Inlägg
Den utstrålade effekten från en varm kropp som jorden är proportionell mot temperaturen upphöjt till fyra. Detta grundar sig på Stefan-Boltzmans lag för värmestrålning. Alltså en fördubbling av temperaturen ger hela 16 ggr så stor utstrålad effekt. Se diagrammet nedan:
Om den förväntade kurvan mest ser ut som en linje beror det på att diagrammet visar sambandet i det intervall som är intressant när vi talar om den globala medeltemperaturen på jorden. Den blå rutan markerar dagens globala medeltemperatur. En höjning av denna med 3°C (lika med 3 K) motsvarar endast en ökning av absoluta temperaturen på 1% så det går utmärkt att i många fall approximera sambandet med en linje med lutningen 5,4 W/m2K.
Stefan-Boltzmans lag är fundamental för fysiken och jordens energibalans. Men någon panacea mot global uppvärmning är den inte, trots dess popularitet som one-liner bland "klimatskeptiker".
Har du någon graf som visar hur temperaturen varierar på TOA vid ekvatorn resp polerna? Jag tänker då både på dag/natt variationerna resp årstidsvariationerna. Genomsnittstemperaturen vid jordytan är ju föga intressant att studera då utstrålningen till rymden sker i huvudsak vid TOA pga de sk "växthusgaserna" :)
SvaraRaderaDet finns många olika beskrivningar kring detta. Se tex här
RaderaDag och nattvariationerna är måttliga då det ju är dag på ena halvan av jorden då det är natt på andra.
Kan dock inte hålla med om att genomsnittstemperaturen på jordytan är föga intressant. Bland annat då vi ju lever på den. Det är också en viktig variabel i klimatsystemet.
För den som vill ha en introduktion kring växthusgaser och hur globala medeltemperaturen hänger ihop med utstrålningen i rymden kan jag rekommendera Archers föreläsningar.
Jag kollade på några av föreläsningarna och de innehöll inget nytt. Vi är långt förbi den punkten av grundläggande teori. Så jag skall bli mer konkret:
RaderaFör att till fullo förstå hur växthuseffekten fungerar så måste man analysera hur förändringarna ser ut under ett dygn. Den generella beskrivningen som tex framställs i föreläsningarna som du länkar till så är "handviftandet" i princip att tack vare växthuseffekten så hålls mer värme kvar från dagen och natten kommer att vara varmare. Alltså kommer växthuseffekten med ökad CO2 att resultera i: man på dagen för sämre utstrålning och på natten en högre utstrålning.
Eftersom skillnaderna i inkommande energi mellan natt och dag är de största skillnaderna vi har så kommer man i ett läge de där upphöjt till 4 minsann kan vara ytterst intressanta jämfört med en rät linje. Men för att veta säkert så måste vi kunna kvantifiera skillnaderna. Jag har efterfrågat tidigare och gör det igen: jag vill se enkla datorsimuleringar på en tänkt planet (av solitt svart material och lämpliga värmekapacitetsegenskaper) och en atmosfär av enbart kväve och olika nivåer av CO2. Jag vill kunna se vilka parametrar som ändrar sig på olika ställen på i planetens atmosfär, tex max/min temp, vindhastighet. Utan denna grundläggande kunskap så ser iaf inte jag hur man öht kan förstå hur växthuseffekten fungerar.
Du menar att du vill ha en klimatmodell.
RaderaAntar att du redan läst Principles of Planetery Climate. Annars finns där mycket av den kvantitativa teorin du efterfrågar.
Om man sedan fortsätter med räkneövningarna, och helt hypotetiskt tittar på en utveckling där CO2-halten stiger från 300 till 600 ppm, från 600 till 1200, från 1200 till 2400 och ännu ett steg, från 2400 till 4800 ppm ( vilket är långt bortom realistiska, verkliga nivåer) så får vi en forcing på 4*3,7=14,8 W/m2
SvaraRaderaMed S-B lag enligt ovan, 5,4 W/m2K , blir temperaturökningen förhållandevis måttliga 14,8 / 5,4 = 2,7 grader C.
Sedan tillkommer eller avgår mer eller mindre kända återkopplingar via moln och vattenånga, med mera.
Vissa av dem mer kända, så som vattenånga och albedominskning pga av minskat sommaristäcke och sommarsnö. Samt naturligtvis ändringen av temperaturavtagandet. Men den sista gissar jag att du finner väl känd då den är en negativ återkoppling ;)
RaderaMen din beräkning är inte korrekt. Påverkan som du beräknat för koldoxiden är vad som det motsvarar i ökad absorberad solinstrålning. Jorden tar idag emot 235 W/m2 från solen och strålar ut lika mycket i rymden. Pga växthuseffekten är jordytan varmare och strålar ut 390 W/m2. En ökning av påverkan med 15 W/m2 skall alltså multipliceras med 390/235 = 1,66 m du vill använda 5,4 W/m2K som grund för beräkningen. Temperaturökning pga endast koldioxiden blir alltså ca 4,6 grader.
Inkluderar vi vattenångans 2,1 W/m2K, som också är motsvarande påverkan enl. ovan, så hamnar vi på 13 grader.
RaderaBengts (15:53) bruk av uttrycket "tillkommer eller avgår" är ett typexempel på det slags formellt oantastliga men likväl vilseledande påståenden som jag önskar att vi skulle slippa här på bloggen. Formellt är hans avslutande mening i kommentaren sann, på samma sätt som uttryck som "förekomsten av tungmetaller i Östersjöfisk har en positiv eller negativ effekt på folkhälsan", "ledande Sverigedemokraters bruk i berusat tillstånd av järnrör kan förbättra eller försämra säkerhet och umgängeston på stadens gator", eller "2+2=3 eller 4" alla är sanna, men den är likväl gravt vilseledande genom dess antydan att det samlade vetenskapliga evidensläget skulle medge att återkopplingarnas sammanlagda effekt skulle kunna vara negativ.
RaderaMolnens roll i klimatprocessen är mindre känd, knappast ens till tecken - Sommarmoln kyler, vinternattmoln värmer.
RaderaNågon vattenånghalt som följer CO2 har jag inte sett rapporterad.
Utstrålning från havsytan på 390 W/m2 lämnar ingen energi över till avdunstning, ca 80 W/m2, sedan finns energiförluster från vattenytan i form av.
Den enkla strålningsbeskrivningen har mycket stora luckor.
Och modellerna ger inte mycket hjälp, enligt Royal Society.
"Någon vattenånghalt som följer CO2 har jag inte sett rapporterad."
RaderaKnappast underligt då vattenångan följer temperaturen inte koldoxiden.
"Den enkla strålningsbeskrivningen har mycket stora luckor.
Och modellerna ger inte mycket hjälp, enligt Royal Society."
Rätt oroande. Då kan det ju visa sig att temperaturökningen sticker iväg mycket mer än det vi nu kan förutse.
Det kan alltid bli värre än vi trott, har i väl hört någon gång. Men visst är tanken så att CO2 ökar, höjer temperaturen, mer vatten avdunstar, ännu mer H2O ökar temperaturen ännu mer med en förstärkning av den direkta CO2-efekten 2-3 ggr?!
RaderaOm då vattenångan inte följer CO2-halten?
Det är det teori och observation säger. Men du far fel när du kopplar det till CO2 eftersom det endast är temperaturändringen som påverkar vattenångans mängd i atmosfären. Det skulle tex. kunna vara ändrad solintensitet eller tex sänkt temperatur pga av en större vulkan.
RaderaPå en kall planet som Mars finns samma effekt men då med koldioxid.(PDF)
Jag har för mig att den här länken diskuterar lite koldioxid och vattenångehalt;
Raderahttp://www.giss.nasa.gov/research/briefs/lacis_01/