Ilmastoherkkyyden analyysia pilvipeitteiden vaikutuksena
Ilmastoherkkyyden analyysia pilvipeitteiden vaikutuksena
Mitattaessa pilvien säteilypakotetta CRF (Cloud Radiative Forcing), sitä kuvaava yhtälö menee näin:
Pilvet heijastavat auringosta tulevaa säteilyä ~15%:sta 30%:iin, mikä vähentää maapallon absorboimaa säteilyä ~44W/m2.Tätä jäähdytystä kompensoi jonkin verran pilvien kasvihuoneilmiö, joka vähentää lähtevää pitkäaaltosäteilyä ~31W/m2. Joten pilvien jäähdyttävä nettovaikutus on ~13W/m2.
Pilvien muodostumisesta
Ilmakehän lämmetessä, vesihöyryn määrä lisääntyy, kunnes se tiivistyy pilviksi ja lopulta vedeksi. Eli mitä enemmän ilmakehässä on vettä, sitä suurempi määrä on pilviä ja päinvastoin. Pilvien muodostumiseen vaikuttaa myös pilviytimet (aerosolit). Tutkimukset ovat osoittaneet, että kaiken lisäksi pilviytimien muodostumisen vaikuttaa galaktinen kosminen säteily (Svensmark).
Ilmastoherkkyys ja pilvien säteilypakote
Otetaan tähän mukaan vähän pidempää aika-skaalaa, kuten:
- 11 vuotinen aurinkosykli (ainakin 300 vuotta)
- 1900-luvun lämpeneminen
- Lämpeneminen viimeisimmän jääkauden jälkeen ~20 000 vuotta sitten
- Jäähtyminen Eoseenista nykyiseen aikakauteen
- Jäähtyminen liitukauden puolivälistä
- Fanerotsoonisen aionin lämpötilavaihtelu (viimeisten 550 miljoonan vuoden) ja vertailu erilaisiin CO2 -rekonstruktioihin
- Vertailu Fanerotsoonisen aionin lämpötilan vaihteluiden ja maapalloon saapuvan kosmisen säteilyn virtauksen välillä.
Ohessa ilmastoherkkyyttä (≈ λ) osoittava kaava:
ΔT/d -termi kuvaa lämpötilamuutosta (288.15°K = 15°C), missä (d) on odotettu vaimennus annetulla aikaskaalalla (esimerkiksi yli vuosisadan aikana odotettavissa oleva ilmastovaste, joka on ~80% tasapainovasteesta).
ΔS0 -termi kuvaa auringosta maahan saapuvan säteilytehon muutosta (~240 W/m2)
ΔSCRF -termi kuvaa pilvipeitteen säteilypakotteen muutoksen lisäystä, joka muuttaa ilmastoherkkyyttä (λ).
Huom! Kuitenkin galaktisilla kosmisilla säteillä näyttää olevan pieni rooli ilmakehän aerosolien muodostumistapahtumissa ja siten myös niihin liittyvissä aerosoli-ilmastovaikutuksissa (pilvien muodostus).
(Kulmala)
Kun tarkastellaan yo. ilmastoherkkyys yhtälöä, ΔSCRF muutos on suuruusluokassaan hyvin vaatimaton (luokkaa kymmenes, jopa sadasosia), verrattuna ΔS0:n ja ΔT/d:n suruusluokkiin.
Pilvien kohdalla löytyy melkoinen kirjo näkemyksiä pilvien vaikutuksista. Yksinkertaisinta on lähteä satelliittimittauksista. CERES-satelliittien mukaan tällä hetkellä tuleva lyhytaaltoinen säteily on 340 W/m2, josta heijastuu avaruuteen normaalitaivaan olosuhteissa n. 100 W/2 eli siitä saadaan nettoenergia, joka tulee auringosta 340-100 =240 W/m2.
Pilvettömän taivaan olosuhteissa vastaavat luvut ovat 340-54=286 W/m2 , jonka perusteella voidaan laskea, että pilvisen taivaan olosuhteissa maapallo saa nettosäteilyä 221 W/m2, koska keskimääräinen pilvisyys on nykyisin n. 67,5 %.
CERES-satelliitit mittaavat myös maapallon säteilemää pitkäaaltoista infrapunasäteilyä ja arvot ajanjaksolle 2008-2014 ovat: keskimääräinen taivas 240,7 W/m2, pilvetön taivas 267,9 W/m2 ja pilvinen taivas 226,5 W/m2.
Esitän jälleen blogistille kysymyksen, että mikä on hänen selityksensä, miksi tulevan ja lähtevän säteilyarvon välillä on varsin iso ero: pilvetön taivas 286 versus 267,9 ja pilvinen taivas 226,5 versus 221. Keskimääräisen taivaan luvut ovat lähes samat niin kuin pitää ollakin.
Vastaus on varsin yksinkertainen eikä vaadi laskelmia, joten riittää ihan kvalitatiivinen selitys.
Ilmoita asiaton viesti
Pilvien vaikutuksista löytyy tosiaankin erilaisia arvioita.
CERES-mittauksista tehtyjen havaintojen perusteella, laskelmat eivät toista yhtä ja samaa kaavaa ja koska kysymyksesi on myös johdatteleva, kiinnittäisin mielummin huomiota ilmastoherkkyyden keskiarvoistamiseen ≈ λ, (kuten se blogissa on hyvin yksinkertaisesti esitetty).
Pilvisyyden keskiarvoistaminen (hetkellinen muutos) on tietysti yksi keino ratkaista pilvien nettovaikutuksia, mutta kun tarkastellaan hyvin pitkiä aika-skaaloja ja riippumatta auringon lyhyt- tai pitkäaaltoisen säteilyn muutoksista, ei se veden määrä ilmakehässä ole yksin vaikuttanut globaaliin lämpenemiseen.
Veden määrä ilmakehässä riippuu lämpötilasta, eli auringon kokonaisenergian muutoksista ja ilmakehässä olevista muista kasvihuonekaasuista ja aerosoleista.
Eli tässä mielessä kysymyksesi oli turha.
Ilmoita asiaton viesti
Onhan tuosta nyt tehty analyysiä, ja päädytty auringon vaikutukseen, suhteessa ilmakehän himmenemisestä ja kirkastumisesta. Kts. linkit.
[Annual mean surface solar radiation (in Wm-2) as observed at Potsdam, Germany, from 1937 to 2014. Five year moving average in blue. Distinct phases of inclines (1930s–1940s, ‘early brightening’), declines (1950s–1980s, ‘dimming’), and renewed inclines (since 1980s, ‘brightening’) can be seen. Units Wm-2. In addition, a stabilization since around 2010 can be noted (from Wild 2015, WIRES Clim Change)]
https://iac.ethz.ch/group/climate-and-water-cycle/research/radiation-and-the-hydrological-cycle/global-dimming-and-brightening.html
[Vuotuinen keskimääräinen pinnan aurinkosäteily (Wm-2), kuten havaittiin Potsdamissa, Saksassa, vuodesta 1937 vuoteen 2014. Viiden vuoden liukuva keskiarvo sinisellä. Kaltevuudet (1930–1940, varhainen kirkastuminen), lasku (1950–1980, „himmennys”) ja uusiutuneet kaltevuudet (1980-luvulta lähtien ”kirkastuminen”) voidaan nähdä. Yksiköt Wm-2. Lisäksi voidaan havaita noin vuoden 2010 vakauttaminen (Wild 2015:stä, WIRES Clim Change)]
https://iac.ethz.ch/group/climate-and-water-cycle/research/radiation-and-the-hydrological-cycle/global-dimming-and-brightening/_jcr_content/par/fullwidthimage/image.imageformat.fullwidthwidepage.178083632.jpg
Ilmoita asiaton viesti
Näilläkin tutkimuksilla pyritään vain pois-sulkemaan antropogeeniset vaikutukset sillä, että aurinko olisi ainoa dominassi. Harvinaista kyllä, miksi ETH tekee näin virheellisiä analyyseja, kun samaisessa instituutissa vaikuttaa prof. Reto Knutti, joka on täysin eri mieltä.
”confirm that rising GHG conc. account for most of the increases in the radiative forcing, along with reductions in reflective aerosols. This serves as direct evidence that anthropogenic activity has affected Earth’s energy budget in the recent past.”
https://twitter.com/knutti_eth/status/1375227688647065600
Ilmoita asiaton viesti
Väärin.
Nyt on päästy parempiin mittauksiin kiinni.
[Specifically, we noted a decrease of surface solar radiation from the 1950s to the 1980s in the worldwide observational networks (”global dimming”) and a more recent recovery (”brightening”), (Wild et al. 2005, Wild 2009, 2012, 2016). These variations are often in accord with anthropogenic air pollution patterns.] Bold added by JA
Ilmoita asiaton viesti
Mikä on ”parempaa” ja mikä ”huonompaa” mittausta eli niistä tehdyt havainnot ja laskelmat eivät noudata yhtä kaavaa, se on oikein.
Ilman saasteiden vaikutus on jo tiedossa ja kuinka paljon ne vaikuttavat auringon säteilyyn. Eli niinkuin prof. Reto Knutti toteaa:
”Kasvava kasvihuonekaasujen konsentraatio ottaa huomioon suuren osan säteilyvoiman lisääntymisestä, sekä heijastavien aerosolien väheneminen. Joten tämä on suora todiste siitä, että antropogeeninen toiminta on vaikuttanut maapallon energiabudjettiin viime aikoina.”
Ilmoita asiaton viesti
Valitettavasti niitä todisteita on haettu sieltäkin, mistä niitä ei ole löydettävissä.
Auringon muuttuvaan vaikutukseen on nyt päästy kiinni, samoin pilvisyydessä tapahtuvien muutosten osalta.
https://link.springer.com/content/pdf/10.1007%2Fs40641-015-0027-1.pdf
”Oletetun fyysisen selityksen saaminen johtaa uusiin tutkimuksiin, jotka vastaavat toiseen haasteeseen osoittaa, että fyysinen mekanismi toimii mallikokonaisuudessa. Tämä edellyttää joko perusteellista diagnostiikkaa tai mallikokeilua tai molempia. Diagnostiikkaa varten nykyiset malliarkistot ovat usein riittämättömiä tai puutteellisia. Pilvien osalta esimerkkejä välttämättömästä diagnostiikasta ovat parametrointikohtaiset määrät, kuten taipumukset yksittäisiin prosesseihin, jotka liittyvät laajamittaiseen pilvimikrofysiikkaan ja makrofysiikkaan, matala konvektio, syvä konvektio, turbulenssi ja suuren mittakaavan dynamiikka [27]. Suora mallikokeilu on tehokkaampi tapa osoittaa, kuvaako syntyvän rajoituksen oletettu fyysinen perusta oikein olennaisen fysiikan, joka on kokonaisuuden käyttäytymisen taustalla. Esimerkiksi, jos fyysinen selitys sisältää vain yhden prosessin parametroinnin, nykyiset ilmasto- ja ilmastonmuutossimulaatiot voidaan suorittaa muutoksilla kyseiseen parametrointiin. Vaikka yksittäistä prosessia ei voidakaan eristää, jonkinlainen tuki fyysiselle mekanismille voisi tulla testaamalla todennäköisesti mukana olevia prosesseja, kuten pilvifysiikka, konvektio, turbulenssi tai säteily. Testaus voi edellyttää kiinteiden parametrien [21, 26] häiritsemistä tai kokonaisen parametrisoitumisen korvaamista yhdessä mallissa [49, 55]. Koordinoidut monimallikokeet, kuten pilvipalaute- mallien välisen vertailuprojektin [3] järjestämät kokeet, poistavat käytöstä tai muuttavat erilaisia mallikomponentteja, kuten konvektio- tai pilvisäteilyefektien parametrointia [10, 11]. Koska ne ottavat mallin suuremman rakenteellisen monimuotoisuuden, tällaiset kokeet ovat mahdollisesti arvokkaampia kuin ne, joihin liittyy häiriöitä yhteen malliin. Viime kädessä kaikki mallikokeilut ovat vakuuttavia vain yhdistettynä samanaikaisesti fyysiseen mekanismiin, joka selittää, kuinka mallin muutokset vaikuttavat samalla tavalla kuin ennustimen ja ennusteen intermallien vaihtelut. Uskottava fyysinen selitys on ylivoimaisesti tärkein kriteeri syntyvälle rajoitukselle. Kuitenkin, kun fyysinen selitys on kehitetty vain osittain, voidaan ottaa huomioon myös seuraavat kaksi toissijaista kriteeriä siinä mielessä, että jos ne täyttyvät, ne tekevät todennäköisemmäksi pakottavan fyysisen selityksen olemassaolon.”
Ilmoita asiaton viesti
Minulle tämä on aivan riittävä peruste pilvien säteilypakotteena, missä suuruusluokkien muutokset poikkeavat jopa niinkin vähän kuin sadasosina (ΔScrf):
λ ≈ (ΔT/d) / (ΔS0 + ΔScrf)
Ilmoita asiaton viesti
No mittaamalla asiat selviää. 😉
https://essd.copernicus.org/articles/9/601/2017/
”GEBA:lla on ollut keskeinen rooli erilaisissa tutkimussovelluksissa, kuten globaalin energiataseiden kvantifioinnissa, keskusteluissa ilmakehän monikymmen vuotisesta globaalin lyhytaaltoisen säteilyn absorptiosta, joka tunnetaan nimellä maailmanlaajuinen himmeneminen ja kirkastuminen.
The Global Energy Balance Archive (GEBA) version 2017: a database for worldwide measured surface energy fluxes”
Ilmoita asiaton viesti
Pilvien säteilypakotteita on jo mitattu ja kun ne ovat vain sadasosia näistä edellä mainituista muuttujista, niiden säteilypakote ei missään nimessä tule merkittävästi muuttamaan ilmastoherkkyyttä. Jos näin kävisi, fysiikan peruslait tulisi kirjoittaa uudelleen.
Ilmoita asiaton viesti
”Key Points:
• The Sun and ENSO explain most of the decadal sea level changes
• Solar forcing is about 8 times the changes in the irradiance”
https://t.co/48eamG5rqe?amp=1
”Avainkohdat:
• Aurinko ja ENSO selittävät suurimman osan
dekadaalisista merenpinnan muutoksista
• Aurinkopakote on noin 8 kertaa suurempi säteilyssä tapahtuvaan muutokseen nähden”
Ilmoita asiaton viesti
Et ymmärtänyt isoa kuvaa…
Ilmoita asiaton viesti
Ei se turha ollut, mutta et vain osannut päätellä, mistä tilanne johtuu.
Kysymys on ilmastoon liittyvästä dynamiikasta eli muutoksiin liittyvistä hitauksista eli viiveistä. Kyse on samasta ilmiöstä, kun sähköhellan levy pannaan täydellä teholla päälle, niin vie minuutteja ennen kuin se saavuttaa uuden tasapainotilan, jos sen päällä on vaikkapa vesikattila. Lopulta sellainen tilanne saadaan aikaan, ja esimerkiksi minun hellalla, perunakattila kiehuu mukavasti tehoasetuksella 4.
Vaikka kirkkaan taivaan olosuhteissa maapallo saa säteilytehoa n. 286 W/m2, niin satelliitit mittaavat ulosmeneväksi säteilytehoksi vain n. 269 W/m2. Syy on se, että maapallolla on kaksi määrää aikavakiota: maa n. 1 kk ja meri n. 3 kk. Jotta ulosmenevä säteily saavuttaisi 286 W/m2, niin maapallolla pitäisi olla pilvettömät olosuhteet n. 12 kuukautta.
Ulosmenevä säteily kasvaa arvosta 240 W/m2 arvoon 268 W/m2 sen vuoksi, että pilvet eivät absorboi infrapunasäteilyä, jonka suuruus on juuri tuo 268-240 = 28 W/m2. Pilvettömät säteilyarvot on yhdistetty maapallon eri alueilta, koska maapallolla on aina pilviä jossain. Keskimääräinen pilvisyys on siis n. 67 %, joka tarkoittaa, että keskimäärin kolmesta päivästä kaksi on pilvisiä. Siinä ajassa maanpinnan tai merenpinnan lämpötila ei ehdi edes heilahtaa suuntaan tai toiseen.
Että tällainen oppitunti tällä kertaa. Kyllä ne perusasiat alkavat selvitä tälläkin tavalla.
Ilmoita asiaton viesti
Tällä kertaa viittaat kommentissasi osaamiseeni, oppitunteihin ja perunakattiloihin?! Mitähän tuohon sanoisi: naivistinen ulostulo. Mutta ei siitä sen enempää, tapansa kullakin.
Miten havaintoja tulkitaan ja miten niitä lasketaan, siitä on kysymys.
Ei viiveet ja hystereesit ole mikään ihmetyksen aihe, niitä voidaan havaita joka puolella, ei pelkästään ilmastossa.
Puhut vain kahdesta merkittävästä aikavakiosta, mikä kovasti ihmetyttää, sillä ilmastossa on vähintään satoja merkittäviä aikavakioita. Mutta ei niistäkään sen enempää, sillä jos joitakin todella merkittäviä aikavakioita vertaillaan, kyllä ne silloin ovat aikaskaalassa vähintään satoja vuosia vs. kymmeniä tuhansia vuosia.
Että sillä tavalla.
Ilmoita asiaton viesti
Norjassa on tehty pikku testi.
”Two University of Oslo physicists designed several variations of a tabletop experiment trying to confirm the IPCC’s claimed CO2-forcing capacity. Instead they found (a) 100% (1,000,000 ppm) CO2 “heats” air to about the same temperature that non-greenhouse gases (N2, O2 [air], Ar) do, and (b) no significant temperature difference in containers with 0.04% vs. 100% CO2.”
Ilmoita asiaton viesti
Hannu, katseleppas pilvisyyttä vaikkapa vuosikymmenen ajalta, niin huomaat siinä syklejä.
Katsele myös nettosäteilyä ja huomaat siinäkin syklejä.
Sen jälkeen kun katselet auringon aktiviteettia ja sen spektraalisia muutoksia ja korreloit niitä keskenään edellä mainittuihin, alat huomata kuvioita.
Samaten huomaat, ettei se ”aurinkovakio” ole mikään vakio, sillä on karkea virhe vakioida jokin, mikä on hyvin syklinen ja vieläpä siksi, että todellinen TSI vaihtelee vuoden ajan mukaan (telluksen kiertorata) siellä 1300-1400W/m^2 nurkilla ja sillä on erittäin suuri merkitys, onko se säteilyhuipun kasvu siellä meidän talvessa, vaiko kesässä, koska toisessa kohden se ylimääräinen energia menee meriin.
Ceres satelliittien dataa voit katsella näistä linkeistä.
Nettosäteily:
https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=CERES_NETFLUX_E&date=2020-07-01
Pilvisyys:
https://neo.sci.gsfc.nasa.gov/view.php?datasetId=MYDAL2_E_CLD_FR&date=2020-08-05
Huomaat jännittävästi sen, että suurinosa netto-ulossäteilystä tulee meristä.
Pilvistä sen verran, että mitä lämpöisempää on, sitä korkeammalle pilvet kohoavat ja luovuttavat energiaansa ylempänä säteilemällä termisellä säteilyllä.
Toisin kuin CO2, vesi emitoi ja absorboi termisellä ikkunalla pisaroina erittäin hyvin ja CO2 pirskatin kapoisella spektrin siivulla (muutama nanometri) ja heikommin alle 2µm kaistalla. Vedellä nesteenä se absorbtiospektri onkin sitten kaikki väliltä 2µm – 150µm.
Siitä voi yrittää hahmottaa sitä veden omituisuutta.
Pilvien korkeus korreloi hyvin pitkälti sitä, pinnan lämpötilaa, mikä sinun pitäisi tietää jo entuudestaan. Jos olet purjelentänyt, tietäisit tämän ihan kokemuksesta.
Ilmoita asiaton viesti
Nyt ei ole kysymys sykleistä, sillä mitään muuta ei ole kuin syklejä. Oleellista ovat suhteelliset muutokset syklien sisällä ja kuinka ne vaikuttavat toisiinsa.
Jotta pääsemme kiinni niihin sykleihin, meidän on välttämättä otettava niistä näyte ja verrattava niitä toisiinsa. Suhteelliset muutokset kiinnostavat, jotta voidaan differentioida, silloin myös vakioiminen on välttämätöntä.
Tämä blogi käsittelee ilmastoherkkyyttä (≈λ) pilvipakotteena, ja blogissa esitellyn yksinkertaisen yhtälön tulisi avata se kuuluisa suhteellisuuden taju, missä ΔScrf:n (pilvipakote) muutoksen suuruusluokka on kymmenes, jopa sadasosia suhteessa muiden muuttujien suuruusluokkiin.
Mutta jos nyt kuitenkin vielä palataan niihin perusasioihin, eli siihen, mikä maapalloa ja sen ilmakehää lämmittää:
1. Aurinko ja ilmakehässä olevat kasvihuonekaasut (hiilidioksidi ym. lisääntyvät kasvihuonekaasut, jotka kasvattavat ilmakehässä olevan vesihöyryn määrää, jolloin lämpötila trendinomaisesti nousee ja päinvastoin). Tästä osoituksena lämpötila-anomaliasta saadut mittaus-tulokset.
2. Aerosolit (jotka sekä lämmittävät, että jäähdyttävät ilmakehää: tällä hetkellä lämmittävien aerosolien osuus on muuttumassa suuremmaksi)
Auringon tuottamat energia-syklit vaikuttavat ilmakehässä olevaan vesihöyryn ja veden (pilvet) määriin, jotka ovat jatkuvassa muutoksessa (variable). Tämä on luonnollinen prosessi, mihin ihminen ei suoraan kykene vaikuttamaan.
Mutta vaikutamme kuitenkin välillisesti kasvihuonekaasuja lisäämällä, joka kasvattaa ilmakehässä olevan vesihöyryn määrää.
Lisään tähän vielä oheisen blogin, joka käsittelee hiilenkierto-malleja. Siitä saat tuntumaa hiilen määristä ja miten ne luonnossa jakautuvat:
(lue blogi)
https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/onko-olemassa-vain-yksi-todellinen-hiilenkiertomalli-kvantitatiivista-suhteellisuutta/
Ilmoita asiaton viesti
Sinivirta aliarvoi pilvien merkitystä totaalisesti. Pilvikerroksia on vähintään kolme, usein useampiakin. Jokaisella on omanlaisensa vaikutus. Lisäksi sillä, että onko pilvet yön vai päivän puolella on ratkaiseva merkitys. Siinä CO2 pakotteet jäävät kakkoseksi.
Ilmoita asiaton viesti