Hiilidioksidiin liittyvän kaavan F = (3.12) ln C kerroin on virheellinen!

Alan kirjallisuudesta

Alustus

Voimme lähestyä ilmakehää siten, kuin se on arkitodellisuudessa havaittavissa. Tämä perustuu osittain maapallon ilmakehän keskimääräiseen optiseen paksuuteen. 

”Välitön kaksinkertaistuminen” tarkoittaa, ettei systeemissä ole takaisinkytkentää lämpötilan muutoksesta johtuvasta vesihöyryn opasiteetin (läpinäkymättömyys) muutoksesta. 

Oletetaan, että ilmakehä on läpinäkyvä näkyvälle säteilylle ja lämmitys tapahtuu vain maapallon pinnalla (harmaa ilmakehä). Konvektiota ei ole ja sironta voidaan jättää huomiotta. Lopulta oletetaan, että termodynaaminen tasapaino on paikallinen. Tämä tarkoittaa sitä, että n. 40 km alapuolella olevassa lokalisoidussa ilmakehän tilavuudessa, voimme pitää sitä isotrooppisena (päästöt ovat suuntaamattomina) tasaisessa lämpötilassa. Tässä voidaan soveltaa Kirhhoffin lakia siten, että emissiivisyys on yhtä suuri kuin absorbtio. Kaksi lämpötilaa on silloin tärkeässä osassa (Te ja Ts). Efektiivinen emissiolämpötila (Te) on lämpötila silloin, kun maapallolla ei ole ilmakehää ottaen huomioon vain sen heijastavuus ja etäisyys auringosta. Ilmastojärjestelmän absorboima virtaus (F) menee seuraavasti. Mutta korjataan nyt vielä se, ettei synny epäselvyyksiä. Nimittäin tuossa alla olevassa kaavassa (Fe) albedon kohdalla voi olla vaikkapa ”z”, niin tulos on joka tapauksessa n. 240Wm-2 tai vähän alle:

 

Ts on pintalämpötila ja F = σTs4 on pinnalta säteilevä keskimääräinen ylöspäin suuntautuva vuontiheys (lämpö). ε on osa ylöspäin suuntautuvasta virtauksesta (σTs4), joka absorboituu ilmakehään ja on yhtä suuri kuin myöhemmin päästävä F = εσΤσ4. Ylemmän ilmakehän säteily lämpötilassa Ta uudelleen emittoituu tasaisesti kaikkiin suuntiin, puoliksi ylöspäin ja puoliksi alaspäin, siten:

Jos Ts = 288.15°K, silloin Ta = 242.3°K ilmakehän yläosassa.

Silloin virtaustiheys yläilmakehästä ulos antaa:

Ensin laskemme ilmakehän vertikaalisen opasiteetin (τg), hyödyntämällä Chamberlainin esitystä, missä johdetaan yleinen lämmönsiirtoyhtälö:

Viittaus:

Chamberlain, Joseph W. (1978) 

Theory of Planetary Atmospheres 

Academic Press New York p.11

Kasvihuonekaasut kuten hiilidioksidi ja vesihöyry pitävät maapallon pintalämpötilan ~33°C lämpimämpänä, kuin mitä sen pitäisi olla. Kuinka paljon hiilidioksidi itse vaikuttaa maapallon nykyiseen pintalämpötilaan? 

Voimme nyt laskea F:n ilmakehässä olevalla konsentraatiolla C, käyttämällä yhtälöä F = 5.35 ln C. Jos nyt lasketaan hiilidioksidin konsentraatio esim. 400ppm:n mukaan, F on silloin 32.05W/m2. 

Yhtälöstä (20) saamme:

Vesihöyry lisää edelleen 75W/m2, jolloin kokonais ΔF = 107.05W/m2. Pintalämpötila nousee ΔT = 0.31×107.05 = 33°C. Hiilidioksidi ja vesihöyry yhdessä nostavat siis pintalämpötilan 33°C.

Joten tuo hiilidioksidin kaavan F = (5.35) ln C kerroin on täysin oikein. Jos se olisi alle tuon 5.35, (esim. 3.12 / Ollila) silloin F = 3.12 lnC olisi vain 18.69Wm-2, jolloin hiilidioksidin ja vesihöyryn yhdessä nostama lämpötila olisi huomattavasti alle tuon 33°C, eli n. 29°C (Δ4°C), joka havaintojen perusteella ei todellakaan pidä paikkansa.

Tuon oikean kertoimen 5.35 voi tarkistaa IPCC AR6 raportista, kirjoittamalla hakuun ”Radiative forcing of carbon dioxide” ja sieltä dokumentti doi: 10.1002/2016g1671930  

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

Siitä kuva-kaappaus, missä kerroin 5.35 muodostetaan polynomisovituksena

 

 

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu