Inlägg
Finns det risk att Jorden blir en växthusöken som Venus? Svaret är nej. Låt oss se på varför.
Vatten liksom de allra flesta ämnen kan vara antingen gas (ånga), vätska eller fast (is). Vid höga tryck och låga temperaturer är vatten fast, vid hög tempratur och eller lågt tryck är vatten gas och i ett mellanområde vätska. Detta kan beskrivas i ett fasdiagram för vatten. Se nedan.
Om vi gör ett tankeexperiment och startar med en planet som har en helt torr atmosfär och tillför vattenånga tex. genom avdunstning från hav. Mängden vattenånga kommer att öka och därmed vattenångans partialtryck. Samtidigt ger vattenångan i atmosfären upphov till en växthuseffekt som ökar temperaturen vilket bidrar till mer vattenånga i atmosfären. Vi får en positiv återkoppling. Var detta slutar beror på planetens ursprungstemperatur.
För Mars som ligger på ca 1,5 ggr jordens avstånd från solen är "torrtemperaturen" långt under noll grader. (Medeltemperaturen på Mars är idag -46 grader). Vattenångan kommer snart att uppnå ett partialtryck som leder till mättnad och iskristallbildning. Se röda kurvan i diagrammet nedan.
Jorden är närmare Solen och där med har den en varmare torrtemperatur. Vattenångan kan här uppnå betydligt högre partialtryck och där med kraftigare växthuseffekt innan den når mättnad och faller ut som regn. Se blå kurvan i diagrammet nedan. Vår förbränning av fossila bränslen med tillhörande koldioxidutsläpp kan beskrivas som en förskjutning av den blå kurvan mot högre temperatur.
Venus närhet till Solen gör att vattenångan aldrig uppnår mättnad utan allt tillgängligt vatten kan avdunsta med extrem växthuseffekt som följd. Se gula kurvan nedan.
Lyckligtvis är marginalen till Venussituationen för Jorden stor enligt alla bedömare även om vi bränner allt fossilt bränsle vi kan finna. Vi har heller inte 100 % relativ luftfuktighet överallt på Jorden, vilket är skönt!, då luften strömmar i de stora Hadley cellerna och av andra vindar omfördelas över planeten vilket begränsar den verkliga växthuseffekten från den maximala. (Om tropikerna nära ekvatorn inte kunde utbyta luft med resten av planeten skulle de nå en temperatur som leder till Venussituationen ovan.)
Fasdiagram för vatten med ungefärliga kruvor för vattenångans växthuseffekt inritade. Tryckskalan är logaritmisk. (Ursprungsbild Wikipedia)
Men Venus atmosfär är ju helt torr? Man antar att Venus ursprungligen mottagit ungefär samma mängd vatten som Jorden. Detta vatten har dock avdunstat enligt ovan. När detta skett har atmosfären hettats upp och vattenånga har nåt upp i de övre delarna av atmosfären. Vattenångan har där sönderdelats av UV-strålning och vätet som är lätt, och därmed har hög termisk hastighet, har läckt ut i rymden. (På Jorden är stratosfären nästan helt torr på grund av spärren av låg temperatur kring tropospausen). Utan hav att lösa koldioxiden i, utan kolbindande organismer och med obefintlig plattektonisk aktivitet fanns det ingen koldioxidsänka.
Medans Jordens ursprungliga koldioxidrika atmosfär förlorade huvuddelen av koldioxiden genom biologisk aktivitet och exogena processer, stannade koldioxiden kvar i Venus atmosfär. Samtidigt ökade Solens luminositet långsamt. Därmed var Venus öde beseglat och eventuellt liv som uppstått på dess yta var dömt dö ut. Resultatet av denna växthuseffektsspiral mot högre temperaturer, orsakad av vattenånga och koldioxid, ser vi idag en av solsystemts mest livsfientliga planeter vars temperatur på ytan är tillräcklig för att smälta bly! Detta trots att Venus albedo är nära tre gånger Jordens och därmed den mottagna energin från Solen faktiskt mindre.
Läs mer tex. i "Global Warming - Understanding the Forecast"
Uppdatering 9/2-11: Korrigerat föråldrad albedoangivelse för Venus.
Det finns faktiskt bedömare som tvärtom hävdar att Venuseffekten är en reell risk.
SvaraRaderaJames Hansen Bjerknes Lecture (AGU in December 2008):
"The Earth’s climate becomes more sensitive as it becomes very cold, when an amplifying feedback, the surface albedo, can cause a runaway snowball Earth, with ice and snow forming all the way to the equator.
If the planet gets too warm, the water vapor feedback can cause a runaway greenhouse effect. The ocean boils into the atmosphere and life is extinguished.
The Earth has fell off the wagon several times in the cold direction, ice and snow reaching all the way to the equator. Earth can escape from snowball conditions because weathering slows down, and CO2 accumulates in the air until there is enough to melt the ice and snow rapidly, as the feedbacks work in the opposite direction. The last snowball Earth occurred about 640 million years ago.
Now the danger that we face is the Venus syndrome. There is no escape from the Venus Syndrome. Venus will never have oceans again.
Given the solar constant that we have today, how large a forcing must be maintained to cause runaway global warming? Our model blows up before the oceans boil, but it suggests that perhaps runaway conditions could occur with added forcing as small as 10-20 W/m2.
There may have been times in the Earth’s history when CO2 was as high as 4000 ppm without causing a runaway greenhouse effect. But the solar irradiance was less at that time.
What is different about the human-made forcing is the rapidity at which we are increasing it, on the time scale of a century or a few centuries. It does not provide enough time for negative feedbacks, such as changes in the weathering rate, to be a major factor.
There is also a danger that humans could cause the release of methane hydrates, perhaps more rapidly than in some of the cases in the geologic record.
In my opinion, if we burn all the coal, there is a good chance that we will initiate the runaway greenhouse effect. If we also burn the tar sands and tar shale (a.k.a. oil shale), I think it is a dead certainty."
http://www.columbia.edu/~jeh1/2008/AGUBjerknes_20081217.pdf