Drivhuseffekten – et samspill mellom atmosfærens faktorer

Klimanytt 153, av Ole Henrik Ellestad

Et meget komplekst samspill mellom atmosfæren og solinnstråling, bio- og litosfæren utformer våre livsbetingelser på kloden. At en gass som CO2 med en konsentrasjon på 300-400 milliontedeler skal kunne dominere klimavaria-sjonene er usannsynlig. Da ville kloden ha utviklet seg helt annerledes. Det gjorde den ikke selv med nesten 20 ganger større mengde enn i dag. (Se KN 145, 147 og 150).

Atmosfæren formes av type og mengde av gasser, deres egenskaper, energitilførsel og -tap som gir termiske bevegelser, samt tyngdekraften. Tørr atmosfære bestå av 78% nitrogen, 21% oksygen og 1% edelgasser. 50% av gassmengden finnes under 5 km, og den halveres for hver 5 km oppover. Tallene endres når man tar med vann-damp som varierer mellom 3-7% i tropene, 1.5-3% i tempererte soner og tiendedels prosenter i polare områder og over 5 kilometers høyde. 90% av vannampen finnes under 5 km. I tillegg finnes sporstoffer som ozon (særlig i stratosfære), CO2, metan, natriumioner mm. 99% av stoffmengden finnes lavere enn ca 50 km.

Vanndampen har en ekstraordinær funksjon ved sine termiske og molekylære egenskaper. Det kreves en kalori å varme opp ett gram vann en grad C, ca 80 kalorier å smelte ett gram is til vann og vel 500 kalorier for å fordampe ett gram vann. De samme energimengder frigis om man respektivt fryser is eller kondenserer vanndamp. I tillegg absorberer den og emitterer stråling i langt større omfang enn CO2. Vanndampen blir dermed et dominerende element i troposfæren, reflekteres i vær- og klimavariasjoner og bidrar sammen med O2 og N2 til å utjevne dag- og nattetemperatur.

Med over 71% av jordoverflaten dekket av hav med et omfattende strømningsmønster, samt ytterligere arealer som innsjøer, vannveier, våtmarksområder og isbreer er atmosfærens tilgang på vannmolekyler «ubegrenset». Omløpstiden for vann er ca to uker. Dette gjør vann til en betydelig energi- og dermed temperaturregulator som avstedkommer følgende klimatiske hovedprinsipp: Jordens klima og dets variasjoner bestemmes av solinnstråling, atmosfærisk oksygen og nitrogen, kvasilikevekten mellom vann, is og vanndamp, jordoverflatens beskaffenhet (bio- og litosfære) samt tyngdekraftens påvirkning av gassene. Dette påvirker også strømningsmønstre vertikalt og horisontalt i både atmosfære og hav.

Drivhuseffekt - standard atmosfæreFiguren viser en såkalt standard atmosfære (per definisjon) med høyde i km langs vertikal akse og temperatur (Kelvin, 1C = 1K, 0 C = 273 K) langs horisontal akse. Forskjellige lag med høyst ulike egenskaper er dannet. Fra jordoverflaten og ca 16 km opp i tropene kalles den troposfæren (avtar mot polene til ca 8 km).

Endringen skyldes at oppvarmingen fra solen og bakken er størst i tropene. Den varme luften stiger opp og avkjøles gradvis med ca 0.65 C per 100 m.

Et tynt lag, tropopausen, leder til stratosfæren som fortsetter opp til ca 50 km. Der er det vesentlig mindre gasser og dermed lavt trykk. Dannelse av ozon og absorpsjon av innkommende UV-stråling (17-30 km) gir en stigende temperatur med høyden. Motsatt troposfæren er temperaturen i tropopausen høyest over polene, -55 C mot -80 C ved ekvator. I stratosfæren inntrer også det godt beskrevne periodiske fenomenet Kvasibiennale oscillasjon (QBO).

Etter overgangsfasen stratopausen kommer mesosfæren opp til 85 km med avtagende temperatur. I den påfølgende termosfæren stiger igjen temperaturen til over 1500 C. Dette skyldes nedbremsing av ioner og partikler (meteoritter) som kommer inn i atmosfæren. Fra ca 500 km følger eksosfæren. Meso- og termosfæren kalles ofte ionosfæren. Opp til ca 90 km er forholdet mellom gassene omtrent konstant (unntatt vanndamp).

Drivhuseffekt - ikke standard atmosfæreNeste figur viser standardatmosfæren (definisjon) i grønt, typisk atmosfære ved polene i blått og en tropisk med mye høyere vanndamp i rødt. Et hovedtrekk ved den polare atmosfære er inversjon med temperaturstigning den første kilometer før den får omtrent samme forløp som standard-atmosfæren.

Overflaten avkjøles ved å fordampe vann som følger oppad-gående luftstrømmer (konveksjon). Etterhvert kondenseres / krystalliserer vanndampen til ørsmå dråper/partikler som danner skyer. Vi kan ofte se at skyenes nederkant danner en markant grense, men fra fly er øvre grense svært så variabel. Karakteristiske typer dannes i ulike høyder. De har ulike egenskaper mhp. refleksjon og absorpsjon av innkomm-ende sollys og utgående stråling. Når partiklene/dråpene vokser seg større vil de falle ned som snø eller regn.

Skyene reflekterer og absorberer deler av sollyset tilbake til verdensrommet. De absorberer/sprer også utgående stråling fra bakken i deres område. Der det er skyer (63-68% av jordoverflaten) er det temperaturen i deres øvre lag som i hovedsak bestemmer utstrålingen (Stefan-Boltzmanns lov) ikke variasjonen i CO2 eller bakketemperatur. FNs klimapanel har konkludert med at de viktige skyegenskapene som påvirker mange ganger mer enn dobling av CO2, er dårlig forstått.

Fra og med stratosfæren og oppover vil økt CO2 bidra til mer utstråling, mens i troposfæren vil det være frekvens-områder der utstrålingen avtar. Den totale effekt av CO2-endring blir litt som en termostat i litt ubalanse, beskjeden og uten mulighet for noe alarmerende «tipping point». Og IPCC-spådommene blir enda mindre realistiske når vann-dampmengden i viktige områder er redusert, hvilket gir økt utstråling. Den komplekse atmosfæren er mer sinnrikt innrettet enn det IPCCs beregningsmodeller har inkorporert. Bare dette lille «glimt» av atmosfærens kompleksitet tilsier at IPCC-modellene umulig kan beregne effekt av dobling av CO2 på et prosentpoeng med særlig pålitelighet og nøyaktighet.

Neste uke skal vi se på IPCCs påståtte tilbakestråling fra CO2 og hvordan den i store trekk er i strid med teorien med unntak for polområdene. Men der viser det seg at Antarktis avkjøles og oppvarmingen i Arktis er påviselig mest influert av variasjoner i havstrømmer.

 

4 thoughts on “Drivhuseffekten – et samspill mellom atmosfærens faktorer

  1. Den enkle dogmatiske IPCC-forklaringen er jo at stråling fra CO2 blir sendt ut i alle romlig retninger. Halvparten går da tilbake til jordoverflaten. Mere CO2 vil da returnere mer til jordeoverflaten. Men termaliseringen bidrar til konveksjon som bringer varmen oppover. I tillegg vil tilbakestrålingen foregå fra skyenes underkant uavhengig av CO2 (68-63% av overflaten). Et annet poeng er at absorpsjonsbåndene blir smalere ved lavere temperatur og mindre kollisjoner. Det skjer oppover i troposfæren. Derfor vil stråling fra høyere lag i hovedsak bli absorbert av CO2 i lavere lag, bli termalisert eller sende halvparten oppover osv.
    Men dette er avhengig av temperaturprofilen som da er litt annerledes ved polene for den aller nederste delen. Og kanskje i lokale områder, f. eks en kald stille vinterdag med inversjon. Men dette er bagateller i det store bildet.
    Det går nok et par KN før neste «kapittel» kommer. Vi får ta drivhuseffekten litt porsjonsvis, for det skjer så mye på andre fronter som er viktig å informere om.

  2. Men allikevel har vi laget et forbud mot KFC gasser, der var vel konsentrasjoen lavere enn CO2 i dag?

    • KFK er som de øvrige kjemiske stoffer i atmosfæren, inklusive natriumioner (Fraunhoferlinjer) mm, et sporstoff. og ikke noe mer. Man kan se på absorpsjon av stråling som i troposfæren termaliseres og inngår i det store termodynamiske systemet som er beskrevet.
      Problemet med KFK er menneskeskapt og hausset opp. Kjell Henriksen og medarbeidere har publisert periodiske endringer innen 18.5% lenge før KFK kunne ha særlig teoretisk betydning. De refereres ikke til i debatten – som de 180 000 målingene for CO2 som Beck har systematisert. Det er direkte pinlig vitenskap. KFK inngår i noe atmosfærekjemi på samme måte som klorioner. En del av disse er tilgjengelig fra havet såvel som vulkanutbrudd.
      Som nevnt det er utstrålingsforholdene som teller – også i forhold til IPCCs teori.
      Ser man på den viktigste komponenten som absorberer kraftigst i utstrålingsvinduet, så er det ozon. Bakkenært ozon øker. Det snakker få om. For det er jo et problem når det blir mindre.

  3. Først, takk for et saklig og informativt bidrag.
    Ved å sette vannets omfattende og komplekse påvirkningsforhold for atmosfæren opp mot AGW/CO2-hypotesens simplifiserte drivhusantakelser rundt CO2, synliggjøres hypotesens undervurdering (bevisste nedtoning?) av vannkretsløpets komplekse bidrag til klimaregulering.
    Jeg ser derfor med stor forventning fram til Ellestads kommende omtale av IPCCs påstander om tilbakestråling fra CO2, som mer og mer framstår som et justeringstrick for å få «oppvarmingskabalen» til å gå opp: Verken fysisk teori eller historiske observasjoner synes nemlig å kunne støtte IPCCs følsomhetsestimater og tilhørende drivhusantakelser.
    Jeg er også spent på Ellestads nærmere utdyping av hvordan denne tilbakestrålingen «i store trekk er i strid med teorien med unntak for polområdene», herunder opp mot at Atlanterhavet (foreløpig mest tydelig gjennom AMO i Nord-Atlanteren) synes å gå mot en stadig sterkere nedkjøling. Dvs. at vi her ser de første observerte (ikke modellerte!) tegn til at de historiske 30/60-års syklene går sin gang uten å la seg forstyrre av IPCCs CO2-antakelser.

Legg inn en kommentar