Kuinka ilmastoherkkyys määritellään – mallinnukset ja empiria?

Kuinka ilmastoherkkyys määritellään – mallinnukset ja empiria?

Mallinnukset:

Ilmastoherkkyyttä on määritelty sen mukaan, kuinka paljon hiilidioksidin kaksinkertaistuminen on vaikuttanut globaaliin lämpötilaan. Ilmastoherkkyydeksi on arvioitu 1.5°C – 4.5°C välillä, missä LOESS -sovitus (Locally Weighted Scatterplots Smoothing) on ~3°C.

”Kokoelma ilmastoherkkyystutkimuksia on mukautettu Knutti et al 2017: stä ja pidennetty maaliskuuhun 2019, perustuen Google Scholar -hakuun ”ilmastoherkkyys” ja tutkijoiden kuulemiseen. Pisteet osoittavat kunkin tutkimuksen parhaan arvion herkkyydestä, joka voi olla keskiarvo, mediaani tai muu (tutkimuksesta riippuen). Palkit osoittavat epävarmuusalueen, joka voi olla 1-𝜎, 90% tai 2-𝜎 (tutkimuksesta riippuen).” 

”Musta katkoviiva edustaa tasoitettua LOESS -sovitusta, jota kutsutaan myös paikalliseksi regressioksi, kun taas harmaa alue näyttää samanlaista sopivuutta korkeille ja matalille arvioille.”

Aikasarjana vuodesta 2000 vuoteen 2020, tasapainotilanteessa ECS (Equilibrium Climate Sensitivity) on saatu viidellä menetelmällä:

  • Mallinnukset
  • Paleotutkimus
  • Kiinteät mallit
  • Yhdistetyt lähestymistavat ja
  • Instrumentaatio

(ks. graafi)

Kun oletetaan implisiittisesti, että muuttamalla maapallon lämpötilaa, emme muuta albedoa, eikä emissiivisyyttä, silloin ilmastoherkkyydeksi (λ) saadaan:

Missä:

T = 288.15°K (maapallon keskimääräinen pintalämpötila ~15°C)

S ≈ 240 W/m2 (maapallolle auringosta tuleva säteilyenergia)

Toisaalta ajan suhteen globaalin lämpötila-anomalian energiamuutos (ΔQ) on:

Missä vasemman puoleinen termi kuvaa lämmön varastointia ja oikea puoli lämmön menetystä. 

Tasapainotilanteessa lämpötila on ajan suhteen vakio, joten:

Tällä hetkellä ΔQ 2 x CO2 ≈ 2.2W/m2, kun otetaan huomioon veden ~tuplaava vaikutus, se on ~4 W/m2 jolloin:

Empiria:

Sen sijaan, että yritettäisiin simuloida ilmaston vaihteluita, on mahdollista käyttää aikaisempia ilmaston vaihteluita arvioimaan empiirisesti ilmaston globaalia herkkyyttä. Eli etsiä energiabudjetin aikaisempia vaihteluita ja verrata niitä todellisiin lämpötilan vaihteluihin.

Oletetaan esimerkiksi, että tietyllä ajanjaksolla olosuhteet maapallolla vaihtelivat siten, että energiabudjetti muuttui. Nämä vaihtelut voivat johtua erilaisesta ilmakehän sisällöstä (esim. CO2), erilaisesta pinta-albedosta (esim. jääpeitteiden vaihtelut, kasvillisuus) tai muista tekijöistä. Tämä tarkoittaa, että ajanjaksolla energiabudjetti olisi voinut muuttua joidenkin ΔS: en avulla, mikä voidaan arvioida.

Samana ajanjaksona, jonka aikana säteilybudjetti vaihteli, myös maailmanlämpötila olisi vaihdellut, mikä olisi johtanut ΔT: hen, joka periaatteessa voidaan myös arvioida.

Jos verrataan näitä kahta, ilmastoherkkyydeksi saadaan:

Tässä oletetaan, että ilmastolla on ollut riittävän pitkä aika saavuttaa tasapaino (muuten emme arvioi tasapainotehoa). Jos aika-asteikko on lyhyempi kuin aika, joka kuluu tasapainon saavuttamiseen (joka on useita vuosituhansia, jossa aika vie jääpeitteet mihin tahansa muutokseen), sitten:

Missä (d) on odotettu vaimennus annetulla aikaskaalalla (esimerkiksi yli vuosisadan aikana odotamme ilmastovastetta, joka on vain ~80% tasapainovasteesta).

Mikään ei ole niin mahdotonta ajan suhteen, kuin mallinnuksien ja empirian yhteensovittaminen.

Ei ole myöskään mikään mahdottomuus tehdä muutoksia. 

+1
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Työkokemusta (tietoliikenne, -atomivoima, -lääketiede, -avaruus) tutkimus- ja tuotekehitystehtävissä.

Kantavia voimia mm. Albert Einstein.

(𝝏fA / 𝝏xA, 𝝏fA / 𝝏yA) / (𝝏fL / 𝝏xL, 𝝏fL / 𝝏yL = ∇fA / ∇fL = paljon suurempi kuin 1 ts. antroposeeni dominoi

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu