Värmestrålning i atmosfären – ett återkommande tema

volz

För ganska exakt ett år sedan skrev jag ovanstående inlägg här på KU. Det var ett försök att sansa ofta återkommande diskussioner här om en av de absoluta centrala aspekterna i den vetenskapliga delen av den politiskt-ideologiskt färgade ”klimatfrågan”. Trots viss risk att åter starta fruktlösa diskussioner med personer med egna teorier och föreställningar finner jag ändå att dagens inlägg är högst motiverat – det är en referens till en detaljerad analys av sakfrågan, till en explicit grad jag inte sett tidigare.

En 26-sidig genomgång av den fysikaliska basen för strålningsrelaterad ljus- och värmetransport i atmosfären publicerades för ett par år sedan. Den är skriven av en Hermann Harde – laserfysiker i Hamburg. Han har senare följt upp detta med en 51-sidig artikelutvidgning om den resulterande ”Klimatkänsligheten”, i form av en modell benämnd EASy. Denna modell och Harde’s artikel om densamma togs upp här för en tid sedan av CG Ribbing och har diskuterats av bl.a. Judith Curry och ifrågasatts av andra (sök på artikeltiteln via Google).  WUWT diskuterar Harde’s artikel här.

  • Hursomhelst pekar den fortsatt på en väsentligt lägre ”klimatkänslighet” (temperaturhöjning vid Jordytan vid en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären) än alarmisterna velat hävda – endast ca 0.6 grader.

Men med detta inlägg ville jag bara peka på existensen av en mycket detaljerad och korrekt fysikalisk behandling av Titelämnet – som bör vara av intresse för många av våra läsare och för några av de tvistoämnen som kommit upp tidigare här på KU och annorstädes (speciellt andra huvudsatsens tillämpning och gasers värmestrålning).

harde18

harde22 Några citat från sista sidan av Harde’s artikel:

  • Propagation of radiation in the atmosphere is not the result of a single event. It underlies continuous absorption and reemission processes in the gas, which are determined by the mean free absorption length and strongly depend on the frequency of the radiation as well as on the gas density. Radiation also converts into molecular kinetic energy and via exciting collisions changes back to radiation. This kinetic energy of the molecules results from absorbed long- and shortwave radiation as well as from sensible and latent heat due to convection and evapotranspiration from the surface to the atmosphere.
  • Thermal radiation is electromagnetic radiation and no heat.Therefore, in the same way, as radio waves can propagate from a colder antenna to a warmer receiver, microwaves can be absorbed by a hot chicken, or CO2-laser radiation (10.6 micrometres) can be used for welding and melting of metals up to several thousand degrees C, so any back radiation from colder and higher atmospheric layers can be absorbed by the lower and warmer layers, and this back radiation can also be absorbed by a warmer surface of the earth without violating the 2nd law of thermodynamics. As long as the surface is assumed to be a black or gray absorber, it does not filter any frequencies of the incoming radiation, in the same way as it does not reject any frequencies of the broad Planck spectrum of a thermal radiator, independent, if it has a higher or lower temperature than the earth. Radiation converts to heat after an absorption, followed by an emission in accordance with a newly adjusting thermodynamic equilibrium, which only requires that the net energy transfer is in balance.

Dela detta inlägg

13 reaktion på “Värmestrålning i atmosfären – ett återkommande tema

  1. 2
    Carbomontanus

    @ Stockholm
    Dette var ikke værst!

    ”Några citat från sista sidan av Hardes artikel” skal pugges utenat og henvises til og legges til grunn for tenkningen, som skriftens bokstav for de blinde troerne og skal ikke anfektes eller bestrides. Dia- lektiske mot- sigelser vil der ramme en selv og tillate oss å dra i snora og skylle det rett ned og i dass.

    Det skal som spesialavfall på miljøstasjonen.

    Jeg har sett på det, og har skole og laboratoriebakgrunn. I utgangspunktet så varmer det å ta på seg en genser og anorakk i kulda og det er slett ikke overtro og har ingen annen fysikalsk forklaring enn at Genseren varmer faktisk i watt innover mot huden, og anorakken utenpå gjør at den ikke luft- kjøles av kulingen utenfor. Resultatet av denne tilbake- varmingen i watt er at man kan slappe av og slå mindre floke og behøver ikke spise så mye brød med smult for å holde koken og varmen og temperaturen oppe internt og innenfra. Iflg Roald Amundsen m.fl. er et dyreskinn og reinskinn med pelsen inn og huden ut enda bedre når det virkelig blåser kuling og er kaldt. Pelsen varmer faktisk. Bare kjenn efter selv, og det er ikke overtro.

    Man kan ta en glødelampe wolframpære og ta gjerne heller en klassisk lommelyktpære og sett den på Stab Power nominell spenning med et presist amperemeter i serie. Les av strømmen i ampere med 3 siffer, spenningen skal være konstant, og varme- effekt i watt er strøm ganger spenning. Mot- sigelser er ukvalifisert.

    Så isolerer man den pæra med diverse. Man kan legge over glassvatt eller lage en finurlig hatt av alufolie som settes over, eller en hatt av svart .15 mm jernblikk.

    Strømmen vil synke u- vegerlig, hvilket dreper alternative begreper og forklaringer.

    Det betyr nemlig at temperaturen i wolframtråden stiger enda etpar hakk og tråden stråler da enda litt mer ut i watt, samtidig som at strømmen synker og spenningen er konstant.

    Forklar………..

    Jeg har konkret gjort forsøket med en 10 watt 12 volt halogenpære på stab power og presist digitalamperemeter i serie. Strømmen sank ca 1/75 i løpet av 3 minutter, og da jeg tok vekk hatten igjen steg den tilbake til hva den var på 3 minutter.

    Til hjelp for forklaringen trenger man også å vite at metallisk ledning er en NTC- motstand, ”Ein Kalt- leiter” som det heter på tysk.

    Men dette er fundamentalt og rutinemessig varmelære der man skal arrangere med varme og temperatur. Det gjelder når man bygger bål med sten og steker pølser og pinnebrød i skogen, det gjelder videre i bakerovnen og i glasshytta og i kjemi- ovnen, og så gjelder det videre universalt i maskinen og på printkortet og er noe vi skal være klar over, for det gjelder i Universet.

    Det er ene feltets ledningsevne som bestemmer hvordan varmen brer seg ut, og feltets og mediets temperaturer er irrelevant. Varmen og varmene superponerer uvegerlig ganske fritt kun avhengig av ledningsevnen, og hever de lokale temperaturer.

    Dette er da barnemat og kan man ikke dette så kan man ikke styre med varmer og temperaturer hverken som baker eller smed og slett ikke som elektro eller maskiningeniør.

    Det er bare de blinde troerne som opererer med andre doktriner og begreper.

    Har man en varmeovn på 800 watt som står på fullt og har farlig høy tempertatur, men synes det er for kaldt i rommet, og slår på en varmeovn til på 400 watt ved siden av som ikke på langt nær vil komme opp i samme temperatur som den på 800 watt….

    ………så skal man passe seg for at den på 800 watt og som hele tiden har stedets høyeste tempertatur ikke begynner å brenne. Og hva er det som varmer den opp enda litt mer, når strømmen står konstant på 800 Watt?

    Det er ovnen på 400 watt ved siden av selvfølgelig, fra en langt lavere temperatur. Innvendinger og mot- sigelser er u- kvalifisert.

    Jamen….. dette er da elementært?

    Likeså om vi legger glassvatt omkring den på 800 watt eller kapsler den med en ovns- skjerm.

    Har vi en svær transistor på en metallplate som skal være heat sink og dette holder men ved farlig høy temperatur….. og så begynner vi å lunke og varme med andre kilder transistorer og motstander ved adskillig lavere temperatur utenfor,….. så er det høy fare for at den sterkeste varmekilden ved høyest temperatur vil bli ekstra opp- varmet utenfra til de grader at den vil bli svidd.

    Likeså vil vi få akkurat samme effekt om vi begynner å stappe steinull eller glassvatt eller til og med ull og reinskinn i omgivelsene, med anorakk,….

  2. 3
    tolou

    Ang. energibalansen i haven så kan nog inte haven värmas av den ökande växthuseffekten, som i sig själv ökat med ca. 1% sedan 1950.

    1/100 del ökad LWIR skall då penetrera vattenytan ett par ynka cm och åstadkomma en uppvärmning?
    Det är orimligt. Vattenytan som istället ångar bort mycket lagrad energi.

    Världshaven måste därför värmas primärt av solen vars strålar(SW) når flera meter ner i vattnet. Det stämmer också bra med den minskade molnigheten som observerats. Uppvärmning av atmosfären följer sedan på detta, inte tvärt om.

    http://hockeyschtick.blogspot.se/2010/08/why-greenhouse-gases-wont-heat-oceans.html

    http://www.drroyspencer.com/2014/04/can-infrared-radiation-warm-a-water-body/

    http://judithcurry.com/2014/05/21/mechanisms-for-warming-of-the-oceans/

    http://wattsupwiththat.com/2015/01/22/ocean-global-warming-is-not-actually-global-at-all/

    Diskussionen fortgår utan några egentliga svar på denna mycket centrala fråga.

  3. 4
    Sten Kaijser

    Tack Peter,
    jag borde naturligtvis ha tagit till mig detta för ett år sedan, men om man accepterar att ”allt strålar” och att även 2 kroppar i rymden utväxlar strålning så gäller fortfarande att en kallare kropp inte kan värma en varmare – hur mycket de än strålar.
    Sedan kan naturligtvis någon säga att det enda som betyder något är skillnaden i energiöverföring.
    Kan man räkna på entropin?
    C-G brukade påpeka att eftersom utstrålningen var långvågigare och därför så ”hade den en större entropi”
    Kan man tänka på samma sätt när det gäller utbytet mellan mark/hav och atmosfär?

  4. 6
    Björn

    Intressant och kontroversiellt ämne! Måste först läsa igenom Harde´s rapporter innan jag kan kommentera. De är högintressanta.

  5. 7
    Carbomontanus

    @ #4 Sten Kajser

    Det du fører så sikkert der er kun gammel overtro eller doktrinær religion for de blinde troerne, som forlengst er avslørt og gjendrevet av forskningen.

    Sett en kraftig kinoprosjetør på et lerret og lys opp hele feltet jevnt.

    Sett så på en mindre prosjektør med adskillig svakere lampe som bare projiserer en liten figur på lerretet og tren eller øv så argumente ditt, som sier at den figuren vil være helt usynlig og av- vises av lyset fra den sterkere lampeprosjektøren, inntil man man skrur opp luminansen fra lampe B til enda sterkere enn fra lampe A.

    Noe som er sludder selvfølgelig.

    Det vil selvfølgelig addere og superponere og klart vises en fakltisk noe lysere, mindre figur , som lyses og projiseres på samme lerretet, men med en adskillig svakere lyskaster fra siden.

    Neste forsøk som også må respekteres:

    Monter to svære transistorer på samme kopperstrimmel som heat sink og mal det hele svart. Legg det hele vannrett til jevn luftkjøling, og gi på godt med varme i den ene transistoren men ikke noe i den andre, la det luftkjøle og stabilisere.

    Begynn så å gi på litt varme også med den andre transistoren, og prøv å nekt for at da vil temperaturen i den første transistoren som allerede er meget varm, heves ytterligere bare med en liten ekstra lunke- varme fra siden, som varmer ytterligere opp det varmeste sted, fra et sted ved siden av med langt lavere temperatur.

    Dette er svært allmenngyldig og gjelder i universet, og er svært trivielt også om man bare begriper hva varme er for noe og ikke går rundt med falske og qvakke forestillinger om hva varme er.

    Og har vært kjent siden stenalderen.

    Det er selvfølgelig ikke i strid mot annen hovedsetning. men å nekte for at dette kan være tilfelle og faktisk også er SÅ!, er å bestride første hovedsetning, og det er værre.

    Men så galt kan det faktisk gå for alle som bare har pugget og som har nektet å forstå i fysikken, og som derfor senere må ta seg både har tatt seg F…..og dertil meget sterk medisin på at http.//www.Atmosphärischer Gegenschein er galt, derfor er også drivhusgasseffekten, og Hansens riktige tydning av bakketemperaturene på Venus helt latterlig.

    Saken er den at det slett ikke er så likegyldig ifra hvilken tank man tapper sin vin, ikke fra Thinktank for eksempel, for da blir man bare dum og innbildsk.

    Les om mitt extremt enkle og ganske drepende lampeforsøk #2 som likeså viser at helt vanlige materialer som ikke gløder i det hele tatt, kan varme ytterligere opp selv hvitglødende woframtråd inni en glasskolbe.

    Vi kan exellere også i andre visningsforsøk.

    Nei, det er tvertimot så at man får å måtte selge og forsvare perpetuum mobile, om man ikke fatter og godtar dette som både teorien og forsøkene viser.

    Det er tvertimot Joseph Posma & al som har qvakket og falsket om dette og bedratt folk.

    Isolerer man en varmekilde så varmer isolasjonen opp det varmeste sted varmekilden til en enda høyere temperatur så den varmer ut enda mer enn den ellers ville gjøre. Dette har man visst siden stenalderen og det brukes bevisst kyndig av kloke mennesker av typen Homo Sapiens til å spare både fuel og mat, og allikevel oppnå samme temperatur.

  6. 8
    Björn

    Från Harde´s 51-sidiga rapport, Advanced Two-Layer Climate Model for the Assessment of Global arming by CO2, finns följande intressanta slutsatser:

    We find that in all scenarios, which include solar activities, this solar contribution to global warming is
    the dominant part and under special conditions could even be up to 6x larger than the CO2 influence.

    A climate sensitivity in agreement with the IPCC specifications (1.5 – 4.5 °C) would only be possible, when
    any solar influence could completely be excluded, and only CO2 induced thermal cloud feedback would
    be assumed, then yielding a value of 1.7 °C.

  7. 9
    Gunnar Littmarck

    #4 givetvis har du fel, ty om en kropp med 0K byter strålningsenergi med enbart en likadan kropp med låt säga 300K så kommer den varma kroppen kylas avsevärt mer än om den bytte energi än om den med lägre temperatur hade en högre.

    Denna debatt fanns här på Maggies tid , då gjorde jag en liknelse som de flesta förstod.

    Öppna dörren till ditt kylskåp med 7C och inbilla dig att det strålar kyle mot dig, så öppna till ditt frysskåp som har -18C och upplev hur det strålar mer kyla.

    Det finns ingen kylstrålning bara mer eller mindre värme.

    Allt varmare än absoluta nollpunkten värmer sin omgivning relativt.

    Häpp!

  8. 10
    Björn

    Gunnar Littmarck [9]; Jag förstår inte resonemanget. Jag håller med Sten, för en kallare kropp kan inte värma en varmare. Om något sker så är det en temperaturutjämning och ingenting annat. Carbomontanus hade också ett konstigt resonemang.

  9. 11
    Peter Grafström

    Peter Stilbs
    Clive Best ger en bättre förklaring, där varje spektralkomponent verkar från olika höjd i atmosfären. Detta tröskades en annan gång men jag är väl ingen bra pedagog.
    Man måste integrera över relevanta spektra med datormodeller som tar hänsyn till vad som händer med spektrum på olika höjd. Och när halten höjs flyttar sig den bestämmande höjden olika för varje del av spektrum. Det finns ingen förenkling i stil med att välja en fix höjd. Olika delar av spektrum kan ge olika tecken för temperaturändringen. Clive ger en kvalitativt tillfredsställande förklaring. Dessutom gör han det kvantiativt men det var inte huvudsaken med hänvisningen.

    The CO2 GHE demystified
    http://clivebest.com/blog/?p=4597

  10. 12
    Gunnar Littmarck

    Björn

    Jag ska pröva en annan liknelse (liknelser är egentligen för idioter ty de ska se ut som exakta paralleller men till skillnad mot det den liknar vara uppenbara).

    Om du kör en båt nedströms så ökar hastigheten relativt land med vattenhastigheten.

    Jorden är omgiven av en rymd som håller 3K, om den var 0K (omöjligt) så skulle temperaturen vara 3 grader lägre).

    När jag ger den enkla uppgiften att beräkna månens temperatur om den roterar så fort att termisk tröghet ger maximal temperaturskillnad under 1 C så ger jag albedo, soleffekten och omgivande rymds 3K samt ber dem bortse från den icke obetydliga strålningsenergin från jorden.

    Gör den beräkningen och du kommer se att månen då får högre temperatur än dagens jordyta.

    Fundera en stund, om du fortfarande anser att en kall kropp inte kan värma en varmare (märk väl relativt) så gå till länkarna Peter Stilbs ger.

    Lycka till!

    Nu måste jag kommentera Next Big Future där CO2 påstås ge 82% av det som kallas växthuseffekten…..

    Inte ens Goat guy tycks inse detta… (med lite tur har någon annan korrigerat sedan jag läste i morse).

    Häpp!

  11. 13
    Peter Grafström

    #12 Gunnar Littmarck
    Ditt resonemang är felaktigt. Månen är ju inte en varmare kropp än solen som värmer den i det exempel du skissade.

Kommentarer inaktiverade.