Det er SOLA som styrer klimaet

Drivhuseffekten – Positiv eller negativ tilbakekopling fra vanndamp?

Klimanytt nr 273. Redaktør: Ole Henrik Ellestad.
Forfattet av Jan-Erik Solheim.

En viktig del av «drivhuseffekthypotesen» er at mer CO2 fører til oppvarming som gjør at mer vann fordamper. Økt vanndampinnhold i atmosfæren vil føre til mer absorpsjon av infrarød stråling fra bakken. Dette fører til ytterligere oppvarming siden vanndamp er 25 ganger mer effektiv enn CO2 til å absorbere varmestråling. Denne økte oppvarmingen fører til at luften kan holde på enda mer vanndamp som fører til enda mer oppvarming … Dette kalles positiv tilbakekopling og fører til KLIMAKATASTROFEN vi hører om daglig. Med en slik drivhuseffekt ville det neppe være levelig på jorda.

Fra Arve Gustavsen som er ekspert på styringssystemer på skip har vi fått følgende om en styringsmodell for skip som er et godt eksempel på tilbakekoplinger.

En enkel styringsmodell for skip

I et dynamisk system så styres Prosessen (1) av Avviket (D) mellom Referanse (A) og Tilbakekoblingen (C) ved at: Avvik = Referanse – Tilbakekobling.
I et stabilt system med negativ Tilbakekobling gjennom en tilpasning (2), styres Prosessen kontinuerlig inn mot en stabil driftssituasjon.

Avviket svinger derfor bare svakt rundt den Referanseverdien som styrer Prosessen. I tegningen finner vi Prosessen (1) som styres av signalet fra Forsterkeren (3). Det er da Avviket som bestemmer hvor kraftig prosessen skal styres.

Eksempel på regulering der et skip er Prosessen

Når et skip beveger seg mellom to havner, er skipets kurs er satt inn som Referanse, og der skipets hastighetsvektor bestemmer Tilbakekoblingen.

Det resulterende Avviket i kurs dreier automatisk på skipsrattet slik at skipsroret korrigerer opp skipets kurs. Tilsvarende forhold har en for fly i luftfarten. Her er oppgaven enkel, å følge en på forhånd definert kurs. Mer avansert blir det når hele reisen presenteres som et sett av knekkpunkter mellom rette kurslinjer. Da må det legges inn intelligens som tar hensyn til skipets egenart slik at også passasjeren ivaretas ved en uventet kursendring.

En ustyrbar prosess

Ustabile forhold oppstår i urolig sjø da det kan oppstå oscillasjoner på grunn av den periodiske støyen som bølgene skaper. Da kan det oppstå midlertidige Positive Tilbakekoblinger, men da bare på grunn av oscillasjoner. Slike tilstander kan unngås dersom designeren av løsningen hadde hatt den rette forståelse av støyens vesen. Dersom slike forhold oppstår, overtar rormannen.

Positiv tilbakekobling

Når fortegnet på tilbakekoblingen skifter fra minus til pluss, kommer et slikt styringssystem fullstendig ut av balanse. For et skip kan dette være katastrofe, spesielt i trange farvann. Skal noe styres så er det et krav at tilbakekoblingen er negativ.

Eksempler på positiv og negativ tilbakekopling

Virkningen av tilbakekoplinger er forskjellig hvis vi har en prosess som øker eller minker. Til venstre en prosess som øker med tiden, med positiv (rød) og negativ (blå) tilbakekopling. Vi ser at den negative tilbakekoplingen reduserer den opprinnelige virkningen (sort kurve).

Det motsatte skjer for en prosess som minker med tiden i figuren til venstre. Her ser vi at en negativ tilbakekopling (blå kurve) redusere nedgangen, mens en positiv tilbakekopling (rød kurve) fører til et raskere fall i kurven.

Prosessene går fra venstre mot høyre over tid i begge figurene.

Hva skjer med temperatur når vanndamp øker?

Carl Bremer1 har undersøkt hvordan temperaturen har variert på tørre eller fuktige dager i sin målestasjon i hjembyen Prescott i Arizona. Han leste av temperatur og fuktighet hver halve time i 38 dager og sorterte disse i dager med mer eller mindre enn gjennomsnittlig luftfuktighet. Resultatet for tiden mellom soloppgang og kl. 14 er vist i figuren nedenfor.

Vi ser at middeltemperaturen på tørre dager (1) er to grader høyere enn på fuktige dager (2). Siden temperaturen øker fra soloppgang til ut på ettermiddagen, så er dette negativ tilbakekopling.

Han gjorde samme forsøket for perioden fra kl. 15 til soloppgang neste dag. I denne perioden sank temperaturen og han fant at temperaturen de fuktige dagene falt mindre enn de tørre dagene. Også et tegn på negativ tilbakekopling. Summerte han over hele døgnet var virkningen størst på oppvarmingsdelen, så resultatet ble en lavere middeltemperatur på de fuktige dagene.

Negativ tilbakekopling gir kaldere dag og varmere natt

Når sola kommer opp om morgenen stiger temperaturen til et maksimum et par timer etter kl. 12 lokal tid. Er det fuktighet i bakken brukes noe av varmen til å fordampe vann. Det blir ikke fullt så varmt. Det er negativ tilbakekopling som fører til lavere dagtemperatur.

Om kvelden og natten synker temperaturen. Hvis det er høy fuktighet så synker ikke temperaturen fullt så fort. Med høy fuktighet vil mer vanndamp kondensere til vanndråper – denne prosessen frigir varme. Med mange dråper får vi skyer eller tåke som stopper stråling fra bakken og holder på varmen. Vi ser dugg i gresset i de tidlige morgentimer. Vi opplever mindre avkjøling enn om det hadde vært tørt. Det er negativ tilbakekopling.

Virkning av fuktighet på årsbasis

Bremer sammenlignet også årsmiddeltemperaturen for byer med lav gjennomsnittlig fuktighet med byer med høy gjennomsnittlig fuktighet på samme breddegrad.

I figuren til venstre er middelverdier for fuktighet (blått) og temperatur rødt (sammenlignet mellom byene Riyadh i Saudi Arabia (1) og Bogra i Bangla Desh (2).

Vi ser at årstemperaturen er 5 grader høyere i den tørre byen Riyadh.

Også i Norge spiller fuktigheten en stor rolle

Vårt klima styrers i høy grad av tilført varme fra varmere strøk lengre sør. Enten ved Golfstrømmen som varmer vår kyst eller varme vinder fra sør og sør øst. I områder som er skjermet fra kystvindene og når vinden stilner, opplever vi daglige sykluser med negativ tilbakekopling så lenge det er fuktighet i bakken. Vi har mange ganger hørt meteorologen fortelle om ustabile (fuktige) luftmasser og mulighet for ettermiddagsbyger i innlandet. Med byger blir det kjøligere. Men blir bakken tørr, og luftfuktigheten lav, så kan vi oppleve varme dager og kaldere netter – slik det er i ørkenstrøk.

Konklusjon: Stabilt klima – ingen katastrofe

Takket være vann som dekker mer en 70 % av planetens overflate og vannets evne til å holde på varme og fordele den over kloden sammen med en atmosfære som bidrar med trykk og fordelingsmekanismer, har vi et usedvanlig stabilt klima sammenlignet med andre planeter. Temperaturen på overflaten bestemmes av utstråling fra sola, jordas beskyttende magnetfelt, hva som slipper gjennom atmosfæren og hva overflaten reflekterer eller absorberer av varme. Varme strømmer alltid fra det som er varmere til det som er kaldere. Bra for oss som lever langt nord.

1 Carl Brehmer, The Greenhouse Effect Explored – Is Water Vapor Feedback Positive or Negative?, fra boka The Sky Dragon Victory Lap, Stairway Press, Kindle utgave.

16 kommentarer

  1. I min første litt sleivete kommentar, prøvde jeg å minne om den enorme nedkjølingseffekten selve fordampningen har på jordoverflaten som ekstremt effektivt buffrer temperaturen fra sol i senit. (Ref. feks temperatur variasjoner time for time på yr.no og søk om Honolulu (Hawaii – havnært sted) kontra Kufra (Libya – Sahara) på omtrent samme breddegrad og bli overbevist om hvordan fordampningen utgjevner temperaturen; kaldere dag og varmere natt.

    Den andre effekten er jo selve vanndampen H2Og som stiger opp som også riktignok har større evne til å absorbre utgående (og inngående) IR-stråling. MEN viktigere i denne sammenheng synes meg å være at H2O-gass/damp absorberer også deler av emf-sperkret som er MERE enerigrik og nær synlig lys. NETTOEFFEKTEN AV MERE H2O gass/damp i atmosfæren vi derfor være at MINDRE strålingsenergi treffer jorda og dermed i sin tur vil føre til at MINDRE varme også skal stråles/fordampes/»konvekteres – oppadgående varm luft) skal bort fra jorda (selv om varmestrålingen ut – går litt saktere).

    En tredje effekt som økt vanndamp har i atmosfæren er jo det selvfølgelige at det før eller siden vi gi økt skydannelse. Skyer – spesielt – lave skyer har den effekt som alle vet at den skjermer for sola (blir alltid kaldere når sola går inn bak en sky – ikke sant?) osv. Men oversyet vær gjør jo også at nettene ikke blir så kalde – igjen vises noe av vannets enorme evnet til å utgjevne temparaturen på jorden og gjøre det fint å være her.

    PS: Skyer er jo små vanndråper og ikke vanndamp og har et enda mer effektiv absorberer av et bredere emf-spekter enn vanndamp (H2O-gass).

  2. Håper dette har faglig relevant ifht Solheims utmerkede introduksjon til vanndampsproblematikken:

    En studie (Drotos et al 2020) har nylig testet nettopp tilbakekoplingseffekten av vanndamp i en fysisk modell, jfr. studien «Global variability in radiative-convective equilibrium with a slab ocean under a wide range of CO2 concentrations».
    Studien hevder at klimasensistiviteten for CO2 går mer og mer mot null dess mer CO2-konsentrasjonen øker(!!). Eksempelvis vises at en ~4450 ppm CO2 konsentrasjon gir kjøligere klima enn observert i den preindustrielle æra (der man opererer med 278 ppm). Forklaringen som studien gir er at en selvforsterkende skybasert tilbakekoplingsmekanisme (cloud feedback mechanism) kjøler jorden i en størrelsesorden av “as large as 10 K” ved varmemetning.
    Link: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/16000870.2019.1699387

    Disse funnene står ikke alene:
    En annen ny studie (Zhang et al 2020) har brukt kontrollerte utendørs eksperimenter (mesocosms) for å vise at CO2-konsentrasjoner på 3200, 7500, og 16,900 ppm kan ses i sammenheng med KALDERE temperaturer enn i tilsvarende utendørs eksperimenter med 480 ppm CO2-konsentrasjoner.
    Link: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1907/1907.06044.pdf

    I Drotos et al., 2020 sier en forskergruppe nå altså – tilsvarende – at jordens klimasystem har en innebygget selvforsterkende NEGATIV skybasert tilbakekoplingsmekanisme som er så kraftig at “at CO2 concentrations beyond four times the preindustrial value, the climate sensitivity decreases to nearly zero as a result of episodic global cooling events as large as 10 K”.

    Dette er jo et kraftig angrep på den rådende CO2-hypotese. Så her må vel ventes ett av to utfall: Enten mobilisering av de velkjente debunk-angrep eller dundrende taushet. Det er ikke så mye nytt under himmelen på den siden ennå, må man tro 🙂

  3. Skulle gjerne sett en grundigere analyse. At varm luft kan holde på mer fuktighet i kombinasjon med økt global temperatur må jo være en essensielt å adressere. At vinden fører med seg tørrere luft som fortrenger fuktig luft betyr jo bare at fuktigheten er flyttet til et nytt sted, tenker jeg i mitt stille sinn.

    1. At varm luft kan holde på mer fuktighet i kombinasjon med økt global temperatur, er adressert gjentatte ganger av professor Ellestad, både i Klimanytt og i kommentarfeltene her.

      At luftfuktigheten øker ved havoverflaten gjør ikke annet enn å forsterke vanndampens konveksjon. I høyere luftlag observeres det synkende luftfuktighet, både som relativ og spesifikk luftfuktighet.

      1. Artikkelen vurderer vel bare hvordan vanndamp i lavere luftlag påvirker. Men tatt i betraktning at man er så opptatt av vanndamp i høyere luftlag, må vel det bety at man forventer en helt annen effekt der? Så hva skjer når vanndampinnholdet i høyere luftlag begynner å stige igjen? Vil det da bli kjøligere?

        1. Målinger av vanndamp i ulike atmosfærelag viser at vanndampn i de lavere lag øker noe, men avtar i høyere lag – der IPCCs modeller beregner en økt forsterkning. Dette har vi omtalt flere ganger. Dernmed ingen forsterkning, f.eks i hot spot området som er det manglende bevis for IPCCs teori.

          1. Ellestad.

            Vet du noe om temperaturendring i de samme områdene som det observeres mindre vanndamp (i høyere lag av atmofæren)? Dersom temperaturen minker der skjønner jeg det godt. Dersom temperaturen stiger der betyr vel det at relativ fuktighet har gått betydelig ned i de områdene… (?)

            1. Du kan se detaljene på climate4you for T og vanndamp konsentrasjon.
              IPCCs alt for enkle beregningspremiss om lik relativ fuktighet holder ikke. Det blir for grovt, og det påvirker selvfølgelig beregningene av et lite tall for økt CO2-effekt.

          2. Klimarealistene erkjenner (dere angir positiv klimasensitivitet, dog lav) at mer CO2 fører til økt temperatur, som igjen fører til mer utdamping av CO2 fra havet, som igjen fører til mer varme. Altså en positiv tilbakekobling. Er det noen spesiell grunn til at mer vanndamp i høyere luftlag ikke skulle virke på samme måte som CO2?

            1. Klimarealistene benytter den kunnskapen som er etablert innen infrarød stråling og molekyler, et eget felt innen fysikk/kjemi med lover fra 1760 (Lambert). De grunnleggende teoretiske og spektrale forhold er oppsummert for en rekke molekyler gjennom bøkene til prof. Gerhard Herzberg fra slutten av 1930-årene, men ajourført fremover. For dette (og øvrig forskning), som ofte kalles spektroskopikernes bibel, fikk han Nobelprisen i 1970. Hans bøker og tilhørende informasjon er benyttet innen en rekke fagområder og problemstillinger inklusive klima.

              Denne kunnskapen benyttes av klimaskeptikere, også oss. Det er således ingen erkjennelse av IPCCs teorier. For denne
              kunnskapen benyttes innen klimaforskningen på ulik måte og med ulik bruk av argumenter. Deler av IPCC-leirens måte å bruke den på er sammenfallende med våre syn. Andre deler vil i ettertid ikke fremstå som IPCCs beste vitenskapelige øyeblikk, inklusive historikken.

              Det er ikke bare absorpsjon saken dreier seg om. Kirchoffs strålingslov fra 1859 sier at et molekyl absorberer og emitterer like godt. Kombinert med Stefan-Boltzmans lov vil det medføre at dersom temperaturen hadde vært konstant oppover i atmosfæren ville mengde og type IR-absorberende gasser ikke hatt noen betydning for drivhuseffekten.

              Det er således temperaturprofilen oppover som kan medføre en temperaturpåvirkning av atmosfæren. Dermed vil absorpsjon og tilhørende energi måtte settes i sammenheng med de andre temperaturpåvirkende prosesser. Det er komplekst og en av årsakene til modellenes svakhet. Det inkluderer bl.a. konveksjon, gasslover, vanndampens varmeledende egenskaper og latent varme.
              Dette er store energimengder der IPCCs noe enkle beregning av effekt fra økt CO2 blir bagatellmessig og mindre enn usikkerheten.

              Så til ditt spørsmål. Vanndampen har svært forskjellige egenskaper fra CO2 og konsentrasjonen endrer seg 7000x i atmofæren. det påvirker atmosfærens spektrale egenskaper. Den emiterer også. Dens effekt må baseres på målinger av mengden. De viser at det er mindre vanndamp i de atmosfærelag IPCC beregner forsterket vanndampeffekt. Det er således ingen forsterkning – faktisk er det en svekking av CO2s effekt – en negativ forsterkning. Det reduserer en allerede svak initiell effekt fra CO2-økning.

  4. Dersom en på seriøst grunnlag vil diskutere årsaker til klimaendringer må en gjøre det på naturvitenskapelig grunnlag.
    Drivkraft til endringer over alt i universet, inklusive vår klode, er energi og forflytning av energimengde gjennom utveksling mellom medier som sol og jord og innen medier, som f.eks. jordens atmosfære.
    Ta for eksempel to bidragsytere til energiinnhold i atmosfæren; CO2 og vann (H2O).
    CO2: antall molekyler CO2 i et gittvolum luft er lik antallet molekyler totalt, multiplisert med 400 ppm. Multipliser antallet CO2 – molekyler med den energimengde hvert molekyl absorberer, og en har mengden energi som kontinuerlig absorberes i atmosfæren av CO2.
    H2O: med det samme volumet atmosfære, finn den vannmengde i gram som føres opp i atmosfæren ved fordampning ved hjelp av energi fra sola, som gir relativ fuktighet 60% ved temperatur +15 C. Multipliser antall gram fordampet vann med fordampningsvarmen. Da finner den mengden energi som kontinuerlig føres opp i atmosfæren ved fordampet vann.
    Sammenlikn disse to størrelsene, og en finner hvilket av disse to elementene som fører mest energi opp i atmosfæren, og hvilket element som bidrar mest til klimaendringer.

  5. Interessant tema!

    Men er det ikke litt lettvint å avfeie positiv tilbakekopling av vanndamp baser på målinger på en stasjon?
    Drivhuseffekt fra vanndamp virker på samme måte som drivhuseffekt fra CO2 => En global effekt. Jeg undrer meg derfor på relevansen til korrelasjonen mellom lokal temperatur og lokal luftfuktighet for hvorvidt tilbakekoplingen til vanndamp er positiv eller negativ. Det jeg prøver å si er at jeg tror andre faktorer (lokale væreforhold) er viktigere for lokal temperatur enn luftfuktiget…

    Vanndamp-tilbakekoplingen predikeres fordi en varmere atmosfære evner å holde på mer vanndamp før det felles ut fukt (skydannelse). Dette er gitt av termodynamiske lover / tilstandlikning for fuktig luft. Det betyr f.eks at en varm atmosfære med 60% luftfuktighet har mer vanndamp enn en kaldere atmosfære med 60% luftfuktighet. Nå er jeg ikke klimaforsker men jeg synes det lukter positiv tilbakekopling av dette!

    I første avsnitt skildres et bilde av at global temperatur vil å løpe løpsk dersom vanndamp-tilbakekoplingen er positiv. Jeg tror ingen seriøse klimaforskere påstår det. Det er mange andre tilbakekoplinger som virker. Jeg tror en av de viktigste dempende faktorene er Stefan-Boltzmanns lov sier sier at jorda frigir varme proporsjonalt med global temperatur i fjerde potens. Denne vil «stoppe» alle potensielle tilbakekoplingsprosesser på et eller annet tidspunkt.

    1. Hagen. Se ovenstående kommentar til Bergene. Det måles ikke ved en stajon. det måls av satellitter over hele kloden og bekrftes av værballongmålinger.

  6. Ja takk Gud for at vi har havet :), hva skulle vi gjort uten det – da måtte vi jo bært båtene 🙂

    Liten respons her fra Las Palmas. Merket jeg unngikk heteslag her fordig jeg svettet såpass mye under joggeturen på hele 2 timer (godt å skryte litt da), selv uten og drikke. Svetten og vannet som fordamper på huden gjør jo hele kroppen ganske kjørlig. Godt at 70 % av jorda er dekket av vann + store deler av fuktige landområder som kan «svette» og avkjøle kloden får så mye som skal til uansett tropisk sol etc. Skal jo litt til å nå noe tipping point her når gjennomsnittsdybden på havet er over 4000 m – litt å ta av før alt er fordampet liksom.»

    Etterspør gjerne mer stoff om negativ feedback av H20 og havet som mega «temperatur-puffer».

  7. Bra inlägg.

    Jag lägger till.

    Ännu har ingen lyckats detektera ökad växthuseffekt som funtion av ökad halt CO2 i jordens atmosfär.

    De enda klimatsimuleringsprogram IPCC godkänner baseras på laboratoriemätninghar som gäller om CO2 finns i ett 3m tjockt lager runt jorden. då ger en fördubbling 1C i ökad växthuseffekt, då det inte räcker för hotet har som du skriver försärkningseffekter lagts till.

    Jordens utstrålade spektra har mätts från satellit sedan 1970 och inte en enda watt har kunnat finnas i koldioxidens verksamma band.

    Den första studien på detta jämförde 1970 med 1997 och publicerades i Nature 2000 utan att funnit minsta ökning som funktion av ökad halt CO».

    Den andra och hittills enda som hävdar att den funnit ökad växthuseffekt som funtion av ökad halt CO2 är ett typexempel på cherry picking bara byt till Colorado för samma period och halten vattenånga minskar då halten koldioxid ökar, liksom globalt 1940-1970 1988-1992, den publicerades med i Nature 2015.

    Det vore enkelt att finna en signal i atmosfären i våglängden 15µm som bara påverkas av CO2 som växthusgas om den fanns över 150 ppm.

    Halten varierar starkt mellan regioner och årstider till det finns plötsliga lokala utsläpp.

    Klimataktivister är i sanning vetenskapsförnekare.

Kommentarer er stengt.