CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Ilmastotutkimukseen sekä sitä sivuaviin tutkimusaiheisiin liittyvät keskustelut

Valvoja: Hallitus

Lorentz3
Viestit: 1884
Liittynyt: 23.12.2009, 13:55:45

CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Lorentz3 »

Nature Geosciencestä:

http://www.sciencedaily.com/releases/20 ... 143921.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/20 ... 162955.htm

"Since there is no indication that the future will behave differently than the past, we should expect a couple of degrees of continued warming even if we held CO2 concentrations at the current level."
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Lorentz3 kirjoitti:Nature Geosciencestä:

http://www.sciencedaily.com/releases/20 ... 143921.htm
http://www.sciencedaily.com/releases/20 ... 162955.htm

"Since there is no indication that the future will behave differently than the past, we should expect a couple of degrees of continued warming even if we held CO2 concentrations at the current level."


Saattaapa tulla mitä hirvittävimpiä katastrofeja, on noiden abstraktien yleinen sanoma. Kaikki vaan ryntäämään ostoksille tuolla perusteella. Minut ainakin vakuuttivat hankkimaan mokomaa potaskaa.
Avatar
BorisW
Viestit: 1786
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja BorisW »

Minulle riitti lyhyt sitaatti ensimmäisestä linkistä: Climate sensitivity -- the mean global temperature response to a doubling of the concentration of atmospheric CO2 -- is estimated to be 1.5 to 4.5 degrees Celsius, using current models.
Eli siis rakennetaan tulevaisuus nykyisten puutteellisten mallien varaan.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Tämän ketjun otsikko on hyvin kuvaava kaikelle ilmasto"tieteen" uutisoinnille. Tuo ehkä-sana nimittäin sisältyy ihan jokaiseen tarinaan. Savolaisittain siis vastuu jää kuulijoille.
Lorentz3
Viestit: 1884
Liittynyt: 23.12.2009, 13:55:45

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Lorentz3 »

BorisW kirjoitti:Minulle riitti lyhyt sitaatti ensimmäisestä linkistä: Climate sensitivity -- the mean global temperature response to a doubling of the concentration of atmospheric CO2 -- is estimated to be 1.5 to 4.5 degrees Celsius, using current models.
Eli siis rakennetaan tulevaisuus nykyisten puutteellisten mallien varaan.

No mihin ihmeeseen se sitten pitäisi rakentaa? Toiveajatteluun? Osaatko arvioida milloin tulet olemaan sitä mieltä että mallit ovat riittävän hyviä tulevan ilmaston ennustamiseen? Kauanko ihmiskunnalla on aikaa odottaa ottaen huomioon että ikäviä skenaarioita ei ole pystytty sulkemaan pois vaan ne vaikuttavat tällä hetkellä todennäköisimmiltä vaihtoehdoilta?
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Ari Laaksonen kirjoitti tänään (HS mielipide), että CO2:n säteilypakote on 1,66 W/m^2. Maapallon keskilämpötila on noussut 0,8 astetta eikä sitä selitä mikään muu kuin ihmiskunnan kasvihuonekaasupäästöt.

Stefan-Boltzmannin lain mukaan tuo lämpeneminen edellyttäisi yli 4W/m^2:n säteilypakotetta.

Nyt vasta huomasin tarkistaa AR4:n luvut ja ne ovat samaa luokkaa. 6W/m^2 johtaa 4,9 asteen lämpenemiseen, vaikka S-B:n lain mukaan lämpeneminen olisi vain 1,1 astetta.

Osaako joku selittää, mistä on kysymys?

Ilmastoherkkyydelle kai lienee parikin määritelmää, joista toinen on säteilypakotteen ja lämpötilannousun suhde ja toinen CO2:n tuplaantumisen lämpötilavaikutus. Miten tässä nyt näyttää siltä, että nämä molemmat olisi jotenkin summattu, jotta päästäisiin moisiin lukemiin?

No, tuohon en kyllä usko itsekään, kaippa jokin selitys löytyy.
Avatar
BorisW
Viestit: 1786
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja BorisW »

Lorentz3 kirjoitti:Osaatko arvioida milloin tulet olemaan sitä mieltä että mallit ovat riittävän hyviä tulevan ilmaston ennustamiseen? Kauanko ihmiskunnalla on aikaa odottaa ottaen huomioon että ikäviä skenaarioita ei ole pystytty sulkemaan pois vaan ne vaikuttavat tällä hetkellä todennäköisimmiltä vaihtoehdoilta?


En usko (en siis tiedä) että ilmastoa voidaan nykytiedon perusteella ennustaa kymmeniä tai satoja vuosia tulevaisuuteen. Trendejä voidaan ehkä extrapoloida kun luotettavaa tilastollista aineistoa on riittävästi. Kelvollista lämpötila- ja pilvisyystietoa kertyy näillä näkymin satelliiteilla ajan myötä. Samoin uutta tietoa maapallon energiabudjetista tulee jatkuvasti lisää. Tarvitaan tietoa myös auringon mahdollisesta muusta kuin TSI vaikutuksesta, jne.

Tällä hetkellä tärkeintä on lopettaa pelottelu kasvihuonekaasuilla ja keskitytään huomattavasti maanläheisempiin ongelmiin, kuten väestökasvu, puhtaan veden ja hengitysilman turvaaminen, lisäksi tulee panostaa koulutukseen ja elintason nousuun kehitysmaissa, jne

Tärkeintä olisi nyt seurata auringon aktiivisuuden hiipumisen mahdollista vaikutusta maapallon ilmastoon.

Mitä malleihin tulee, niin sen sijaan, että pyritään hämärtämään menneiden aikojen maapallonlaajuisten ilmastonvaihteluiden merkitystä, miettimään mikä olisi voinut aiheuttaa historian kirjoistakin tutut ilmastoheilahdukset.
abc
Viestit: 122
Liittynyt: 13.03.2009, 12:43:01

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja abc »

Tapsa ja BorisW:

Stefanin-Boltzmannin (S-B) lain mukaan, jos ilmakehän kasvihuonevaikutusta ei oteta huomioon, säteilyherkkyys on likimain pienille muutoksille dT/dS =1/(4sT^3), missä T on lämpötila (288 °K), s luonnonvakio (5.67 x 10^-8 m^-2 K^-4), dS on säteilypakotteen muutos. Tästä tulee dT/dS = 0.2 °K/W/m^2.

Kun huomioidaan kasvihuone-efekti (ilmakehän emissiviteetti, e) ilman palautevaikutuksia, niin saadaan dT/dS =1/(4esT^3) = 0.3 °K/W/m^2, kun e:lle käytetään käypää arvoa 0.6. Kun huomioidaan vielä vesihöyryn palautevaikutus dT/dS nousee lukemaan noin 0.4 ja lopulta tasapainotilanteessa (josta vielä ollaan kaukana ainakin vuosikymmenien päässä) kaikkine kerrannaisvaikutuksineen dT/dS = 0.8 °K/W/m^2. Näin siis jokainen pakotewatti nostaa lämpötilaa noin 0.8 °C eli ainakin kaksinkertaistaa nousun puhtaaseen S-B tilanteeseen nähden. Täten "Tapsan" 6 W/m^2 nousu tuottaa IPCC:ssa käytettyjen ilmastoparametrien mukaan 6 x 0.8 = 4.8 °C, mutta S-B:n mukaan 1.2 °C tai 1.8 °C. Todellinen ilmakehä on siis enemmän kuin vain S-B lain mukaan toimiva säteilyjärjestelmä.

Kun ilmakehän säteilypakotteessa huomioidaan kaikki ihmisperäiset kasvihuonekaasut (joista CO2 edustaa noin 40 %) ja jäähdyttävät aerosolit, päädytään nettolämmitykseen noin 1.6 W/m^2, joka on suunnilleen sama kuin CO2:n vaikutus yksinään (1.66 W/m^2). Näin siis 1.66 W/m^2 pakote tasapainotilanteessa tuottaa 1.3 asteen lämpötilan nousun, kun valtamerien lämpöpuskurit on tyhjennetty tulevaisuudessa. Havaittu 0.8 °C nousu mahtuu siis hyvin näihin laskelmiin, joissa dT/dS on vähintäin 0.4.

Säteilypakote, kun CO2-pitoisuus kasvaa kaksinkertaiseksi on IPCC:ssä ja fysiikkaan perustuvassa ilmastotieteessä käytettyjen arvojen mukaan 5.35 x ln(2) = 3.7 W/m^2, joka tasapainotilanteessa tuottaa lämpötilan nousuksi 0.8 x 3.7 = 3.0 °C, mikä on ilmastoherkkyydelle käytetyn lukeman yleisin arvio alan kirjallisuudessa, ja johon saadaan myös lisäevidenssiä esim. jääkausien ja lämpimimpien välikausien tunnetuista lämpötilan ja CO2:n vaihteluista.

Nykynäkymillä CO2:n tuplaantuminen esiteollisesta tasosta tapahtuu joskus vuoden 2050-2100 vaiheilla riippuen ihmiskunnan toimenpiteistä kasvihuonekaasujen yms antropogeenisten lämmitystekijöiden rajoituksien suhteen.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

abc kirjoitti:Tapsa ja BorisW:

Stefanin-Boltzmannin (S-B) lain mukaan, jos ilmakehän kasvihuonevaikutusta ei oteta huomioon, säteilyherkkyys on likimain pienille muutoksille dT/dS =1/(4sT^3), missä T on lämpötila (288 °K), s luonnonvakio (5.67 x 10^-8 m^-2 K^-4), dS on säteilypakotteen muutos. Tästä tulee dT/dS = 0.2 °K/W/m^2.

Kun huomioidaan kasvihuone-efekti (ilmakehän emissiviteetti, e) ilman palautevaikutuksia, niin saadaan dT/dS =1/(4esT^3) = 0.3 °K/W/m^2, kun e:lle käytetään käypää arvoa 0.6. Kun huomioidaan vielä vesihöyryn palautevaikutus dT/dS nousee lukemaan noin 0.4 ja lopulta tasapainotilanteessa (josta vielä ollaan kaukana ainakin vuosikymmenien päässä) kaikkine kerrannaisvaikutuksineen dT/dS = 0.8 °K/W/m^2. Näin siis jokainen pakotewatti nostaa lämpötilaa noin 0.8 °C eli ainakin kaksinkertaistaa nousun puhtaaseen S-B tilanteeseen nähden. Täten "Tapsan" 6 W/m^2 nousu tuottaa IPCC:ssa käytettyjen ilmastoparametrien mukaan 6 x 0.8 = 4.8 °C, mutta S-B:n mukaan 1.2 °C tai 1.8 °C. Todellinen ilmakehä on siis enemmän kuin vain S-B lain mukaan toimiva säteilyjärjestelmä.


Kiitoksia.

Ymmärrän kyllä, että maanpinnan säteilystä vain pieni osa menee suoraan avaruuteen, joten S-B:n lain säteilyteho pitää kertoa sillä osuudella. Miten sitten muuttuukaan lämmenneen ilman säteily suuntaan ja toiseen? Noilla kertoimilla ei kuitenkaan tasapainon saavuttaminen ole mahdollista muualla kuin malleissa.

Siitä seuraakin johtopäätös, että malleissa vesihöyrypitoisuus ei voikaan seurata lämpötilaa, vaan sitä driveria, siis hiilidioksidia. Muuten mallit olisivat edelleenkin epästabiileja, jos se nyt ketään kiinnostaa. Ei netistä ainakaan tunnu löytyvän mitään, missä siihen olisi kiinnitetty mitään huomiota.
abc
Viestit: 122
Liittynyt: 13.03.2009, 12:43:01

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja abc »

Tapsa: "Miten sitten muuttuukaan lämmenneen ilman säteily suuntaan ja toiseen? Noilla kertoimilla ei kuitenkaan tasapainon saavuttaminen ole mahdollista muualla kuin malleissa."

Eiköhän tasapaino löydy S-B:n lain kautta: kun syntyy säteilyepätasapaino esim. antropogeenisen CO2:n säteilypakotteen kautta, niin S-B:n lain T^4 mukaan lämpösäteily voimistuu ja epätasapaino kutistuu. Jossain lämpötilassa ilmakehää lämmittävä teho ja sen oma ulossäteilyteho tasapainottavat toisensa ja päädytään uuteen tasapainolämpötilaan.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

abc kirjoitti:Tapsa: "Miten sitten muuttuukaan lämmenneen ilman säteily suuntaan ja toiseen? Noilla kertoimilla ei kuitenkaan tasapainon saavuttaminen ole mahdollista muualla kuin malleissa."

Eiköhän tasapaino löydy S-B:n lain kautta: kun syntyy säteilyepätasapaino esim. antropogeenisen CO2:n säteilypakotteen kautta, niin S-B:n lain T^4 mukaan lämpösäteily voimistuu ja epätasapaino kutistuu. Jossain lämpötilassa ilmakehää lämmittävä teho ja sen oma ulossäteilyteho tasapainottavat toisensa ja päädytään uuteen tasapainolämpötilaan.


Nelinkertainenkin positiivinen takaisinkytkentä riittää hyvin oskillointiin.
abc
Viestit: 122
Liittynyt: 13.03.2009, 12:43:01

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja abc »

Tapsa: "Nelinkertainenkin positiivinen takaisinkytkentä riittää hyvin oskillointiin."

Voivathan palautekierrokset mennä niinkin, että tietty ilmakehän pakote (F) (esim. kohonnut CO2-pitoisuus ja siitä aiheuta säteilypakote) aiheuttaa lämpötilan nousun, jonka jälkeen palautteena (esim.) kosteus lisääntyy ja lämpötila nousee taas vähän (qF; q on palaute"kerroin"). Prosessi voi mennä näin: F + q F + q^2 F + ..., jolloin lopputulos maksimissaan on geometrisen suppenevan (0 < q < 1) sarjan summa F/(1-q). Jos esim. q = 1/2, niin summa on 2 x F. Tässä siis pakotekierrokset johtavat vaimenevaan tilanteeseen, mutta lopputulos on alkutilannetta vahvistava. Jos q > 1, tilanne "karkaa käsistä" (runaway), F-prosessi kasvaa rajatta, mutta tällaista ei tunneta, joten ilmeisesti vaimenevat tapaukset ovat vallalla. Toki oskilloiviakin ilmiöitä tunnetaan kuten ENSO, joka on tietynlainen pakoitettu heilahdussysteemi ilmakehän ja meren välillä.
Konsultti-
Viestit: 138
Liittynyt: 26.02.2009, 20:09:05

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Konsultti- »

Onko näin, että systeemiteoria ja systeemidynamiikka on ilmastotutkijoille täysin vieras ala?
Avatar
BorisW
Viestit: 1786
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja BorisW »

abc kirjoitti:Tapsa: "Miten sitten muuttuukaan lämmenneen ilman säteily suuntaan ja toiseen? Noilla kertoimilla ei kuitenkaan tasapainon saavuttaminen ole mahdollista muualla kuin malleissa."

Eiköhän tasapaino löydy S-B:n lain kautta: kun syntyy säteilyepätasapaino esim. antropogeenisen CO2:n säteilypakotteen kautta, niin S-B:n lain T^4 mukaan lämpösäteily voimistuu ja epätasapaino kutistuu. Jossain lämpötilassa ilmakehää lämmittävä teho ja sen oma ulossäteilyteho tasapainottavat toisensa ja päädytään uuteen tasapainolämpötilaan.


Minua suuresti ihmetyttää tämä Stefan-Bolzmannin lakiin takertuminen. Suurin ihmettelyn aihe on koko maapallon lämpötilan keskiarvoistaminen esim mainittuun 288 K asteeseen. Kun kuitenkin säteilyn määrä lasketaan lämpötilan neljänteen potenssiin, niin minun järkeni mukaan pienikin epätarkkuus lämpötilassa aiheuttaa suuren virheen. Mistähän tuo maapallon keskilämpötila on saatu ja paljonko se vaihtelee vuorokauden, vuoden ja vuosikymmenten saatossa?

Toinen ongelmakohta löytyy olettamuksesta, että maapallon pinnan suora säteily olisi tässä CO2 pakotteessa merkittävä kun runsaasti energia siirtyy korkeampiin ilmakerroksiin sekä vesihöyryn että pysty ja vaakavirtausten mukaan laajoille alueille.
Layman
Viestit: 283
Liittynyt: 17.02.2009, 10:56:46

Re: CO2-herkkyys ehkä suurempi kuin kuviteltiin

Viesti Kirjoittaja Layman »

abc kirjoitti:...........
Kun huomioidaan kasvihuone-efekti (ilmakehän emissiviteetti, e) ilman palautevaikutuksia, niin saadaan dT/dS =1/(4esT^3) = 0.3 °K/W/m^2, kun e:lle käytetään käypää arvoa 0.6. Kun huomioidaan vielä vesihöyryn palautevaikutus dT/dS nousee lukemaan noin 0.4 .................

Todellinen ilmakehä on siis enemmän kuin vain S-B lain mukaan toimiva säteilyjärjestelmä.....


Totta, imakehä on paljon monikutkaisempi kuin yksinkertainen musta kappale. Mutta millä tarkkuudella tätä emissiviteetinin "käypää arvoa" pystyy määrittelemään, ja miten se on määritelty?

Ei nimittäin tarvitse kovinkaan kauan yrittää laskea mustan kappaleen säteilyä, käyttää Modtrania tai muita opetuskäyttöön tarkoitettuja malleja ( kuten esim.
http://www.atmos.washington.edu/honors_ ... tions.html ) ennenkuin käy selväksi että pienikin emissiviteetin (tai albedon) muutos muuttaa lopputulosta (lämpötila) niin dramaattisesti ettei laskeminen enää ole mielekästä. Ellei siis edes pilvien vaikutusta osata ottaa huomioon oikealla tavalla moni asia kääntyy päälaelleen http://biocab.org/emissivity_co2.html .....
Vastaa Viestiin