Muutosnopeuksista – ilmastonmuutos

Näkisin, että on kaksi oleellista periaatetta, joiden avulla voidaan määritellä sekä antropogeenisen muutos-nopeuden (ihmisen vaikutus), että luonnollisen (holoseeni) muutos-nopeuden välinen suhde. 

Isommassa kuvassa, niistä ensimmäinen on tänä vuonna 2020 Naturessa julkaistu laaja holoseeni-rekonstruktio, ~12000:n vuoden laskevasta lämpötila-trendistä. Rekostruktiossa on eritelty myös ~2062.5:n vuoden periodi, minkä loppupuolella on selvästi havaittavissa jyrkkä lämpötilan nousu-trendi.  

  1. ”Holocene global mean surface temperature, a multi-method reconstruction approach”

(ks. linkki)

https://www.nature.com/articles/s41597-020-0530-7

Kuvassa 3. on rekonstruktio holoseenin lämpötila-kehityksestä, sekä ~12000:n että ~2062.5:n vuoden aika-periodeilta.

(ks. kuva 3)

https://www.nature.com/articles/s41597-020-0530-7/figures/3

Antropogeeninen muutos-nopeus, suhteessa luonnolliseen muutos-nopeuteen

Holoseeni-rekonstruktiosta voidaan muodostaa osittais-derivointi kahden muuttujan funktiona, eli mihin suuntaan gradientti ∇f eniten kasvaa:

z = f (x, y) => 𝝏f / 𝝏x ja 𝝏f / 𝝏y => 

∇f = < fX, fY > = 𝝏f / 𝝏x ( i ) + 𝝏f / 𝝏y ( j )

∇fA = (𝝏fA / 𝝏xA , 𝝏fA / 𝝏yA) 

∇fL = (𝝏fL / 𝝏xL , 𝝏fL / 𝝏yL)

Muutos-nopeuksien suhde:

(𝝏fA / 𝝏xA , 𝝏fA / 𝝏yA) / (𝝏fL / 𝝏xL , 𝝏fL / 𝝏yL) = ∇fA / ∇fL >>1

(ks. graafi)

Taustaa:

Kun f (x, y):ssa molemmat muuttujat (x, y) ovat riippumattomia, voidaan määritellä osittaisderivaatat. Kun derivoimme funktion x:n suhteen pitämällä y:n muuttumattomana, saamme:

𝝏f (x, y) / 𝝏x

Kun derivoimme funktion y:n suhteen pitämällä x:n muuttumattomana, saamme:

𝝏f (x, y) / 𝝏y

Ja edelleen, tästä voidaan muodostaa osittaisdifferentiaalin tulo:

𝝏f (x, y) / 𝝏x Δx ja 𝝏f (x, y) / 𝝏y Δy, eli:

[𝝏f (x, y) / 𝝏x dx ja 𝝏f (x, y) / 𝝏y dy]

Missä kokonaisdifferentiaali on osittaisdifferentiaalien summa:

df = [𝝏f (x, y) / 𝝏x dx] + [𝝏f (x, y) / 𝝏y dy]

Toisaalta kun kokonaisdifferentioidaan lämpötilan ja ajan suhteen, saadaan:

dT /dt = (𝝏T / 𝝏x) (dx / dt) + (𝝏T / 𝝏y) (dy / dt) => dT / dt = u⃗ x ∇T

Kun tarkastelee holoseeni-konstruktiota hieman tarkemmin voidaan havaita, että ~1875:n vuoden aikana, globaali lämpötila on laskenut ~ -0.2°C. Vastaavasti holoseeni-konstruktion loppupuolella, ~125:n vuoden kohdalta + ~62.5 vuoden jakso, lämpötila on lähtenyt jyrkkään nousuun ja tavoittanut lämpötilan ~1.2°C, mikä on havainnoin ja mallinnuksien mukaan todennettu. Tämän perusteella voidaan approksimoida suhteellinen muutos-nopeus:

Approksimaatio välillä ~187.5 vuotta (antropogeeninen vaikutus):

ΔTA / ΔtA = ~1.2 °C / ~187.5v ≈ 0.0064 °C / v

Ja approksimaatio välillä ~2062.5v (luonnollinen eli holoseenin vaikutus):

ΔTL / ΔtL ≈ -0.2°C / ~2062.5v ≈ 0.000097°C / v

Suhteellinen muutos-nopeus saadaan:

(ΔTA / Δ tA) / (ΔTL / ΔtL) >>1 = (0.0064°C / v) / (0.000097°C / v) ≈ 66

Tästä seuraa, että antropogeeninen muutos-nopeus ≈ 66 kertainen, suhteessa luonnolliseen muutos-nopeuteen.

Pienemmässä kuvassa, toinen oleellinen periaate on prof. Keeling & Keeling / Mauna Loa Observatoriolla vuodesta 1958 lähtien suoritetut ilmakehän hiilidioksidi-pitoisuuden mittaukset. 

Ohessa NOAA:n yhteenveto: 

  1. ”NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) / Monthly Averages trends in Atmospheric Carbon Dioxide by Mauna Loa Observatory”

(ks. linkki)

https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/graph.html

Kuvista voidaan havaita, että ilmakehän vuotuinen hiilidioksidi-pitoisuuden vaihtelu on seurausta luonnollisista muutoksista ja toisaalta hiilidioksidi-pitoisuuden pitkäaikainen nouseva trendi osoittaa antropogeenisen muutoksen. 

Jos vuotuisen nousevan trendin hiilidioksidi-pitoisuus ja vuotuisen laskevan trendin hiilidioksidi-pitoisuus olisivat yhtä suuret, luonnollinen vuotuinen vaihtelu, että pitkäaikainen nouseva trendi ja lämpötila asettuisivat vähitellen tasapainoon.

HannuSinivirta

(el. vanh. tut. / FMI - AVA - HAV) 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