Jatkoa EBM (Energy Balance Model) malliin

Jatkoa…

Viite: https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/energy-balance-model-ebm-energiatasapainomalli-dr-michael-e-mann/

Tällä erää tämä aihe jääköön tähän kertaan, mutta vielä viimeinen silaus. Lähtökohtana on siis maapallolle auringosta tulevan lyhytaaltoisen säteilyn ja takaisin avaruuteen maasta poistuvan pitkäaaltoisen säteilyn välisestä tasapainosta. Sitä kuvaa yhtälö:

C on maapallon ”ihon” efektiivinen lämpökapasiteetti, mikä laskennallisesti on 2.08 x 108 J K-1m-2. Tämän voi tarkistaa asianmukaisista lähteistä. S on aurinkovakio, joka on tällä hetkellä luokkaa keskimäärin 1361Wm-2 (vaihtelee jonkin verran). α on planetaarinen albedo (myös vaihtelee jonkin verran), joka on luokkaa 0.3. ε on emissiivisyys, joka voi olla joko 1 tai 0 tai sillä välillä. σ on Stefan-Boltzmann vakio 5.67 x 10-8 Wm-2K-1. Ts maapallon pintalämpötila.

Se tiedetään, että jos ilmakehää ja luonnollista kasvihuoneilmiötä ei olisi, maapallon keskilämpötila olisi n. -18°C. Kuitenkin havaintojen mukaan maapallon keskilämpötila on luokkaa 14 – 15°C, jolloin näiden lämpötilojen ero on n. 33°C. Se myös tiedetään, että maapallo saa lähes 100% energiastaan auringosta, joten on luonnollista, että tämä prosessi on luonnollista alkuperää. Jos auringossa tai luonnollisessa kasvihuoneilmiössä tapahtuu muutoksia, maapallon keskilämpötila muuttuu. Se on myös faktisesti tiedossa, että ilmakehän kasvihuonekaasut ovat lisääntymässä, josta seuraa, että luonnollinen kasvihuoneilmiö lisääntyy ja ei ole tasapainossa.

Kun nyt tarkastellaan yo. yhtälöä ensimmäinen termi vasemmalla kuvaa maapallon pintalämpötilan Ts muutosta suhteessa ajan t muutokseen. Toinen termi kuvaa auringosta maahan tulevaa lyhytaaltoista säteilyä ja kolmas termi maapallolta poistuvaa pitkäaaltoista säteilyä. Jotta ensimmäinen termi olisi muuttumaton eli 0, silloin toisen ja kolmannen termin on oltava yhtäsuuret eli tilanne tulisi olla tasapainossa. 

Itse asiassa yhtälössä on kolme parametria S, α ja ε, jotka vaikuttavat tähän tasapainoon ts. sekä lyhytaaltoisen- että pitkäaaltoisen säteilyn on oltava yhtäsuuret. 

Kun S kasvaa, yhtälössä koko oikean puoleinen termi muuttuu positiiviseksi, jolloin vasemman puoleisen termin täytyy myös muuttua positiiviseksi, eli maapallon pintalämpötila Ts kasvaa. Jos α pienenee, Ts kasvaa ja jos ε muuttuu, eli käytännössä arvosta 1 pienempään kuin 1, maapallolta avaruuteen poistuva pitkäaaltoisen säteily vähenee. Käytännössä tämä tarkoittaa luonnollisen kasvihuoneilmiön lisääntymistä, joka estää pitkäaaltoista säteilyä karkaamasta avaruuteen, jolloin pintalämpötila Ts kasvaa.

Nyt sitten se pääkysymys. Mitkä näistä parametreista S, α ja ε vaikuttavat maapallon pintalämpötilan Ts vaihteluun ja mitkä nousevaan trendiin. Siitä havainnekuva:

Kuvassa näkyvä ”sahaava” osuus on luonnollista lämpötilavaihtelua, johon vaikuttavat parametrit S ja α. Nousevaan lämpötilatrendiin vaikuttaa ε, joka muuttuu (pienenee arvosta 1) ihmistoiminnan seurauksena, sillä ilmakehässä olevat kasvihuonekaasut ovat lisääntymässä, joka vaikuttaa pintalämpötilan nousuun Ts.

Lähde: https://public.wmo.int/en/media/press-release/2021-one-of-seven-warmest-years-record-wmo-consolidated-data-shows

Kuten aiemmin on todettu, ilmakehässä olevien kasvihuonekaasujen pitoisuudet ovat nousussa ja se on primääri syy, miksi maapallon pintalämpötila Ts kasvaa. Se on myös todettu moneen kertaan, että kasvihuonekaasuista vesihöyry on voimakkain kasvihuonekaasu, mutta se on luonnollista alkuperää olevaa pitoisuutta, johon primääristi vaikuttaa parametri S.

Lähde : SORCE

https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Radiation_and_Climate_Experiment

https://lasp.colorado.edu/home/sorce/data/tsi-data/sorce-total-solar-irradiance-plots/

https://spot.colorado.edu/~koppg/TSI/Historical_TSI_Reconstruction.png

Lähde: NOAA DSCOVER (Deep Space Climate Observatory) EPIC (Earth Polychromatic Imaging Camera) Lagrange piste 1, joka tarkkailee koko maan valaistua osaa kerralla. Planetaarisen albedon  α muutos on luokka vain n. 0.04.

https://www.frontiersin.org/files/Articles/790723/frsen-03-790723-HTML/image_m/frsen-03-790723-g001.jpg

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frsen.2022.790723/full

Ja kuten aikasarjoista voi päätellä, auringon aktiivisuudessa (Historical TSI Reconstruction) ei ole havaittu sellaisia merkkejä, että sen aktiivisuus olisi ollut ratkaisevasti nousussa, päinvastoin luokkaa vain n. 2Wm-2 vuodesta 1600 lähtien. 

On myös esitetty sellaisia väitteitä, että maahan kohdistuva lyhytaaltoinen säteily olisi pilvien vaikutuksesta ratkaisevasti lisääntynyt (planetaarisen albedon α muutos n. 0.04), ei sekään pidä havaintojen perusteella täysin paikkansa, ellei sitten pintalämpötilan Ts kasvu ole vaikuttanut pilvien fragmentoitumiseen ja sitä kautta lyhytaaltoisen säteilyn lisääntymiseen maan pinnalle. 

Toisin sanoen. Kuten edellä, ”sahaava” osuus lämpötilan aikasarjoissa (Global Mean Temperature Difference from 1850 – 1900) on luonnollista lämpötilavaihtelua ja nouseva trendi ihmisen toiminnan seurausta.

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu