Ilmastoherkkyyden analyysia takaisinkytkentöineen (jatkoa edelliseen)

Ilmastoherkkyyden analyysia takaisinkytkentöineen (jatkoa edelliseen)

Ilmastojärjestelmä on monimutkaisempi kuin musta tai harmaa kappale. Todellisuudessa lämpötilan muuttaminen muuttaisi välttämättä albedoa ja myös emissiivisyyttä. 

Oletetaan, että meillä on positiivinen säteilypakote (esim. 2 x CO₂ -pitoisuus). Tämän seurauksena maapallon lämpötila nousee. Korkeampi lämpötila merkitsisi sitä, että ilmakehässä on enemmän vesihöyryä. Vesihöyry on merkittävä kasvihuonekaasu, joten pakottaisimme epäsuorasti enemmän positiivista pakotetta, jolla on taipumus nostaa lämpötilaa edelleen (positiivinen palaute).

Tällöin korkeampi ilmakehän vesipitoisuus  merkitsisi sitä, että muodostuu enemmän pilviä. Pilvillä on kaksi vaikutusta: 1. peitteen vaikutus (vähentää emissiivisyyttä) ja siten lämpötila nousee (enemmän positiivista palautetta). 2. Mutta pilvet ovat myös valkoisia ja lisäävät siten maan heijastuvuutta (lisää albedoa). Tällä on tietysti taipumus alentaa lämpötilaa (negatiivinen palaute). Muita palautteita ovat jää / albedo, pöly, rikki ja jopa erilaiset palautteet ekologisen järjestelmän kautta. 

Koska tällaisia ​​palautteita on, ilmastoherkkyys on monimutkaisempi. Ilmastomuuttujien (kuten vesihöyryn määrän) tulisi riippua lämpötilasta perusmuuttujana eikä säteilyvirrasta. 

Tarkastellaan ilmastoherkkyyden käänteisarvoa ja miten se riippuu lämpötilasta. Jos hieman differentioimme, saadaan:

Nimittäin säteilyvuon muutos on suora muutos, joka liittyy lämpötilan muutokseen (pitäen samalla albedon ja emissiivisyyden vakiona), plus muutettuun albedoon ja muuttuneeseen emissiivisyyteen liittyvät muutokset, silloin saamme:

Jos haluamme arvioida maapallon ilmaston herkkyyden, meidän on tiedettävä, kuinka paljon albedo muuttuu, jos muutamme lämpötilaa (myötävaikuttamalla dα / dT: hen) ja kuinka paljon emissiivisyys muuttuu lämpötilan funktiona.

Esimerkiksi enemmän vesihöyryä korkeammissa lämpötiloissa tarkoittaa, että emissiokyky pienenee lämpötilan mukana (vesihöyry estää infrapunasäteilyä poistumasta), joten d / dT on negatiivinen. Tämä tarkoittaa, että λ − 1 pienenee ja herkkyys λ kasvaa.

Jos takaisinkytkentämekanismeja on useita, voimme kirjoittaa, että jokainen niistä vaikuttaa muuttuneeseen herkkyyteen (sekä albedon että muuttuneen emissiivisyyden kautta):

Missä dQ_i = efektiivinen muutos energiabudjettiin palautteen (i) kautta, lämpötilanmuutoksen dT seurauksena. 

Herkkyys voidaan saada kahdella käsitteellisesti erilaisella menetelmällä: käyttämällä tietokonesimulaatioita (ts. globaalit kiertomallit) ja empiirisesti.

Yhteenveto:

• Ilmastoherkkyyden määrittelyssä ei voida olettaa, että maapallo olisi täydellinen ”musta kappale”, koska ilmastojärjestelmässä on erilaisia ​​palautteita.

• Vaikka globaalit kiertomallit ovat erinomaisia ​​työkaluja, ne ovat  kuitenkin verrattain keskiarvoistavia (mm. pilvipalaute on olennaisesti hankala).

• Ilmastoherkkyys voidaan kuitenkin arvioida empiirisesti. Tällöin saadaan suhteellisen pieni arvo (joka vastaa palautteiden netto-peruutusta).

• Eri aikaväleillä saadut empiiriset ilmastoherkkyydet ovat huomattavasti yhdenmukaisempia keskenään, jos ei oteta huomioon kosmista taustasäteilyä (pilvien muodostuminen). Mutta se onkin sitten kokonaan uuden blogin aihe.