs klimatsyn.
3.3 Det fundamentala felet i härledningen av ΔTss motiverat av LH-processen
I det andra steget sägs WV “tillåtas” bildas och ge bidrag till absorptionen – och där kommer det fatala felet i modellen till uttryck – förbises det oemotsägliga fysikaliska faktum att det krävs energi (från jordytan) för att öka mängden WV, men förf. förutsätter att detta sker utan att jordyttemperaturen påverkas, vilket är att förbise LHs kylande inverkan. Det som sker i den abstrakta modell, som härledningen ovan baseras på, är att jordytan felaktigt får ’behålla’ en avsevärd uppvärmningseffekt. Det är en gåta att ovanstående kritiska förbiseende kunnat förbli dolt så länge.
3.4 Reduktionen av ΔTss när ’LH-processen’ införs i den studerade grundmodellen [1]
I den modellstruktur som används i [1] kan förångningsvärmets borttransport införas från och med det andra steget. I detta är utgångspunkten en jämvikt med effektbalans (i det föregående första steget har detta uppnåtts med en temperaturhöjning på 1,2 °C med WV, som ännu ej påverkats av temperaturhöjningen). En förändring av tillståndet till en ny jämviktstemperatur och effektbalans sker nu genom att WV antas värmas upp av jordytan, som dock kyls av allteftersom förångningsvärme tas bort. Det blir en tämligen omständlig procedur som börjar med att den initiala temperaturökningen omräknas och bli ca 0,40 °C (i stället för 1,2 °C!) och i några få steg kan man överskatta den totala temperaturökningen, d v s ΔTss, till ca 0,6 °C, mer detaljer i [2].
Ett snabbare och säkrare sätt att få det nya jämviktsvärdet och därmed ΔTss, är att använda en komplett (fysikalisk och dynamisk) medelklimatmodell med LH korrekt implementerad. En sådan modell är RACM-2023, se [3], som utvecklats av författaren och som t ex ger första stegets initiala temperaturökning 1,25 °C, när alla förändringar i WV koncentration är blockerade.
ΔTss-värdet enligt RACM-2023 blir 0,53 °C och ingen möjlighet finns att med realistisk absorptionsökning (efter fördubblad CO2-halt) uppnå ΔTss-värden som överstiger ca 0,8 °C.
Noteras bör, att nu finns inte längre någon förstärkningsfaktor utan snarare en dämpningsfaktor.
- Några avslutande kommentarer
Frånvaron av en (korrekt) ’LH-process’ i en modell innebär en kraftigt överdriven klimatpåverkan av både CO2 och vattenånga, där denna (tveksamt) kan uppfattas fungera som en ’förstärkningsfaktor’ för CO2-påverkan.
Omvänt gäller lika ofrånkomligt att om en modell innehåller en ’förstärkningsparameter’ (av storleksordningen 2 á 3 för CO2s absorptionsinverkan på ΔTs), så är detta ett säkert tecken på att modellens eventuella LH-process inte ger någon realistisk negativ feedback och att modellens medeltemperatursvar är kraftigt överdrivna.
En väl genomarbetad medelklimatmodell, som RACM-2023 med en korrekt införd LH-process, uppvisar en mycket reducerad CO2-känslighet, som, beroende på vilka funktionella anpassningar (’Line Broadening’, SW-absorption, CH4-absorption m.m.) som införts kan uppskattas ligga mellan 0,46 – 0,63 °C.
Med denna låga känslighet visar det sig att modellen bara kan ge en ringa del, ca 20 – 25 % av klimatets verkliga temperaturutveckling, ΔTs, för de verkliga atmosfäriska CO2 haltförändringarna. Därav måste man dra slutsatsen att närvaron av andra klimatprocesser är nödvändig för att förklara den globala uppvärmningen. Dessutom, dessa ’andra’ klimatprocesser dominerar kraftigt (som 5 till 1) över CO2, men har för närvarande varken väldefinierade funktioner eller allmän acceptans, vilket innebär att knappast någon av dagens klimatmodeller kan ge några säkra förutsägelser om ΔTs-utvecklingen de närmsta 10 – 50 åren.
En ’trolig’ kandidat till dessa ’andra’ klimatprocesser är molntäckningsgraden, vars kraftiga inverkan kan beskrivas rätt väl, men vars instorheter och dynamiska egenskaper är mycket komplexa och kräver fortsatt forskning för att kunna införas i en klimatmodell. En annan bidragande kandidat är solinstrålningens intensitet (från rymden, TSI) med en direkt och tämligen säkert förutsägbar inverkan på jordens temperaturökning för kända ändringar.
En bidragande, men knappast ursäktande, omständighet till att LH-processen ignorerades i de konventionella grundmodellerna (redan från början) är det olyckliga faktum, att den överdrivna inverkan som CO2 fick, så väl kompletterar frånvaron av dessa ’andra bias-processers’ inverkan. Därigenom kom modellerna att ge nära korrekt temperatursvar på de ’verkliga’ CO2-ökningarna och detta lurade till och med många vetenskapsmän till en bergfast tro på att modellerna på ett korrekt sätt avspeglade verkligheten och att CO2 därmed var den enda orsaken till den globala uppvärmningen.
De flesta vetenskapsmän vet naturligtvis vilken avgörande betydelse modellförutsättningar har och hur viktigt det är med allmän, öppen och fri kritik av vetenskapliga verk, t ex modeller, men ytterligare olyckliga omständigheter (’konsensushysterin’ och IPCCs starka ställning bör nämnas) medförde ett historiskt medvetet avsteg från denna grundläggande princip. En bekräftelse på att ’science is settled’ kom när en vetenskapsman 2021 Nobelprisades i fysik för sina klimatstudier med modeller som bl.a. helt byggde på frånvaro/ignorering av LH processen.
Det måste tolkas som ett faktum att IPCCs ignorering av LH processen är bekräftad i deras AR5, p666 (FAQ 8.1-textutdraget, nedan, efter referenserna) där det direkt postuleras att vattenånga förstärker växthuseffektens temperaturökning och detta alltid gäller modeller som används för att uppskatta klimatförändringar (d.v.s. alla som IPCC stödjer!). Då denna förstärkningsegenskap är en direkt följd av att man ignorerar ’LH-processen’ (vilket är ett bevisbart faktum) och att därmed ett brott mot en odiskutabel fysikaliskt nödvändig princip begås, så måste IPCCs alarmistiska (medel)klimatmodeller vara allvarligt felaktiga. Därmed finns inte längre något stöd för CO2-hypotesen i sin nuvarande form.
- Idésammanfattning
I alla av IPCC stödda klimatmodeller sägs (enl AR5, p666 Box FAQ 8.1) vattenångan (i atmosfären) ha egenskapen att förstärka den av CO2-ökningen orsakade ökningen (ΔTs) av den globala medeltemperaturen (med en faktor 2 á 3 anges på annat håll). Denna modellegenskap kan man enbart få om vattenångeökningen får ske utan att den nödvändiga förångningsenergin, Latent Heat, LH, tas bort från jordytan och kyler denna. Detta sker i de IPCC-stödda modellerna och innebär ett fundamentalt brott mot en fysikalisk princip och att LH får stanna kvar i jordytan, vilket medför att dess uppvärmning blir kraftigt överskattad och därmed också CO2-känsligheten (ΔTss). Med korrekt behandlad ’LH process’ blir ΔTss så låg (högst ca 25 % av IPCCs alarmistiska 2,5°C) att den globala uppvärmningen vi har måste förklaras av ännu ej helt utredda klimatprocesser, vilka kraftigt dominerar över CO2 absorptionen.
- Huvudsakliga referenser för innehållet
[1] EQUATION FOR GLOBAL WARMING, by Robert Ellis, BSc (Hons), 2013.
Equation for Global Warming – Derivation and Application (avigan.se)
[2] SCRUTINY OF THE ARTICLE EQUATION FOR GLOBAL WARMING
scrut-glob-warm-equ-ver-3b.pdf (avigan.se)
[3] RACM-2023
[4] BCM studie med och utan LH
BCM-studie-med-och-utan-LH (avigan.se)
(From IPCC-AR5, p666):
The maximum amount of water vapour in the air is controlled by temperature. A typical column of air extending from the surface to the stratosphere in polar regions may contain only a few kilograms of water vapour per square metre, while a similar column of air in the tropics may contain up to 70 kg. With every extra degree of air temperature, the atmosphere can retain around 7% more water vapour (see upper-left insert in the FAQ 8.1, Figure 1). This increase in concentration amplifies the greenhouse effect, and therefore leads to more warming. This process, referred to as the water vapour feedback, is well understood and quantified. It occurs in all models used to estimate climate change, where its strength is consistent with observations. Although an increase in atmospheric water vapour has been observed, this change is recognized as a climate feedback (from increased atmospheric temperature) and should not be interpreted as a radiative forcing of anthropogenic emissions. (continued on next page).
Stämmer det att i vanlig luft med luftfuktighet och i den verkliga sinnevärlden kan CO2 bara kyla (marginellt), eftersom CO2 har en sämre förmåga att fånga fotoner än vattenånga. Det vill säga att så länge det finns vattenånga i atmosfären, så kyler CO2 en smula, men kan inte påverka och orsaka en uppvärmning.
Tack för denna text.
Läser , försöker förstå och ge nån feedback.
Att molnen har en avgörande roll är för mig så självklart men för IPCC så svårt att få in vilket göder min skepticism.
Att enstaka oväder kan kyla rejält ser man på denna bild:
https://psl.noaa.gov/map/clim/olr.shtml
Bolaven kallas Tyfonen (10N, 150E)
Även Willis E har gjort CERES data med ökande inflöde av energi längs ekvatorn men med negativ uppvärmning som följd tack vare ökad nederbörd.
2n-Stream Radiative Transfer av
W. A. van Wijngaarden and W. Happer, ger en intressent bild av återstrålning och värmestrålning ut i
rymden, i varje fall för en okunnig!
Tack för en gedigen avhandling.
Åter igen en artikel som visar på att CO2 betyder null och intet i de halter vi har i atmosfären. CO2 är redan överspelad.
Väggen blir inte rödare för att vi målar den sjätte gången.
För min del räcker det med det som stod i inledningen:
’det har varit varmare förr utan närvaro av några höga halter av CO2’ och ’modellerna visar konsekvent för höga temperaturer jämfört med de verkliga’
Vatten och atmosfärsmassan är vårt klimat.
Det var intressant, tack!
” ringa del, ca 20-25% av klimatets verkliga temperaturutveckling”
– Låter fullt rimligt och är en siffra jag tycker mig se och höra från pålästa ” skeptiker”.
Förstärkningar i utvecklingen som IPCC förespråkar – tycker jag motsägs av den historiska temperaturutvecklingen.
#1:
Mitt svar blir nej, men jag förstår inte ditt resonemang (och dess koppling till artikeln). CO2 i atmosfären bidrar totalt sett till uppvärmning, men den vattenånga som bildas vi uppvärmningen ger en kyleffekt som minskar den uppvärmning som CO2 ger och detta i mycket högre grad än vad IPCC anser.
#2 Forts:
Hittade denna av WE:
https://wattsupwiththat.com/2021/09/17/uncertain-clouds/
” they cool the surface by about twenty watts per square meter (W/m2). Next, clouds warm the poles by about the same amount, twenty W/m2 or so. And clouds cool the ocean about three times as much as they cool the land.”
Ja, det är mycket sällan som den latenta värmen (LH) nämns i rapporter och artiklar, men vars existerande fysikaliska bidrag ändå finns med i det hydrologiska förloppet. Vattenångan är i sig alltid bärare av latent värme som frigörs vid kondensation. Hastigheten i frigörandet av vattenångan måste vara proportionalitet med ytvattentemperaturen, vilket naturligtvis förklarar varför bildningen av vattenånga i de tropiska områdena är så hög. Ja, och för att inte tala om den solenergi som orsakar denna ytvattenuppvärmning. Vidare, det behövs empiriska studier av det komplexa atmosfärssystemet innan man kan skapa tillförlitliga modeller. Klimatforskningen behöver här verkligen ruskas om.
Björn ll [1]; Nej, CO2 kyler inte, den bidrar med sin absorption av IR till luftens uppvärmning, men den totala lufttemperaturen, eller nettot, är den temperatur som vi mäter och som är en effekt av de två absorbenterna CO2 och H2Ogas. I och med att intensiteten i IR minskar när den latenta värmen förs bort, påverkas luftens absorption negativt. Temperaturen blir lägre än den skulle ha blivit, utan den strålande ytans minskande intensitet i IR.
Som vanligt skulle man vilja ha nestorn Lennart Bengtsson’s kommentar på denna artikel…
Varför måste vi ha modeller alls?
Vi kan inte styra klimatet med inte mindre än att vi ändrar på solen, vattnet i alla hav, kontinenter eller atmosfärstrycket. Det faller sig meningslöst att plöja ned så mycket resurser globalt.
För övrigt finns det bara EN modell och det är den som stämmer med verkligheten, ALLA andra modeller är humbug, bedrägeri och ren pseudovetenskap.
Nr 11 Johannes.
1950 hade vi just klarat av en mycket kraftig temperaturstegring 1910 – 1950, lika kraftig som dagens – med en co2 på 295 i atmosfären.
Du har helt rätt – verkligheten är mycket bättre än modeller.
Hittade ett gammalt foto där vi satt på en badstrand. På kortet var det antecknat. 28-8-1959. 23 grader i vattnet.
Tack för artikeln och en intressant hypotes!
Resultaten rimmar väl med den artikel jag skrev förra veckan och som refererade till en undersökning av korrelationen mellan temperatur och atmosfärens CO2 halt.
Resultaten visade att i verkligheten är det förändringar av temperaturen som styr förändring av CO2 halten. Men i modellvärlden är det tvärtom! Bernmodellens icke-fysikaliska parametrisering av CO2 beroendet i klimatmodellerna, i kombination med din hypotes kan förklara varför det är så.
Petrus Sundberg
Ett intressant och svårbegripligt inlägg 🙂
Men jag måste ändå ställa följande frågor:
Vad uppskattar du den globala genomsnittliga växthuseffekten till i watt per kvadratmeter (W/m²)?
Vilka växthusgaser inkluderar du och hur är fördelningen mellan dessa?
Jag är medveten om att det blir ett genomsnittligt värde och kan variera över tid och på olika platser.
Förutom växthusgaserna finns det även flera andra faktorer som bidrar till den totala växthuseffekten och solinstrålningen på jorden.
Petrus Sundberg,
tack för en mycket tänkvärd artikel. Jag hade i min enfald/oskuld aldrig gissat att latent värmetransport var utelämnade från de klimatmodeller som bl.a. IPCC använder för att lämna profetior om framtida klimat. Jag har även läst igenom referenserna [3] och [4] och har en kommentar i all välmening.
Undvik att berätta om saker i parenteser. Antingen är materialet i parentesen viktigt nog att finnas med i artikeln – och då ska detta stå på egna ben utan att gömmas inom parenteser. Eller så är det perifert och utan egentligt intresse för artikeln, och då bör det innehållet utgå.
Någon enstaka gång kan det vara motiverat med parenteser, för intressanta, men ändå sidospår. Annars, undvik dem.
Återigen – tackar för intressant innehåll. Har svårt att ta in att klimatmodellerarna generellt sett inte har beaktat latent värme.
Tack Petrus för intressant hypotes.
Du skriver att ”klimatmodellerna faktiskt ignorerar eller felbehandlar LH processen”
Det stämmer dock inte att latent värme är utelämnat ur klimatmodellerna.
I denna länk hittar du kod till en typisk, kopplad klimatmodell (CESM):
https://brian-rose.github.io/ClimateLaboratoryBook/courseware/surface-energy-balance.html?highlight=latent+heat
Som du ser ingår latent heat i både modellen, det är punkt 4 i andra stycket. Samt i programkoden med beteckningen LHF.
Sen är det ju möjligt att LH felbehandlas i CESM, vilket jag dock tvivlar på. Man skriver ang. hur modellen behandlar LH:
”The dominant balance across the tropics is between warming by solar radiation and cooling by evaporation (latent heat flux or LHF).
The latent heat flux decreases poleward.
Latent heat flux is dominant over sensible heat flux at most latitudes except close to the poles.”
forts.
Jag gissar att problemet snarare handlar om oklarheter runt evapotranspirationen. Belyste detta i en artikel om den globala förgröningen. Denna gör att albedot sänks, men det finns också en motverkande faktor:
”Effekten av ett lägre albedo motverkas av att förgröningen samtidigt leder till ökad evapotranspiration. Detta har en kylande effekt på –0,3 W/m2 per decennium. Nettoeffekten är således negativ med knappt –0,3 W/m2 per decennium.[10] Detta kan jämföras med strålningseffekten (forcing) av den ökade CO2-halten, som värmer Jorden med drygt 0,3 W/m2 per decennium. (Se uträkning i [1].) Förgröningen kyler således Jorden ungefär lika mycket som CO2 värmer den via sin strålningseffekt.
Omräknat i påverkan på temperaturutvecklingen har vi ett netto på mellan –0,1 och –0,2 grad sedan 1982.[9] Det kan härledas dels till en kylande effekt som beror på ökad evapotranspiration (70%), snabbare cirkulation i atmosfären (44%) samt därav minskad kortvågsstrålning (21%). ”
Forskningen visar alltså att förgröningen ger ett litet bidrag till ett minskande albedo, men att detta motverkas av en mångdubbelt större kylande effekt av ökande evapotranspiration och atmosfärisk cirkulation.
Här är referensen:
[9] Climate mitigation from vegetation biophysical feedbacks during the past three decades, Zeng och 16 medförfattare, 2017, https://doi.org/10.1038/nclimate3299
https://klimatupplysningen.se/forgroningen-kyler-jorden-mer-an-vad-co2-varmer-den/
En annan möjlig och ofta förbisedd problematik med latenta värmen är att mycket av den advekteras från tropikerna mot polerna.
Här är ännu ett exempel på hur man inkluderar både advektion och latent värme i en av de gängse klimatmodellerna, som ju har sitt fokus på strålningsjämvikten, medan både advektion och konvektion närmast hanteras som bivillkor:
https://brian-rose.github.io/ClimateLaboratoryBook/courseware/water-water-everywhere.html?highlight=latent+heat
Advektionen inkluderas som en tilläggsfunktion i modellen, trots att detta snarare borde behandlas som en grundsten i hur klimatet fungerar.
Både evapotranspirationen och advektionen är möjliga kandidater till att man kan få olika resultat.
Exemplet visar även hur modellen reagerar på en ändring i evaporationen genom att halvera en koefficient för latenta värmen.
Petrus, tack för ett intressant inlägg.
I din ställning som välutbildad reglertekniker antar jag att du även funderat över hur ett reglersystem skulle läggas upp om IPCC gav dig uppdraget att styra klimatet till en nivå som motsvarar förindustriell tid (FIT).
Ärvärde= FIT+1,3 grader
Börvärde= FIT+0 grader
Klimat är ju medelvärdet av vädret eller om man så vill ”medelvädret” under en 30-årsperiod.
Min fråga är, hur ofta skulle styrdonet justeras och vilken parameter skall det styra? Bildligt, hur ofta rör jag gaspedalen och vad påverkas när gaspådraget ändras.
#11
Johannes
Jag håller inte med om ditt påstående
’För övrigt finns det bara EN modell och det är den som stämmer med verkligheten, ALLA andra modeller är humbug, bedrägeri och ren pseudovetenskap’.
Nja, syftet med en modell är givetvis att förbättra perspektivet/uppfattningen om verkligheten, och för att uppnå detta måste man ha koll på att modellens funktioner/processer är överensstämmande med ’verklighetens uppmätta’ och/eller vilka förenklingar man infört.
Ett legitimt syfte med en modellstudie är också det som jag själv arbetat med, nämligen att ’bedöma’ rimligheten hos den höga CO2-känlighet som IPCC-stödda modeller uppvisar, och då är mitt krav att alla relevanta energiprocesser ska vara med (bl a absorptionsrelaterade och ’Latent Heat, LH’) men att vissa får uteslutas (t ex ändringar i molntäckningsgraden!), vilket kan vara ett kinkigt problem i sig.
När resultatet av en sådan modellstudie visar att CO2-känsligheten påverkas oerhört starkt av närvaron av LH, så ger detta en rad konsekvenser, bl a att klimatmodeller som saknar ’LH-processen’ knappast ger en korrekt uppfattning av klimatsystemets CO2-känslighet. En viktig information tack vare modellen trots att den inte (kan) ge hela verkligheten.
Dagens klimat modeller representerar sensibelt och latent värmeflöden realistiskt. Jag förstår inte varifrån Du får Dina uppgifter.
Det finns åtskilliga artiklar under de senaste 10 åren eller så som tydligt visar detta.
Om Du kontakter mig skall jag sända några artiklar som visar detta. Du kan också finna referenser i min bok Vad händer med klimatet?
Lennart Bengtsson
#21 Petrus
Det finns 33 resp. 56 träffar i IPCC AR6 under Kapitel 7, 8 och 11 där det förklaras vad man kommit fram till när det gäller Sensibel och Latent värme.
Klimatkänslighetsmodeller är en mycket förenklad uppskattning, och faktorer som återkopplingsmekanismer och andra komplexa interaktioner i klimatsystemet tas inte fullständigt hänsyn till.
Klimatvetenskapen är dynamisk och forskare fortsätter att förbättra förståelsen och precisionen i dessa uppskattningar genom avancerade modeller och observationer.
Samtidigt som våra beslutsfattare inte förstått eller vill inte förstå detta, vilket medför en lång bromssträcka innan beslut kan ändras.
#Petrus
Själv anser jag att Du kommer närmare en fysikaliskt korrekt ansats i Din kritik av IPCCs närmast pseudofysikaliska förutsättningar, som Du precist anger. Det baserar jag på bl.a. följande:
• Det sker ingen ingen initial temperaturuppgång på jordytan/nära jordytan p.g.a koldioxidutsläpp (IPCCs ansats). Temperaturuppgången sker före ökande koldioxidhalt, dvs. koldioxidförändring i atmosfären är en resultatfaktor. Detta har kunnat visas i observationsstudier under lång tid. Det gäller i såväl långa som korta tidperioder.
• Yttemperaturökningar ger ökande avdunstning/förångning från hav, växtlighet/jord och vid regn. Processerna är relativt omedelbara, dvs vattenånga konvekteras till atmosfären snabbt vid temperaturökning. Detta sker t.ex. varje dag vid övergång från natt till dag/dagsuppvärmning. (Koldioxidutsläpp har en relativt lång tidsdilation till temperaturförändring; se Humlums beskrivningar i vetenskapliga studier från t.ex. 2012 och i fortlöpande rapporter i climate4you.com). Avdunstningen av vatten sker därför i princip före förändring i koldioxidhalt. Avdunstningens fasförändringsenergi är 539 kalorier per gram eller 2256,69 J/g, dvs ’omgivande molekyler’ blir motsvarande kallare, dvs ’jordytan bli motsvarande kallare’. Omsättningen av vatten jordyta-atmosfär är stor, eftersom den generella uppehållstiden för vatten i atmosfären kan räknas i några få dagar vid bibehållen generell atmosfärisk vattenmängd.
• Den latenta värmen i de avdunstade vattenmolekylerna avges som atmosfärisk avkylning vid regn, dvs systemet jord/atmosfär kyls då av i sin helhet. Denna avkylning via konvektion är jordklotets viktigaste kontinuerliga, naturliga avkylningsmekanism, såvitt jag kan förstå.
I komplement vill jag tillägga att det i kommentarerna förekommer en sammanblandning av koldioxidens två ’inerta egenskaper’, nämligen dess specifika värmekapacitet och dess absorptions/emissions-kapabilitet vid IR-strålning. Den förra är 0,84 KJ/kg×K, vilket är ett uttryck för dess värmebehållningskapacitet, dess förmåga att behålla kinetisk energi vid temperaturförändringar. Den senare egenskapen är förbehållen vissa elektromagnetiska våglängder. Denna egenskap har sitt maximum vid koldioxidens ’böjningsmode’ vid 14,9 mikrometer, med ett spann med mindre amplituder vid pass 14-16 mikrometer. Detta våglängdsspann ligger för högt på våglängdsskalan (och för lågt på frekvensskalan) för att enligt termodynamikens andra huvudsats kunna öka jordytans temperatur vid emissionsåterträff av jordytan, relaterat till Wien’ Displacement Law.
Signaturen Björn 11, #1, ovan har därför rätt i sin förmodan, att ökande koldioxidhalt i atmosfären har en kylande påverkan i atmosfären. Det förstår vid därigenom att
1. Atmosfärens temperaturprofil är entydigt bestämd av atmosfärens alla gasers proportionella påverkan på dess genomsnittliga specifika värmekapacitet (vilket enkelt kan härledas från termodynamikens första lag). Det genomsnittligt atmosfäriska värdet är 1,01 KJ/kg×K vid torrluft. Vattenångans dito är 1,87 (vid ca 10-15 °C), att jämföra med koldioxidens, ingående i det genomsnittliga värdet vid 370 ppmv, om 0,84 enligt ovan. Det genomsnittliga värdet bestämmer Lapse Rate, dvs temperaturförändring i höjdled. Vid torrluft är värdet 9,7 K/km (gravitationskonstanten/1,01), i ’normal våtluft’ ca 6,5 K/km.
2. Om vi avsevärt höjer koldioxidens relativa halt ökar Lapse Rate, dvs. atmosfärens generella specifika värmekapacitet minskar (Omvänt förhållande gäller vid haltökning av vattenånga, ceteris paribus.) Atmosfärens förmåga att behålla värme minskar, dvs avkylning. Det är en logisk fysikalisk konsekvens, även om dess värde är lågt p.g.a. koldioxidens relativt försvinnande atmosfärsandel.
#14
Erik A
Jag instämmer helt med uppfattningen att om temperaturändringar kommer före CO2-haltändringar, så är det ett bevis på att ’andra processer än CO2-relaterade’ dominerar och är styrande/orsakande för temperaturändringarna i klimatsystemet. Det torde vara ett ’tillräckligt villkor’ för att denna uppfattning ska vara sann. Det är dock en intressant fråga hur korskovariansen (mellan de verkliga, mätta förändringarna) förändras med graden av CO2-orsakad temperaturändring. Får bli ett projekt i framtiden. Passar på att tacka dig för dina fina, tidigare inlägg i denna fråga som ju är direkt kopplad till kolcykelns egenskaper.
#15
Adepten
Förstår inte din fråga riktigt. Det som ’driver’ den globala medeltemperaturen (såsom jag definierar denna) är en medeleffektobalans i jordytans översta skikt. För att temperaturen ska öka måste det finnas en positiv obalans. Denna obalans varierar efter att en störning i klimatsystemet gjorts eller görs (CO2-utsläpp) och den medeltemperatur som uppstår blir proportionell mot tidsintegralen av obalansen. I nutid, räknat med en ökning på ca 1 grC sen 150 år tillbaka (och en ’bias-process’ som kompenserar för CO2s ’oförmåga’) blir den rådande effektobalansen ca 0,7 – 0,9 W/m2 (efter en snabbkoll på några försök). Är det denna du frågar efter?
Betr. Absorptionen: Utöver CO2 och H2O har jag med CH4 och O3. Förhållandena framgår av definierade ’max tillgänglig effekt i sina absorptionsområden’ i LW-spektrat, ca 20 %, ca 51%, ca 4% , ca 4% (i uppgivna ordningen), i varje sådant område ligger ’startabsorptionen’ för resp. gaskomponent nära mättning i de två nedre atmosfärslagren, 80 – 90 % i det övre.
Mer detaljer i ref. 3.
Hej Petrus,,
det var en intressant analys. Min enda invändning är att du skriver ”för lite” om havens roll.
Det pratas rent allmänt om koldioxidens försvinnande mängd atmosfären. Detta överensstämmer knappast med verkligheten
Det inses lätt att mängden uppgår till drygt 6 kg / m2 jordyta medan vattenångan i genomsnitt uppgår till 25 kg/m2 jordyta. På våra breddgrader och vintertid torde mängden CO2 och H20 i atmosfären vara desamma.
Hej Lennart,
6 kg, är det kol eller koldioxid? Om vi använder det ”naturliga måttet” mol finns det 1,375 kmol vatten och 0,5 kmol kol eller 0,15 kmol koldioxid. Vilket är det som gäller?
#26 petrus
Tack för påminnelsen till ref. 3.
Efter att ha skummat igenom din RACM-2023-modell drog jag följande slutsats:
1) Den verkar skilja sig från andra modeller som används av väder- och klimatinstitutioner runt om i världen, såsom Community Earth System Model (CESM), Model for Interdisciplinary Research on Climate (MIROC), och Hadley Centre Climate Model (HadCM).
2) Den modellerar och integrera fysikaliska processer som är relevanta för klimatsystemet, med en särskild betoning på förångningsprocessen och dess kylande effekter (LH-processen), när vattenånga kondenserar, frigörs energi, och detta ger en kylningseffekt på atmosfären. Detta är ju en viktig mekanism för att förstå hur klimatsystemet svarar på förändringar och störningar.
3) Den visar en betydligt lägre CO2-känslighet och svarar med lägre temperaturökningar på antropogena CO2-utsläpp, vilket medför att man inte behöver ”panikbromsa” mänskliga CO2-utsläpp för att minska yttemperaturen inom den närmsta framtiden.
4) Det är svårt att säga om modellen beskriver verkligheten bättre än andra konventionella modeller utan en detaljerad och oberoende utvärdering av modellen jämfört med andra.
Hoppas att din modell kan nagelfaras av andra kunniga här på bloggen.
Är modellen ett resultat en doktorsavhandling eller hur har du kommit fram till denna modell och vilka/vem/vad är det som lett fram till den??
Den är i alla fall ett imponerande jobb som ligger bakom den 🙂
# 17, 18, 19
Gabriel Oxenstierna
Jag har bara hunnit snabbögna igenom din refererade artikel, och, ja, här tar man definitivt med LH (och SH) i den mycket avancerade modellen, så tack för länken. Hittills har jag sett att modellstudien inkluderar fördelningen av tillstånden på jordytan i motsats till min studie som avser årsmedelvärden över hela jordklotet och därmed inga utjämnande processer, vilket försvårar en jämförelse med min modell. Vidare, formlerna för LH (även SH) innehåller både en faktor CD, som kallas ’transfer coefficients’ (även ’aerodynamic drag coefficient’) och en faktor U som är ’mean wind speed at the reference height’. Båda torde ha funktionen att påverka/reducera den lokala LH. Det finns mycket att gräva i, så jag behöver en hel del mer tid och ber att få återkomma, på något sätt; här eller via KU.
En allmän oklarhet i klimatresonemang med ’drives’, som är värt att påpeka, är att det är två olika fall beroende på om man talar om CO2-känsligheten (ett ’stegsvar’) eller om dagens klimatsituation (ett ’rampsvar’ med en drivande effektobalans (vid jordytan eller vid TOA). I länken jag fått är det ’dubblering av CO2’ dvs det förstnämnda, där jag saknar tidsserier för bl a temperatur.
#20
Jisonbetzel
Ett dylikt omöjligt uppdrag skulle jag (och alla andra) tacka nej till, oavsett arvode. Bortsett från svårigheter att påverka medeltemperaturen så att den (förblir) utjämnad över jordytan, så blir det självfallet en synnerligen osäker reglering då ju de störande processerna är starka och fn oberäkneliga. Sorry, kan ej ens spekulera om detta ’reglerproblem’
Petrus 31
Ja, alla klimatmodeller som används av IPCC är griddade, dvs man delar upp jordytan i ett stort antal fyrhörningar, med t ex 5 mils sida.
Beräkningar sker lokalt i varje sådan punkt, vilken sedan kommunicerar spatialt med de andra punkter som ligger runtomkring. Vertikalt har man ofta 30 – 50 nivåer. Temporalt gör man oftast beräkningar för 30-minuters intervall. Så upplösningen är rätt stor och de enorma mängderna beräkningar gör att de griddade modellerna vanligen måste köras på superdatorer. Här en artikel som ger en översikt:
https://eo.ucar.edu/staff/rrussell/climate/modeling/climate_model_resolution.html
Och ytterligare en, lite mer utförlig artikel:
https://www.carbonbrief.org/qa-how-do-climate-models-work/
”faktor U som är ’mean wind speed at the reference height’. Båda torde ha funktionen att påverka/reducera den lokala LH.”
Ja, vinden är en viktig faktor för evapotranspirationen,
Förgröningen har en kylande effekt som beror på ökad evapotranspiration (70%), snabbare cirkulation i atmosfären, dvs vinden (44%) samt därav minskad kortvågsstrålning (21%).
Sedan värmer den via ökad långvågsstrålning på grund av ökad halt vattenånga i atmosfären (-29%), samt minskat ytalbedo (-6%).
Detta enligt artikeln av Zang.
#22
Lennart Bengtsson
Min modell och min ’LH-uppfattning’ är till största delen mitt eget tankegods (efter mångårigt knåpande) och jag har inga ’externa’ referenser att hänvisa till när det gäller själva modellstrukturen. Jag har från första början sett medelklimatet som en värmeprocess med en reglerstruktur med feedbacks (uppvärmning och avkylning) via olika energiflöden, vars egenskaper är avgörande och där LHs existens inte får negligeras. Med dessa modellförutsättningar blir min huvudfråga för en modell:
– Vart tar det frigjorda LH vägen? Hur stor del går ut i rymden (och ger kylning)?
Ja, jag ska försöka ta itu med att studera avancerade IPCC-stödjande modeller med LH (i första hand medelklimatmodeller) och även studera din bok. Jag uppskattar att få länkar eller att via mejlkontakt få tillgång till dokumentationen du avser.
Klimatförändringar och energi
Energi och materia är oförstörbara. Kan bara byta skepnad.
Ovanför atmosfären. Enbart strålning
Energibalans Eut = Ein + GHF +- Elager (strålningsbalans)
Eut = Erefl + Eemission
Skulle vi ha full kännedom till Eut, Ein och Erefl över tid skulle vi vid jämförelse mellan två tidpunkter få fram Elager för perioden. Erefl indikerar förändringar i reflektion i ytan och atmosfären.
Erefl i atmosfären styrs av mängden partiklar. Partiklar av H2O(s) och H2O(l) dominerar.
Erefl i ytan beror på omfördelning av typ av yta. Snö/istäcke, skog, åker betesmark öken mm.
Elager kommer från förändringar i termisk/kinetisk energi i hav, land och atmosfär samt förändring av bunden energi i vatten (H2O(g), H2O(s) och H2O(l)) och ”Living Matter” (C ↔ CO2) samt kärnkraft.
Atmosfären
CO2 produceras genom oxidation av kolhaltiga råvaror/ämnen. CO2 fördelas mellan hav och atmosfären.
Keelingkurvan visar halten CO2 i atmosfären. Kände vi hur fördelningen mellan CO2 i hav och atmosfären fördelas skulle vi veta hur mycket CO2 som producerades vid varje tillfälle.
Merparten av vår energiproduktion baseras på kolhaltiga råvaror/ämnen. Vi känner ungefär hur mycket CO2 och energi som härrör från energiproduktionen. Rensat från CO2 från vulkanutbrott mm så kommer skillnaden mellan Keelingkurvans (korr. atm/hav) värden och CO2 från energiproduktion att visa förändring av mängden CO2 från ”Liwing Matter”. Huvudsakligen förändring av area skog och skogens medelålder.
Vi känner ungefär hur mycket energi som härrör från energiproduktion. Eemission minskat med energiproduktionen och energi genererat av förändringar i Elager ger mängd från ytan och atmosfären genererad ”opåverkad” energi.
• H2O absorberar och emitterar energi i hela värmespektrumet.
• H2O(s) och H2O(l) är svartkroppsstålande.
• >95% av växthuseffekten härrör från H2O.
• Det är H2O som transporterar energi genom atmosfären.
CO2 Hypotesen är att CO2 påverkar energins uppehållstid i atmosfären. Ökad halt CO2 längre uppehållstid och högre medeltemperatur. Minskad halt CO2 kortare uppehållstid och lägre medeltemperatur. Modellerna kan inte skilja på ursprunget till registrerad CO2. (Fossilt och icke fossilt CO2 har samma verkan)
Mängden CO2 från ”Living Matter” motsvarar för perioden1940-2010 en årlig produktion/tillskott om 86 ppmv eller ca: 1,23 ppmv/år. Energitillskottet till atmosfären motsvarar ca: 6 mW/m2.
2020 var globala utsläpp/tillskott av CO2 36 miljarder ton, motsvarande 4,5 ppmv. (Energiproduktion transporter mm, Ekonomifakta)
Producerad/tillförd CO2 fördelas mellan hav och atmosfär.
Vid CO2-halter i atmosfären under 180/200 ppmv upphör tillväxten för ”Living Matter”. Vid ökande halter ökar tillväxten upp till nivån 1 200 ppmv. När halten närmar sig 2 000 ppmv fungerar CO2 som ett gift.
Tanken att icke fossil CO2 är klimatneutral är troligen icke korrekt utan ett önsketänkande. Klimatneutral endast då det icke fossila lagrets innehåll av kol och energi är konstant över tid.
Termodynamikens 1:a huvudsats. Energi är oförstörbar. Kan bara byta skepnad. Förändringar i Elager återfinns i Eut.
Elager=Ekin + Ebun
• Ekin Funktion av materiens temperatur
• Ebun 3 källor
1. Einstein E=m*c2. Fission & Fusion. Kärnkraft.
Kärnkraften producerar energi enkelriktat
2. Kolcykeln Kolhaltiga råvaror + O2 ↔ Energi + CO2 + H2O(g)
Kolcykeln både producerar och absorberar energi. Största posten är träd. Area skog och trädens medelålder kan både öka och minska. (Samt lagra C och energi över årmiljoner)
3. Vattencykeln
H2O(s)+ 333 J/g ↔ H2O(l) H2O(l) innehåller 333 J/g bunden energi
H2O(l) + 2260 J/g ↔ H2O(g)
H2O(g) ↔ H2O(s) + 2593 J/g H2O(g) innehåller 2 593 J/g bunden energi
Vattencykeln både producerar och absorberar energi och har kopplingar till kinetisk energi. H2O(s) kan inte överhettas och har en maxtemperatur om 0 Co eller 273 Ko. H2O(l) och H2O(g) kan underkylas.
I anslutning till ytan dominerar absorption av energi och produktion av H2O(g) som stiger uppåt. Uppe i troposfären dominerar emission av energi och produktion av H2O(s) och H2O(l).
Modellerna betraktar vattnets fasövergångar som ett nollsummespel. Sett över hela atmosfären och från rymden är det rätt men, fasövergångarna omfördelar energi mellan termisk/kinetisk energi, bunden energi och strålning. Vatten i ytan absorberar energi och lämnar ytan som bunden energi utan att påverka temperaturen. Den bundna energin övergår till termisk/kinetisk energi eller värmestrålning högre upp i atmosfären. Vattnets omsättningshastighet, från ytan och tillbaka, styr ytans temperatur helt eller delvis.
”Living Matter” omsätter vatten. De 1,23 ppmv CO2/år som kommer från minskad areal skog motsvarar att ca: 13,2 mW/m2 globalt netto lämnar ytan som konduktion/värmestrålning i stället för bundet i H2O(g). Förändringen är additiv och för hela perioden motsvarar det en förändring om 0,92 W/m2 globalt.
Modellerna har som grundantagande att värme/kinetisk energi i atmosfären kommer före ökad mängd vatten i atmosfären. Antagandet är med största sannolikhet felaktigt.
Energi tillförs atmosfären som samtidigt får en högre temperatur. Vatten i atmosfären. som om energitillskottet inte tillförts, skulle falla som nederbörd eller kondensera marknära hindras att nå ytan. Vattnet stannar efter energitillskottet i atmosfären. Mängden vatten i atmosfären, absoluta fuktigheten, och daggpunkten ökar.
Temperaturen i atmosfären avtar med höjd över havet och med ökande breddgrad. I varje ögonblick finns en höjd och en breddgrad där fryspunkten 0 Co passeras.
Min yttemperatur styrs av daggpunkten vid atmosfärens temperatur. Max temperatur för snö/istäcken är 0 Co. Ökad absolut fuktighet förskjuter höjden och breddgraden för 0 Co mot högre höjder. Varje gram H2O(g) som kondenserar på snö/is vid 0 Co smälter 7,7 gram H2O(s) varvid bildas 8,7 gran H2O(l). Frilagd yta absorberar betydligt mer energi än den snö/istäckta ytan tidigare gjorde. Albedoeffekten. De områden är temperaturförändringarna är som störst är de där snö/istäcket försvunnit.
Skogstillgångar
1940: 51 Mkm2 2010: 39 Mkm2. ”Living Matters” nutida innehåll av kol 610 Gton. Omräknat till m3sk motsvarar det ca: 260 m3sk/ha vilket är rimligt. (176 m3sk/ha för Götaland och 315 m3sk/ha för Tyskland) Minskad areal 12 Mkm2. Avgiven mängd CO2 688 Gton motsvarar ca: 86 ppmv eller ett tillskott om 1,23 ppmv/år och 6,75*1015 MJ eller ca: 6 mW/m2 globalt. Förändringen innebär dessutom att omsättningen av vatten minskar med ca: 1,5 kg/m2 & dygn eller att mängden bunden energi som lämnar ytan minskar med 30 W/m2 och ersätts med samma mängd värme. Motsvarar ca:0,92 W/m2 globalt för perioden 1940-2010.
Termodynamikens 1:a huvudsats.
Energiprincipen (eller lagen om energins bevarande) är termodynamikens första huvudsats och innebär att energi inte kan skapas eller förstöras, utan endast omvandlas från en form till en annan.
Eut = Ein +- lagerförändringar.
Lagerförändringar
Elager=Ekin + Ebun
• Ekin Funktion av materiens temperatur
• Ebun 3 källor
1. Einstein E=m*c2. Fission & Fusion. Kärnkraft.
Kärnkraften producerar energi enkelriktat
2. Kolcykeln Kolhaltiga råvaror + O2 ↔ Energi + CO2 + H2O(g)
Kolcykeln både producerar och absorberar energi. Största posten är träd. Area skog och trädens medelålder kan både öka och minska. (Samt lagra C och energi över årmiljoner)
3. Vattencykeln
H2O(s)+ 333 J/g ↔ H2O(l) H2O(l) innehåller 333 J/g bunden energi
H2O(l) + 2260 J/g ↔ H2O(g)
H2O(g) ↔ H2O(s) + 2593 J/g H2O(g) innehåller 2 593 J/g bunden energi
Vattencykeln både producerar och absorberar energi och har kopplingar till kinetisk energi. H2O(s) kan inte överhettas och har en maxtemperatur om 0 Co eller 273 Ko. H2O(l) och H2O(g) kan underkylas.
Två grundtyper av ytor. Torr yta och yta som omsätter vatten.
1. Torr yta. Inkommande energi som når ytan. En del reflekteras och resten absorberas i ytan. Absorberad energi blir termisk/kinetisk energi (temperatur). Termisk/kinetisk energi lämnar ytan via konduktion till atmosfären och värmestrålning.
2. Yta som omsätter vatten. En del reflekteras, en del absorberas av H2O(l) i ytan och resten blir termisk/kinetisk energi (temperatur).
Energi som absorberas av H2O(l) i ytan lämnar ytan bunden i H2O(g).
Termisk/kinetisk energi lämnar ytan via konduktion till atmosfären och värmestrålning.
Vattencykeln
• H2O absorberar och emitterar energi i hela värmespektrumet.
• H2O(s) och H2O(l) är svartkroppsstålande.
• >95% av växthuseffekten härrör från H2O.
• Det är H2O som transporterar energi genom atmosfären.
Ser vi delarna avdunstning/nederbörd och intern cirkulation som ett system blir det uppenbart att fasövergången H2O(g) till H2O(s) och H2O(l) sker uppe i atmosfären. H2O(g) transporteras uppåt och H2O(s) och H2O(l) sjunker neråt. Transporten neråt kan ses som passage genom en motströms värmeväxlare. Del av nederbörden återförgasas på vägen mor ytan. Ett energitillskott i anslutning till ytan, vare sig det kommer av minskad reflektion/ökad absorption eller avveckling av energilager bidrar till att öka återförgasningen.
Storleksordningen 50% av energin som når ytan absorberas av H2O(l) som övergår till H2O(g). Uppe i atmosfären/troposfären övergår H2O(g) till H2O(s) och H2O(l) varvid den bundna energin frigörs och lämnar som värmestrålning. För att kompensera för den av H2O(g) övergått till H2O(s) måste ett energitillskott E tillföras för att nederbörden skall falla som H2O(l).
Atmosfärens innehåll av vatten är ca: 8 ggr större än den mängd som lämnar ytan som H2O(g) och återkommer till ytan som nederbörd H2O(l). Den resterande mängden vatten bildar ett kontinuerligt kretslopp av H2O(g), H2O(l) och H2O(s) som drivs av energin som lämnar ytan som konduktion och värmestrålning samt av i atmosfären absorberad energi. Plus ev. förändrad reflektion/absorption och lagerförändringar.
Ett energitillskott från ytan, vare sig det är i form av minskad reflektion/ökad absorption eller lageravveckling, ökar mängden vatten i atmosfären. Ökad mängd vatten i atmosfären ger ett högre ångtryck och en högre temperatur i atmosfären vid vilken vattnet i atmosfären kondenserar till ytan. Ytans min-temperatur är lika med daggpunkten vid atmosfärens temperatur, varför energitillskott till atmosfären höjer ytans temperatur.
Torra ytor och ytor som omsätter vatten kan kombineras i mosaiklandskap. Ger möjlighet att studera effekten av förändrad fördelning mellan X och Y. För t.ex. kalhyggen, vägar etableringsytor, kraftledningsgator, bebyggelse mm.
Kompletterat med ytor för hav och snö/istäcken fås möjlighet att studera effekten av skillnad mellan snö/istäckt hav och isfritt hav samt mellan snö/istäckt land och snöfritt land. T.ex. retirerande permanenta snö/istäcken över land och hav samt förkortade liggtider för cykliskt snö/istäcke.
Vi känner energibalansen ovan atmosfären och vi känner vad som absorberas och lämnar ytan. Det som sker mellan ytan och rymden är kaos.
Medelvärden är inte rätt någonstans, men är de enda värden som har någon form av stabilitet och kontinuitet. Globala medelvärden borde kunna användas för att få en känsla för effekten av förändringar. T.ex. förändringar i ytans sammansättning.
Utgångspunkt är IPPCs energibalans för atmosfären. Av Ein från solen som når ytan 184 W/m2.
Ytan absorberar energi. Ytan har temperatur. Atmosfärens temperatur mäts 1,5–2,0 m över ytan. Ofta betydande skillnad mellan ytans temperatur och temperaturen i atmosfären.
Reflektion Avdunstning Ein Refl Eut värme Eut bundet
Torr yta 20% 0 W/m2 184 W/m2 36,8 147,2 0 W/m2
Yta som omsätter vatten 10% 80 W/m2 184 W/m2 18,4 85,6 80 W/m2
Åker, äng betesmark 15% 40 W/m2 184 W/m2 27,6 116,4 40 W/m2
Snö/is 80% 0 W/m2 184 W/m2 147,2 36,8 0 W/m2
Hav 10% 95 W/m2 184 W/m2 18,4 70,6 95 W/m2
Solceller 5% 0 W/m2 184 W/m2 9,2 174,8 0 W/m2
Yta som krävs för att öka absorptionen 1 W/m2 globalt
Refl Värme Avd km2
Yta som omsätter vatten till torr yta 18,4 61,6 -80 W/m2 8 269 112 5,4% av landytan
Yta som omsätter vatten till åker, äng & betesmark 9,2 30,8 -40 W/m2 16 538 224 10,8% av landytan
Åker, äng & betesmark till torr yta 9,2 30,8 -40 W/m2 16 538 224 10,8% av landytan
Snö/is till torr yta -110,4 110,4 0 W/m2 4 613 925 3,0% av landytan
Snö/is till yta som omsätter vatten -128,8 48,8 80 W/m2 10 438 060 6,8% av landytan
Snö/is till hav -128,8 33,8 95 W/m2 15 070 335 3,0% av havsytan
Torr yta till solceller -27,6 27,6 0 W/m2 18 455 700 12,1% av landytan
#30
Adepten
Tack för sammanfattningen. Vill dock påpeka min annorlunda uppfattning i pkt 2:
Jordytan kyls i och med att LH-energin tas bort från ytskiktet. När sedan LH-energin frigörs/återskapas vild molnbildningen/kondensationen blir det som värmeenergi (hos molndroppar) som strålar ut i alla riktningar och en avsevärd del, ca 40 %, kommer att försvinna ut i rymden, vilket ger den kylande effekten
#36 petrus
Jag var otydlig i pkt 2. Förtydligar vad jag då tänkte var att den frigjorda energin vid kondensationen hjälper till att värma upp den omgivande luften. Omvänd process sker när vatten förångas, där energi absorberas från omgivande miljö, vilket kylar ner den.
Detta fenomen är centralt i bildandet av moln och nederbörd. Kondensation och återförångning av vatten är viktiga processer för att reglera temperaturen och fuktigheten i atmosfären, och de påverkar därmed vädermönster och klimat.
Denna process är en del av jordens sätt att avge ”överskottsvärme” som den får från solen, och hålla en balans i energiflödet.
Det är också värt att nämna att molnens roll i väder och klimat är komplex. Å ena sidan reflekterar molnen solstrålning tillbaka ut i rymden, vilket bidrar till kylning. Å andra sidan kan moln hålla kvar värme som strålar upp från jordytan och bidra till att värma atmosfären.
Fundera gärna vidare vad #35 Bengt Hoppe vill ha sagt med sin komiskt sammansatta text som tyder på en person med djupgående kunskap av olika energiprocesser och hur det påverkar energibalansen.
Förövrigt anser jag att Trenberth-energibalansbild är vilseledande eftersom energiflödet från atmosfären är större jämfört med Solens energiflöde.
#37
Adepten
’Detta fenomen är centralt i bildandet av moln och nederbörd. Kondensation och återförångning av vatten är viktiga processer för att reglera temperaturen och fuktigheten i atmosfären, och de påverkar därmed vädermönster och klimat.’
Ja, det är rimligt att anta att även återförångning är en viktig delprocess som ingår i molnbildningsprocessen och är betydelsefull för molntäckningsgraden, kanske också för atmosfärens ’strävan mot en balans’, men uppvärmningen av atmosfären kräver dock en mycket ringa del av LH.
Energibudgeten stämmer dock, som jag ser det. Enl ’budgeten: Inkommande SW IR, TSI, är 340 W/m2 och utgående total effekt, SW IR och LW IR, är ju 100+239 W/m2; skillnaden är grovt sett ca 1 W/m2, vilken måste finnas och vara positiv, och den driver den (medelvärdesmässigt sett) pågående uppvärmningen av jordklotets yta. SW-Strålning som absorberas av jordytan ger värmeenergi som ackumuleras och skapar en tillräckligt hög temperatur för att all värme (inkl den återstrålade från atmosfären) ska kunna strålas ut och lämna systemet, dvs försvinna ut i rymden.
#38 petrus
När det gäller uppvärmningen av atmosfären är det sant att latent värme (LH), som frigörs eller absorberas under kondensations- eller avdunstningsprocessen, utgör en ringa del av den totala energibalansen i atmosfären.
Det är dock viktigt att notera att även om LH i sig självt kan vara en relativt liten del av atmosfärens totala energibudget, har det betydelsefulla effekter på dynamiken och termodynamiken i atmosfären.
Processer som återförångning och kondensation påverkar luftens stabilitet, molnbildning och därmed också vädermönster.
Så, medan LH kanske inte står för majoriteten av atmosfärens energi, är dess roll betydelsefull när det gäller att förstå och modellera atmosfärens beteende.
Sammanfattningsvis … min syn på atmosfären, klimatet och vädret är att det är ett enormt laddat system som innehåller latent värme(LH) som driver vädersystem och klimat som ett svar på den totala värmen som pumpas in i hav och på land från Solen och kanske i viss omfattning antropogen påverkan.