Antroposeeni – paluuta perusasioiden äärelle osa 3. (kertausta) hiilidioksidin ja vesihöyryn vaikutus globaaliin lämpötilaan

Antroposeeni – paluuta perusasioiden äärelle osa 3. (kertausta) hiilidioksidin ja vesihöyryn vaikutus globaaliin lämpötilaan

On osoitettu, että hiilidioksidi-pitoisuuden välitön kaksinkertaistuminen lisää ilmakehän opasiteettia, vähentäen lämpösäteilyn määrää avaruuteen n. 4.3W/m2. Lasketaan lämpötilan nousu, mikä tarvitaan nostamaan ilmakehän lämpötilaa ylimääräisellä n. 4.3W/m2, jotta energiatasapaino saavutetaan (ilmastopakote).

Lasketaan ensiksi välitön lämpötilan nousu hiilidioksidin kaksinkertaistuessa, kun ei ole takaisinkytkentää.

Välitön hiilidioksidin kaksinkertaistuminen antaa siis klassisen tuloksen ΔTs = 1.2°C

ΔT = 1.66 ln (2) = 1.66 x 0.693 = 1.2°C

Kun lasketaan vallitsevan hiilidioksi-pitoisuuden mukaan, joka tällä hetkellä (Helmikuun 1. 2020) on 414.49ppm, saamme:

ΔΤ = 1.66 ln (414.49/280) = 0.651°C

Lasketaan seuraavaksi välitön lämpötilan nousu ilmakehän hiilidioksidi-pitoisuuden kaksinkertaistuessa, kun mukana on vesihöyryn opasiteetin muutoksesta syntyvä takaisinkytkentä, joka vaikuttaa lämpötilamuutokseen. Hiilidioksidi-pitoisuuden kaksinkertaistumisesta johtuva välitön lämpötilan nousu nostaa vesihöyry-pitoisuutta, kun suhteellinen kosteus pysyy vakiona.

Claisius-Clapeyron yhtälön mukaan, Maapallon pintalämpötilan nousu 1.2°C johtuu hiilidioksidista, joka antaa n. 8%:n lisäyksen vesihöyryn määrässä, kyllästyneen lämpimässä ilmakehässä tai 6.2%:n lisäyksen silloin, kun globaali keskimääräinen suhteellinen kosteus RH% on 0.77. Ylimääräinen vesihöyryn opasiteetti lisää itse vesihöyryn kokonaisabsorbtiota, nostaen Maapallon pintalämpötilaa edelleen.

(ks. linkki RH% ≈ 0.77)

https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data/climate-forecast-system-reanalysis-cfsr

Vesihöyryn opasiteetti on vesihöyryn osapaineen funktio (P), joka antaa opasiteetiksi:

τ = 0.0126 P0.503, kun se differentioidaan, tulos on:

*) Δτ = 0.00634 ΔP / P00.497

(prof. T. M. Lenton)

Vesihöyryn osapaine on lämpötilan ja suhteellisen kosteuden funktio:

P = H (P0 e – (L/RT)), missä:

R = 8.3145Jmol-1K-1, molaarinen kaasuvakio

L = 4365Jmol-1, veden latenttilämpö / mooli

P0 = 1.4 x 1011Pa, vesihöyryn kyllästymisvakio

H = 0.77, globaali keskimääräinen suhteellinen kosteus

Käyttämällä yo. kaavaa ja kun pintalämpötila on 288.15°K, saadaan P0:ksi 1315.86Pa. Lämpimämmän ilmakehän sisältämä ylimääräinen vesihöyry nostaa osapainetta. 

Jos P1 ja P2 ovat osapaineet kahdessa lämpötilassa T1 ja T2 yo. kaava saa muodon:

P2 = P1 e{- L/R (1 / T2 – 1 / T1)}

P2 = 1315.86 e{- 43655 / 8.3145 (1 / 289.35- 1 / 288.15)} = 1419.15Pa

ΔP = P2 – P1 = 103.30Pa

Kaavasta*) saamme:

Δτ = 0.00634 x 103.3 / (1315.86)0.497 = 0.01844

Nyt ylimääräinen vesihöyry tekee oman absorbtionsa, nostaen pintalämpötilaa:

ΔT= 5.35 ln C x Δτ = 5.35 ln 414.49 x 0.01844 = 0.595°C

Vesihöyryllä on siis kyky kaksinkertaistaa pelkästään hiilidioksidin aiheuttama lämpeneminen.

CO2 + H2O = 0.651°C + 0.595°C = 1.246°C ≈ 1.25°C

********************************************************************************

Korvaavia energialähteitä

Itse asiassa on vain ajan kysymys, milloin fossiili-energiasta tullaan luopumaan kokonaan tai suurelta osin. Nyt on jo olemassa orastavia hankkeita uusiutuvista energialähteistä ja erilaisista energia-sieppareista. On myös hyvä muistaa, että kyseessä on tieteen tukeminen näissä hankkeissa, eikä sovi unohtaa kansainvälistä taloutta ja energiapolitiikkaa.

********************************************************************************

 

HannuSinivirta

Työura: (el. vanh. tut. / 2016) FMI / avaruusteknologia ja havaintopalvelut 1990 - 2016 (26v). Eflab Oy - Labsystems Oy / lääketieteellinen teknologia / tutkimus ja tuotekehitys 1980 - 1990v (10v). Nokia Oy / atomivoimalaitostekniikka ja militaaritekniikka 1975 - 1980 (5v). Planar Ky / tietoliikennetekniikka / tutkimus ja tuotekehitys 1968 - 1975 (7v). Kantavia voimia mm. Albert Einsteinin 10 kenttäyhtälöä.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu