Mer om C14 och kolcykeln

Såvitt jag har kunnat se så har den debatt som har följt på Gösta Pettersons bok False Alarm, än så länge enbart en pdf-fil på internet, varit något av det (för en någorlunda initierad lekman) intressantaste som förevarit den senaste tiden.

Utgångspunkten för ”modern klimatvetenskap” är jordens strålningsbalans. Instrålningen från solen brukar betraktas som ”en konstant”, möjligen modererad genom förändringar av jordens ”albedo” (den solstrålning som reflekteras bort utan att värma), medan utstrålningen har ansetts vara föränderlig. Startpunkten för AGW-hypotesen var att atmosfärens koldioxidhalt hade ökat under några decennier och detta troddes kunna leda till en accelererad uppvärmning.

För att veta hur mycket jorden skulle värmas så gällde det att beräkna strålningsbalansen, d.v.s. skillnaden mellan den energi som jorden får ifrån solen och den energi som jorden strålar ut i rymden. Skillnaden brukar anges som Watt per kvadratmeter, ett mått som är praktiskt om man skall räkna ut ”lokala effekter, men för att få energimängder behöer man multiplicera dels med arean (exempelvis jordens) och tiden, vanligtvis sekund, dag eller år.

Som bekant är det här som växthuseffekten kommer in, solens ljus består som vi alla kan se mest av ”synligt ljus” medan jordens utstrålning till atmosfären främst består av infrarött ljus. Det som gör jorden beboelig är då att medan atmosfären är i det närmaste helt genomskinlig för synligt ljus så finns det gaser i atmosfären som fångar upp och delvis återutsänder det infraröda ljuset. Dessa är de s.k. växthusgaserna och den kvamtmekaniska anledeningen till att de fungerar är att de är något mer komplicerade än kväve- och syre-molekylerna.

De viktigaste är vattenånga och koldioxid. Vattenångan står för huvuddelen av den s.k. växthuseffekten, men det finns en teori om att även om vattnet ”fångar mer värme” så är det koldioxiden som styr. Jag tror att det finns olika uppfattning om ifall detta är rätt eller fel.

Medan vattenångan kan kondensera till droppar som kan bilda moln och då fångar upp strålning av alla våglängder – som vi kan se även synligt ljus, så är koldioxiden i atmosfären alltid i gasform vilket innebär att den har i stort sett ett ”diskret spektrum”, d.v.s. att det är specifika våglängder (eller frekvenser) som infångas. Dessa våglängder överlappar delvis med vattenångans, men det finns några viktiga som inte gör det och som därför är av betydelse för strålningsbalansen.

Det är väl känt att båda dessa gaser är ”i stort sett mättade” i atmosfären, i den meningen att en foton som utstrålar från jordyten och som har en infångningsbar frekvens har nästan ingen chans att komma igenom atmosfären. En följd av detta är att ifrån värlsrymden så ser jorden ut att ha en temperatur av ungefär -19 grader, vilket också är den temperatur som rådr på ungefär 5000 meters höjd.

Anledningen är att fotoner som riktas mot rymden (och inte in mot jorden) på den höjden har en hygglig chans att inte bli infångade, detta eftersom det mesta av vattenångan kondenserat och koldioxidhalten (liksom lufttrycket) bara är hälften så stor som vid jordytan. En liten ökning av koldoxidhalten höjer då den höjd från vilken fotoner ska komma för att nå ut.

Detta kräver en uppvärmning av luften på denna höjd något som fortplantas ned till ytan. Detta är en enkel modell för att beskriva ”koldioxid-hypotesen”, och som det egentligen inte råder någon oenighet om. Oenigheten uppstår när man vill uppskatta hur mycket temperaturen vid jordytan kommer att stiga – för att ”luften däruppe ska bli tillräckligt varm för att vi ska få strålningsbalans”.

För att göra det enkelt utgår man ifrån en fördubbling av koldioxidhalten och försöker att uppskatta hur stor uppvärmningen skulle bli. Detta är den s.k. klimatkänsligheten som av IPCC uppskattats till att vara mellan 1,5 och 4,5 grader Celsius.

Jag tror mig ha läst att om det inte funnits något vatten alls på jorden så skulle klimatkänsligheten ha varit 1 grad Celsius, så att IPCCs högre värden beror på att man tror på ”positiva återkopplingar”, varvid den viktigaste är att om det blir varmare i luften så kommer luftfuktigheten också att öka, d.v.s. det blir mer vattenånga och därmed en ytterligare förstärkt växthuseffekt – ”man måste upp en bit till för att lufttemperaturen ska sjunka till -19).

Den centrala frågan för IPCC och det som alla ”projektioner” bygger på är därför klimatkänsligheten.

Jag tror att många delar min uppfattning att en varmare jorde antaglilgen är bättre än en kallare, men att det som skrämmer många är påståendet att det kommer att gå så fort så att varken människor eller natur kommer att hinna anpassa sig. (Fast det finns kanske inte så få som tror att vi just nu har det för jorden optimala klimatet: )

Om klimatkänsligheten är hög så kan uppvärmningen gå fort och bli betydande, medan man förmodligen snart kommer att inse att om klimatkänsligheten är låg så kan den långsamma uppvärmning som då kan förväntas rentav vara av godo.

Med andra ord – om klimatkänsligheten är låg så finns det inget klimathot, och då är förmodligen kolcykeln också i stort sett ointressant ”som klimatfråga”. Det hindrar inte att den kan vara av stort intresse av många andra skäl.

Gösta Petterssons användning av ”bombkurvan”, har nu fått kritik av en av hans kolleger, professor emeritus Mats Almgren, en kritik som innebär att en del av GPs beräkningar konstaterats utgå ifrån felaktiga premisser vilket naturligtvis innebär att inte heller svaren är riktiga.

Gösta Pettersson hade med hjälp av C14 som markör och den tillfälliga ökning av halten av denna isotop i atmosfären, som följde av de atmosfäriska bombproven på 50- och 60-talen, räknat ut hur snabbt en eventuellt förhöjd koldioxidhalt skulle bestå om tillskottet av fossilt kol upphörde. Ett av hans huvudresultat var att minskningen skulle avta exponentiellt med en halveringstid av omkring 10 år. Detta i polemik mot den kurva som förutsätts inom IPCC och som kallas Bernkurvan.

Anledningen till att jag tar upp denna diskussion här är att jag i tidigare inlägg presenterat en egen, i det närmaste banal, modell för kolcykeln, en modell så banal att jag inte tror att den i sig har något större prognosvärde. Det som enligt min mening ändå gjorde modellen intressant var att jag gjorde ”parallella beräkningar” av eldning med fossilt kol och eldning med förnybara bränslen, och jag anser att ”skillnaderna mellan utfallen” har prognosvärde.

GP använde såvitt jag förstått en modell med två reservoarer, luft och hav, medan jag hade tre, luft, hav och ”land”. I mitt fall får man tre egenvärden, d.v.s. tre avtagande exponentialkurvor, av olika storlek, varvid den kortaste är relaterad till koldoxidens uppehållstid i atmosfären, nästa är relaterad till uppehållstiden ”efter fotosyntes” och den tredje kopplas till uppehållstiden i haven.

Det innebär att lösningarna är en summa av tre exponentialkurvor, alla avtagande, en snabb och två långsammare. Det väsentliga är att ”under normala omständigheter” så är ”koefficienterna” för de långsamma små, så att processen domineras av det snabba avtagandet.

Dela detta inlägg

35 reaktion på “Mer om C14 och kolcykeln

  1. 1
    Mats Jangdal

    Många antaganden blir det. Vill minnas att jag läste nyligen att det påstods att det enda rymdsonderna hittills avslöjat om planeters yttemperatur är att det endast är beroende av atmosfärstrycket och inte av gasernas sammansättning.
    Nej, minns var det snurrade förbi. Hinner fånga och katalogisera allt. Men om det stämmer kan vi sluta snacka både vattenånga och koldioxid i samband med temperatur.

    Vattenånga är väl den enda ”gas” som vid temperaturer som är aktuella i jordens atmosfär kan bli opaque och därför fungera som filter, albedot. Alla andra gaser tar väl upp och vid någon tidpunkt återutstrålar energi. När de gör det siktar de väl inte tillbaks på jorden? De sprider väl i 360°?
    Detta oaktat att vissa gaser möjligen förändrar våglängd eller energiintensitet i det återutstrålade

  2. 2
    Stickan no1

    ”En liten ökning av koldoxidhalten höjer då den höjd från vilken fotoner ska komma för att nå ut.”
    Underförstått högre är kallare och det minskar utstrålningen som är en funktion av T^^4
    ”Detta kräver en uppvärmning av luften på denna höjd något som fortplantas ned till ytan. Detta är en enkel modell för att beskriva ”koldioxid-hypotesen”, och som det egentligen inte råder någon oenighet om. Oenigheten uppstår när man vill uppskatta hur mycket temperaturen vid jordytan kommer att stiga – för att ”luften däruppe ska bli tillräckligt varm för att vi ska få strålningsbalans”.”

    Jo det är den grundläggande teorin bakom växthuseffekten.
    En kommentar om detta:
    Den genomsnittliga höjden är ca 5 km. Men vad är höjden i CO2 bandet? Från rymden sett visar det bandet sig ha en temp på ca 220 K. Dvs Tropopausen alt lägre Stratosfären.
    Där temperaturen är samma eller till och med stiger med höjden? Exempelvis:
    http://venturaphotonics.com/sitebuilder/images/Fig8.Satellite_LWIR-600×450.jpg
    Vad betyder det för ”koldioxid-hypotesen”?

  3. 4
    Sten Kaijser Inläggsförfattare

    Hej Stickan no1,

    tack för den upplysningen,
    eftersom detta borde vara känt bland dem som räknar på strålningsbalansen så antar jag att de har svar.
    Ett amatörmässigt funderande skulle utgå ifrån att även när koldioxiden har ökat så är det vattenångan som strålar mest. Vid ”dess kritiska höjd” måste lufttemperaturen ändå öka – med ”långsam fortledning nedåt”.

  4. 5
    Peter Stilbs

    Jag tror alla borde fundera över vad som visas i den första bilden i ett inlägg jag skrev för några år sedan – ”Varför spåna när det redan finns experimentella data ? Del II”

    http://www.klimatupplysningen.se/2010/09/01/varfor-spana-nar-det-finns-experimentella-data-del-ii/

    Det visar utstrålningen mot världsrymden, och den enorma effekt molnen har (100-tals W/m^2), jämfört med den ”förstärkta växthuseffekten” från mer koldioxid (någon W/m^2)

  5. 6
    Thomas P

    Stickan no1 Det är liksom ingen slump att utstrålningen från CO2 kommer från en nivå kring tropopausen. Så länge atmosfären är tillräckligt ogenomskinlig för IR så måste en del av energin transporteras uppåt via konvektion, vilket kräver en temperaturgradient. Där atmosfären blir tillräckligt genomskinlig för strålning blir atmosfären isoterm. Öka mängden växthusgaser och tropopausen stiger som Sten beskriver, vilket i sin tur innebär att ytan värms upp.

  6. 7
    Sten Kaijser

    Peter,
    jag instämmer helt

    om ”klimatkänsligheten” är försumbar jämfört med effekten av förändringar i molnighet
    så upphör nog det som jag kallade ”modern klimatvetenskap” och allt återgår till det gamla där haven återfår den huvudroll som de tidigare haft

  7. 9
    Stickan no1

    Thomas P #6
    ”Där atmosfären blir tillräckligt genomskinlig för strålning blir atmosfären isoterm.”
    Japp
    MEN:
    Med det argumentet dödade du den traditionella CO2 hypotesen som säger att mer CO2 innebär att utstrålning sker högre upp i kallare atmosfär. Du beskriver precis det jag menar att ovanför den nivå CO2 i huvudsak strålar är inte atmosfären kallare.

    Du menar att höjden på tropopausen bestäms av CO2 medan jag menar att den bestäms av konvektionen. Nu är Tropopausen på olika höjder vid tropikerna och polerna trots samma CO2 så jag vill nog tro att tropopausens höjd bestäms i huvudsak av konvektionen.

  8. 10
    Thomas P

    Stickan no1 #9 Jag gav en förenklad beskrivning där jag bara diskuterade effekten av växthusgaser på tropopausens höjd. Även mängden solinstrålning som ju varierar mellan poler och ekvatorn, hur mycket vattenånga man har etc har betydelse.

    ” Du beskriver precis det jag menar att ovanför den nivå CO2 i huvudsak strålar är inte atmosfären kallare.”

    Ja, men det du inte verkar förstå är att den nivån stiger med ökande CO2-halt. Vad gör att tropopausen har den höjd den har? Ta och läs på lite bättre om hur atmosfären och växthuseffekten fungerar först, så kanske du inser varför så vitt jag ingen håller med dig i din hypotes.

  9. 11
    Sven Hellqvist

    Finns det några mätningar gjorda där det framgår om tropopausens höjd har ändrats? Den ökade temperatur man förväntat i de övre delarna av troposvären i tropikområderna verkar ju lysa med sin frånvaro.

  10. 13
    Salasso

    Anders Wijkman uttalar sig om extrema väderhändelser på energinyheter.se. Det skulle vara på sin plats med ett bemötande där!

  11. 14
    Peter Stilbs

    Jag tror inte alla är helt medvetna om de tre samtidiga skeenden som egentligen är betydelsefulla i sammanhanget:

    a) den verkliga utstrålningen mot världsrymden – nedkylning – som gynnas via mer växthusgaser etc – och som enligt den bild jag refererade till i #5 ovan påverkas mycket starkt av moln, som stoppar utstrålning från Jordytan

    b) Temperaturen vid Jordytan anses enligt etablerad teori öka via mer växthusgaser – nu alltså istället uppvärmning av mer växthusgaser. Och i samma riktning verkar enligt bilden i #5 molnigheten.

    c) Molnigheten ändrar dessutom Jordens albedo, och mer moln gör att mer solstrålning reflekteras bort

  12. 16
    Stickan no1

    Kort om tid, bara några citat:
    ”Ramanathan in his 1998 review paper Trace-Gas Greenhouse Effect and Global Warming:
    ”As we mentioned earlier, in our explanation of the greenhouse effect, OLR reduces (with an increase in CO2) because of the decrease in temperature with altitude.
    In the stratosphere, however, temperature increases with altitude and as a result the cooling to space is larger than the absorption from layers below. This is the fundamental reason for the CO2 induced cooling.”

    In Ramaswamy (2001):
    ”For carbon dioxide the main 15-um band is saturated over quite short distances. Hence the upwelling radiation reaching the lower stratosphere originates from the cold upper troposphere. When the CO2 concentration is increased, the increase in absorbed radiation is quite small and the effect of the increased emission dominates, leading to a cooling at all heights in the stratosphere.”

  13. 17
    Gustav

    Peter, #5:

    Bara för att det finns faktorer som är potenser större betyder inte det att den mindre parameterns är ointressant. Ungefär sådär brukar man höra biodrivmedelsproducenterna argumentera: det är inte biodrivmedlens fel att livsmedelspriserna stigit. Tar du livsmedelsgrödor och gör biodrivmedel så försvinner livsmedel från marknaden om inte ny mark bryts. Det kan vara en liten påverkan, men ändock en påverkan som människan kan påverka och är således intressant att studera.

    Vet inte om det finns något bra/enkelt sätt för människan att skapa moln och därmed öka albedot? Skulle vara att flyga mer –> kondensstrimmor –> cirrusmoln? Är det entydigt fastställt att enkom mer vattenånga innebär ökat molntäcke (på rätt ställe)?

  14. 18
    Peter Stilbs

    Gustav #17 – visst – men det är uppenbart att när man inte kan modellera/förutsäga molnigheten på 1% när så kan man inte heller uttala sig med den säkerhet man hör/läser om ”växthusgaserna” – eller märkliga uttalanden i linje med att ”det finns ingen annan förklaring” (än koldioxiden).

  15. 19
    Peter F

    Absolut OT, men kan inte låta bli.
    P1 just nu. Samernas protester mot gruvbrytning ventileras. SRs reporter benämner samernas renar som BOSKAP. Detta är nog bland de största blunder en PK-journalist kan göra sig skyldig till. Hur ska man hantera denna dundertabbe !!!!

  16. 20
    PelleTundra

    Min egen strutsfarm förnekar sig inte. Alla huvuden är i sanden. Men den här var fin: En larmrapport som bara kan beskrivas som snömos. Välgörande, iaf, är att man inte snirklar in sig i diverse statistiska resonemang.

    Har ni barnbarn, någon av er?

  17. 24
    C-G Ribbing

    Björn-Ola #23
    Ja, det är ganska dramatiskt att halten av vattenångan minskar däruppe. Ångan bryr sig inte om IPCC. jag skrev lite om Ken Gregorys arbete i ett inlägg här i början av april och känner igen några av figurerna på WUWT.
    /C-G

  18. 25
    C-G Ribbing

    Lars Cornell #22
    Det som jag läst i NIPCC m fl är att antalet orkaner som vandrat in mot USA
    från öster är rekordlågt i år.
    Stilla havet vet jag inte hur det förhåller sig med.
    /C-G

  19. 26
    Sten Kaijser Inläggsförfattare

    Pelle Tundra #20
    eftesom du ärså säker på att vi går mot en katastrof så kanske du är beredd att slå vad med mig.

    Egentligen borde ju, som jag påpekat i ett tidigare inlägg, oddsen vara 20 mot 1 på att jag har fel eftersom IPCC är till 95% säkra, men jag nöjer mig med oddset 2 mot 1. Mitt vad gäller att innan decenniet är över så kommer ”vetenskapen” att ha insett att
    om det verkligen är tack vare vår förbränning av fossilt kol som vi har lyckats berika atmosfären
    med koldioxid så är det det bästa som mänskligheten har gjort för livet på jorden.
    Vad sägs – om jag har fel så betalar jag dig 1000 kronor, om jag har rätt så betalar du mig 2000 kronor.
    (Om du är så säker på att du, d.v.s. IPCC har rätt så borde det ju vara lättförtjänta pengar för dig : )

  20. 27
    C-G Ribbing

    Sten
    En petitess – akademiker emellan.
    Det är visserligen sant att det mesta av vid jordytasn inkommande solstrålning är synlig. Å andra sidan är det hela 42 % av den totala strålningen som är långvågigare än synligt ljus – alltså infraröd. Med tanke på att dessutom en liten del inkommand, osynlig UV absorberas högt upp i atmosfärens ozon. Det gör att påståendet balanserar på gränsen….
    En del av den inkommande värmestrålningen absorberas av CO2 – dvs CO2 minskar också uppvärmningen! – se: http://www.theclimatescam.se/2013/06/18/koldioxidens-negativa-aterkoppling/

    /C-G

  21. 28
    Björn

    Så här skriver Marcus Löfverström, meteorolog och doktorand vid Stockholm Universitet, som slutord i en PowerPoint presentation: ”Atmosfärens allmänna cirkulation drivs av strålningsimbalansen mellan tropikerna och höga latituder”. Var kommer detta in i bilden? Vi har ett underskott av instrålning mot polerna som utjämnas av varm luft från tropikerna, där det i stället finns ett överskott av instrålning.

  22. 29
    Sten Kaijser Inläggsförfattare

    Björn,
    vad han menar är förmodligen att eftersom det kommer mer strålning vid tropikerna så blir det varmare där. Värmen transporteras sedan till de höga latituderna.

  23. 30
    Lars Cornell

    Det 23 Björn-Ola med länk och 24 Ribbing skriver tycker jag är mycket intressant. Jag är bara amatör, men det måste ju innebära att hela klimatmodellen ( mer CO2 —> varmare —> mer H2O —> varmare —> mer H2O etc) är i grunden fel. Vad säger IPCC om det? Vad säger Lennart Bengtsson om det?

  24. 31
    ThomasJ

    Saxad kommentar från WUWT-antagonist-blog:


    Carl Brehmer says:

    2013/10/18 at 3:16 PM

    In the long tradition of science Knut Ångström (1857 – 1910), a Swedish physicist empirically tested Arrhenius’ postulation that carbon dioxide might cause atmospheric warming and published his findings in a paper entitled “On The Importance Of Water Vapor And Carbon Dioxide In The Absorption Of The Atmosphere” in 1900 (Ångström, Knut, 1900, “Ueber die Bedeutung des Wasserdampfes und der Kohlensäure bei der Absorption der Erdatmosphäre”, Annalen der Physik, Volume 308 Issue 12, Pages 720 – 732)
    Ångström’s experiment was to fill a tube with the amount of carbon dioxide that would be present in a column of air reaching to the TOA and then running infrared radiation through it. He first doubled and then halved that amount and repeated the test, which demonstrated virtually no temperature change between these differing amounts of carbon dioxide.
    Ergo, just four years after Arrhenius postulated that carbon dioxide might cause atmospheric warming his hypothetical was falsified experimentally. Even today the total hypothetical “radiative forcing” that humanity is presumed to have created within the atmosphere (~1.6 W/m^2) since the beginning of the industrial age is less than that of background interstellar cosmic radiation.
    Beyond that a spectrometer is not itself a thermometer. Converting a spectrometer reading to a precise temperature reading requires exact knowledge of the emissivity of the matter emitting the radiation. For example, even a 0.01 change in the emissivity of sea level air at 15 C creates a 3 W/m^2 difference in the amount of IR radiation that it emits with no change in temperature.
    In one study that I did comparing the emissivity of arid Nevada air to humid Mississippi air an increase in the relative humidity from 10% to 60% increased the emissivity of the ground level air from 0.703 to 0.837. This, in turn, increased the amount of IR radiation that the ground level air in Mississippi was emitting compared to Nevada by 53W/m^2. This massive increase in atmospheric emission of IR radiation was accompanied, not by a rise in temperature, but rather by a 2 C drop in the temperature of the more humid Mississippi air under clear skies.
    Thus, one cannot just look at an increase in the amount of IR radiation that the atmosphere emits due to an increase in the concentration of GHG’s and assume that this forces the air temperature to rise unless you assume that “greenhouse gases” can increase the absorptivity of the air without increasing its emissivity as well, which would be contrary to Kirchhoff’s Law.

    Carl

    Hmmm, även om det är en ‘Slayer-blog’ ges anledning till ett & annat funderixieren… ;)

    Länk:
    http://climateofsophistry.com/2013/10/18/burning-watts-with-watts/

    Mvh/TJ

  25. 33
    Holmfrid

    Efter Gösta Petterssons reträtt vad gäller bombkurvan, är tolkningen den att Bernmodellen gäller och kvarvarande CO2 i atmosfären blir alarmerande på lång sikt? Är kopplingen CO2- temperatur stark, eller är CO2-utvecklingen likgiltig?

  26. 34
    Thomas P

    ThomasJ #31 Det där låter som en av de tidiga artiklar som missade effekten av tryckbreddning av absorptionsiljerna. Tar man samma mängd CO2 som i vår atmosfär men utan alla andra gaser så får man mycket svagare absorption. Detta var inte känt förrän senare, men Arrhenius fick ändå med effekten eftersom han plockade absorptionsdata från jordens atmosfär.

    Drakdödarna tenderar tyvärr vara mycket dåligt pålästa.

Kommentarer inaktiverade.