Inlägg
Av och till har det som ibland kallas ”bombkurvan” dykt upp på bloggar och ibland även i artiklar, och påståtts visa att extra koldioxid i atmosfären försvinner i det närmaste exponentiellt, med en halveringstid på ca 10 år. Bakgrunden till dessa observationer är atombombsproven under 1960-talet; ansenliga mängder radioaktivt 14C kom då att tillföras atmosfären, och avtagandet av aktiviteten följdes genom noggranna mätningar under många år. Det som brukar visas är en kurva som den i figur 1, fast för norra halvklotet. Denna är för södra halvklotet, närmare bestämt från Wellington på Nya Zealand, som har den längsta sammanhängande mätserien av denna art.
Figur 1. ”Bombkurvan” från Wellington, NZ.
Det ser onekligen ut som om aktiviteten avtagit i det närmaste exponentiellt, med en halveringstid omkring 10 år. Det ligger nära tillhands – åtminstone för en kemist som sysslat en del med kinetik – att tolka kurvan som en snabb ökning av 14C mängden genom bomproven, och en avklingning därefter mot en naturlig nivå. Men här hopar sig frågorna. Hur vet man värdet på den naturliga nivån, och är den given och oföränderlig?
Svaret är nej, någon fix naturlig nivå finns inte. Så vad är det egentligen för kvantitet som ges på y-axeln? Det visar sig att ∆14CO2 här är väsentligen definierat som skillnaden mellan molförhållandet 14C/C för det aktuella provet och ett valt standardprov, dividerat med molförhållandet för standardprovet. (Jag skrev väsentligen eftersom en liten korrektion för en isotopeffekt också görs. Korrektionen kan göras med hög precision genom mätningar på 13C/C.).
Detta visar alltså att det inte är frågan om en avklingning till en naturlig nivå. Negativa värden på kvantiteten är fullt rimliga, och någon naturlig nivå är inte mätbar. Än viktigare är det faktum att det är förhållandet mellan CO2 här är väsentligen definierat som skillnaden 14C och totalt C som registreras, ändringar av båda kvantiteterna påverkar kurvans förlopp.
Som kinetiker skulle man vilja se hur halten av 14C i sig förändras; det är genom en analys av det förloppet som man lättast kan nå slutsatser om hur ett tillskott av 14CO2 förändras med tiden; jag tror att det också bör avspegla hur ett överskott av CO2 skulle utjämnas. Nu har just för Wellingtonkurvan den omräkningen gjorts (det var därför jag valde den; jag har inte hittat någon motsvarighet för norra halvklotet). Figur 2 visar resultatet. Koncentrationsmåttet på y-axeln är attomol/mol torr luft.
Figur 2. 14C-halter beräknade från kurvan i figur 1.
Här ser vi nu att bombproven medförde att 14C halten ökade från ca 400 till 650 amol/mol, med topp 1965. Därefter avtog halten stadigt fram till ett värde nära 480 amol/ mol år 2000, för att därefter öka något. Ökningen på slutet är reell, och har förutspåtts.
Den beror på att en del av de reservoarer som kol i luften utbyts mot har lagrat upp 14C från bombproven, och nu har högre halt 14C än luften. Anledningen till att den ökningen inte avspeglas i kurvan i figur 1 är att effekten från tillförseln av 14C-fri koldioxid från fossilkolförbränningen är större, och ger en minskning av kvantiteten på y-axeln i denna figur.
Om man nu ska försöka dra slutsatser om hur ett överskott av koldioxid försvinner ur systemet ifrån mätningar på dessa bombmärkta kolatomer, så är det kurvan i figur 2 man ska arbeta med. Då ser man genast att det blir svårt; 14C försvinner inte genom en enkel exponentiell process. Denna slutsats är ju föga förvånande; hade de funnits en enkel väg att läsa ut det som vissa ”skeptiker” hävdar att de omedelbart ser, så hade naturligtvis de forskare som ägnar sig åt saken redan gjort den analysen.
_____
Figurerna i denna kommentar, liksom definitionerna av storheterna, har hämtats från en artikel i Biogeochemistry 2009, 10.1007/s10533-009-9352-6:
Tropospheric 14CO2 at Wellington, New Zealand: the world’s longest record Kim I. Currie, Gordon Brailsford, Sylvia Nichol, Antony Gomez, Rodger Sparks, Keith R. Lassey and Katja Riedel
Jag fann en tillgänglig version via Google Scholar.
Figurerna i denna kommentar, liksom definitionerna av storheterna, har hämtats från en artikel i Biogeochemistry 2009, 10.1007/s10533-009-9352-6:
Tropospheric 14CO2 at Wellington, New Zealand: the world’s longest record Kim I. Currie, Gordon Brailsford, Sylvia Nichol, Antony Gomez, Rodger Sparks, Keith R. Lassey and Katja Riedel
Jag fann en tillgänglig version via Google Scholar.
För ytterligare information om koldioxidisotoper och mätningar av dessa se NOAA: Fingerprints of Emissions and the Carbon Cycle: Stable and Radiocarbon Isotopes of Carbon Dioxide
Mellan 1960 och 2005 ökade CO2-halten från 320 till 380 ppm, så det är alltså en betydande "utspädning" som har skett.
SvaraRaderaFör att förklara det på ett väldigt enkelt sätt:
RaderaAntag att vi har ett bollhav med ett stort antal vita bollar, och ett par svarta bollar. Antag sedan att vi lägger till vita bollar, så att deras antal ökar med c:a 20%.
Om vi jämför andelen svarta bollar av det totala antalet bollar i bollhavet före och efter, så kommer vi finna att den har sjunkit med en så där 20%. Men antalet svarta bollar är fortfarande oförändrat. Det är antalet vita bollar som har ökat.
Så andelen svarta bollar kan minska även om antalet svarta bollar är oförändrat.
Antag nu att vi också tar bort ett par svarta bollar när vi lägger till de extra vita bollarna. Nu kommer andelen svarta bollar att minska ännu mer. Men den minskningen består av två delar: en del beror på borttagandet av svarta bollar, och en annan del beror på tillägget av vita bollar.
Jag skäms nästan lite för att jag inte tänkte på det här själv.
Men herrarna på bloggen som numera har det förpliktande namnet "Klimatupplysningen" kommer nog att finna Mats förklaring väldigt upplysande. Vi får nog snart se ett inlägg där!
Jag har för mig att det bollades rätt friskt där ett tag, men om man kom till någon konklusion vet jag inte. Det var ialla fall ingen som skrek GRIS (barnbarnen gör så ibland under bollspel)
RaderaTack för förklarande inlägg. Såg också diskussionen på Klimatupplysningen, men blev inte så mycket upplyst som förbryllad. Nu blev det mer rätsida på det hela.
RaderaMinns nu att det finns en intressant artikel kring detta med 14C från bombproven och koldioxidbudgeten som tidigare tagits upp här på UI:
SvaraRaderaClosing the global radiocarbon budget 1945-2005 av Naegler och Levin.
Ingeborg Levin och den grupp hon arbetar i har publiserat rader med artiklar om 14C. I många använder de den modell de kallar GRACE. Det är lite svårt att få grepp om deras arbeten, antagligen beroende på att problemet är så komplext. Det är dock klart att de inte på något sätt försöker använda 14C resultaten för att dra slutsatser om koldioxidens öden och uppehållstider i ytsystemen. Det framstår som ogörligt i detta komplexa system. Däremot är deras modell förenlig med de normala antagandena om koldioxidens vandringar mellan reservoarer i luft, hav och biosfären. För deras syften är den långsamma spridningen av koldioxid och 14C ner i djuphaven inte av intresse; det finns väl inte särskilt mycket data över 14C förändringar där. Men redan det faktum att de tillgängliga reservoarerna har 14C/C förhållanden som avviker från "jämvikt" och som ändrar sig alltjämt med tiden, visar att koldioxid inte är i närheten av jämvikt efter 50 år.
RaderaHär är en artikel om hur 14C används för att förstå kolcykel.
RaderaRADIOCARBON – A UNIQUE TRACER OF GLOBAL CARBON CYCLE DYNAMICS.
se även:
Raderahttp://uppsalainitiativet.blogspot.se/2009/06/stockholmsinitiativets-vetenskap.html?showComment=1260380686466
för fler artiklar
SI är fullt av pseudovetenskapare, inget nytt där... dom lärde sig inget av diskussionen 2009 och verkar totalt oförmögna att erkänna fel.
SvaraRaderahttp://uppsalainitiativet.blogspot.se/2009/06/stockholmsinitiativets-vetenskap.html?showComment=1258361218843#c3887739081581237217
(då artikeln togs upp förra gången)
I abstract i artikeln ”Tropospheric 14CO2 at Wellington” så står det ”an approximately exponential decline”. Innebär detta att kol-14 avtar med en exponentiell process?
SvaraRaderaVad menar du med "en exponentiell process"?
RaderaAntar att författarna beskriver kurvans form efter mitten av 60-talet för överskottet av 14C som är lik en exponentialkurva. Se fig 1 ovan. I meningen före den du citerar beskriver de kortfattat de processer som är inblandade.
Det som avtar ungefärligen exponentiellt är den kvantitet som betecknas ∆14C. Den anger inte överskottet av 14C, som Anders skriver (överskott över vadå?), utan den relativa skillnaden i molbråk 14C/C mellan provet och ett valt standardprov. Den resulterande kurvan beskrivs rätt väl av en exponentialfunktion plus en liten konstant term.
Radera14C halten ändras enligt kurva 2 ovan, och alltså inte exponentiellt.
Helt korrekt. Slarvigt av mig. Abstract anger "excess ∆14C02".
RaderaTack för svar!
RaderaLars Karlsson, som svar på din fråga om vad jag menar med ”exponentiell process” så var det så att jag använde uttrycket eftersom Mats Almgren skrev om kol-14 i inlägget att det ”försvinner inte genom en enkel exponentiell process”. Jag antog att Mats Almgren menar att processen skulle kunna beskrivas med en enda exponentialfunktion och av svaret framgår att det var så han menade.
Borta på "Klimatupplysningen" har man fortfarande inte lärt sig något. Man klänger fast vid sina villfarelser som sengångare vid en tjock gren.
SvaraRaderaJag har också med viss förvåning noterat de upprepade återkomsterna till bombkurvan. Det är beklämmande att folk som annars kan uppvisa både tankeskärpa och förstånd, nedlåter sig till att resonera mot bättre vetande. De kan inte ha undgått dem att den kurva som påstås visa andelen kvarvarande C14 under åren efter bombproven i själva verket visar något helt annat.
Radera