19 jan. 2016

Vatten som växthusgas - hur var det nu det hänger ihop?

Vatten är den viktigaste växthusgasen av alla och står för ungefär 60% av den naturliga växthuseffekten vid klar himmel. Utan denna vattenånga hade jorden varit en kall och ogästvänlig plats. Som växthuseffekt-pionjären John Tyndall skrev redan på 1800-talet:

"Water vapour is a blanket more necessary to the vegetable life of England than clothing is to man. Remove for a single summer-night the aqueous vapour from the air that overspreads this country, and you would assuredly destroy every plant capable of being destroyed by a freezing temperature. The warmth of our fields and gardens would pour itself unrequited into space, and the sun would rise upon an island held fast in the iron grip of frost..."

En dag fick Tyndall nog av kladdet i mustaschen när han åt spaghetti och köttfärssås. Bättre och mer hygieniskt såhär. 
Mätningar tyder på att vattenångan i atmosfären har ökat de senaste decennierna. (Se figur längst ner.) Inte så konstigt då att jordens medeltemperatur stiger! Men hur går detta ihop med IPCCs rapporter, som envisas med att lyfta fram de mänskliga utsläppen av koldioxid som huvudorsak till den globala uppvärmningen? Har IPCC dragit oss alla vid näsan, och medvetet flyttat fokus bort från det som i själva verket spelar störst roll? Eller har de helt enkelt stirrat sig blinda på kol- och oljeförbränningen och glömt allt annat?

Svaret är nej. "Water vapor is a key climate variable", inleder kapitel 3.4.2 i AR4. "Water vapor plays an essential role in the Earth's climate" kan vi också läsa. IPCC-rapporterna inkluderar omfattande redogörelser över vattnets roll för växthuseffekten, trender i luftfuktighet, nederbörd och annat. Så än en gång: hur går detta ihop? Låt oss börja med frågan vad som avgör mängden vattenånga i atmosfären. I viss mån påverkar mänskliga aktiviteter så som konstbevattning, flyg och annat, men till största delen beror det på luftens temperatur. Den maximala mängden vattenånga som luften kan hålla ökar ju varmare det blir. Den genomsnittliga relativa luftfuktigheten har inte ändrats i någon större omfattning de senaste årtiondena. Men eftersom lufttemperaturen har stigit innebär det att den absoluta luftfuktigheten (g vatten/ kg luft) nu, generellt sett, är högre än förut.

Till skillnad från koldioxid är vattenånga en kortlivad gas i atmosfären. Allt som oftast regnar eller snöar det, vilket innebär att vatten i luften kondenserar och faller ner till marken.  Men hur mycket vatten avdunstar sedan från mark och hav för att åter upptas av atmosfären? Tja, det beror som sagt på temperatur. Om vi ökar  CO2-halten så leder det till en uppvärmning som i sin tur gör att mer vatten kan bindas i atmosfären. Människan påverkar alltså indirekt mängden vattenånga. Eftersom ånghalten i atmosfären till största delen bestäms av luftens temperatur räknas vattenånga inte som en egen drivkraft till klimatförändringarna (till skillnad från t.ex. utsläpp av koldioxid, vulkanutbrott, förändringar i solinstrålning m.m.). Det finns ingen anledning att tro att vattenångan i atmosfären hade ökat om inte temperaturen först hade börjat öka. I stället är det ett resultat av en temperaturökning. Däremot förstärker vattenångan uppvärmningen genom att öka växthuseffekten. Med andra ord: vattenångans temperaturberoende fungerar som en återkopplingsmekanism i den globala uppvärmningen.

De övriga växthusgaserna, med koldioxid i spetsen, är en FÖRUTSÄTTNING för att det överhuvudtaget ska finnas vattenånga i atmosfären. Om dessa gaser genom ett trollslag helt plötslig försvann skulle lufttemperaturen sjunka tillräckligt mycket för att sätta igång en spiraleffekt som tillslut fryser ner hela jorden. På samma sätt ökar vattenångan i luften om vi tillför mer koldioxid. 

På den utmärkta bloggen RealClimate bjuder Gavin Schmidt på en något mer teknisk genomgång. Han inleder med en observation av något som verkar vara någon sorts naturlag: Så fort tre eller flera klimat- ... eh... -fritänkare (mitt ordval)... är samlade, så kommer åtminstone en av dem påstå att vattenångans roll för växthuseffekten försummas av IPCC, och i förnärmad ton rada upp ett gäng halmdockor. Det är inte utan anledning som frågan "How important is water vapour to climate change?" är listad som en Frequently Asked Question i IPCCs senaste rapport (scrolla ner till fråga 8.1).

Figur 2.31 från AR5. Global årlig genomsnittlig anomali i vattenånga över havsytan, relativt genomsnittet för åren 1988-2007.




10 kommentarer:

  1. Kanske är Gavin Schmidts "naturlag" inaktuell vid det här laget. De flesta klimatförnekare/klimatförvillare/kalla-dem-vad-du-vill har nog gått vidare till annat vid det här laget, fast undantag finns. Gavins observation var från 2005. På UI avhandlades vattenånga
    redan 2008.

    SvaraRadera
    Svar
    1. Jag vill minnas att jag i min Folkvett-artikel 2008 rubricerad Vetenskap och pseudovetenskap: exemplet Stockholmsinitiativet tog upp vattenångans roll som ett av fyra eller fem huvudexempel på basala missförstånd från företrädare för Stockholmsinitiativet.

      Jag minns hur jag föreställde mig att jag genom att rätta till dessa missförstånd skulle få ett avslut på hela den svenska grenen av den idiotiska klimatförnekardiskussionen. Tänk så naiv jag var, för bara sju-åtta år sedan! Men därefter dröjde det inte länge innan jag begrep att man aldrig övertygar en inbiten klimatförnekare om ett endaste litet piss.

      Radera
    2. Och Peter Stilbs påstod i sitt genmäle bl a att "Dagens bästa modellsimuleringar svänger också vilt i tiden (flera grader i ett 50-årsperspektiv!) även för en genomsnittlig global temperatur­förutsägelse". Men tittar man på Stilbs referens så ser man att det handlade om nordeuropeiska vintertemperaturer, vilka också i verkligheten svänger så.

      Radera
    3. Det var ett bra försök i alla fall! En vis man som hette Max lär ha sagt något i stil med att "Vetenskapen avancerar en begravning i taget".

      "A new scientific truth does not triumph by convincing its opponents and making them see the light, but rather because its opponents eventually die, and a new generation grows up that is familiar with it."

      Vet inte om klimatvetenskapen är en "ny" vetenskaplig sanning, men det stämmer nog att det är svårt att övertyga sina motståndare.

      Sen vill jag bara klargöra att jag i största möjliga mån förespråkar fredliga metoder och jag tror att varken Max eller jag önskar livet av någon! Min poäng är att det är svårt att övertyga sina motståndare.

      Radera
    4. Emma,
      Du tror inte att Max plankade citatet från någon annan?

      Radera
    5. Eftersom du skriver så, så får jag en känsla av misstänksamhet mot Max. Bedriver han urkundsförfalskning? Mitt förtroende för Max tog precis ett kvantsprång åt det dåliga hållet.

      Radera
  2. Däremot kommer någon säkert att påstå att vattenångan utgör en neutral eller negativ återkoppling. Hur det skulle gå ihop med vattenångans stora bidrag till den totala växthuseffekten har jag dock inte sett någon bra förklaring till...

    SvaraRadera
  3. Sigvard Birgersson21 januari 2016 10:28

    FOTOSYNTESEN är en energikrävande process som kräver ljus, värmeenergi, vatten och koldioxid. Varmare klimat och ökad tillgång på CO2 accelererar processen och därför måste koldioxidhalten på sikt vara självreglerande

    SvaraRadera
    Svar
    1. Bra poäng, det är många faktorer att ta hänsyn till!

      Jag har dock två invändningar. Den första är denna: Även om primärproduktionen antagligen kommer att öka på en del ställen på jorden (genom ökad fotosyntes) så finns det risk att nettoeffekten, globalt sett, ändå blir en förlust av kol från biosfären. Minskad nederbörd i Sydamerika kan t.ex. leda till stora förluster av amazonas regnskogar. För några år sedan gjordes en studie av NASA där man såg en lätt minskning i primärproduktionen under 2000-talets första årtionde, jämfört med årtiondena innan. (Under 80- och 90-talen hade i stället primärproduktionen ökat.) Här är en kort youtube-film om studien.

      Den andra invändningen är denna: Det finns fler återkopplingsmekanismer i kolcykeln vid en global uppvärmning än bara fotosyntesen. T.ex. kan en massa metan frigöras till atmosfären då permafrost i Sibirien smälter, vilket ökar mängden kol i atmosfären.

      Radera
    2. Jada, det er så sant som det er sagt.

      Men siden det er slik så går det også an å tukkle med slike prosesser på kunstig måte. Det vil ha følger og da må man også vite å ta følgene og ikke skylle på guderne eller på sjefa eller på politikerne.

      Djevelen er også en realitet og er med i spillet.

      Jeg har en svær bok. CYBERNETICS av Norbert Wiener. I den boken står det et kapittel om feedback and oscillation, som synes å være særlig viktig for det er det eneste jeg har lest og forstått i hele boken.

      Det er om et skip som man ønsker å holde på rett og satt kurs til sjøs og med en autopilot.

      Det naive og ukvalifiserte menneske forestiller seg da at man må ha en mekanisme eller automat som hele tiden dreier rattet og roret over motsatt vei av hva skipet har slingret og veket av fra kurs.

      Dette vil jo gå helt galt forklarer Norbert Wiener. For da vil skipet bare slingre fra styrbord og til babord med stadig høyere amplityde inntil det går helt rundt og begynner å gå motsatt vei.


      Nei, sier Norbert Wiener. Vi må ha en maskin eller mekanisme som heller slår roret over i motsatt retning til den hastighet som skibet er iferd med å dreie av fra kurs. Da kan menneskeheten gå og legge seg på køya og autopiloten vil sikre det hele.


      Når man tenker seg om så er jo dette også ganske elementært.

      Roret slått ut til styrbord eller babord gir en dreiekraft og skyvekraft på skipet og f = m . a

      Så når skipet er i farten V eller dreiehastigheten omega med hele sin Masse fra styrbord til babord eller omvendt, så må det forøves en proporsjonal akselererende kraft i motsatt retning og ved rorutslaget, for å nulle ut den dreiehastigheten.


      Det er mange slike systemer i naturen og i virkeligheten hvor det slingrer og sykler, og vi må vite negativ og positiv feedback Og gripe inn i riktig fase for å kunne dempe og styre det rett eller om vi vil, få det til å slingre og sykle maximalt.

      Radera

Tips: Använd gärna signatur när du kommenterar. Det underlättar samtalet