Gästinlägg av Gösta Pettersson
Figur 1. Korrelationen mellan temperatur och hastigheten med vilken luftens koldioxidhalt ändras enligt Keelingkurvan
Keelingkurvan visar att luftens årsutjämnade koldioxidhalt stadigt ökat sedan de kontinuerliga mätningarna vid Mauna Loa påbörjades 1958. Utsläpp av antropogen koldioxid, termisk avgasning av oceanerna och vulkanism har med säkerhet bidragit till denna ökning. Frågan är hur stora bidragen har varit. Bidraget från utsläppen av antropogen koldioxid har jag diskuterat i mina inlägg rörande bombprovskurvan och i de arbeten jag där gav referens till (Paper 1, Paper 2). Nu har turen kommit till den termiska avgasningen, vilken behandlas i Paper 3 i den serie av vetenskapliga analyser jag lagt ut på hemsidan False alarm.
Varmt vatten löser koldioxid sämre än kallt vatten. Uppvärmning leder därför till att vatten avger koldioxid, vilket kallas termisk avgasning. Direkta belägg för att Keelingkurvan uppvisar temperaturberoende fluktuationer som kan avspegla termisk avgasning har presenterats av Keeling själv. Han påpekar att den Södra Oscillationens (El Niños) globalt genomslående förhöjda temperaturer ända sedan 1958 har varit associerade med snabba ökningar av luftens koldioxidhalt. Fig. 1 visar ett utdrag av den dataserie Keeling presenterat som belägg för detta och sin slutsats att de påvisade fluktuationerna återspeglar en temperatureffekt som inte har något med utsläppen av antropogen koldioxid att göra.
Åtskilliga forskare har granskat dessa fluktuationer i förhoppning om att kunna avgöra hur stark temperatureffekten är och hur den har bidragit till Keelingkurvans långsiktiga trend (exempel ges i Kapitel 9 av min bok Falskt alarm). I år har speciell uppmärksamhet riktats mot den analys som presenterats av Murry Salby.
Salbys analys av de temperaturberoende koldioxidfluktuationerna har behandlats i TCS-inlägg av Pehr Björnbom. Salby visar att luftens koldioxidhalt ökar med en fart som kan framställas som proportionell mot temperaturändringen (∆T) mätt i förhållande till en viss referenstemperatur:
d[CO2]/dt = k ∆T (1)
Det är en fullt acceptabel beskrivning av vad som kortsiktigt observerats. Som Pehr har framhållit, är det också en beskrivning som kan ges en rationell förklaring och ses som en acceptabel approximation utgående från vad vi vet om reaktioners temperaturberoende. Pehr visar också att integration av Ekv. (1) ger en ”Salbymodell” som med anpassade parametervärden tillfredsställande beskriver skattade (Siplevärdena) och uppmätta (Keelingkurvan) koldioxidnivåer sedan 1850 och därmed helt hänför ökningen av luftens koldioxidhalt till termisk avgasning.
Det ställer Salbymodellen i paritet med Bernmodellen. I båda fallen utgår man (förkortat) från att Keelingkurvan återspeglar bidrag från en enda faktor (termisk avgasning respektive antropogena utsläpp), anpassar modellen genom lämpliga val av parametervärden, och påvisar att den anpassade modellen tillfredsställande återger Keelingkurvan. Men detta säger inte så mycket, eftersom i stort sett alla modeller med anpassningbara parametrar kan fås att återge konturlösa grafer som den årsutjämnade Keelingkurvan. Det krävs andra kriterier för att avgöra om man anpassat en vettig modell. I det avseendet falsifieras Bernmodellen av att den står i strid med all föreliggande empirisk kunskap rörande koldioxidens atmosfäriska uppehållstid och relaxationskinetik (Paper 1).
Även Salbymodellen har helt diskvalificerande svagheter. Ekv. (1) ger en god beskrivning av temperaturberoendet av Keelingkurvans kortfristiska fluktuationer på några få års sikt. Beträffande långsiktiga temperatureffekter föreskriver ekvationen att dessa varar för evigt. En temperaturökning av valfri storlek föreskrivs leda till att d[CO2)/dt får ett förhöjt värde utan tidsbegränsning. Men så svarar inte reaktionssystem på temperaturförändringar, utan effekterna klingar långsiktigt av. Det vet vi genom en uppsjö av relaxationskinetiska studier med temperaturhoppsmetodik, t. ex. de studier som 1967 gav Eigen Nobelpriset i kemi (den svarta grafen i Fig. 2 är hämtad från ett av Eigens arbeten). Salbys Ekv. (1) tar inte hänsyn till detta tidsberoende, varför den inte leder till någon användbar modell vid integration över längre tider.
Figur 2. Relaxationsprocess initierad av ett pulsmässigt temperaturhopp (själva kurvan tagen från ett Eigen-arbete där tidsskalan egentligen var på millisekundnivå)
Temperaturändringar påverkar jämviktsförhållandena och initierar därför relaxationer som strävar mot att jämviktsanpassa systemet till de nya förhållandena. Alla relaxationer styrs av samma samband oavsett om jämviktsstörningarna orsakats av ändrade koncentrationer (t. ex. utsläpp) eller ändrade värden på hastighetskonstanter (t. ex. uppvärmning). För koldioxid är relaxationstiden 14 år enligt bombprovskurvan, varför ett pulsmässigt temperaturhopp borde leda till avgasning som ökar koldioxidhalten enligt den omvända bombprovskurvan i Fig. 2. Varar temperaturökningen endast något fåtal år, så hinner koldioxidökningen endast att bli en bråkdel (den röda initiala delen av kurvan i Fig. 2) av den ökning som skulle ha skett för en varaktig temperaturökning. Fluktuationerna av koldioxidens ökningstakt i Fig. 1 kan synas små, men svarar i själva verket mot en mycket stark temperatureffekt.
I mitt förra TCS-inlägg betonade jag att det inte krävs några kolcykelmodeller för att avgöra hur mycket antropogena utsläpp bidrar till att öka luftens koldioxidhalt (bombprovskurvan förser oss med all erforderlig information). Även observationerna i Fig. 1 kan grovt utvärderas utgående från den relaxationstid (14 år) som styr bombprovskurvan. Men vill man ha en strikt belysning av vad som kan utläsas från data i Fig. 1 måste man ta till en kinetisk modell som beaktar föreliggande kunskap om sambandet mellan temperatur och reaktioners hastighetskonstanter samt historiken för såväl utsläpp som temperaturer.
Paper 3 beskriver en sådan modell för koldioxidutbytet mellan atmosfären och hydrosfären som är den helt dominerande sänkan för luftöverskott av koldioxid. Modellen är i princip identisk med den som presenterades av Revelle och Suess 1957. Skillnaden är att Revelle-Suess tillät sig att försumma avgasningskonstanten (d i min modell) eftersom den ger så litet bidrag till systemets relaxationstid. Jag måste ha den med, eftersom den svarar för avgasningens temperaturkänslighet. Den senare beskrivs i modellen av Arrheniusekvationen och dess styrka bestäms av motsvarande ”aktiveringsenergi” (avgasningsentalpin).
Genom modellsimulering av amplituden för 1998 års El Niño-effekt i Fig. 1, kan avgasningsentalpin skattas till 165 kJ/mol/K när koldioxidens uppehållstid är 14 år enligt skattningen från bombprovskurvan. För dessa separat skattade värden på modellens två kritiska parametrar kan de kombinerade effekterna av utsläpp och temperatur på luftens koldioxidhalt beräknas, vilket gav resultatet i Fig. 3. Modellen ger en nära nog perfekt beskrivning av Keelingkurvan.
Figur 3. Modellberäknad kombinerad effekt av temperaturändringar och antropogena utsläpp på luftens koldioxidhalt sedan 1850
I arbetet beräknar jag även de separata bidragen från termisk avgasning respektive utsläpp (Fig. 4). Resultaten visar att båda faktorerna bidragit högst väsentligt till ökningen av luftens koldioxidhalt. Under de senaste två decennierna har bidraget från termisk avgasning till och med varit större än bidraget från utsläpp (brantare lutning på blå kurva än på svart). Och eftersom bidragen från termisk avgasning och utsläpp är tillräckliga för att återge Keelingkurvan, delar jag IPCC:s bedömning att bidraget från vulkanism är försumbart litet.
Figur 4. Separat beräknade bidrag från termisk avgasning och antropogena utsläpp
En konsekvensbeskrivning av slutsatserna som dras i Paper 1–3 skulle kunna lyda som följer: Alla IPCC-stödda klimatmodellers samtliga projektioner är behäftade med oacceptabelt stora fel redan vad ingångsdata för kommande koldioxidnivåer beträffar. Modellernas beräkningsprocedurer måste drastiskt omarbetas, eftersom man i princip måste ha kunskap om de framtida temperaturerna för att kunna beräkna dem genom att beakta koldioxidens växthuseffekt. IPCC:s kolcykelbudget måste drastiskt omvärderas, eftersom man helt negligerat den termiska avgasningen. Det föreligger ingen risk för någon katastrofal gobal uppvärmning.
Det är sådant som jag gärna hade ordat mera om, men konsekvenserna torde vara uppenbara för de flesta och den som vill ha mera kött på benen kan hitta sådant i diskussionerna i Paper 1–3. I stället har jag valt att fokusera detta inlägg på något jag tror många saknar insikt om. Jag har läst åtskilliga uppsastser och arbeten där man diskuterat temperatureffekter på luftens koldioxidnivå. Med ett enda undantag (Starr, 1993; Ref. 9 i Paper 3) har man utgått från att temperatureffekten är momentan. Samma intuitiva utgångspunkt kan skönjas bakom frågan varför luftens koldioxidhalt fortsatt att stiga trots att temperaturen legat stilla i femton år. Svaret ges i Fig.4. Utsläpp har fortsatt att ge påtagliga bidrag. Till och med den termiska avgasningen har fortsatt att ge påtagliga bidrag, eftersom effekterna av 1970- och 80-talens globala uppvärmning ännu inte hunnit klinga av.
Starr insåg att temperatureffekter på luftens koldioxidhalt måste styras av koldioxidens relaxationstid. Effekten på systemets hastighetskonstanter är momentan. Detsamma gäller effekten på derivatan d[CO2]/dt, vilken normalt framställs som en funktion av hastighetskonstanterna. Men när man integrerar denna derivata får man en lösning som utgör systemets relaxationsfunktion och avgör hur snabbt en ändring av derivatan omsätts i en ändring av variabeln [CO2]. Det kan vara bra att veta.
Professor emeritus i Fysikalisk Kemi vid KTH. Klimatdebattör sedan 2003.
Gösta
Det är bra att du visar på Salbymodellens svagheter men hur du kan fortsätta med din missuppfattning av bombkurvans användning är för mig obegripligt.
I den förra tråden gjorde jag följande sista inlägg #220 vilket du inte svarade på.
https://www.klimatupplysningen.se/2013/08/31/bombprovskurvan-naturens-enkla-svar-pa-komplicerade-samband/#.UiSLdn9y3MF
”Gösta 219
Det här blir kanske en bra sammanfattning av debatten (kommentarfältet stängs väl när som helst). Du säger att ”Detta (dvs att relaxationskurvan för 14CO2 är representativ för CO2 i allmänhet) är utgångspunkten för min argumentering (se inläggets fjärde stycke).”
Det vi försöker diskutera är din utgångspunkt, men det lyckas vi inte med. Du vidhåller den utan motivering trots att vi (bl.a. Christopher E och jag) på flera sätt visat att den orimlig.”
Om man har en gas ovanför en vätska och har ett överskott av alla isotoper av gasen så blandas överskottet inte ut om vätskan är mättad. Däremot blandas ett överskott av en sällsynt isotop ut oberoende av om vätskan är mättad för gasen eller ej, se mitt inlägg 115 i förra tråden. Relaxationskurvan för 14CO2 är definitivt INTE representativ för CO2 i allmänhet och därmed faller mycket av ditt resonemang
Sista meningen i förra inlägget borde varit:
Relaxationskurvan för 14CO2 är definitivt INTE nödvändigtvis representativ för CO2 i allmänhet och därmed faller mycket av ditt resonemang
Om man hävdar representativiteten måste man visa det. Det går inte att ta den som utgångspunkt
Hur mycket bidrar temperaturvariationer i vattnet till utbytet av koldioxid mellan atmosfären och hydrosfären? Temperaturen på ytvattnet måste väl variera en hel del över dygnet och säsongsvis, vilket borde leda till att koldioxid vandrar fram och tillbaka mellan atmosfären och hydrosfären.
Det hade varit lättare för mig att förstå sambandet mellan relaxationskurvan och bombprovskurvan om utbytet till en stor del beror på den obalans som hela tiden borde finnas genom temperaturvariationer.
Frågan är ju om blå kurva(avgasningen) följer röd kurva(co2 halt) i fig.4 eller tvärt om.
Avgasning & upptag i haven bör ju följa det ökade trycket från en ökad co2 halt, dvs. upptag år 1 kan ge avgasning år 2. Även om upptaget var antropogent från början kan man ju inte bestämt hävda att avgasningen är naturlig, då den är en följd av utsläppen.
Nils G,
Jaha, det här ser ut att bli en långkörare igen. Ni verkar inte ens ha kommit ur startblocken!
Men min fråga till dig Nils, är om det verkar rimligt att räkna på koldioxidcykeln UTAN att räkna in termisk avgasning? Någon effekt måste väl denna välkända fysikaliska lag ha?
Enligt Göstas beräkning (som inkluderar antagandet om att 14CO2 är representativ för all CO2) i fig. 4 så är bidragen nu ungefär 40% avgasning och 60% antropogen. Är det orimligt?
Enligt media leder ökad koldioxidhalt i atmosfären till en försurninng av haven. Samtidigt avges koldioxid när temperaturen stiger. Hur blir nettoeffekten?
OT, bloggen är seg vid start och omladdning idag, problemet är länkarna till nsidc.org, dom meddelar följande:
”NSIDC’s Web site is currently unavailable because of severe weather and flooding. We expect to be online again this Monday, 16 September, around noon (USA Mountain Time). We apologize for any inconvenience this may cause you.”
Lite kul orsak i.o.f.s., men kunde kanske nån ta bort länkarna temporärt, besökare som gillar att pula i sina system kan lägga in nsidc.org i sin hostsfil t.v.
#7
”Klimatskeptikerblogg strular p.g.a klimatförändringar.”
Jag förstår att det var detta du ville ha sagt.
🙂
OT
En lysande karta över energipriser i världen. Kan Europas senaste problem ha något med här att göra?
http://tallbloke.files.wordpress.com/2013/09/fuel-price.jpg
#9 Det är inte energipriser utan drivmedelspriser. Man frågan kvarstår!
Gösta Pettersson,
Varför krångla till det?
Enklast är väl att ta reda på hur många ppm CO2 en viss temperaturhöjning i havet leder till.
Vi tar exemplet El Niño 97/98:
I slutet av 1996 visade SST enl. Hadsst3 en anomali på 0,206 C ~0,2
I slutet av 1998 var temperaturanomalin 0,489 C ~0,5
Skillnaden är ~0,3 C
Räknar man med en eftersläpning av CO2 på ca 1 år blir resultatet följande:
1997 låg CO2-halten på 363.71 ppm (här ingår ju de antropogena utsläppen liksom utgasning från biosfären)
1999 låg den på 368.33 ppm
Skillnad 4,62 ppm – ~1,5 ppm (uppskattad) antropogen och biosfär CO2=~3ppm
En temperaturhöjning i havet med 0,1 C skulle ge en ökning av CO2 på 1 ppm. 1 C skulle därmed ge 10 ppm, grovt räknat.
Så enbart termisk utgasning från haven verkar utgöra en mycket liten andel (ca 10%) av CO2-ökningen de senaste 150 åren – om jag räknat rätt.
Gunbo #11
”Räknar man med en eftersläpning av CO2 på ca 1 år…”
Normalt brukar man räkna med att det tar ca 1000 år innan en temperatuförändring i havet når ekvilibrum
tty #12,
Jag uttryckte mig kanske otydligt. Jag menade den tid det tar för CO2 att reagera på höjd SST under en El Niño. Jag har för mig att Humlum ämner 11 månader.
Humlum har nog tyvärr fått detta med co2 lagg om bakfoten. Responsen är tämligen omgående precis som fig.1 ovan gör gällande.
Gunbo #11,
Felet i ditt sätt att räkna är att du inte har tagit hänsyn till att koldioxidens haltändring följer ett relaxationsförlopp. Som figur 2 i Göstas blogginlägg visar tar det upp till 50 år innan en temperaturökning slagit igenom fullt ut i form av ökad koldioxidhalt.
Detta innebär att för svängningar i temperaturen i korta intervall som vid El Niño så blir svängningarna i koldioxidhalten bara en bråkdel jämfört med den ökning vi får om vi tittar på en långsamt fortskridande temperaturökning över ett helt sekel.
tolou #14,
Humlum använde ett annat nedre diagram jämfört med diagrammet i figur 1. Han och medförfattare redovisade en jämförelse mellan det övre diagrammet och ett diagram av temperaturändringen per år som nedre diagram. Om man tänker efter så kan man se från figur 1 att i ett sådant diagram som Humlum använde så ligger temperaturändringarna cirka ett år före haltändringarna för koldioxiden.
Hm, bara en sån sak som att figur 1 visar data mellan 1984 och 2000, när data finns fom 1958. Det är ju sånt som Santer et al håller på med, inte bra!
Sen kan jag bara instämma med Nils G.
Även om jag inte tror på Salby så går det nog inte att avfärda honom så lätt. Jämvikt nås flera hundra år efter en temperaturändring, vilket iskärnorna verkar visa. På kortare sikt kunde hans formel stämma, men det verkar inte vara kvantitativt rätt.
Pehr #16
Varför vill man jämföra med temperaturförändringen om det är temperaturen som driver co2? Temperaturförändringen sjunker ju snabbt på de ganska mjuka topparna. Det blir bara missvisande.
tolou #18,
Grundforskning drivs ofta av nyfikenhet och kallas till och med ofta nyfikenhetsforskning, och då kan det bero på ren intuition vilka samband man väljer att studera. Av artikeln att döma så har sambandet valts därför att man ansett att detta skall kunna ge information om graden av koppling mellan koldioxiden och temperaturen. Man skriver:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921818112001658
Resolving the degree of coupling between CO2 and temperature is not visually straightforward as illustrated by Fig. 1, but obviously requires a more elaborate approach to the data series.
Ingemar Nordin #5
Ett förtydligande: Blå och svart kurva i Fig. 4 anger de kumulativa bidragen sedan 1850 (antropogent något övervägande hela tiden). Vi man veta hur det ser ut ”just nu”, måste man titta på kurvornas lutning (bidraget per tidsenhet), och då har termisk avgasning varit något övervägande under de senaste två beaktade decennierna.
Gunbo #11
Tack, Gunbo, för att du gav ett bra exempel på hur många intresserade har behandlat fluktuationerna för avgöra temperatureffektens styrka och komma fram till att effekten är för svag för att ha bidragit märkbart till Keelingkurvan.
Det är precis denna sorts resonemang jag vänder mig mot i mitt inlägg, därför att man (outsagt) utgår från att temperatureffekten på koldioxidhalten är momentan och bortser från att effekten triggar en långvarig relaxation som du bara ser den initiala fasen av innan nya ändringar av temperaturen kastar om förloppet (jämför Pehr Björnbom #15).
Och den relaxationstid man i det sammanhanget har att hålla sig till är inte ”eftersläpningen” 1 år, utan koldioxidens relaxationstid. Är den 14 år, som jag antagit på basis av bombprovskurvan, så svarar fluktuationerna i Keelingkurvan mot en temperatureffekt av sådan styrka att den de senaste decennierna bidragit något mera än antropogena utsläpp till de ökande koldioxidhalterna. Är relaxationstiden uppåt hundra år, så tyder fluktuationerna på en orimligt stark temperatureffekt. Det var detta Starr påpekade redan 1993, när han (utgående från andra data än de i Fig. 1) drog slutsatsen att IPCC gravt överskattat koldioxidens relaxationstid.
Men framför allt, att utvärdera temperatureffekten med hjälp av Revelle-Suess luft/hav-modell och motsvarande differentialekvation för d[CO2]/dt är inte att krångla till det, utan det enklaste sättet att verfiera hur systemet svarar på temperaturvariationer enligt den kunskap vi har om reaktioners temperaturberoende. Samt det enda sättet att tillförlitligt beräkna vilket inflytande reella temperaturvariationer bör ha haft på luftens koldioxidhalt.
Observera även att om koldioxidens relaxationstid skulle vara i storleksordningen 100 år, då skulle vi faktiskt behöva temperaturkurvor som sträcker sig flera århundraden bakåt i tiden för att förklara vad som händer nu.
Gunbo #13, tolou #14
Temperatureffekter på dCO2/dt bör vara momentana (kort motiverat i sista stycket i mitt inlägg) och är så enligt Fig. 1 och Salbys Ekv. (1). Men effekten på CO2 är inte momentan.
Starr visade att årliga temperaturoscillationer ger en eftersläpning på 3 mån i CO2-svaret (en sinus/cosinus-effekt). Intuitivt bör väl 4-åriga oscillationer som El Niño då förväntas ge en eftersläpning på cirka 1 år CO2-svaret, dvs. Humlum vet säkert vad han pratar om och har observerat en förklarbar effekt. Problemet är dels att El Niño inte är reguljärt oscillatorisk, samt att CO2-svaret inbegriper svaret på CO2-utsläppen vilket gör det svårt att förutsäga precis hur stor eftersläpningen bör vara.
Vad jag själv främst utläser från Humlums (och andras likartade) observationer är att de avgör vad som är orsak (tempen) och vad som är verkan (CO2-svaret).
Jonas B1 #17
Keelings graf visade data från 1978-99. Jag nöjde mig med att presentera delen 1985-99 för att belysa att 1998 års El Niño var ovanligt stark och gav ett osedvanligt renodlat CO2-svar. Amplituden för detta svar var vad jag nyttjade för att skatta temperatureffektens styrka.
Om man ska utläsa något positivt från din kommentar, så skulle det väl vara att du tycker man borde få en ännu bättre skattning om man utnyttjar alla Keelingkurvans flerårsfluktuationer. Det håller jag med om. Gissningsvis kommer vi att få se sådana analyser i framtiden. Duktiga statistiker kan säkert applicera avancerade metoder för sortera ut vad som är signalsvar och vad som är brus.
Nils G #1
Det står dig naturligtvis fritt att tolka bombprovskurvan som du vill.
Men det borde stämma dig till eftertanke att jag, med min tolkning av den, lyckas presentera en enkel kinetisk modell som (utgående från historiska data för antropogena utsläpp och temperaturer) återger såväl Keelingkurvan som huvuddragen av dess El Niño-fluktuationer, och som står i samklang med en uppsjö av bestämningar av koldioxidens uppehållstid liksom med IPCC:s jämviktsdata för kolcykeln.
Dessutom kan jag med hjälp av modellen beräkna relaxationskurvan för ett pulsmässigt överskott av luft-CO2, och den beräknade kurvan ser lustigt nog ut precis som bombprovskurvan.
Gösta Pettersson #21,
Tack för svaret! Men jag förstår fortfarande inte vad relaxationstiden för CO2 har med temperaturens påverkan att göra. Havet fylls ju konstant på med ny CO2 varav en del blir kvar i ytskiktet medan en del följer med strömmar ner till djupare skikt. Det är ju från ytskiktet koldioxiden gasas ut när temperaturen stiger.
Jag har roat mig med att titta på förändringarna i koldioxidhalten under det senaste milleniet och den medeltida värmeperioden borde ju ha gett avtryck i halten CO2. Och visst ser man variationer med några ppm under varmare eller kallare perioder. Men de verkar följa temperaturen ganska exakt. I början av 1500-talet då det var rätt varmt låg CO2-halten mellan 282,2 och 283,2 ppm för att börja sjunka fr o m 1550. År 1620 var halten nere på 275,3 men började sakta stiga till 1715 då den låg på 277,0. Där låg halten kvar fram till 1765 då den steg till 278,0 ppm. Fr o m 1795 steg halten monotont för att år 1900 ligga på 296,7 ppm. Efter 1800 ser man ingen påverkan från temperaturen.
Från 1920 till 1930 steg CO2 med 3,3 ppm, från 1930-1940 med 2,8 ppm, 1940-1950 2,8 ppm, 1950-1960 med 4,9 ppm och 1960-1970 7,6 ppm och på den vägen är det.
Hur går detta ihop med din hypotes?
Här finns CO2-data från Law Dome:
http://cdiac.ornl.gov/ftp/trends/co2/lawdome.combined.dat
Och nederst i den här artikeln finns ett diagram över 2000 år av rekonstruerade temperaturer från olika delar av världen:
http://www.forskning.se/nyheterfakta/nyheter/pressmeddelanden/regionalaklimatforandringarunderdesenaste2000arenkartlagdaforforstagangen.5.7a9d4ed613eab6657e1a.html
Hade en större puls koldioxid hamnat i atmosfären som en engångsföreteelse utan fortsatt påfyllning skulle jag förstå att relaxationstiden skulle spela en roll. Men vad jag förstår skapades inte ny koldioxid av bombproven utan den CO2 som fanns i atmosfären fick bara en radioaktiv ”stämpel”.
Tillägg
Det nedersta stycket kan strykas.
Om växlingen av koldioxid mellan atmosfär och hydrosfär styrs av samma obalans aom uppstår vid påfyllning av koldioxid i atmosfären, exempelvis genom temperaturvariationer i ytvattnet, så kan jag förstå att bombprovskurvan kan avspegla relaxationskurvan. Fast, om flödet ändrar riktning fram och tillbaka, så borde bombprovskurvan ge en långsammare avklingning än relaxationskurvan där flödet bara går åt ett håll.
Gunbo #25
1. Tag Revelle-Suess modell (luft/hav) som exempel, med beteckningar som i Paper 3 och i frånvaro av utsläpp.
Då har du dx/dt = -k x + d(c-x) enl massverkans lag. Vid jämvikt är de två flödestermerna i vänster led lika. Sätter du till ett överskott av x så störs jämvikten, och du får en relaxation vars tidsförlopp bestäms av lösningen till ekvationen (relaxationstiden blir 1/(k+d)). Ändrar du istället temperaturen, så ändras storleken av hastighetskonstanterna k och d och därmed jämviktsläget. Du triggar åter en relaxation, och för små temperaturändringar uppvisar även denna relaxationstiden 1/(k+d).
Där har du den basala relationen mellan relaxationer framkallade av CO2-överskott och de som framkallas av temperaturändringar.
2. Antag nu att systemet är i jämvikt och att termisk avgasning svarar mot känsligheten 100 ppm/grad. Höj temperaturen pulsmässigt med 1 grad. Då startar en relaxation med tidskonstanten cirka 14 år. Efter 1.5 år har 9 ppm hunnit frisättas. Då sänks tempen pulsmässigt med 2 grader. Avgasningen avbryts, och i stället börjar havet ta upp CO2.
Om du inte tar hänsyn till relaxationstiden, så blir din tolkning av observationerna att temperaturkänsligheten är cirka 10 ppm/grad. I själva verket var den 100 ppm/grad. Det förklarar varför man inte kan bortse från relaxationstiden vid den sortens förenklade analyser.
3. I Paper 3 ges en strikt kinetisk behandling av problemet med varierande temperatur i närvaro av emissioner. Det fiffiga med arbetets Eqn. (1–4) är att du inte behöver bekymra dig om relaxationstider eller vilken CO2 som flödar vart. Alla sådana saker finns inbakade i diff. ekvationen. Allt du behöver göra är att lösa ekvationen, så får du svaret rörande effekten på luftens CO2 halt.
Modellens förutsättning att havet kan betraktas som en enda box är naturligtvis tveksam. Men så länge denna enkla modell förmår förklara de observationer som gjorts finns det ingen anledning att ta till mera komplicerade modeller (Occam’s razor). Inte med avseende på de problem jag diskuterar, dvs effekter på lufthalten av CO2.
4. Termisk avgasning måste rimligen ha varit av betydelse även under förindustriell tid, något som man ser klara indikationer på i klyvöppningsdata. Min syn på olika proxy för CO2 och temperaturer(t. ex. iskärnedata) kan du finna i Falsk alarm, kapitel 4–6 och 9.
Jag skulle passa mig för att applicera min modell med dess parametervärden på andra data än de den gör anspråk på att beskriva. Extrapolationer (t. ex. till tider före 1850) är alltid vanskliga, speciellt vad avser stora temperaturvariationer vilka kan ändra hastighetsbestämmande steg och därmed parametervärden.
5. Till sist, min modell återger såväl Keelingkurvan som huvuddragen av dess El Niño-fluktuationer, är förenlig med en uppsjö av experimentella bestämningar av koldioxidens uppehållstid, med bombprovskurvan, med IPCC:s kolcykeldata, med det förväntade beteende av systemet, samt ger en balanserad kolcykelbudget.
Att jämföra med IPCC:s bedömning att de experimentella bestämningarna av uppehållstiden kan ignoreras, att bombprovskurvan kan ignoreras, att El Niño-fluktuationerna kan ignoreras, att jämviktslägena enligt IPCC:s eget kolcykelschema kan ignoreras, samt att kolcykelbudgeten innehåller en ”missing sink” svarande mot en tredjedel av de antropogena CO2-utsläppen. Allt för att man ska kunna hålla fast vid den förutfattade meningen att ökningen av luftens koldioxidhalt helt orsakats av antropogena utsläpp.
Björn-Ola #27
Se mitt svar #28, speciellt punkt 1 och 3.
Borde inte avgasningen av koldioxid ge en positiv återkopplingseffekt?
Räknar man inte med det i klimatmodellerna?
Björn-Ola #30
Förstahandseffekten vid termisk avgasning är negativ återkoppling; det går åt värme när vattnet avgasas.
Som andrahandseffekt bör det i princip föreligga en positiv återkoppling när CO2 kommit upp i atmosfären och kan ge en växthuseffekt. Men den senare effekten torde vara av mindre betydelse än förstahandseffekten; annars skulle oceanerna vara avgasade sedan länge.
Jag tror inte att termisk avgasning av CO2 beaktas i någon klimatmodell. I stället för man föga övertygande resonemang om att koldioxidens växthuseffekt leder till ökad avdunstning av vatten som ytterligare förstärker växthuseffekten. Det är den senare positiva återkopplingens existens som sedan länge ifrågasatts av skeptiker, vilka hävdar att återkopplingen bör vara negativ bl. a. på grund av ökad molnbildning.
Murry Salby säger många vettiga saker i sin föreläsning på Youtube. Bland annat framhåller han att koldioxidens växthuseffekt bör vara av ringa betydelse jämfört med molnbildningen. Och klimatmodellernas förmåga att beskriva molnbildning är erkänt dålig.
Till slut vill jag passa på att säga att min sågning av ”Salbymodellen” gällde tanken att termisk avgasning skulle kunna svara för hela ökningen av luftens koldioxidhalt under industriell tid. Men den tanken har jag inte hört Salby själv framföra; hans slutsats i föreläsningen var att temperaturökningar alltid gett ett signifikant bidrag till att öka luftens koldioxidhalt. Den slutsatsen ger jag mitt fulla stöd, och hur stort bidraget varit sedan 1850 skattar jag i Paper 3. I runda slängar kommer hälften av koldioxidökningen från termisk avgasning, den andra hälften från antropogena utsläpp, och sen blir det inget kvar som man skulle behöva förklara genom att ta hänsyn till vulkanism och andra potentiella källor.
Gösta Pettersson #28,
”Termisk avgasning måste rimligen ha varit av betydelse även under förindustriell tid, något som man ser klara indikationer på i klyvöppningsdata. Min syn på olika proxy för CO2 och temperaturer(t. ex. iskärnedata) kan du finna i Falsk alarm, kapitel 4–6 och 9.”
Jo, jag vet att iskärnedata är utslätat och inte visar kortvarigare temperatur- och CO2-toppar och dalar men tittar man på data från Siple Dome som går ända fram till 1970-talet ser man att kurvan följer temperaturutvecklingen. Varför skulle inte data från tidigare perioder också göra det?
Du visar i din bok en jämförelse mellan CO2-kurvorna från Mauna Loa, Barrow och Sydpolen. De stämmer ju väldigt väl med varandra utom att Sydpolen visar en dal när de två andra visar en topp (vilket med all sannolikhet beror på att det tar en viss tid innan CO2 från Norra halvklotet når Sydpolen). Om dagens mätningar är så samstämmiga varför skulle de inte ha varit det längre tillbaka i tiden?
Vad gäller klyvöppningsdata är de mycket osäkra. De visar ju främst CO2-halten där träden vuxit, de är marknära och beroende på avgasning från jord, förmultning av förna m m kan halten CO2 variera mycket. Det vet vi från mätningar i nutid. Löven är ju ettåriga och vädret en sommar kan påverka CO2-halten just det året. Dessutom har studier visat att olika arter har olika känslighet när det gäller förhållandet klyvöppningar/CO2.
Här är en sådan studie:
Stomatal frequency of Betula pubescens and Pinus sylvestris shows no proportional relationship with atmospheric CO2 concentration
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1756-1051.2004.tb00848.x/abstract
I en annan studie sägs:
We examined leaves from 74 herbarium specimens collected from three genera-Acer (maples), Quercus (oaks), and Carpinus (hornbeams) – from 1893 to 2006. During this period, global average atmospheric CO2 concentrations increased by approximately 29% (86 ppm), and temperatures in Boston increased by 1.8C. Stomatal density and guard cell length were negatively correlated in oaks and hornbeams. Although stomatal density declined and guard cell length increased over time, the changes were not dependent on the magnitude of changes in CO2 concentrations.
http://www.mendeley.com/research/longterm-relationships-among-atmospheric-co2-stomata-intrinsic-water-efficiency-individual-trees-3/
”Jag skulle passa mig för att applicera min modell med dess parametervärden på andra data än de den gör anspråk på att beskriva.”
Varför då? Är inte modellen universell? Eller följde klimatet under medeltiden andra fysiska lagar?
Gunbo #32
Reservationen rörande ”min modell med dess parametervärden” avsåg parametervärdena, speciellt det för den termiska effekten. Det jag hade i tankarna var att modellens (tänkta globala) avgasningsentalpi sannolikt var helt annorlunda under istiden, då tempen var långt lägre än nu och havsisar och havsströmmar helt annorlunda än nu.
Beträffande det senaste millenniet borde modellens parametervärden hålla. Problemet där är att hitta proxydata man litar på, speciellt vad avser CO2. Det problemet uppträder ju redan vad första hälften av 1900-talet beträffar (Siplevärdena versus de direkta kemiska bestämningarna som Beck evaluerat).
Gösta:”Som andrahandseffekt bör det i princip föreligga en positiv återkoppling när CO2 kommit upp i atmosfären och kan ge en växthuseffekt. Men den senare effekten torde vara av mindre betydelse än förstahandseffekten; annars skulle oceanerna vara avgasade sedan länge.”
Kan det vara ett bevis för att det finns en negativ återkoplingseffekt som bromsar? Molnbildning?
Gösta Pettersson #33,
”Beträffande det senaste millenniet borde modellens parametervärden hålla. Problemet där är att hitta proxydata man litar på, speciellt vad avser CO2. Det problemet uppträder ju redan vad första hälften av 1900-talet beträffar (Siplevärdena versus de direkta kemiska bestämningarna som Beck evaluerat).”
Ferdinand Engelbeen, själv skeptiker när det gäller koldioxidens förmåga att avsevärt höja temperaturen hade en serie artiklar på WUWT år 2010 där han visar att majoriteten av CO2 i luften är antropogen. Han tar upp Becks mätningar i en av artiklarna:
http://wattsupwiththat.com/2010/09/24/engelbeen-on-why-he-thinks-the-co2-increase-is-man-made-part-4/
The same problem for a lot of the late Beck’s historical data: taken at places where there were a lot of local CO2 sources and sinks. E.g. the 1942 peak in his reconstruction is mainly based on two places: Poona (India), most measurements within crops, and Giessen (Germany), where modern measurements show a huge bias and extreme much variability. BTW, the 1942 “peak” doesn’t show up in stomata (index) data, neither in high resolution ice cores or (as d13C) in coralline sponges (2-4 years resolution).
Here the modern data from Giessen, compared to the same days measured (raw data!) at Mauna Loa, Barrow and the South Pole:
http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/giessen_background.jpg
Do you think that historical data from Giessen (3 samples/day taken at 7 AM, 2 and 9 PM, that alone gives a bias of +40 ppmv) have any value for historical background CO2 levels?
Keeling var medveten om de här mätningarnas stora variationer p g a lokala faktorer och valde därför Mauna Loa som plats för att mäta bakgrundshalten av CO2.
Du skriver i din bok:
”Koldioxidhaltens toppvärden [Becks] runt 1940 har orsakats av den föregående temperaturhöjningen och skulle kunna återspegla den termiska avgasning som en temperaturhöjning med nödvändighet måste ge upphov till. Toppen runt 1940 svarar mot en ökning av koldioxidhalten med 60 ppm på två decennier för en temperaturökning på ungefär 0,3 ˚C.”
Engelbeen har följande att säga, speciellt när det gäller den snabba nedgången i CO2 efter toppen på 40-talet:
While the seasonal change is huge (about 60 GtC back and forth for vegetation, some 90 GtC back and forth for the oceans), that doesn’t imply the possibility of a huge change in sink capacity: the earth is greening (thanks to the extra CO2), but not with 200 GtC in less than 10 years (as Beck’s 1941 peak implies), only 1.2 GtC/year extra…
Och hur kan man förklara den stora CO2-toppen i början av 1800-talet då temperaturen var speciellt låg, förmodligen p g a Dalton Minimum och vulkanen Tamboras utbrott?
Så om vi ska ta Becks data på allvar kan vi nog skrota alla Mauna Loa-data.
Ingemar Nordin #5
Svar på din fråga om utgasning. Jo, det är klart att man måste ta hänsyn till den. Hur så?
Det vore intressant att höra din åsikt i den grundläggande frågan om CO2s relaxation. Alla blogggens ansvariga verkar titta åt annat håll när Göran presenterar sitt orimliga antagande.
Gösta Pettersson #24
Du verkar inte vilja förstå vad jag säger för du bemöter inte mitt påstående utan svarar på annat.
Ditt avslutande påstående är anmärkningsvärt: ” Dessutom kan jag med hjälp av modellen beräkna relaxationskurvan för ett pulsmässigt överskott av luft-CO2, och den beräknade kurvan ser lustigt nog ut precis som bombprovskurvan.” Men det är väl ganska naturligt när du utgår från att det är på det viset:
”Detta (dvs att relaxationskurvan för 14CO2 är representativ för CO2 i allmänhet) är utgångspunkten för min argumentering (se inläggets fjärde stycke).”
Att ett pulssvar av CO2 ser likadant ut som bombkurvan i dina beräkningar är väl rimligt eftersom du utgår från att det är så. Något annat vore mycket märkligt. Men vad visar det?
Gunbo2013/09/16 kl. 16:09
Du skriver : ”Hade en större puls koldioxid hamnat i atmosfären som en engångsföreteelse utan fortsatt påfyllning skulle jag förstå att relaxationstiden skulle spela en roll. Men vad jag förstår skapades inte ny koldioxid av bombproven utan den CO2 som fanns i atmosfären fick bara en radioaktiv ”stämpel”.”
Det är ett missförstånd här – C14 finns i extremt små spårkoncentrationer ur kemisk synvinkel, i atmosfären – den har i sammanhanget ursprungligen skapats ur N14 genom neutronbestrålning
http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon-14
Hur det sen blev CO2 är kanske en annan historia. Wikipediaartikeln fokuserar inte på det.
Peter Stilbs #38,
Tack för klargörandet! Jag var osäker på den processen.
Gunbo #35
Eftersom jag i Paper 3 endast för fram IPCC:s syn (Siple-värdena) på CO2-nivåer före 1958, så tycker jag inte vi behöver gå in i detalj på hur Becks data ska värderas. Notera beträffande din slutmening att Becks data stämde överens med Mauna Loa-värdena för de få år där mätserierna överlappar. Det är inte Mauno Loa-värdena utan Siple-värdena som Beck (och andra) ifrågasätter.