IPCCs Klimafortelling 2 – Hvorfor CO2 kun er en svak drivhusgass?

Klimanytt nr. 282. Redaktør: Ole Henrik Ellestad.
Forfattet av Ole Henrik Ellestad.

IPCCs Klimafortelling er laget mer for å selge et produkt til lekfolk enn å reflektere vitenskapen. Fokus på CO2-molekylets absorpsjon av stråling og oppvarming overdrives, mens likeverdig evne til emisjon og avkjøling nedtones. Veletablerte fysikk-lover benyttet ukomplisert i andre fagfelt fordreies når klima skal formidles. Uten dette er CO2 en svak drivhusgass uten noen trusler for kloden – slik historien dokumenterer.

IPCCs Klimafortelling 2

IPCC-tilhengernes Klimafortelling er bygget på retorikk og enkle forhold som skal overbevise lekfolk (Dette er del 2, se del 1 i KN 268). I 100-200 år skal det ha vært kjent at CO2 absorberer infrarød stråling og derved blokkerer energitransporten ut i rommet hvilket medfører økt temperatur i atmosfæren – drivhuseffekten. Antropogene utslipp bidrar ytterligere til temperaturøkning i atmosfære og hav i et omfang som nå dominerer klimavariasjonene. Det er klimakrise med store skader om ikke utslippene reduseres.

Men selv de refererte arbeidene som var i en gryende fase av utviklingen, konkluderer med at CO2 er en svak drivhusgass. Vanndamp dominerer og er en meget sterk drivhusgass. Både Arrhenius i revidert artikkel i 1906, og Knut Ångstrøm, professor i fysikk i Uppsala bekreftet dette i 1900 og konkluderte at absorpsjonseffekten til CO2 er beskjeden ved konsentrasjoner over 0,02 % (200 ppm). Vanndamp dominerer (KN150, KN153, KN273, KN160 og KN145, KN147, KN194).

IPCC setter oppvarmingsbidraget fra antropogent CO2 til ca 1.8 Watt per m2 (3.7 W/m2 ved CO2-dobling). Sammenlignet med solens gjennomsnittlige innstråling på ca. 340 W/m2 og konveksjon samt den effektive hydrologiske syklus med transport av 80-100 W/m2 (25% av energien) oppover i troposfæren er det meget beskjedent, langt mindre enn usikkerheten i beregningene. Andre påviste feilkilder er også langt større. ‘Science is not settled’.

Veletablert naturvitenskap om molekyler og stråling

Den naturvitenskapelige fremstilling av atmosfærens strålingsforhold bygger på fire veletablerte fysikklover utviklet uavhengig av klimaspørsmålet: Om molekylers absorpsjon av stråling (Lambert-Beer 1760/1852), de samme molekylenes likeverdige evne til å emittere stråling (Kirchhoff 1859), at emisjon av stråling er sterkt temperaturavhengig (Stefan-Boltzmann 1884) og den temperaturavhengige, spektrale intensitetsfordeling er basert på lyskvanter (Plancks strålingslov 1901).

I laboratoriemålingers lukkede system benyttes kontrollerte lyskilder med kjent, konstant intensitet som greit kan måle molekylenes absorpsjonsegenskaper som følger Lambert-Beers lov (logaritmen til forholdet mellom utstrålingsintensitet (Io) og målt intensitet (I) er en absorpsjonskonstant (a) karakteristisk for absorpsjonsbåndet multiplisert med mengden av stoffet som lysstrålen passerer (konsentrasjon (c) x veilengde (l); lnIo/I=acl).

Logaritmisk forhold medfører at de første molekylene har en sterk effekt som raskt fortapes ved flere molekyler. Benyttet innen klima viser Figuren at isolert vil de første 20 ppm CO2 kunne varme opp atmosfæren med energier svarende til ca 1.7 C, mens det kun blir ca 0.07 C for 20 ppm økning ved dagens nivå rundt 400 ppm (0,04 %). Rød linje viser førindustrielt nivå på 280 ppm, sort linje viser dobling til 560. Over 200 ppm (0,02 %) har CO2 liten effekt, kun ca 1 C ved dobling.

Ifølge Kirchhoffs lov vil et molekyl med god absorpsjonsevne ha tilsvarende god emisjonsevne. Ved samme temperatur innstilles en likevekt uten netto energiopptak uavhengig av type og mengde av molekyler involvert. Men varierende atmosfærisk temperaturprofil vil gi en forskjell der emisjon fra lavere emisjonstemperatur (oppover i atmosfæren) medfører mindre emisjon og ‘oppvarming’, mens høyere atmosfæretemperatur (ved bakken) gir avkjøling.

Men naturen er ikke en stabil kilde som avgir stråling gjennom et rør. Over kloden varierer temperaturen mellom -97 C til 55 C i et mangfold av overflateegenskaper som ikke tilfredsstiller Stefan-Boltzmanns lov og varierer over døgnet og årstider. Atmosfæren er et åpent system med mange prosesser, og mengden CO2 som strålingen passerer varierer med høyden over havet. Fra et strålingssynspunkt er derfor temperaturprofilen essensen i ‘regnestykket’. Det illustreres godt ved at i troposfæren blir det netto oppvarming (størst bidrag), men ikke i Antarktis som får avkjøling i likhet med stratosfæren og termosfæren. Det blir ikke noe ‘tipping point’ og ‘het klode’ av det. Mer om det i senere Klimanytt.

Velkjente teorier

Kunnskapen og prinsippene om CO2-molekylets og de mindre molekylers strålingsegenskaper har vært veldokumenterte og ukontroversielle siden Gerhard Hertzberg utga sitt andre bind i firebind-serien*; «Molecular Spectra and Molecular Structure: II. Infrared and Raman Spectra of Polyatomic Molecules» i 1945. Herzberg sammenfattet den etterhvert etablerte kvantemekaniske teori og målinger for molekylers absorpsjon og emisjon av ulike typer strålinger. Det ble raskt et standard verk, kalt den spektroskopiske bibel, hyppig brukt innen betydelige deler av fysikk og kjemi inklusive astrofysiske identifikasjoner av gasser i himmellegemers atmosfærer (emisjon) og i klodens klima.

Referanseverket ble ansett for å være en sterkt medvirkende årsak til at han fikk Nobelprisen i kjemi i 1971 for «bidrag til kunnskapen om elektroniske strukturer og molekylers geometri» Dette benyttet han i sine studier av spesielt frie radikaler. Til sitt Nobelforedrag ble han introdusert som verdens ledende spektroskopiker. I dag er IR-data om molekyler samlet i databaser som MODTRAN og HITRAN som også kan knyttes til beregninger. Det er ikke her uenigheten ligger, men i sammenkobling med øvrige atmosfæreprosesser.

Konklusjon

Absorpsjon og emisjon av stråling i molekyler er en del av den grunnleggende fysikken, veletablert på vitenskapens premisser, og benyttes ukontroversielt innen en rekke fagdisipliner. Det er i koblingen mellom disse premissene og de mange komplekse og til dels kaotiske termodynamiske prosessene i atmosfære og hav at det blir manglende forståelse og alt for komplekst. Det er i denne kunnskapsmangelen at den politiserte forskningen oppstår. Tunge politiske beslutninger søkes legitimert gjennom politisk ensrettet forskning, ensidig formidling og indoktrinering om at de har vitenskapen på sin side.

7 thoughts on “IPCCs Klimafortelling 2 – Hvorfor CO2 kun er en svak drivhusgass?

  1. Interessant er også det faktum at den russiske klimamodellen kommer nærmest i sine temperaturprojeksjoner fra 1998 og utover. Årsaken er muligens at de regner med en svak negativ tilbakekoblingseffekt fra skyer, mens de andre klimamodellene regner med en positiv tilbakekoblingseffekt. Observasjoner i naturen vil alltid være fasiten.

  2. Der er riktig at det direkte bidraget fra CO2 er ca 1°C oppvarming ved en fordobling av CO2 konsentrasjonen, men det interessante er hvor stor den totale klimafølsomheten er når også tilbakekoblingsmekanismer inkluderes (vanndampkonsentrasjonen, is/snø-albedo, høye og lave skyer, forgrønningsalbedo osv). Da blir klimafølsomheten mye større (ca 3°C). Her vises resultatet av 142 studier som er publisert i perioden 2001 – 2018. Disse baserer seg på mange forskjelligle metoder. https://drive.google.com/file/d/1VYLDrpXqtAf3ta1ch5ATmPVqtS8bjyUM/view?usp=sharing

    At CO2 er en svak klimagass er forøvrig bare riktig dersom man sammenlikner de ulike klimagassene molekyl for molekyl. Det totale bidraget er imidlertid stort pga den store økningen av CO2-konsentrasjonen noe som kan illustreres ved satellittmålinger av strålingsspekteret for jorda
    https://drive.google.com/file/d/15UOBxB6CKEqLYaCZdDs0gWSoI2rqVp6m/view?usp=sharing

    • Lindeberg,
      Du er svært dårlig informert mht klimafølsomhet.Du viser til et politisert gjennomsnitt på 3 grader.
      FNs klimapanel har klimafølsomhet opp til 4,5 C basert på apokalyptisk modellering, og ned til 1,5 C basert på det de selv betegner som observasjonsdata.

      Der hunden ligger begravet er i premissene som går inn i modelleringen, og i en viss grad inn i hele ECS-debatten, man antar at tilbakekobling fra skyer og vanndamp virker forsterkende.Imidlertid er det OBSERVERT minkende nivåer av vanndamp over tid, og dermed havner vi godt under en grad Celsius ved en dobling av CO2, en prosess som i seg selv som i beste fall tar godt over 100 år, og med nok et tvilsomt premiss, at vi ikke får en nedkjøling av verdenshavene grunnet mindre solinnstråling.

      Du kan fordype deg i det KR har skrevet tidligere:
      https://www.klimarealistene.com/2015/12/28/klimafolsomheten-for-co2-med-synkende-vanndamp/

      Klimafølsomhet, ECS (equilibrium climate sensitivity) “the equilibrium temperature change following a doubling of CO2 concentrations” er et felt som er preget av apokalyptisk modellering, hvor mange av aktørene benytter seg av politiske premisser. Her er et utmerket eksempel på hvordan det står til med GISS modellen E2:
      https://climateaudit.files.wordpress.com/2016/01/marvel2015_appraisal_summary.pdf

      Trenden for ECS i seriøs forskning har lenge vært sterkt fallende, tallene du kommer med i din første lenke representerer ikke virkeligheten. Her er en seriøs oversikt fra Scafetta, og som du ser har de mer seriøse forskerne (de som studerer det naturfaglige uten først å filtrere dataene gjennom et nett av sviktende politiske premisser) hele tiden vært godt under 1 grad (Chylek 2007, Lindzen 2011 osv)
      https://www.klimarealistene.com/wp-content/uploads/2018/01/CO2-Climate-Sensitivities.jpg

      Ellestad er for høflig til å stille det helt fundamentale spørsmålet i dette Klimanytt, slik Freeman Dyson gjorde: Hvordan er det mulig å diskutere drivhuseffekten uten å diskutere vanndampen? Det er ikke mulig, men de gjør det likevel i IPCC-leiren, og dermed har de tatt farvel med både anstendighet og redelighet i sin opptreden.

      • «Ellestad er for høflig til å stille det helt fundamentale spørsmålet i dette Klimanytt, slik Freeman Dyson gjorde: Hvordan er det mulig å diskutere drivhuseffekten uten å diskutere vanndampen?»

        Eller kanskje Ellestad vet hvor lett det er å tilbakevise dette? Se Pierrehumbert 2009.

        Der leser man på side 35: «Water vapor is a polar molecule, and its richer set of vibrational and rotational modes allow it to absorb effectively over a much broader range of frequencies than CO2.»

        På side får 38 man forklart hvorfor CO2 er mer viktig enn dets andel skulle tilsi: «The contribution of CO2 to the greenhouse effect, considerable though it is, understates the central role of the gas as a controller of climate. The atmosphere, if CO2 were removed from it, would cool enough that much of the water vapor would rain ut. …»

        Pierrehumbert har avsatt en egen boks til å forklare hvorfor Ångstrøm tok feil: Han hadde for dårlig utstyr, og han hadde ikke forstått fysikken.

        Så var det Dyson da. En av de virkelig store i det 20. århundres fysikk. Det ville vært overraskende og skuffende om han hadde framsatt noe så tabloid som det Aaslid tillegger han. Inntil dokumentasjon foreligger, anbefaler jeg at man ser bort fra påstanden.

        • Raaen
          Det står mye bra og korrekt fysikk i artikkelen du henviser til av Pierrehumbert. Men det er en del han ikke skriver – påfallende og sedvanlig. Vanndampens rolle formes av at den er tilstedeværende i dominerende mengde over nesten hele spekteret (noen titalls til 7000 ppm der det er mest solenergi og utstråling) med unntak av emisjonsvinduet og at det er et molekyl med sterk dipolvariasjon som er den viktige faktor ved absorpsjon og emisjon. Det er ikke mye bakkestråling igjen til CO2-molekylene når H2O har ‘forsynt seg’. Slik er det – dessverre for IPCC.

          Knut Ångstrøm målte ikke feil. Hans konklusjon er korrekt om at CO2 har en absorpsjon som etter ca 200 ppm blir beskjeden. Dette fant også Tyndall ved sine målinger 40 år tidligere (CO2 var ikke neglisjerbar, men beskjeden (som metan og N2O, les artikkelen Raaen). Alt dreide seg om vanndampens mange effekter. Og Arrhenius måtte dementere sine beregninger fra 1896 om CO2s betydning og tilskrev vanndampen den dominerende rolle i 1906.

          Man trenger ikke noe avansert. Førstegangsstudenter som skulle bruke IR-instrumenter, ble vist at man må tørke luften i det lukkede instrumentet for å få frem gode signaler til detektor (så all strålingen ikke blir absorbert av luften i strålegangen). Det holder ikke å fjerne CO2. Med å fjerne begge blir det aller best i hele området.

          Poenget som få får med seg er at det er på emisjonsnivået det skjer. Der bidrar CO2 fordi det er en gass som ikke kondenserer – bare fortynnes proporsjonalt med avtagende gassmengde.
          Miscolzci viste basert på NASA-data, at vanndampens økte utstråling kompenserer for redusert CO2-utstråling slik den anføres.

          Disse forhold var velkjente for Dyson (og andre) som i tillegg var lite imponert av modellene generelt og spesielt behandling av skyer, som visstnok det er konsensus om genereres av vanndamp – og at de absorberer utgående stråling og danner egen basis for emisjon slik at CO2-nivået under har liten betydning.

          Om Dyson var skuffet over Raaens utlegninger vites ikke, men de er jo velkjente – om enn ikke korrekte.

    • Lindeberg hopper over noen hovedpoeng i sitt svar. For oppvarming av atmosfæren med 1C er et energibeløp som er regnet ut for økt absorpsjon ved en dobling av CO2, og benyttes som sådan av de fleste. Men endring i emisjonsforholdene er et resultat av komplekse beregninger som IPCC ikke beregner godt nok, især ikke når skyer inkluderes. Heller ikke ‘hot spot’ er observert. Så noe skurrer.

      Et annet interessant poeng er jo at IPCC hele tiden promoterer bakketempeeraturer (som de kontrollerer indirekte) 2 m overbakken, mens det er bakkens reelle temperatur som gjelder i S-B lov, og deretter emisjonstemperatur målt høyt oppe som er essensen.

      Lindebergs lenkede kurve om absorpsjonsmålinger er selektiv for tropisk vestlig Stillehav på et gitt tidspunkt. Den viser noe helt annet over Antarktis, fordi der stiger temperaturen med høyden. Og emisjonen varierer nettopp med atmosfærens temperaturprofil og må beregnes nøye for hele kloden til enhver tid.

      Og forsterkning av vanndamp er ingen forsterkning, men en svekkifra 1C til 0.5-0.7 C ved dobling ifølge satellittmålinger behandlet av Lindzen og Choi i 2011. Kvalitativt entydig blir det når det ikke måles en økning av det spesifikke vanndampnivå, men en reduksjon. Men IPCC får det altså til å bli en forsterkning ved å anta en konstant relativ fuktighet når temperaturen øker. Det kunne jo vært en egnet forenkling i en meget komplisert beregning, men viser seg ikke å være korrekt. Likevel insisteres det på Lindebergs angitte forsterkningsnivå.

      Flere avledninger og konsekvenser av de omtalte fire lover kommer i senere Klimanytt.

    • De nyeste forsøk / studier som jeg kjenner til med tanke på klimasensivitet på CO2 er utført av tyske Dr. Michael Schnell, ifølge hans labratorie forsøk flater klimasensitiviteten så og si ut på CO2 verdier over 200ppm, men har en skarp sensitivitetsøkning på CO2 verdier fra 0-170ppm, og deretter en sterk utflating.
      Vi har vel aldri vært under 170ppm på kloden mens det har vært planteliv og kan dermed annse verdier under 200ppm som uaktuelle. Hvis en da forholder seg til verdier fra 200ppm og oppover er det så og si ingen temperatursensitivitet å bekymre seg for med tanke på hvor høye CO2 verdiene på kloden vår nå skulle bli. Det er altså ikke CO2en som har gitt den lille temperatørøkningen vi har sett de siste 30 åra.
      Leggger ved link til både forsøk på engelsk og foredrag fra hans presentasjoner på tysk.

      https://www.eike-klima-energie.eu/wp-content/uploads/2018/03/EN-Experimental-verification-of-the-greenhouse-effect.pdf

      https://www.youtube.com/watch?v=uyatWldokc4

      https://www.youtube.com/watch?v=9qfThLR5psw

Comments are closed.