Hieman US:n keskustelukulttuurista ja toinen tapa todistaa, että IPCC:n omaksuma ΔF = 5.35 ln (C/C0) on oikein

Ensin muutama sana US:n keskustelukulttuurista 

Kun on kyse ilmastonmuutoksesta, keskustelu muuttuu välittömästi erittäin epäasialliseksi. Ei puhuta asiaa, vaan mennään henkilöihin kohdistuvaan herjailuun tai nimittelyyn. Jos esittää eriäviä mielipiteitä ilmastoon liittyvistä teorioista ja laskelmista, vastaan tulee kommentteja joissa todetaan, ettei niissä ole tieteellistä pohjaa laisinkaan. Kun sitten esittää vasta-argumentteja, vastapuoli hiljenee ja poistuu vähitellen kokonaan. On tietysti luonnollista, ettei tämä palsta ole tiedefoorumi, jossa voi käydä väittelyä erilaisista tieteellisistä näkemyksistä. Mutta silti keskustelu voisi olla asiallisempaa. 

Mutta itse asiaan

Ohessa jo toinen laskelma joka osoittaa, että IPCC:n omaksuma hiilidioksidin säteilypakote-kaava on hyvin lähellä todellisuutta. Väittelyä on syntynyt lähinnä kaavan kertoimesta 5.35, joka ei pitäisi paikkansa, vaan sen paikalle on ehdotettu kerrointa 3.12.

Laskennallinen todiste kertoimesta 5.35  

Ts on pintalämpötila ja Fg a = σTs4 ylöspäin suuntauva vuon tiheys (lämpö), joka säteilee maan pinnasta. f on se osa maapallon lämmöstä, joka säteilee spektrivälillä, jolla CO2:n absorptio on merkittävää. Toisaalta f x Fg a on maapallon lämpösäteilyn määrä spektrivälillä, jolla CO2:n absorptio on merkittävää. Osa pinnasta tulevasta lämpösäteilystä absorboituu CO2:een, ennen kuin se kulkee muun ilmakehän läpi. f x Fg a x (1-Td) on pinnan vuontiheys, jonka CO2 absorboi yläilmakehässä ja emittoi takaisin tasaisesti kaikkiin suuntiin sekä ylös- että alaspäin. (1-Td) on murto-osa absorbtiosta. fa on vuontiheyden osuus, joka palaa alaspäin maan pinnalle CO2:n absorboimana tai lähettämänä takaisin. Alaspäin suunnattu vuontiheys lämmittää maapallon pintaa edelleen, joka on CO2 kaasun kasvihuoneen vuontiheys (Fa g). 

CO2 kasvihuonevuon tiheyden yhtälö on:

F = fa x f x Fg a x (1-Td)

Missä:

F = CO2:n vuon tiheys Wm-2 (Fa g)

fa = vuon osuus, joka palaa alaspäin maan pinnalle CO2:n  absorboimana tai takaisin säteilemänä

f = Planckin mustan kappaleen jae (osuus Maan lämpösäteilystä erityisellä aikavälillä, jonka aikana hiilidioksidin absorboituminen on merkittävää).

Fg a = maapallon pinnan emittoiman kokonaisvuon tiheys (σTs4)

Td = diffuusi läpäisykyky

(1-Td) = murto-absorptio

Opasiteetti mittaa läpikuultamattomuuden astetta. CO2 :n (τCO2) IR-opasiteetti (tai optinen syvyys) mittaa, missä määrin IR-säteily näkee CO2 :n läpinäkymättömänä. Se kuvaa IR-säteilyn absorboitumisen ja sironnnan laajuutta ja se mitataan ilmakehän huipulta alaspäin.

Tässä käytetään seuraavaa kaavaa:

τCO2 = 1.73 (CO2)0.263, missä CO2:n yksikkö on ppmv x 10-6

Spektriväli 550 cm-1 – 1015 cm-1 on valittu Planck-fraktion laskemiseen.

Kaava 1 – Td:lle termillä τ:

E3(τ) = eksponentiaalinen integraali ja E3 (0) = 1/2

Tämä antaa kaavan:

1-Td = 0.05371 ln C, missä 1 ≤ C ≤ 1000ppmv

Tätä kaavaa käyttämällä, voimme johtaa IPCC -tuloksen seuraavasti:

F = 0.6 x 0.4256 x 390 x 0.05371 ln C

(Huom! Tuo lukuarvo 390 = CO2 pitoisuus tietyllä ajan hetkellä)

Joten:

1. F = 5.35 ln C

CO2 -kasvihuonekaasun vuon tiheys (F0) alkupitoisuudessa C0 saadaan kaavalla:

2. F0 = 5.35 ln C

Kaavat 1 ja 2 antavat:

ΔF = F – F0 = 5.35 ln C – 5.35 ln C0 = 5.35 ln (C/C0)

ΔF = 5.35 ln (C/C0)

Tämä kaava on IPCC:n tulos. IPCC -tuloksen kertoimen (5.35) epävarmuus on 1 %. Tämä antaa IPCC:n yksinkertaistetun yhtälön ensimmäisistä periaatteista. Tässä laskettiin ΔF ilmakehän CO2 -pitoisuuden välittömälle kaksinkertaistumiselle asettamalla yhtälöön C = 2 x C0 ja tulokseksi saatiin ΔF = 3.71Wm-2.

CO2 -pitoisuuden ja säteilypakotteen (ΔF) välinen logaritminen suhde tarkoittaa, että jokainen CO2 -pitoisuuden kaksinkertaistuminen lisää ylimääräistä 3.71Wm-2:tä ja lisää lämpötilaa. Jopa Venuksella, jossa on 10 000 kertaa enemmän CO2:ta kuin Maassa ja jonka keskimääräinen pintalämpötila on n. 460 °C, CO2 -absorptio ei ole kyllästynyt. Tämä johtuu siitä, että Maan päällä, Marsissa ja Venuksessa on aina mahdollista löytää korkeampi ilmakehän kerros (jossa on alhaisempi osapaine, pienempi τCO2 ja kapeammat absorbointiviivat) absorboimaan lämpöä ja säteilemään sitä sitten ylös avaruuteen ja alaspäin maahan.

Yhtälö F = 5.35 ln C on tärkeä laskettaessa CO2:n vuon tiheyttä (F) ilmakehän pitoisuudessa C. CO2 -pitoisuus nousi 400 ppm:ään jo 11. toukokuuta 2013 ja F on 32Wm-2 eli noin 20 % Maan kasvihuonekaasujen kokonaisvuon tiheydestä. Mutta se on vertailussa ei-kondensoituvien kasvihuonekaasujen kanssa, jossa CO2 saa ohjaavan vaikutuksensa. CO2 muodostaa 80 % ei-kondensoituvien kasvihuonekaasujen vuon tiheydestä, jotka ylläpitävät Maan lämpötilaa ja toimivat Maan termostaatin säätönuppina.

Viite: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Chapter_07.pdf

Ja sieltä kuva-kaappaus, missä kerroin 5.35 muodostetaan polynomisovituksena

 

Jos näissä laskelmissa on jokin virhe, niihin voi asiallisesti ottaa kantaa.

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu