Det er SOLA som styrer klimaet

Tilbakegang for tilbakestrålingen

Forfattet av sivilingeniør Petter Tuvnes

FNs klimapanel (IPCC) har nå bagatellisert tilbakestrålingen («back radiation») i en ny definisjon av drivhuseffekten. Det er ikke særlig godt kjent fordi tilbakestråling av energi fra atmosfæren til jordoverflaten har vært en hovedkomponent i drivhuseffekten («Greenhouse Effect», GHE).  Tilbakestråling er antatt å være det største bidraget til oppvarming av jorden i energibudsjettet for systemet sol – atmosfære – jord.  Over dobbelt så stor som solens bidrag inn til jordoverflaten, som første figur viser. Her er det du trenger å vite om detaljene.

Solstråling som når jordoverflaten er på 160 Watt/m2, mens tilbakestråling er på 342 W/m2. Merk at dette er gjennomsnitt med angitte usikkerheter (små tall i figuren). Økningen i CO2 siden førindustriell tid er antatt å være fra mindre enn 300 ppm (0,03 %) til nå 410 ppm (0,041 %) . I følge IPCCs beregninger gir det en økning i stråling på ca 3,5 W/m2, ca. 1-2 %, som må veies opp mot de andre variable energistrømmene. Økningen er langt mindre enn usikkerheten i de store energistrømmer.

Figur 1, fra årets IPCC-rapport AR6 WG1 Figure 7.2, p 7-177

Den gamle definisjonen av drivhuseffekten (GHE), fra fjerde hovedrapport (2007):

«Much of this thermal radiation emitted by the land and ocean is absorbed by the atmosphere, including clouds, and reradiated back to Earth. This is called the greenhouse effect.»

Utdrag av den nye definisjonen av drivhuseffekten (Skal siteres som fra AR5/Annex III Glossary, 2013, nedlastbar her i 2018 versjon):

«These substances emit infra-red radiation in all directions, but, everything else being equal, the net amount emitted to space is normally less than would have been emitted in the absence of these absorbers because of the decline of temperature with altitude in the troposphere and the consequent weakening of emission.»

Konsekvensen av den nye definisjonen er at man bare ser på nettoeffekten («net amount») av substanser i atmosfæren som absorberer og re-emitterer infrarød stråling fra jordoverflaten, akkurat som man gjorde i det gamle NASA energibudsjettet, som nå har fått fornyet aktualitet, se figur 2. Det betyr at det i ny definisjon ikke er noen varmetilførsel fra atmosfæren til jordoverflaten på 342 W/m2 – som også strider mot både 1. og 2. Termodynamiske lov. Første lov sier at fra et gitt system kan ikke energi skapes, bare omgjøres, og det kan ikke skapes 342 W/m2 tilbakestrålings-energi av innkommende 161 W/m2 solenergi.  Andre lov sier at varmeenergi bare kan overføres fra varmt til kaldt, ikke omvendt fra kald atmosfære til varmere jordoverflate.

Figur 2 med NASA’s opprinnelige energibudsjett.

Figur 2 viser at total langbølget utstråling fra jorden er 21 % (15+6) av innkommende 100 % gjennomsnittlig solenergi på ca 340 W/m2. Direkte utstråling blir da 71,4 W/m2, ikke 398 W/m2 som i figur 1. Substanser som svekker direkte utstråling er vann som skyer og gass, de såkalte drivhusgassene hvor CO2 er viktigst, samt støv og andre aerosoler.  Disse utgjør 15 %, 51 W/m2. I følge den nye definisjonen vil disse substansene stråle i alle retninger. Dersom halvparten av strålingen går mot jorden vil det svekke utstråling med 25,5 W/m2. M.a.o. svekke varmetapet som en slags isolasjon i et hus. Disse tallene er også gjennomsnitt og har betydelig variasjon over klodens overflate og til ulike tider på døgn, år, og lengre tidsskalaer med en viss usikkerhet i tillegg.

Mange kilder, her fra MIT, mener at vann («plain old water vapor») utgjør minst 95 % av drivhuseffekten, og CO2 mindre enn 5 %. Det er nå ca. 410 ppm CO2 i atmosfæren (0,041 %). Isotopanalyser har vist at bare 16 ppm kommer fra forbrenning av fossile energikilder (kull, olje gass). Det er 4 % av total CO2.  4 % av 5 % er 0,2 %. Det er så lite at det er mye mindre enn usikkerheten i tallene, og så lite at det knapt er målbart når det gjelder global temperatur, og da slettes ikke på klima. Av de 32-33 °Celsius som mange, inkludert IPCC, legger til grunn som drivhuseffekt skyldes ca 29 °C vanndamp og bare ca 4 °C skyldes totalt CO2. Våre utslipp av CO2, altså 4 % av total CO2 gir da en menneskeskapt drivhuseffekt på bare 0,16 °C.

CO2-konsentrasjonen i atmosfæren har alltid variert, og effekten av mer CO2 på temperaturen avtar logaritmisk. Som en tommelfingerregel vil absorpsjonsdelen ved dobling (før man regner inn tilbakekoblingseffekter) svare til en temperaturøkning på ca 1 °C. f.eks fra 300 til 600 ppm.

Den nye definisjonen stemmer også bedre med riktig bruk av Stefan-Bolzmanns lov om at strålingsintensitet Mσ er proposjonal med absolutt temperatur T i fjerde potens:

Mσ=σT4 (fra Store Norske Leksikon)

der σ kalles Stefan-Boltzmanns konstant og er lik 5,6703·10−8 W/(m2K4). S-B-loven gjelder for svarte legemer med fri utstråling.  Mellom et varmt og et kaldt objekt reduseres strålingen inntil samme temperatur oppnåes.

M= σ(Tvarm4 – Tkald4) d.v.s. netto varmestråling som i ny GHE definisjon

Termodynamikkens 2. Lov sier at varmefluks bare kan gå fra varmt til kaldt, aldri omvendt. Man kan altså ikke dele opp varmestrålingen i to «stråler» fra og til jorden som «thermal up surface» og «thermal down surface» slik som i figur 1. Det er ufysisk, selv om det er matematisk mulig, mener matematikkprofessor Claes Johnson, KTH, medlem av Klimarealistenes Vitenskapelige Råd.

… using concepts without physical meaning is not physics, but pseudo-science like astrology.

Professor Claes Johnson, 2014

Den nye definisjonen av drivhuseffekten (GHE) svekker i betydelig grad forestillingen om at våre utslipp av CO2 skal føre til skadelig global oppvarming eller klimakrise.

Hvor er klimakrisen?
Ser man etter «bevis» for den, så glimrer de ved sitt fravær, som vist av Willis Eschenbach her.

Abonner på Klimanytt:

Kategorier

19 kommentarer

  1. Men det er jo svært kaldt «der ute» (2,7 K?), hvilke temperatur holder et CO2-molekyl langt opp (øverst) i atmosfæren?

    1. CO2 holder samme temperatur som de andre gassene, men CO2 er mer strålingsaktiv i noen frekvenser og absorberer og emitterer stråling i alle retninger.

  2. Hei, jeg har et spørsmål til beregning av menneskeskapt temp økning basert på CO2.
    ‘gir da en menneskeskapt drivhuseffekt på bare 0,16 °C.’
    Stemmer dette? Tallet synes umiddelbart for høyt. La oss se på beregningene.
    Temperatur økning siste 100 år: 0.8 grader. Tvileren kan godt sette inn 1,6 grader uten at det forandrer veldig mye
    Vanndamp står for 95% av tempøkningen: 0,8*95/100=0,76 grader.
    CO2 står for 5% av tempøkningen: 0.8*5/100=0,04 grader.
    Sum 0,8 grader
    Menneskeskapt CO2 er 4% av total CO2: 0.04*4/100= 0,0016 grader og ikke 0,16 grader.

    Hvis den totale drivhuseffekten er 32 grader, CO2 står for 4% og menneskeskapt CO2 står for 4% av total CO2, får jeg
    32*4/100 = 1,28 grader som skyldes CO2.
    Menneskskapt er 4% av det: 1,28 * 4/100 = 0.0512 grader.

    Drivhuseffekten på grunn av økt CO2 i atmosfæren har hele tiden vært knyttet til økning i temperaturen. Det var derfor litt forvirrende å få inn disse 32-33 grader.

    Det viktigste ankepunktet mot alle disse presentasjonene av tall er den totale mangel på dokumentasjon av målefeil. Det gjelder måling av temperatur fra 1800 tallet og frem til i dag, målinger av is i antarktis/arktis, havstigning osv. Jeg hadde en god kommunikasjon med NASA om is tykkelse i Antarktis inntil jeg spurte om nøyaktigheten ved målingene og usikkerheten på disse. Da fikk jeg ikke noe svar.

    Mener forfatteren 0,16% og ikke 0,16 grader?
    Kan noen kommentere dette?

    1. Dette er ment som et eksempel på IPCC-påstander:
      «Av de 32-33 °Celsius som mange, inkludert IPCC, legger til grunn som drivhuseffekt skyldes ca 29 °C vanndamp og bare ca 4 °C skyldes totalt CO2. Våre utslipp av CO2, altså 4 % av total CO2 gir da en menneskeskapt drivhuseffekt på bare 0,16 °C.»
      Det illustrerer at IPCC ikke kan hevde, som de gjør nå i AR6, at all oppvarming siden 1850, ca. 1 grad C, skyldes utslipp av CO2.
      Målefeil, eller variasjon i målinger/modell er vist i figuren for energibudsjettet.

  3. Et lite spm. som jeg har forsøkt å få svar på tidligere, uten hell. Det sies at mer CO2 i atmosfæren øker høyden hvor utstråling skjer. Hvorfor det? Noen tanker om hvorfor denne påstanden, hvorhen den opptrer, blir servert fullstendig uten videre forklaring, som om dette skulle være den største selvfølge for en lekmann å vite?

    1. Jarle
      Vanligvis fokuseres på absorpsjonsprosessen fordi den skaper varme. Men emisjonsprosessen er like viktig. I et enkelt bilde vil levetiden i den absorberte tilstand være meget kort før det sendes ut stråling ved emisjon. Da er energiopptaket null. Oppover i atmosfæren blir det gjentatte absorpsjoner og emisjoner helt til det blir så få CO2-molekyler at strålingen slipper ut. Da er det også i balanse.
      Men med så mye molekyler som det er i atmosfæren (O2 og N2) vil de kollidere med hverandre, også med CO2. Det skjer så ofte at den absorberte energi (vibrasjon i CO2) går over til bevegelsesenergi i omgivende molekyler. Det gir temperaturøkning. Dette er en reversibel prosess så den skjer også motsatt vei, og dette fortsetter opp gjennom atmosfæren. Jo høyere temperatur desto mer kan molekylkollisjon gjenskape den absorberte energitilstand. Men høyere opp blir det færre molekyler så til slutt vil strålingen slippe ut i verdensrommet før kollisjon eller reabsorpsjon fra CO2.
      Men temperaturen avtar oppover i høyden så emisjonen blir ikke like effektiv som absorpsjonen (som krever lik termodynamisk tilstand ved likeverdighet (Kirchhofs strålingslov).
      Når det blir mer CO2 i atm. heves nivået før emisjon finner sted. Der er det oftest kaldere og mindre effektiv emisjon. Differansen er det som bør defineres som drivhuseffekten mhp. IR-stråling.
      Implikasjonen av dette er at man må kjenne veldig godt til atmsofærens ulike termodynamiske tilstander over hele kloden og kunne beregne disse prosessene. Det gjør man ikke.
      I tillegg kommer at skyer blir overflaten i ulike høyder og skaper sine atmosfæriske betingelser. Når energitransporten blir så kompleks og effekten av økt CO2 blir bare 1-2 % av den samlede

      1. Så essensen er rett og slett at denne ballkastingen på vei mot verdensrommet mellom absorpsjon og emisjon (som alltid ender i favør av emisjon) får pågå i flere sykluser jo mer konsentrasjonen av CO2 øker, og at dette øker høyden hvor emisjon skjer?

        Dette fordrer vel at økt konsentrasjon av CO2 medfører tilstedeværelse av CO2 (og andre molekyler) i stadig høyere «luftlag»?

        Er dette bare teori? Eller har man solide observasjoner på at dette skjer?

        Hele drivhusgassteorien står eller faller på hvorvidt dette faktisk skjer. Er hypotesen om at «høyden hvor emisjon skjer øker med økende CO2» i det hele tatt falsifiserbar? Forslag til hvordan det kan falsifiseres?

        På Venus har man en enorm mengde CO2 i atmosfæren. Alarmister hever at dette er grunnen til at det er så varmt der. Klimarealister virker ganske samstemt om at dette ikke medfører riktighet, men hvorfor ikke? Hvis det virkelig er slik at CO2 øker høyen hvor emisjon skjer? Hvorfor skulle det ikke være av denne grunn at det er så varmt der?

        1. Dette er en velkjent teori som også er sannsynlig ved at ved ca 20 C og 1 atm er det nærmere 10 000 kollisjoner mellom molekyler på levetiden av eksitert tilstand.
          Dette er også kjent fra andre studier av molekyler og ikke minst deler av LASER-teori. Og viktig i hele teorien for absorpsjon av IR-stråling. Energien må etterhvert bli borte for at det skal kunne absorberes mer energi. Ellers innstilles et nivå. I MR er manglende kollisjonsmekanismer et problem, så da må man drive med pulsing.

          Alternativt: Hvis det ikke skjer termalisering vil absorbert energien bare hoppe fra CO2-molekyl til CO2-molekyl oppover og til slutt emittere. Det gir ingen T-økning så da ville heller ikke dobling være noe problem..
          Den er forsåvidt falsifiserbar (se ovenfor) fordi men observerer at når temp. blir høyere oppover i høyden (inversjon) vil emisjonen bli sterkere enn absorpsjonen. Dette observeres i Antarktis (og ved andre inversjoner) som omtalt i KN 300. (Derfor vet vi også at IPCC-modellene er gale fordi de ikke har fått med seg dette. – i alle fall slik det omtales i mediene og oppsummeres i rapportene. Modellene basert på HIGHTRAN viser også hva som skjer og benyttes til å beregne ulike atmosfæriske forhold/egenskap inklusive termiske forhold (Viktig for US Air Force m.fl.).
          Venus har nesten 100 atm trykk og over 90% CO2. I tillegg nærmere sola. Den benyttes som skremsel, men går man inn i forklaringen så endrer ikke det skeptikernes forståelse av forholdene på jorda (Kan søke på nett siden jeg ikke har ref. for hånden)

          1. Men hvorfor flere molekyler lengre oppe?

            Du avkreftet ikke dette, så regner med at resonnementet var riktig?

            Ideell forbrenning av fossile brensler genererer vel ingen netto produksjon av luftbårne molekyler? (Forutsatt at H20 felles ut). Dermed forstår jeg ikke at denne ballkastingen skal kunne pågå i flere cycles på sin ferd mot verdensrommet. Blir jo vanskelig å kaste ball når man har passert området hvor det er for få molekyler. Eller var min tolkning feil?

            1. Kan det være så enkelt som at:
              Jo større CO2 konsetrasjon – desto flere CO2 molekyler høyere oppe – dermed større sannsynlighet for å «treffe» et CO2 molekyl lengre oppe i atmosfæren?
              (CO2 er i motsetning til f.eks Ozon temmelig gjevnt fordelt i hele atmosfæren)

              1. Ja, det blir mer CO2 i alle høyder. Kanskje fører det til at høyden hvor stråling unnslipper, økes litt. Det hele høres veldig teoretisk ut.

                Dersom vi brenner alle reserver av kull, olje og gass over natta, så øker ikke CO2-konsentrasjonen til mer enn ca. 670ppm. Siden effekten er logaritmisk, og vi i tillegg går mot kaldere tider (neste istid), så skjønner jeg ikke helt at det skulle være grunnlag for å skremme med en febersyk klode og kode rød. Vi har sett hvilken formidabel utslippsøkning som har vært for Kina alene siden år 2000. Og på satellittmålingene til UAH, så ser vi hvilken ubetydelig oppvarming som har vært i denne perioden. Altså, dersom Kina hadde blitt 100% utslippsfrie over natta, så hadde vi ikke kunnet skjelne det på at vanlig termometer.

                Jeg ser ikke bort fra at CO2-effekten en gang i fremtiden går inn i historiebøkene som tidenes mest overdrevne effekt.

              2. Hagen. Konsentrasjonen av CO2 (i forhold til luft) er omtrent lik oppover i atm. Men siden luftmengden avtar blir mengden CO2 mindre oppover. Dvs at emisjon fra et CO2-molekyl gradvis har større sjanse til å unnslippe til rommet. Samtidig blir det mindre sjanse for kollisjoner med luftmolekyler og den eksitering som kommer derfra. Når det i tillegg er lavere temperatur lenger opp blir reeksiteringen energetisk sett mindre effektiv i hver kollisjon.

            2. Bergene. Det er ikke flere molekyler lenger opp, men færre (både CO2 og N2, O2). Derfor øker emisjon fra CO2-molekyler med høyden (mindre sjanse for reabsorpsjon, som du kaller ballkasting) (og mindre sjanse for kollisjon mens molekylet befinner seg i eksitert tilstand, en annen form for ballkasting). Når CO2 øker vil emisjonsnivået øke til normalt lavere temperatur. Da skjer den reversible prosessen – reeksitering ved kollisjoner – ved lavere T og er derved mindre effektiv og gir dermed redusert emisjon.
              For å illustrere. Ved 1 atm og ca 20 C kolliderer et molekyl ca 10 000 ganger i levetiden til en eksitert tilstand som er mye mindre enn ett sekund. Så det er mye å ta av.

              1. Takk Ellestad!

                Jeg tror jeg forstår nå.
                Det handler om strength in numbers?

                Jo flere CO2-molekyler i forhold til N2 og O2, jo større sjanse er det for at flere CO2-molekyler klarer å stikke av uten å etterlate seg sin energi!
                Nesten som i naturen med byttedyr og rovdyr? 😀 Some live to fight another day, og i mellomtiden har man komt seg høyere opp til et kaldere sted.

  4. Takk for denne Tuvnes.

    Men er figur 2 korrekt? Jeg tenker da først og fremst på hva som står i teksten på venstre side.
    «Utgående er dominert av»:
    1) Fordampning
    2) Stråling (langbølget)
    3) Konduksjon
    4) Konveksjon

    Jeg vil påstå, eller, er ikke dette kun hvordan den absolutte overflate taper eller gir fra seg varme (energi).
    Energiens transport opp gjennom eller i atmosfæren domineres vel av:
    1) Konveksjon (usikker på hvor høyt i atmosfæren dette gjelder)
    2) Konduksjon i lavere tettere atmosfære. ???
    3) Stråling overtar der den er mer effektiv enn konveksjon og konduksjon. ???
    Fordampning gjelder kun for overflaten. Potensiell energi transporteres som en del av punkt 1 og 2.

    Det jeg forsøker og antyde er at det egentlig kreves to (2) diagram, en for overflatens overføring av energi til atmosfæren og tap via stråling, og en annen for å beskrive transporten opp til der strålingstapet til rommet dominerer.

    1. Da jeg ikke mottar noe svar eller kommentarer, antar jeg det skyldes min relativt sett, klønete beskrivelse og spørsmål. Beklager det.
      Prøver igjen.

      1) Fordampning. Overflatens tap av varme domineres selvfølgelig av denne, men transporten av denne energi videre opp domineres av konveksjon.
      2) Stråling er muligens nr 2. Stråling vil vel raskt absorberes (første 100m) og transport videre opp domineres av konveksjon.
      3) Konduksjon. Kollisjon mellom overflaten og atmosfærens molekyler er muligens nr 3. Fordeling eller utjevning av energi i forskjellige lag domineres av konduksjon men i transport opp kan vel ikke konduksjon overgå konveksjon?

      Jeg antydet at de kreves 2 diagram, noe som selvfølgelig er feil og klønete beskrevet av meg.

      Jeg vil hevde at de røde søylene i diagram 2 bør endres. Korte, svært korte søyler for konduksjon, stråling og fordampning som lager en større konveksjonscelle, og en egen tynn liten søyle for strålingsvinduet (6%). Hvordan så denne konveksjonscelle videre fordeler eller viser overføring (tap) av energi/varme til rommet ville være en lettere og mer korrekt måte for lekfolk å forstå, tror jeg.

      Jeg mener at de mest oppegående skeptikere mener konveksjon er sterkt dominerende, i alle fall i lavere del av atmosfæren.

      1. Sent svar skyldes at jeg har vært opptatt med andre ting, beklager. Jeg har bare gjengitt et diagram fra en anerkjent institusjon, NASA. Energidiagrammet kan sikkert tegnes på mange måter.

      2. Ankjær. Flere har angitt, inklusive Lindzen, at den første km er 99 % av energitransporten fra konveksjon. Det inkluderer latent energi. Derfra og oppover øker emisjonsgraden fra drivhusgassene.
        Disse diagrammene viser kvalitativt prosessene og er semikvantitative gjennomsnittsverdier. De varierer jo over hele kloden såvel emisjon som de termodynamiske parametre.
        Som en kuriositet fant man ultimo 2006 at meget svake vanndampbånd (tidligere ikke medregnet) bidro til at det ble absorbert ca 4 W/m2 mer inngående infrarød del av solllyset. Dette kan sammenlignes med dobling av CO2 på ca .3.5 W/m2.
        Når Trenberth og Kiel angir de ulike prosessene med tiendedels nøyaktighet er jo det direkte uvitenskapelig.
        Men dette tilsier jo også at det er store problemer med å bergne nøyaktig drivhuseffektene, feks emisjonsdelen som er avhengig av trykk og temperatur på alle nivåer i atmosfæren.

  5. Angående den såkalte drivhuseffekten, som beskrevet her: «Av de 32-33 °Celsius som mange, inkludert IPCC, legger til grunn som drivhuseffekt skyldes ca 29 °C vanndamp og bare ca 4 °C skyldes totalt CO2.» Tallet 33 grader er feilaktig kalkulert, i og med at man sammenligner dagens klode med en klode uten atmosfære, men med skyer og den albedoeffekt skydekket gir. Dette er en fysisk umulighet, men slike «forenklinger» illustrerer igjen mangelen på seriøsitet hos mange aktører i IPCC_leiren.

    Vannets rolle i dets tre faser er uansett totalt dominerende i forhold til alle andre faktorer samlet.

Kommentarer er stengt.