Säteilypakote (ΔP) = 5.35 (±0.5) ln (C/C0) Wm^-2

CO2 -säteilypakote (perusteltua fysiikkaa ja logiikkaa)

Koska otsikossa oleva säteilypakotteen kaava on perustavanlaatuinen nykyaikaisen ilmastotieteen perustalle, katsoin hyödylliseksi esitellä sen vielä mahdollisimman selkeästi. Tässä säteilypakote (avaruuteen säteilevän tehon muutos) on CO2 -pitoisuudella, C laskettuna perusarvoon verrattuna, joka on sopimuksen mukaan arvo vuodelta 1750 eli teollisen vallankumouksen alussa, kun C0 ≈ 278ppm.

Jos otettaisiin C0 = 300 ppm, arvo, joka vastaa aikaa, jolloin Nobelisti ja fysiikan professori Svante Arrhenius (1895 – 1905) teki ennusteensa, niin ennustetun säteilypakotteen alue kun C = 600 ppm, olisi 3.36 – 4.05 Wm-2. Miten tämä vertautuu Arrheniuksen ennusteisiin?

Vastaus tähän kysymykseen syntyy, kun muunnetaan säteilypakote maapallon pintalämpötilamuutokseen. Tämä ei ole kovin suoraviivaista ja selvää, että sama muuntokerroin vallitsisi erilaisille hiilidioksidi- ja lämpötila-arvoille, johtuen lukuisista muista vaikutuksista, jotka voivat ilmaantua lämpötilan noustessa ilmakehän vesihöyryn paineen noususta konversiovaikutuksiin, -pilviin, -pinnan albedoon ja lämmön varastoimiseen valtamerissä ja lämpötilan vaihteluun eri puolilla maailmaa.

Siitä huolimatta voidaan tehdä yksinkertainen likimääräinen arvio sen perusteella, että avaruuteen säteilevän tehon väheneminen johtaa siihen, että tämä teho varastoituu ilmakehän säteilylämmössä. Oletetaan, että tämä säteilylämpö kulkeutuu alas maahan, joka sitten lämpenee ja säteilee takaisin. Koska säteilyteho menee lämpötilan neljännessä potenssissa, voidaan pienillä muutoksilla säteilytehon kokonaistehossa arvioida, että lämpötilan muutos verrattuna olemassa olevaan lämpötilaan olisi noin 1/4 säteilypakotteen suhteesta alkuperäiseen kokonais-säteilytehoon.

Olettaen, että säteilypakote on 3.7 Wm-2, ennustetun alueen keskellä ja että alkuperäinen säteilyteho Maasta ja ilmakehästä avaruuteen tasapainotilassa on noin 245 Wm-2. Havaitsisimme, että pinnan lämpötilan ennustettu muutos CO2:n kaksinkertaistuessa olisi noin 1°C.

Toinen tapa ilmaista on se, että Maan säteilytehon pienille muutoksille kerroin, joka liittyy säteilypakotteeseen Wm-2 pintalämpötilan muutokseen °C, käyttäen tätä hyvin yksinkertaista approksimaatiota on noin 0.3.

Osoittautuu, että se on konservatiivinen aliarviointi. Kun muut edellä mainitut tekijät sisällytetään kehittyneempiin malleihin, suunnilleen lineaarinen kerroin, joka yhdistää ennustetun keskimääräisen pintalämpötilan muutoksen ennustettuun säteilypakotteeseen, on noin 0.7 – 0.8 käytetyistä malleista riippuen. Tämä viittaa siihen, että maan pinnan keskilämpötilan muutos, jos CO2 -pitoisuus kaksinkertaistuu vuoden 1900 arvoon verrattuna, olisi välillä 2.5 – 3.5 °C, noin 2.5 – 3 kertaa suurempi kuin pelkkä säteilytehon skaalaukseen perustuva ennuste lämpötilaan verrattuna ja noin 2 kertaa pienempi, kuin lämpötilan muutos, jonka Arrhenius ennusti.

Vaikka näiden arvioiden välinen vaihtelu ei ole vähäpätöinen, vaikkakin suuruusluokan tasolla, nämä arviot ovat kaikki suhteellisen lähellä ja ennustavat lämpötilan muutosta luokkaa 1% eikä 0.1% tai 10% alkuperäisestä pintalämpötilasta. Onneksi tai ehkä valitettavasti voimme itse asiassa tarkistaa tämän arvion empiirisesti ainakin yhdellä datapisteellä. Voimme verrata maan keskimääräistä pintalämpötilaa nykyiseen verrattuna vuoden 1900 lämpötilaan, koska hiilidioksidin määrä ilmakehässä on muuttunut 300 ppm:stä noin 415 ppm:iin. Yllä olevia nykyaikaisia ​​arvioita käyttäen keskimääräinen ennuste lämpötilan muutoksista tälle ajanjaksolle, muut vaikutukset huomioimatta, on tällä hetkellä noin 1.3°C. 

Kuvassa on ilmasto.gov:n tiedot.

Kuten näkyy. Todellinen muutos, joka ottaa huomioon vuosittaiset vaihtelut on välillä 1.15 – 1.35°C. Se on aika sopiva ennusteen kanssa. Itse asiassa sopivuus on parempi kuin olisi voinut odottaa, koska kuten totesin, esitetty ennuste olettaa vain CO2:n runsauden muutosta ottamatta huomioon muita mahdollisia läsnä olevia säteilyvoimatekijöitä, kuten lisäkasvihuonekaasuja, -pinnan albedoa, -pilviä, -auringon säteilyä tai saastumista. Jotkut näistä, kuten pilvisyyden lisääntyminen tai metsien muuttuminen, aiheuttavat negatiivisen pakotteen, kun taas toiset, mukaan lukien muiden kasvihuonekaasujen, kuten metaanin ja muiden hiilivetyjen aiheuttamat vaikutukset, tuottavat positiivisen pakotteen.

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu