Vielä kerran kasvihuoneilmiöstä tasapainotilanteessa ja kun se muuttuu – periaatteellinen kuvaus

Vielä kerran kasvihuoneilmiöstä tasapainotilanteessa ja kun se muuttuu – periaatteellinen kuvaus

Jotta kasvihuoneilmiöstä ei tehtäisi turhan monimutkaista, sitä voidaan periaatteessa kuvata myös hyvin yksinkertaisesti, soveltamalla jälleen kerran Stefan-Bolzmann lakia.

Stefan-Bolzmann laki lähtee liikkeelle yhtälöstä, joka kuvaa auringosta tulevaa säteilyenergiaa:

F = σT4

Säteilyenergian tasapaino-tilanteessa, auringosta tuleva säteilyenergia F on hetkellisesti vakio, jolloin maapallon ilmakehään saapuva säteilyenergia on myös hetkellisesti vakio. 

Ilmakehä läpäisee auringosta tulevaa lyhytaaltoista (SW) säteilyenergiaa maahan, jolloin maa pyrkii säteilemään saman säteilyenergian takaisin ilmakehään ja siitä avaruuteen. Mutta koska maa on kylmempi, säteilyenergian aallonpituus muuttuu pidempi-aaltoiseksi (LW) säteilyksi. 

Ilmakehässä olevat kasvihuonekaasut kuitenkin estävät tätä pidempiaaltoista säteilyenergiaa karkaamasta välittömästi ja täysin vapaasti avaruuteen, jolloin osa siitä heijastuu ilmakehästä takaisin maahan ja osa poistuu avaruuteen. Kun kyseessä on säteilyenergian tasapaino-tilanne, se jakautuu seuraavasti:

F = σT4 => 2σT0 4 = σT14 => T1 = 2 0.25 x T0 => T1 = 1.2 x T0

Eli T1 = 1.2 x 255°K = 306°K ≈ 33°C

Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että kasvihuonekaasujen aiheuttama kasvihuoneilmiö pitää planeettamme elämälle suotuisana: ilman sitä, keskilämpötila maapallolla olisi -18°C eli 33°C nykyistä kylmempi. Maapallon keskilämpötila on kuitenkin siis 15°C.

[-18°C]+[15°C] = 33°C

(ks. artikkelikuva)

Huomioitavaa:

Nyt on siis kyseessä ns. harmaan ilmakehän malli, missä on otettu huomioon kaikki ilmakehässä olevat ilmiöt, jotka vaikuttavat säteilyenergian jakautumiseen maan ja ilmakehän välillä ja se osuus säteilyenergiasta, mikä poistuu avaruuteen.

Jos nyt oletetaan, että kasvihuoneilmiön voimistumisen myötä, maapallon keskilämpötila nousee yhdellä asteella ~1°C (niinkuin se näyttää todellisuudessa tapahtuneen). 

Lasketaan ensin lämpötila T ulos silloin kun kasvihuoneilmiötä ei ole, joka vastaa säteilyenergiaa n. 240W/m2,  joka säteilee välittömästi ja vapaasti takaisin avaruuteen, saamme:

T = 4√ 240W/m2 / σ = 255°K ≈ -18°C

Jos kasvihuonekaasuja lisätään niin, että lämpötila -18°C muuttuu -17°C, käytännössä se tarkoittaa siis yhden asteen (~1°C) nousua, jolloin:

T = 4√ xW/m2 / σ = 256°K ≈ -17°C => xW/m2 = σ x 256°K4 = 243.5W/m2

T = 4√ 243.5W/m2 / σ = 256°K≈ -17°C

Yhden asteen nousu vastaisi siis ~3.5W/m2 tehollista ilmakehään absorboituvaa säteilyenergiaa.

Säteilypakote on yksi osa ilmastoherkkyyttä, joka johtuu ilmakehän CO2 pitoisuuden kaksinkertaistumisesta (esiteollisesta ajasta 280ppm), on ~3.7W/m2 (IPCC).

HannuSinivirta

Työura: (el. vanh. tut. / 2016) FMI / avaruusteknologia ja havaintopalvelut 1990 - 2016 (26v). Eflab Oy - Labsystems Oy / lääketieteellinen teknologia / tutkimus ja tuotekehitys 1980 - 1990v (10v). Nokia Oy / atomivoimalaitostekniikka ja militaaritekniikka 1975 - 1980 (5v). Planar Ky / tietoliikennetekniikka / tutkimus ja tuotekehitys 1968 - 1975 (7v). Kantavia voimia mm. Albert Einsteinin 10 kenttäyhtälöä. Olen tutkinut ilmastonmuutosta n. 5 vuotta ja päätynyt arvioon, että muutos tapahtuu sekä antropogeenisten eli ihmislajin toiminnan seurauksena (A) että luonnollisten eli planetaaristen (L) vaikutusten muutos-vauhdin suhteessa, missä antropogeeninen dominoi (𝝏A / 𝝏t) / (𝝏L / 𝝏t) = paljon suurempi kuin 1. Tutkimukseni ei perustu perinteisiin julkaisu-periaatteisiin, mutta henkilökohtaiseen kokemukseen, havaintoihin ja puhtaaseen matemaattiseen tulkintaan.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu