Kondensoituvat kasvihuonekaasut määräävät ilmaston stabiliuden

Maan lähtevä pitkäaaltosäteily (OLR) lineaarinen H2O-kasvihuoneilmiön takia

Vesihöyry on maapallolla kasvihuoneilmiöstä vastaava kasvihuonekaasu ja se käytännössä tasapainottaa maapallon säteilybudjetin.

https://www.pnas.org/content/115/41/10293

”Ominaiskosteus kasvaa karkeasti eksponentiaalisesti lämpötilan mukana, joten nämä tulokset viittaavat siihen, että vesihöyryn takaisinkytkentä muuttaa OLR:ää termillä, joka on lineaarinen pintalämpötilassa, mutta ei riitä torjumaan Stefan-Boltzmannin lain taustalla olevaa epälineaarisuutta.

Ottaen huomioon, että laskelmissamme termodynamiikka ja säteilyfysiikka ovat voimakkaasti epälineaarisia lämpötiloissa, OLR:n lineaarisuus on siis maapallon ilmaston uusi ominaisuus, joka on läheisesti sidoksissa H2O-kasvihuoneilmiöön. Muut kondensoitumattomat kasvihuonekaasut, kuten CO2, voivat muuttaa tätä syntyvää ominaisuutta, mutta H2O:n vaikutus on selvä, koska kuivassa ilmakehässä, jossa on CO2-kasvihuoneilmiö, olisi selvästi epälineaarinen OLR (SI-liite, kuva S4).”

”Tässä esitämme yksinkertaisen semianalyyttisen mallin, joka selittää maapallon lineaarisen OLR:n ilmakehän ilmaantuvana ominaisuutena, jonka kasvihuoneilmiötä hallitsee kondensoituva kaasu. Lineaarisuus syntyy pinnan lisääntyvän lämpöemissioiden ja spektri-ikkuna-alueiden kapenemisen välisestä kilpailusta lämpenemisen kanssa ja hajoaa korkeissa lämpötiloissa, kun jatkumoabsorptio katkaisee spektrin ikkunat.”

”Mallimme tarjoaa keinon ymmärtää pitkänaallon säteilyn vaikutusta maan ilmastoherkkyyteen ja ehdottaa, että ekstrasolaarisilla planeetoilla, joilla on muita kondensoituvia kasvihuonekaasuja, voisi ilmastodynamiikka olla samanlainen kuin maapallolla.”

”Kuvasta 2 nähdään, että λ pysyy lähes vakiona vielä laajemmalla lämpötila-alueella, 230 K:sta 300 K:seen, jos käytämme vähemmän idealisoitua mallia, jonka suhteellinen kosteus on 50% ja CO2 ppm 400 (19). Koska laskelmissamme termodynamiikka ja säteilyfysiikka ovat voimakkaasti epälineaarisia lämpötiloissa, OLR:n lineaarisuus on siis maapallon ilmaston uusi ominaisuus, joka on läheisesti sidoksissa H2O-kasvihuoneilmiöön. Muut kondensoitumattomat kasvihuonekaasut, kuten CO2, voivat muuttaa tätä syntyvää ominaisuutta, mutta H2O:n vaikutus on selvä, koska kuivassa ilmakehässä, jossa on CO2-kasvihuoneilmiö, olisi selvästi epälineaarinen OLR (SI-liite, kuva S4).”

”Maapallon tämän päivän ilmaston osalta tulokset korostavat, että kylmät ja lämpimät alueet vaikuttavat suunnilleen yhtä paljon muutoksiin kirkkaassa taivaassa tapahtuvassa OLR-tilassa (kuviot 1 ja 2). Voimakkaat epälineaarisuudet ja alueelliset erot johtuvat siis prosesseista, joita ei ole sisällytetty yksinkertaiseen malliin, kuten pilvet, pinnan albedon muutokset tai suhteellisen kosteuden muutokset.”