Atmosfären utifrån och in

Kapitel 1.
Så här ligger det till:
Solen utsätter jorden för kortvågig strålning. Årsmedelvärdet vid ”top of the atmosphere” (TOA) är 1366 W/m2 (“solkonstanten”) räknad på den projicerade jordskivan. Medelvärdet över jordytan och rotationsperioden 24 tim blir 1366/4=342 kW/m2.

Av den inkommande strålningen reflekteras 30% (albedo=0,3) (6% av atmosfären, 20% av moln, 4% av jordytan). Återstoden, 240 W/m2, absorberas av atmosfären och jordytan. Under villkoret för energibalans måste jorden i sin tur stråla ut lika mycket energi.

gw-light-heat

Solen elektromagnetiska spektrum överensstämmer i stort sätt med strålningen för en svart kropp vid 5780 K. 800px-EffectiveTemperature_300dpi_e

För den balanserande jordstrålningen gäller, under förutsättning att vi i en första approximation betraktar jorden som en ideal svart kropp, på motsvarande sätt en temperatur på 255 K. Detta brukar benämnas jordens effektiva temperatur.

En ideal svart kropp förutsätter perfekt värmeledning (uniform temperatur) inom kroppen. Jorden är inte svart. Den är inte en perfekt ledare. Temperaturen är inte uniform. Jorden är mer lik en grå isolator. Korrigering för detta ger en effektiv stålningstemperatur som är några grader kallare, 251,95 K. Låt oss kosta på oss approximationen:

Teff=252 K

Medeltemperaturen vid jordytan är 288 K och 218 K vid den sk tropopausen (11000 möh). Troposfärens temperaturmedelvärde i höjdled (Z) är alltså

Th=252 K
97256-004-E3540AD9

Denna temperatur hittar vi på 5500 möh där trycket är 0,5 atm. Detta bekräftar att troposfärens profiler (L, lapse rate) med avseende på temperatur resp. tryck är linjära, vilket vi redan vet genom andra observationer. Funktionen T(Z) kan alltså skrivas

T(Z)=L*Z

där LELR=6,5 K/km (environmental lapse rate), atmosfärens observerade temperaturprofil, utgör en karaktäristisk observabel för troposfären. Den är en konsekvens av atmosfärens termodynamiska egenskaper.

Lapse_rates

Om man tillämpar ett termodynamiskt betraktelsesätt och åtföljande villkor på en torr eller fuktighetsmässigt omättad ideal gas under adiabatiska förhållanden (inget nettoflöde av värme till eller från atmosfären i ett stationärt tillstånd), kan man förvänta sig

LDALR=g/cp

där LDALR=dry adiabatic lapse rate (DALR), g är gravitationskonstanten och cp den specifika värmen. Insättning av aktuella värden ger LDALR=9,8 K/km.

För en fuktighetsmättad gas som hålls vid daggpunkten vid ökande höjd (minskande tryck), tillkommer effekt från vattnets ångbildningsvärme. I detta fall (LMALR, moist adiabatic lapse rate) är inte LMALR konstant över höjden i atmosfären, men är i genomsnitt LALR≈5 K/km. Minskning av temperatur med höjden i atmosfären är i detta fall mindre eftersom ångbildningsvärme frigörs kontinuerligt genom kondensation.

Generellt kan man säga att atmosfärens observerade temperaturprofil är en konsekvens av fundamentala termodynamiska villkor, dvs atmosfärens interna energikonstans när den potentiella energin ökar i gravitationsfältet.

Observerat värde på lapse rate LELR=6,5 K/m2 ligger i intervallet mellan de två idealiserade extremerna, LMAR och LDALR. För en hypotetisk torr jord med samma effektiva temperatur, Teff=252 K, som vår verkliga jord, kan man enl. resonemanget ovan förvänta sig en temperatur vid havsytan på 306 K, 18 K högre än den observerade 288 K (252 K + 9,8 K/km x 5,5 km=306 K). Den torra jordens LDARL uppvägs och balanseras genom en värmetransport (avkylning) motsvarande 9,8-6,5=3,3 K/km i den verkliga atmosfären.

Jordytan och atmosfären värms av solstrålning och på så sätt uppstår ett stationärt tillstånd (konstant värmeinnehåll, konstant energiflöde), upprätthållet av strålningsbalansen. Inkluderat i detta tillstånd är naturligtvis all intern värmetransport (absorption, emission, ledning, konvektion, fasövergång), som kan balansera LADRL som sätter den övre gränsen för temperaturprofilen. Yttemperaturen T0=288 K är 35 K över Teff och 17 K lägre än LADLR, vilket avspeglar balansen mellan den tryckberoende uppvärmningen och den avkylande kedjan av värmetransport genom ledning, avdunstning, konvektion och kondensation, avslutad med utstrålning mot rymden.

Så långt så långt! Jag är övertygad om att det går att hitta mängder med felaktigheter, logiska luckor och inkonsistenser i ovanstående. Jag är tacksam för all hjälp att lokalisera sådana hål för att se om det går att fylla dem. Men ännu så länge inte ett spår av något växthus eller återstrålning. Vi får se hur det går i nästa två kapitel som kommer att handla om albedo, den hydrologiska cykeln, tropopausen, diskussion av möjlig konstruktion av atmosfärens termostat (balansen mellan olika vägar för värmetransport ur ett reglertekniskt perspektiv), entropiproduktion och andra egenskaper för stationära termodynamiska system långt från jämvikt, samt egenskaper för andra planeters atmosfärer. Kapitel 2 har jag lovat redaktionen att redovisa nästa fredag den 27.2.

Vi hörs.
Göran

Dela detta inlägg

51 reaktion på “Atmosfären utifrån och in

  1. 1
    Bengt Abelsson

    Ett litet skönhetsfel;
    Det fattas ett antal decimalkomma, eller så finns onödigt många nollor.

    Energi tillförs vid jordytan och avgår högt uppe. Däremellan är värmetransport via kända processer. Fungerar för mig.

  2. 2
    Stickan no1

    Jordens emissivitet Teff > 255K. Inte lägre.
    Räknar du emissiviteten som 1-albedot får du Teff = 279K. Det är heller inte helt rätt men det är i stort sett atmosfären som strålar mot rymden och dess emissivitet är i denna storleksordning.
    Emissiviteten för jordytan är i stort sett ointressant i IR bandet. Jordytan kyls nämligen i stort sett inte av strålning utan av konvektion. Däremot kyls planeten (förenklat) av strålning mot rymden från atmosfären. Och atmosfärens emissivitet är låg. Googla.

    Temperaturfördelningen ger lite andra konsekvenser då Q är funk T^4 Men det anges som skäl inte i texten.

  3. 3
    Stickan no1

    Det försvann saker i första raden
    Emissiviten är mindre än 1 det gör att Teff ökar.

  4. 4
    Lasse

    WUWT har en artikel som kan fördjupa kunskapen ovan.
    Dynamiken i molnbildningen och i havets över ytlager under ett dygn över vatten påverkar temperaturen som solen ger på ett tydligt sätt.
    Hoppas det inte motsäger lektionen. http://wattsupwiththat.com/2015/02/18/tao-and-tao-again/

    Får återkomma till den klimatförändring som strålning/moln visat sig ge och som SMHI redovisar men ej kommenterar! +15-20% i soltid över året från 1983 tills nu!

  5. 5
    LBt

    Det förda resonemanget bör naturligtvis granskas, publiceras som vetenskaplig produkt och kritiseras i bredare forum än KU. Men än så länge ser jag inget som syftar till att förklara känd global temperaturuppgång men fortsättning följer så vi får väl se.

  6. 8
    Goran Ahlgren Inläggsförfattare

    Stickan #2
    ”(1-A)S0 = 4σT4 is valid only for perfect black (gray) bodies, with also the property of being a perfect conductor, hence the heat at the equator is the same as at the poles. But planets are more near perfect insulators, not exchanging a lot of heat. Therefore the planetary “black insulator body” temperature should be calculated as integral over the radiation equations over the individual latitudes. The outcome is that the practical blackbody temp is a few degrees less for a perfect insulator than for a perfect conductor. Earths insulator black body temperature A=0.3 and S0=1365 would be: 251.95K not 255K.”
    Göran

  7. 9
    Allan Forsling

    OT

    Svensk Energis vd Kjell Jansson lämnar sitt uppdrag den sista februari. Men innan det är dags för pensionen passar han på att såga den svenska energipolitiken i en intervju med Di Agenda Energi.
    Se Dagens Industri på webben idag- en sammanfattning finns där.

  8. 10
    Thomas P

    ”Men ännu så länge inte ett spår av något växthus eller återstrålning. ”

    Det är bara räkna på hur mycket markytan strålar ut och jämföra med hur mycket den tar emot från solen för att se denna återstrålning som av någon anledning blivit så kontroversiell i vissa kretsar.

  9. 11
    C-G. Ribbing

    Mycket bra inledning Göran. jag vänta med spänning på fortsättningen.
    När det gäller strålningstransport, så finns det många tvistefrågor. Jag anar att vi båda är överens om att
    dess betydelse överdrivs i IPCCs framställning.
    Å andra sidan vill jag varna för den motsatta ståndpunkten, den s a s skeptiska extremismen, som påstår att atmosfärens vertikal temperaturvariation helt bestäms av gravitation och tryck.
    Det finns ett ganska vanligt fenomen som meterologerna kallar inversion. Det är typiskt för lugna sommarkvällar med klar himmel efter solnedgången. Inversion innebär att temperaturen vid jordytan sänks genom utstrålning, så att den blir lägst vid jordytan och stiger med höjden. Inte till stora höjder, men om det är vindstilla kan det vara stabilt under hela natten. Lapse rate byter tecken vilket visar att den inte jämnt & helt styrs av gravitationen.
    /C-G

  10. 13
    Bengt Abelsson

    #6
    Min läsplatta presenterade gradtecknet som en nolla – ber om ursäkt för falsklarmet :-(
    Wikipedia säger dock:
    ”Notera att enheten inte heter grader kelvin och därför inte skrivs °K utan endast K. ”
    En liten tröst för mig.

  11. 14
    Bengt Abelsson

    # 10
    ”denna återstrålning som av någon anledning blivit så kontroversiell i vissa kretsar.”

    Om den långvägiga strålningen från markytan enligt Trenberth är 396 W/m2 eller 22 W/m2 har en viss betydelse för växthusgasernas möjliga påverkan.

    22= 239-80-80-17-40, allt enligt Trenberth Energy Diagram.

    Jag anser det märkligt att 160 W absorberad soleffek ska ge 396 W utgående långvågig effekt.

  12. 16
    Goran Ahlgren Inläggsförfattare

    Bengt Abelsson #13
    Tack Bengt! Det är klart att det ska vara som du säger. Inlägget nu redigerat enl. dina anvisningar.
    Vänligen,
    Göran

  13. 17
    Håkan Bergman

    Men det var en nolla inte ett gradtecken. En Nexus 7 visar dock båda rätt.

  14. 18
    Stickan no1

    Göran #8

    Det var den uträkningen som jag syftade på men du använder det på antagandet att jordens emissivitet=1.
    ”För den balanserande jordstrålningen gäller, under förutsättning att vi i en första approximation betraktar jorden som en ideal svart kropp, på motsvarande sätt en temperatur på 255 K”
    Ändra emissiviteten till uppmätta värden för atmosfären.
    Det slår mycket hårdare i kalkylerna än T^^4 integrering eftersom, förenklat, Jorden absorberar energi vid jordytan med högre emissivitet via kortvågig strålning och förlorar energi vid lägre emissivitet via långvågig strålning från atmosfären. Det är inte samma emissivitet in och ut eftersom det inte är samma material så måste energibalansen beräknas utifrån det.

    Det ger dig en helt annat effektiv temperatur.

    Vad är då atmosfärens emissivitet?
    Ja googlar man hittar man så låga värden som från 0,4 upp till 0,9
    Men låt oss ta ett högt:
    Ex ”The emissivity of the atmosphere is about 0.83″
    http://atlantic.evsc.virginia.edu/~bph/AW_Book_Spring_96/AW_Book_21.html

    Använder man 0,83 får man en effektiv T om 267 K. Bara den lilla justeringen får stor påverkan om orsaken till växthuseffekten. Och då har vi ännu inte kommit till transmissionen i atmosfären.

  15. 19
    Thomas P

    Bengt #16 ”Jag anser det märkligt att 160 W absorberad soleffek ska ge 396 W utgående långvågig effekt.”

    Visst är det märkligt, och förklaringen heter återstrålning från atmosfären.

  16. 20
    Bengt Abelsson

    # 19
    Jo, om man nödvändigtvis antar att markytan / vattenytan är i strålningsmässig jämvikt mot den kalla världsrymden.
    Vanlig termodynamik räcker för att visa energitransport upp till TOA.

    En observation, just nu: Min termometer visar på en (luft)temperatur på ca +10 Celcius. Marken är dock till större delen snötäckt – och sålunda maximalt enstaka tioldels grad över noll. Men den utstålade effekten ( hur stor den nu är) kommer från den fasta markytan ovh inte från luftmolekylerna – väl?
    En växthuseffekt på 10 grader – bara sådär!

  17. 21
    Thomas P

    Bengt #20 ”Jo, om man nödvändigtvis antar att markytan / vattenytan är i strålningsmässig jämvikt mot den kalla världsrymden.”

    Något sådant antagande görs aldrig. Utstrålningen är en följd av Stefan-Boltzmans lag.

  18. 22
    Lasse

    #20 Intressant betraktelse. En reflexion: Där det blir svart smälter det snabbt! Kan det ha med albedo att göra även en molnig dag som idag?

  19. 23
    Björn

    Undrar om det inte i början skall stå 342 W/m2 i stället för 342 kW/m2. I övrigt får vi väl lita på Planck och Boltzmann, för beräkningar på svartkroppsstrålningen bygger ju på dessa herrars lagar. Det skall bli intressant att följa fortsättningen när vi kommer in på mera kontroversiella områden som ”back radiation”.

  20. 24
    Guy

    Bengt # 20

    Såtillvida intressant att om det är snö på marken så har marken varit på 0 eller minusgrader. den strålar knappast varmare än snön. Fasta föremål värms upp också en mulen dag. Av vad, vet jag inte, men snön smälter fortare runt träd och under staket t.ex.

  21. 26
    LAC-amatör

    Det där med ‘svartkropp’ har jag tyckt låter enkelt.
    Men, kan en gas (luften) anses vara en ‘svartkropp’
    och hur mycket ‘svartkropp’ är jorden i genomsnitt?
    ‘Albedo’ är det ett mått på avvikelsen från ‘svartkropp’?

  22. 27
    Bengt Abelsson

    #24
    Min notering var bara att hur väl vet vi marktemperatur? Svart asfalt i solljus blir mycket varmare än luften, sanden vid Rainbow Beach var rent obehaglig varm att gå barfota på och så vidare.
    I dag var luften påtagligt varmare än marken.

  23. 28
    Ingemar Nordin

    Håller med C-G #!,

    Mycket bra inledning Göran! Klar och tydlig redogörelsen för teorin.

  24. 30
    Pehr Björnbom

    Thomas #19,

    Den redovisning som Bengt syftar på stämmer med denna utan ”back radiation”:
    https://jpjustiniano.files.wordpress.com/2011/06/earth_s-energy-budget.png

    Den redovisning som du syftar på stämmer med denna med ”back radiation”:
    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/bb/The-NASA-Earth's-Energy-Budget-Poster-Radiant-Energy-System-satellite-infrared-radiation-fluxes.jpg

    Båda sätten att redovisa energibudgeten är likvärdiga ur vetenskaplig synpunkt.

  25. 31
    Carbomontanus

    Mine damer og herrer

    jeg tror jeg har funnet en hovedfeil for dere.

    Hva vi ser her er den ”termodynamiske” lapse- rate- forklaring, som også er ført av en viss Joseph Postma, men også av selveste Dipl. Ing Heinz Thieme fhv. ”teknisk assessor” fra upstairs på jernbanen i det gamle Leipzig. (det må ha vært Østre linje)

    For sikkerhets skyld rekvirerte, og slo jeg opp i læreboka til min yngste sønn biokjemikeren, i fysikalsk kjemi, om adiabatisk varmgang i naturlige gasser og vi regner da for letthets skyld O2 + N2 .

    Formelen viser seg helt enkel, men først må vi definere den molare varme Cp/Cv som er luftens elastisitetsmodul .

    For bi- atomige gasser får denne størrelsen av kvantemekaniske årsaker verdien 3/2 eller iallefall temmelig nær dette tall.

    Og vi må definere en eksponent e , hvor e = (Cp -Cv) / Cv , og ser dere efter så blir det 1/2, slik at dette blir jo såre enkelt. Senere må vi se på smuss- effektene. (obscure gasser og virkninger i tillegg osv)

    Formelen er T = T0 * (P/P0) ^e

    Det stend i bokji, for bi- atomige gasser ved trykkfall, så vil temperatur- fallet være kvadratroten av trykkfallet ganske enkelt, og vi må regne T i Kelvin.

    Jeg fra- råder å slåss mot den boka, ellers må jeg ta den frem og slå dere i hue med den, og dessuten sende klage herfra og til Kungliga Akademin, Nobelinstituttet i Stockholm. Eller er det Uppsala?
    Dere kommer ikke unna.

    OK, da vet vi videre at barometertrykket halvveres for hver 5.5 Km oppover

    Så vi begynner ved null celsius ved havnivå og regner ut for 5.5 Km høyde. Det blir jo lett.

    T = 273K / roten av 2 , det gir 193K, som er 79 kuldegrader.

    Hæææææææ?

    Og hva blir følgelig lapse- rate?

    79/ 5.5 = 14.53 deg/ Km.

    Hmmmmmmmm…!

    Jeg fra- råder atter. Boka har rett, Den er på Amerikansk, og jeg har advart.

    Dere tvinges til måtte trekke den konklusjon at enten så opp- står og opprett- holdes ikke lapse- rate ved slike opp og nedadgående adiabatiske ”Termodynamiske..” bevegelser, som dessuten falsifiseres elementært av varmluftballongenes og de store ruteflyenes stabilitet og stille flyt i jevn høyde uten stadige opp og nedadgående vinder og bevegelser………… samt en rekke andre berømte og helt klart synlige fenomener som vi heller tar alvorlig når vi orienterer oss i fysikken og i naturen,……….

    …………….eller så er der en fysisk effekt til inni bildet og atmosfæren som ganske vesentlig øker atmosfærens thermiske ledningsevne og jevner ut temperaturene vertikalt uten at luften trenger å bevege seg dvs uten vertical conveksjon.

    Eneste rimelige fysikalske forklaring er da stråling på ett eller annet vis, siden teoretisk termodynamisk lapse- rate og dertil Føhneffekten er meget høyere enn faktisk empirisk lapse- rate.

    Og det kan just være den effekt som artikkelforfatteren ikke finner spor av, fordi han har jo ikke dratt ut grunnboka i SCIENCE på thermo- dynamics og adiabatisk varmgang i naturlige gasser ved trykkendringer.

    Jeg finner den med en gang bare ved å regne over det elementære.

    Forskjellen kan være den ganske banale at jeg følger ikke opp et fanatisk politisk klima-religiøst vedtak men utleder saken av garantert saksnøytrale og bias- frie kilder som en standard lærebok i fysikalsk kjemi og termodynamikk..

    Boken er hele 2″ x 6″ x 8″ stor, og er på amerikansk, men jeg fant frem allikevel for etpar år siden. Det gjelder Föhneffekten.

    Ta og sjekk opp dette med Kungliga Akademin og Nobelinstituttet før dere går videre med saken.

    PS.
    Adiabatisk varmgang er også den effekt som gjør at Volvo Penta Diesel virker, da den har en kompresjon på hele 1:18 og vi sveiver så fort at det blir adiabatisk varmgang , og da tenner den helt uten gnist.
    DS.

  26. 32
    t0pe

    Hur påverkas jorden av månen och andra planeter?
    Tex vid solförmörkelse, vad sker med instrålning?
    Får vi instrålning från någon annan planet?

  27. 33
    Pehr Björnbom

    Carbomontanus #31,

    Du verkar ha gjort ett räknefel.

    Exponenten e = (Cp-Cv)/Cp=1/3 i ekvationen för torr adiabatisk expansion (allltså inte Cv i nämnaren som du har använt).

    Då blir den beräknade ”lapse rate” (273-273*0,5^(1/3))/5,5 = 10,3 K/km vilket stämmer bra enligt Görans redogörelse ovan (meningen redigerad).

  28. 34
    Thomas P

    Pehr #30 Den första figuren är en förenkling där man plockat bort några energiflöden och bara tittar på netto istället för bruttoflöden. Det går inte att komma ifrån att markytan strålar ut mer energi än vad den tar emot från solen och att vi därför måste ha en återstrålning från atmosfären.

    t0pe #32 ”Tex vid solförmörkelse, vad sker med instrålning?”

    Den minskar en aningen, men inte så mycket eftersom månens skugga bara täcker en mycket liten del av jordytan. Det inträffar också sällan så den totala effekten är försumbar.

    ”Får vi instrålning från någon annan planet?”

    I särklass mest får vi i så fall från månen, och även det är inte mycket att skryta med. Du kan ju själv jämföra hur kraftigt Venus som är den ljusstarkaste planeten lyser i förhållande till månen och solen.

  29. 35
    Pehr Björnbom

    Thomas #34,

    Den första bilden har en mer detaljerad uppdelning av var den utgående strålningen kommer ifrån men gör inget nummer av så kallad ”back radiation” som den andra bilden gör.

    Man kan göra på lite olika sätt och det kan bero på syftet med bilden hur det är bäst att utforma den.

  30. 36
    Guy

    Nyfiken igen. Kan nån berätta vad jorden i sig själv strålar om vi tar bort solens inverkan. Hur bra trämger jordens inre värme igenom? Har radioaktiviteten någon inverkan? Så fort jag googlar om strålning hittar jag endast värme och växthusefekter.

  31. 37
    Stickan no1

    Pehr #35
    ”Man kan göra på lite olika sätt och det kan bero på syftet med bilden hur det är bäst att utforma den.”
    ;-)
    Dagens understatement.

    1000 miljardersfråga, eller är det en slamkrypare?
    Vilken bild ger rätt bild av växthuseffekten?

  32. 38
    tty

    Guy #36

    Den geotermiska energin ligger på ca 0,1 W per kvadratmeter. I de flesta fall är den helt försumbar, men den är betydelsefull för temperaturen vid inlandsisarnas bas och kanske också för vattentemperaturen i djuphavet.

  33. 39
    tty

    #37

    ”Vilken bild ger rätt bild av växthuseffekten?”

    Den första, eftersom den konsekvent anger nettoflöden. Den andra bilden som ThomasP föredrar blandar netto- och bruttoflöden. D v s den anger bruttoflöden för strålning och nettoflöden för konvektion. Detta ger en helt felaktig bild av proportionerna och får strålningseffekterna att verka dominerande, vilket de inte är. Man skulle i och för sig kunna göra en bild med enbart bruttoflöden där man inför en konvektiv ”Back Radiation” i form av värmeinnehållet i nederbörd och sjunkande luftmassor men mig veterligen har ingen kommit på den idén.

  34. 40
    Thomas P

    Pehr #35 ”Man kan göra på lite olika sätt och det kan bero på syftet med bilden hur det är bäst att utforma den”

    Förenklingar är ofta nödvändiga, men om nu syftet är att diskutera återstrålning är det mindre lämpligt att använda en figur där denna förenklats bort.

  35. 42
    Stickan no1

    Vad är SI enheten på växthuseffekten? Inte är det W/m2 i alla fall som bilderna visar.
    Vanligtvis brukar man ange växthuseffekten i temperatur. Men växthuseffektens temperatur är också höjdberoende och ger avkylning på höga höjder.

    Mitt förslag är meter över jordytan. Som medelhöjden för utgående strålning mot rymden. Gärna som funktion av våglängd. Och därmed visas olika växthusgasers medelhöjd för utstrålning.
    Den bilden borde bli en tankeväckare för många.

  36. 44
    Carbomontanus

    @ Dr. Pehr Björnbom & al:

    Nei, jeg har ikke regnet feil der men du har ført falsk, , false- ness rett inn i synet på oss for å kunne score et poeng.

    Slutt med det, og tilstå, når jeg peker på det.

    Du har ført og skrevet ”Cp” under brøkstreken.

    jeg har nok rett. Grøss og skvett når jeg slår på med tykke, amerikanske lærebøker i science, mitt gode råd..

    Det kostet meg 2 døgn inntil jeg fant riktig svar og føring på Wikipedia under stikkordet

    §1 isentropic process.

    Der står det at

    T2= T1 *(V1/V2) ^R/ Cv.

    R= Cp-Cv vet vi, og trykk og volum er omvendt proporsjonale.

    Men jeg har selv gjort en fadese. Jeg har skrevet at Cp/Cv for bi – atomige gasser er 3/2.

    Det er ikke sant.

    Sannheten er at Cp/Cv for bi- atomige gasser er 7/5 eller utregnet 1.4.

    Jeg finner det under

    §2 Heat capacity ratio, fremdeles på Wikipedia.

    Dermed kan vi nu slå til ganske skarpt:

    e = (7-5)/5 = 0.4

    og regne om igjen. T i 5.5 Km høyde når T = 0 celsius ved havnivå blir 273K / 2 ^.4 = 206.89531K , som gir 66 kuldegrader. Og lapse rate blir 1.219034 deg/ Km

    Når de reelle lapse- rates avviker ganske klart fra dette, så har du / dere et forklaringsproblem, som forferdelig- gjøres ved at det i og med politisk ved- tak ikke er religiøst opportunt å kunne tenke seg at også varmestråling, elektromagnetisk stråling spiller en fysikalsk rolle i virkeligheten og i energetikken og regnskapet.

  37. 45
    Pehr Björnbom

    Carbomontanus #44,

    I föregående kommentar #31 använde du ekvationen
    T=T0*(p/p0)^e med e=(Cp-Cv)/Cv medan jag visade att det måste vara e=(Cp-Cv)/Cp.

    Nu använder du följande ekvation:
    T2=T1*(V1/V2)^R/Cv

    Men denna ekvation är ekvivalent med T2=T1*(p2/p1)^e där e=(Cp-Cv)/Cp.
    Du har alltså gjort ett fel när du skrivit om ekvationen från volym till tryck.

    Ingen skada skedd och vi gör alla fel, ingen är felfri. Dessutom kan man lära sig mycket från fel. Här följer en härledning av ekvationen med tryck från ekvationen med volym som jag tror är riktig men jag kan ju också ha gjort fel.

    T2=T1*(V1/V2)^R/Cv
    p1*V1=R*T1
    p2*V2=R*T2
    V1/V2=p2/p1*T1/T2
    T2/T1=(p2/p1*T1/T2)^R/Cv
    T2/T1*(T2/T1)^(R/Cv)=(p2/p1)^R/Cv
    T2/T1=(p2/p1)^(R/Cv/(1+R/Cv)) =(p2/p1)^(R/(Cv+R))
    T2/T1=(p2/p1)^R/Cp=(p2/p1)^(Cp-Cv)/Cp

    Alltså T2=T1*(p2/p1)^e där e=(Cp-Cv)/Cp

    V.S.B.

  38. 46
    Peter Grafström

    Stickan no1 #42 har fattat galoppen
    Förmodligen Abelson #1 och Björnbom också.
    Björnboms påpekande om att resonemang utan backradiation går lika bra visar ju också att det bara är ett pedagogiskt konstgrepp att förklara global uppvärmning (eller nedkylning) så
    Wikipedias författare när jag senast kollade har inte förstått hur GW uppstår
    Att diskutera en medelhöjd som i den föreliggande artikeln är en missvisande approximation och den blir allt sämre ju mer CO2 halten ökar.

  39. 47
    Carbomontanus

    @ Pehr Björnbom

    Skavvissesann:

    Jeg tror du nå skal avslutte dine fantasier om Cp under brøkstreken i eksponenten, idet jeg har gjort videre funn som bekrefter hva jeg har ført. ¨

    Jeg nevnte en større amerikansk lærebok i fysikalsk kjemi for Universitetet, hvor jeg sjekket dette omhyggelig opp for etpar år siden for ikke å uttale meg og undervise false- ness om primære ting som Föhneffekten og Dieseltenningen og dessuten som generell scientific basis for disse aspekter og horisonter i klimadisputten. Og førte derfra #31 efter hukommelsen.

    Så i ” 44 har jeg vist konkret til stikkord isentropic process på Wikipedia der jeg fant nær det samme.

    Nå har jeg fin- lest videre samme kapittel og der står sannelig videre:

    ”Table of isentropic relations for an ideal gas.

    T2/T1 =(V1/V2)^gamma-1 = (P2/P1)^gamma-1…”

    Du har altså falsket og villedet oss og undervist at jeg har gjort feil i overgangen fra volum til trykk.

    Hvorfor det? Hva er så prekært å kunne få sagt at man til og med fantaserer og komponerer og falsker i termodynamikken?

    Er det det politiske ved- taket om faglig klassekamp og korstog og religions- krig mot James Hansens riktige tydning av temperaturene på Venus, ved håndsopprekning og applaus bak lukkede dører?

    Er det istedet Postma og Thieme som er blitt kreert til overlærere og sensorer og dommere i fysikk i Stockholm?

    Dette Gamma er definert som Cp/Cv og er 7/5 for luft. Eksponenten blir da ganske riktig 0.4

    Så ser du også helt eksplisitt at brøken er snudd, noe jeg skjønte og var klar over, av det enkle forhold at det også må stemme i praksis, noe man bør være nøye med. I praksis er det nemlig slik at øker man trykket så går det varmt, men øker man volumet ved å lette på trykket så blir det tvertimot kaldt.

    Og jeg skrev helt tydelig som forklaring at ”Trykk og volum er omvendt proporsjonale” Jfr PV = nRT

    Da regner jeg med at dette er tilstrekkelig klart ført thermodynamisk teori, slik at alternativene kan vike og vi heller kan komme til saken og poenget, som dere åpenbart driver og bestrider av prekære grunner.

    Spørsmål: Er det sant, eller er det heller en falsk føring at atmosfæren og lapse- rate og dette helt ut lar seg forklare ”thermodynamisk” ved opp og nedadgående adiabatiske ”paketer” av luft? og dermed at IR- stråling og Atmosphärischer gegenschein , back- radiation og alt dette er motbevist og gjendrevet og irrelevant, og som jeg nu ser Peter Grafström sier ”pedagogisk konstgrepp”.?

    Falsker han?
    Eller har han rett?

    Jeg mener å se og finne heller klart at reelle og empirisk målte lapse- rates med værballonger etc. tørradiabatisk dvs i klarvær uten skydannelse er klart og konsekvent adskillig lavere enn teoretisk verdi, så vi kommer ut i alvorlige og fler- dimensjonale kultur- kollisjoner med elementær, systematisk empirisk måle og experimentalfysikk om vi fører og hevder politisk fanatisk religiøst i og med fore- legg om skriftens bokstav som vi skal bekjenne oss til og fremme,…..

    …………..at disse målte verdier helt ut lar seg forklare ”termodynamisk”.

    Og det konsekvente bias i systemet, den systematiske feil i forhold til ”modellen” eller teorien , er nettop nektingen for den neste og vesentlig virkende feffekt, som just ikke er thermodynamisk men virkende elektromagnetisk molekylærfysikalsk material- faglig- spektral- analytisk- kvantemekanisk på dis- kontinuerlig spektrum.

    Det er en alvorlig flause i forhold til virkeligheten og SCIENCE om man ikke får med seg dette. Det er vill ledende å si at det som åpenbart synes å kunne måles og påvises og fysikalsk begrunnes, ikke eksisterer.

    Jeg har et svært viktig poeng til om dette:

    Den skarpe knekken i Lapse- rate , som vi ser på figuren over, i tropopausen eller isotermskiktet og de ganske utrolig lave temperaturene vi måler konsekvent der natt som dag og worldwide, skal gis RIKTIG fysikalsk forklaring!

    Jeg gjentar, skal gis RIKTIG fysikalsk forklaring.

    For akkurat det konkrete og karakteristiske fenomenet der er en hoved- sak og et over- ordnet premiss for mulig klima slik vi kjenner det, og dermed for mulig saklig og opplyst klimadisputt.

    Jeg har selv sittet i en jumbojet på dagtid over atlanteren ved nær høstjevndøgn og lest på skjermen utetemperaturer som duver fra ca -64 og helt ned i -70 kuldegrader, i mellom 11.5 og 12 Km høyde. Det er kaldere enn midnatt midtvinters i Sibir på ca 45 grader nord midt i solstikken på dagtid. Og like kaldt er det ca 17 Km over Kilimanjaro med sola stikkende rett i zenith.

    Forklar,……

    Jeg trodde knapt mine egne øyne, men slik er det faktisk i feltet for verdensflåten av sivil langdistanse jetflytrafikk, av elementære markeds- økonomiske år- saker. Det er svært betenkelig at man legger skjul på og er konsekvent taus om tropopausen. (Noe så elementært som tropopausens fysikk ruinerer jo klima- nektingens og klima- surrealismens alternative fysikk)

    De konsekvent ganske ekstremt lave temperaturene i tropopausen og den skarpe knekken i Lapse- rate samme sted skal gis RIKTIG fysialsk forklaring først. Først da kan man forstå og være kritisk og skeptisk og saklig og være med saklig og drøfte geofysikk og klima.

    Jeg har nemlig sett og skjønt dette innledningsvis og aller først, og derfor troller og spammer og vrøvler jeg ikke fanatisk politisk religiøst i klimaet. Mitt gode råd til efterfølgelse..

    Just det samme fenomenet er nemlig også funnet på Venus, der luften like over skylaget holder hele 41 kuldegrader midt i solstikken. Og der skinner solen virkelig skarpt bare 0.7 AU fra solen. Strålingen avtar også med kvadratet av avstanden fra solen, så det er virkelig sinte saker.

    Glem skyenes albedo som utvei. Et hvitt papir ville bli brunt om det lå på bakken på månen midt i solstikken der det holder ca 110 celsius. Meget forskjellig fra 41 kuldegrader og adskillig lengre vekk, hele 1AU fra sola.

    Akkurat det fenomenet isotermskiktet tropopausen og RIKTIG fysikalsk forklaring for de fenomenalt lave temperaturene der, gir klimaet i et nøtteskall.

    Klimagassenes ekstreme IR- stråling på dis- kontinuerlig spektrum er en overordnet viktig og naturgitt realitet for våre levekår, og virker med hele veien ned igjennom hele atmosfæren, og kan elementært måles med pyr- geometer medenfra og satelitter ovenfra , og med- virker til å gi de reelle lapse- rates annen form enn hva de ellers ville hatt, alene av ”thermodynamiske” årsaker.

    Å postulere virkeligheten som utelukkende thermodynamisk når den vitterlig også er molekylærfysikalsk, kvantemekanisk og elektromagnetisk,…. det er ikke så greit.

    Det er i virkeligheten falsk føring, false- ness, rett inn i synet på folk.

  40. 48
    Peter Grafström

    #47 Carbomontanus
    Nyckelbegreppet är att det förutsättes råda termodynamisk jämvikt vid den höjd där ir-fotoner läcker ut till rymden. Även inräknat att de minst absorberade spektrala delarna i så fall härrör ända nerifrån jordytan. Höjden där detta sker för en viss ir-frekvens definieras grovt av att den totala absorbtionssannolikheten för utgående foton är 50%. (Ett noggrannt värde kräver integration över alla parametrar spektralt och termodynamiskt. Vitsen med att postulera 50% är att man får en åskådlig bild av att atmosfären då börjar bli transparent och fotonen verkligen kommer att läcka ut och ej mer ingå i någon ytterligare termodynamisk jämvikt. För en sån integration kommer för varje ir-frekvens en utsträckt radiell del av atmosfären att bidra, inkluderande den höjdberoende termodynamikens inverkan på spektrum via tex kollisionsbreddning)
    Utifrån sett är atmosfären för större delen av spektrum en svartkropp, eftersom atmosfären då är optiskt tjock utifrån sett. Enda undantaget är längst ut i den svagaste delen av absorptionsprofilen där markens emissivitet för den ir-frekvensen bör komma in.
    Jag håller med om att satellitmätningen är den rätta empiriska metoden, däremot inte mätningar nedifrån. Där viktas strålning samman från olika höjd på ett sätt som inte är representativt för den utgående strålningen.

  41. 49
    Pehr Björnbom

    Carbomontanus #47,

    Alla som har kunskap om elementär termodynamik vet att det är som jag säger. Här kommer den grundläggande härledning, i huvudsak samma härledning som leder till Poissons ekvation, som visar att T2/T1=(p2/p1)^R/Cp vid adiabatisk process för en ideal gas.

    Entalpin för en ideal gas kan skrivas på två sätt:
    dH=Cp*dT=T*dS+V*dp

    Vi studerar en adiabatisk, isentropisk, förändring:
    dS=0 => Cp*dT=V*dp

    Enligt gaslagen är V=R*T/p. Vi får då:
    Cp*dT= R*T/p*dp
    dT/T=R/Cp*dp/p

    Efter integration får vi:
    ln(T2/T1)=R/Cp*ln(p2/p1)

    Detta kan också skrivas:
    T2/T1=(p2/p1)^R/Cp

    V.S.B.

  42. 50
    Carbomontanus

    @ Pehr Björnholm# 49

    jeg innser og beklager å ha gjort en vesentlig feil, som tildels skyldes at jeg er noe svaksynt, men dertil at jeg har ikke gode nok kontrollkilder på hånden.

    Følg med:

    T2/T1 = (P2/P1) ^e1 = (V1/V2)^e2 = (Ro2/Ro1)^e2

    T = temp
    P= trykk
    V=Volum
    Ro = Tetthet!

    Kilde Wikipedia stikkord isentropic process.

    Den artikkelen er solid, se litteraturreferansen. Men bokstaven Ro ser nesten der ut som en stor P, kun med en liten fluelort til forskjell, som jeg ikke så, men trodde heller jeg så en inkonsistens på Wikipedia (hvilket ikke er uvanlig), da e1 er forskjellig fra e2.

    e2 er skrevet som gamma-1, det er rett. Men e1 er skrevet som (Gamma-1)/gamma, slik at hvis vi setter inn Cp/Cv for gamma , så finner vi at e1 =R/Cp, mens e2= R/Cv QVOD ERAT DEMONSTRANDVM.

    Da later det til at vi er enige og kan sette to streker under det svaret.

    Og det gir videre at for våre heller første ordens tilnærming kan vi ta utgangspunkt i offisiell teoretisk tørr- adiabatisk lapse- rate.

    Og i det lys eller perspektiv undersøke og drøfte hva strålingen kan ha å si.

    Og videre, kan man påstå at IR- fenomenet med gassmolekylær emisjon og absorpsjon på diskoninuerlige molekylære spektralbånd entet ikke existerer, alternativt dekkes og forklares helt ut ”Thermodynamisk” ?

    Jeg mener et klart nei, og her er like klart ikke alle enig. Enten nekter man for ”back radiation” og klimagasser som sådant, eller så fører og hevder man at det er tatt vare på i det thermodynamiske argument. Hvilket i alle fall synes å være feil og false- ness.

    Jeg fant en meget god forklaring på tysk. Prosessene er ganske enkelt ikke adiabatiske eller ”is- entrope” når der skjer stråling ved klimagassene, fordi da utveksles energi til omgivelsene. Da foreligger det ikke lenger adiabatisk endring av ”Luftpaketer”

    Jeg har det til og med i Diselmotoren. Volvo penta Md7a tenner udmerket på sveiv, så hvorfor gjør ikke Yanmar 2gm20 det? Kompresjonen er den samme eller til og med litt høyere for Yanmar. Men jeg får det ikke til, og på nettet står det: ”To crank a 2GM 20…Forget it!”

    Jo fordi den har ”Forkammer” hvor luften passerer et trangt hull slik at sveiver man for langsomt, så er det ikke lenger adiabatisk. Luften avgir for mye varme til det kalde metallet. Man må enten forvarme luften eller godset eller sveive adskillig fortere, da tenner også 2GM20.

    Så har vi de øvrige og lavere lapse- rates. 17Km over Kilimansjaro er det minus 55 kuldegrader, mens nede på savannen er det …. 20 varmegrader,… hva blir lapse- rate?

    ca 1 deg pr 100 meter synes kun å stemme for Föhnvind i Alpene.

    Så hvordan skal alle de lavere lapse- rates forklares? Vi kan bruke våt-adiabatisk, men det gjelder ikke under blå himmel. Og ved lave temperaturer har vi sannelig heller ikke mye vann å regne med.

    Jeg har forsøkt å finne frem i Wikipedia men det virker så turbulent og komplisert at jeg overlater til meteorologene å dømme og spå om det, og de tror stort sett på CO2-AGW- teorien.

    Mitt spørsmål og min interesse er heller hvordan kan vi se og bedømme det selv av naturtegn uten å måtte spørre og stole på expertene?

    Nå synes en Peter Grafström # 49 å tro på og stole på tropopausen og temperaturene der og forklarer det strålingsfysikalsk ved spektralbånd og linjer, og det er et vesentlig framsteg. Ved det fenomenet står man håpløs fast med den adiabatiske luftpaket- teorien og såkalt ”termodynamisk” helforklaring.

    Nok en detalj er at blir lapse- rate for høy så oppstår det vertical conveksjon som senker lapse- rate , og lapse- rate er særlig lav i cumulus bygevær, hvilket er paradoxalt om det var vertikale vinder som skaper eller som øker lapse- rate. Tvertimot, de synes å senke lapserate, og verticale vinder opphører og brer seg heller ut i store horisontale flak der det ikke lenger er lapse- rate. (Ambolt bygeskyene er kanskje det solide naturbevis)

    Det synes ganske klart å være den verticale temperaturgradient som er år- sak til de verticale vinder, og ikke omvendt slik man blir belært om fra visse hold. Nekter- faget synes å ha om- byttet og for- byttet årsak og virkning, slik de også klarer å om- bytte og for- bytte pol og ekvator og H2O og CO2 for å kunne føre sin sak. Og da blir de ratt klima- surrealister, slik kan også det lett forklares.

    Over Antarktis om vinteren er det vel stort sett isotermt fra nederst til øverst helt opp i det ozonskiktet som ikke er der.

    Jeg skrev Isotermskiktet, som jeg har lest i flere betydninger, men best bruk av ordet må være for nedre stratosfære der vertical gradient er isoterm for mange vertciale kilometere.

    Jeg sjekket for kontroll Mont Blanc og Matterhorn begge ca 4.8 km , der hersket forleden 20 kuldegrader. Og nede i Chamonix på 500 meter 2-3 varmegrader.

    Lapserate blir da helt trøstesløs, I halvskyet vær og flau vind.

    I det miljø vil det hjelpe meget om vi også kan tillate oss å tro at varmen utbrer seg og utjevner seg også ved gassmolekylær stråling inni luften, og ikke bare ved klassisk ledning og konveksjon.

  43. 51
    Pehr Björnbom

    Carbomontanus #50,

    Tack! Då har vi blivit eniga om att ekvationerna skall se ut så här:

    T2/T1=(p2/p1)^R/Cp=(V1/V2)^R/Cv=(ρ2/ρ1)^R/Cv

    Jag håller med om att det är lätt att förväxla ρ och p. Detta kan hända den bästa och egentligen ledde det i vår diskussion till en lustig förveckling som man kan skratta åt så här i efterhand :)

    Det är inte så att den så kallade ”lapse rate” alltid är adiabatisk men den torra och den våta adiabatiska ”lapse rate” är centrala begrepp som är mycket viktiga för att teoretiskt förstå atmosfärens fysik. Det globala medelvärdet för ”lapse rate” är 6,5 K/km och detta stämmer med våtadiabatisk ”lapse rate”.

    Om man verkligen vill djupare förstå mer om detta och samspelet med strålning så tror jag att man inte kan undvara studier i atmosfärfysik. Jag har även skrivit följande blogginlägg för ett par år sedan:
    http://www.klimatupplysningen.se/2012/06/01/vaxthuseffekten-och-grundlaggande-principer-for-klimatkansligheten/

    Själv har jag läst följande atmosfärfysiska böcker:

    David G. Andrews. An Introduction to Atmospheric Physics. Kindle Edition.

    Murry L. Salby. Fundamentals of Atmospheric Physics, Volume 61 (International Geophysics). Kindle Edition.

    Holton, James R.; Hakim, Gregory J (2012-12-17). An Introduction to Dynamic Meteorology (International Geophysics). Elsevier Science. Kindle Edition.

    Andrews bok är den lättaste medan Holton och Hakim kräver mycket i fråga om förkunskaper i matematik och fysik. Murry Salbys bok är på doktorandnivå men är mycket bra skriven enligt min mening. Den rekommenderas även av Holton och Hakim där man finner följande i slutet på andra kapitlet:

    ”Suggested References

    Curry and Webster. Curry and Webster’s Thermodynamics of Atmospheres and Oceans contains an excellent treatment of atmospheric thermodynamics.
    :::::::
    Salby. Salby’s Fundamentals of Atmospheric Physics contains a thorough development of the basic conservation laws at the graduate level.”

    Boken av Judith Curry och Peter Webster har jag inte. Men det är märkligt att i den senaste upplagan av den så namnkunnige James Holtons klassiska lärobok så framhålls Judith Currys och Murry Salbys vetenskapliga författarskap som goda exempel. Samtidigt pågår i klimatdebatten aggressiva personangrepp och smutskastningskampanjer mot dessa två framstående vetenskapliga forskare. Man kan verkligen undra vad de egentligen håller på med i den klimatvetenskapliga debatten.

Kommentarer inaktiverade.