Stockholmsinitiativets blogg
Random header image... Refresh for more!

Koldioxiden både värmer och kyler

Den molekylära grunden för AGW-hypotesen är att koldioxid absorberar utgående värmestrålning. Detta i motsats till de symmetriska N2- och O2-molekylerna. Kärnpunkten i debatten mellan AGW-anhängare och klimatrealister är  hur stor uppvärmning förekomsten av <0.04 % CO2 i jordatmosfären kan ha medfört, och hur mycket den ökar om det blir t ex 0.06 %.

I detta inlägg vill jag fästa uppmärksamheten på att CO2 också har  absorptionsband i det nära infraröd området (NIR). Detta medför att en del av den inkommande solinstrålningen absorberas i atmosfären, och därför inte värmer jordytan lika effektivt. CO2 har alltså en kylande effekt, som blir större när halten ökar.

Nedanstående IPCC-figur har mycket riktigt en absorptionspil i atmosfären, som anges till 67 W/m2 av den inkommande solinstrålningen på totalt 342 W/m2.Det är viktigt att skilja absorptionen av inkommande relativt kortvågig strålning, från det som växthusgaserna absorberar av utgående långvågig värmestrålning. Det är denna senare process, som ger växthuseffekten, och av IPCC anses kontrollera jordens klimat.

Ett viktigt faktum i detta sammanhang är att även om solinstrålningen har sitt maximum i det synliga våglängdsområdet 0.4-0.8 µm, så har en stor del av den totalt instrålande solenergin längre våglängd än detta. Man brukar tala om nära infrarött (NIR) ljus i våglängdsområdet 0.74 – 5 µm. Huden registrerar denna osynliga värmestrålning. Wikipedia ger fördelningen på våglängdomsråden:

”Sunlight at zenith provides an irradiance of just over 1 kW per square meter at sea level. Of this energy, 527 watts is infrared radiation, 445 watts is visible light, and 32 watts is ultraviolet radiation”. För att få en uppfattning om vilka gaser som absorberar de 67 W/m2 i figuren ovan, betraktar vi nästa diagram som visar atmosfärens transmission för solinstrålning över en distans på en dryg km. Figuren gäller vad som kallas “Midlatitude winter model”, dvs en ganska torr atmosfär – inte den fuktiga luft som är typisk för tropikerna.Trots att atmosfärsmodellen är relativt torr ser vi i övre marginalen att vatten: H2O, fullständigt dominerar bland de absorberande molekylerna. CO2 har starka absorptionsband vid 2.8, 4.3, 12.5 och 14-15 µm. I detta fall intresserar vi oss för 2.8-bandet, som ligger I NIR-området. Vid denna våglängd har solinstrålningen storleksordningen 100 W/m2, µm, vilket är klart mer än den termiska utstrålningen från jordytan vid t ex 14 µm.

Koldioxidens absorption vid 2.8 µm är alltså signifikant, och den minskar solens uppvämning av jorden. De absorberade 67 W/m2 i figuren ovan kommer att fördelas både uppåt och neråt. Om koldioxidhalten i atmosfären ökar, så innebär detta inte bara att växthuseffekten förstärks, utan också att uppvärmningen minskar. Innan man gör en kvantitativ beräkning av denna kylande effekt, bör man beakta om inte den direkta kyleffekten, i konsekvensens namn, bör multipliceras med en förstärkningsfaktor.  I analogi med att koldioxidens direkta växthuseffekt enligt GWI-modellerna förstärks av ökande halt av vattenånga – så bör dess kyleffekt ökas av en minskande vattenhalt.

I det ofta citerade IPCC-diagrammet över samtliga faktorers klimateffekter står CO2 överst som en en enbart värmande faktor. Detta i motsats till ozon, som har både en positiv och en negativ markering. I  sammanfattningen AR4, I den senaste IPCC-rapporten står det:

“The forcings for all greenhouse gas increases, which are the best understood of those due to human activities, are positive because each gas absorbs outgoing infrared radiation in the atmosphere. Among the greenhouse gases, CO2 increases have caused the largest forcing over this period.”

Detta tyder på att endast  det värmande  bidraget har beaktats i det vetenskapliga underlaget, men jag har inte kontrollerat hela textmassan för att undersöka om en den kylande effekten någonstans beaktats. Om den verkligen inte finns med i beräkningarna av “scenarior”, så är det ett anmärkningsvärt elementärt fel. Om det däremot trots allt finns med, så reduceras min anmärkning till att denna koldioxidens kylande effekt borde beskrivits på ett mer framträdande sätt.

62 comments

1 Peter Stilbs { 28.09.11 at 08:10 }

Den centrala frågan är ju om Jorden som helhet får förändrad strålningsbalans mot världsrymden av olika förändringar. Temperaturförändringar vid Jordytan följer inte självklart av detta – de måste räknas fram via modeller, och de kunde kanske till och med ge olika tecken på effekten i fråga. 

Venus har ju exempelvis låg utstrålningstemperatur, och hög reflektion av inkommande kortvågig strålning.

Om Ozon relativt CO2 och vatten på Jorden har man skillnaden att CO2 finns relativt jämnt fördelat på olika höjder, medan Vatten finns dominerande på låg höjd och Ozon dominerande på hög höjd.
 
 

2 Stickan no1 { 28.09.11 at 09:53 }

Grundläggande felet i energibalansen är att man ansätter att atmosfären värms i huvudsak via IR från markytan. Det felet överskattar CO2 roll oerhört som värmande växthusgas. 
Sanningen är att atmosfären redan idag blockerar det mesta av utgående strålning utom i ett litet atmosfäriskt fönster som regleras av moln. Även Trenberths skiss visar det genom att  den så omtalade ”back radiation” är i storleksordning som från markytan utstrålad energi.
Atmosfären har markytetemperatur  mycket på grund av att större delen av jordytan är hav. Det visar att det inte kan ske en kraftig nettotransport av energi från mark till atmosfären. Effektflödet är blockerat av VHG och finns det ingen tempdiff finns det heller ingen nettotransport av energi pga strålning. Alltså värms inte atmosfären i huvudsak via IR strålning utan konvektion. Det innebär att ytterligare CO2 inte har någon ytterligare  värmande effekt alls när väl värmetransporten  via strålning är blockerad mellan jordytan och atmosfären. Som den är nu.
Kylningen mot världsrymden är däremot en ren strålningsbalans och man kan fundera på vad som händer med mer CO2 ovanför molnen som kyler troposfären mer. Det låter som en mer instabil atmosfär med kraftigare molnbildning och därmed svalare klimat.

3 Peter Stilbs { 28.09.11 at 09:59 }

CG – jag undrar om inte Du inte har missförstått lite – växthusgaserna i övre atmosfären (vatten, CO2, ozon, metan etc) strålar ut IR, och kyler denna väg – som är samma väg som man menar gör att deras roll nära jordytan är värmande. 

Kyleffekten ska vara stor och motsvarar pilen ”Emitted by atmosphere”. Uppe i skyn finns också moln (vatten och is) och aerosoler, som också anses verka på samma sätt.
 

4 Björn { 28.09.11 at 10:13 }

Detta med NIR är intressant, för jag kommer ihåg engång uppe i Sorsele en marsdag, då jag kände värmestrålning mot huden fast det var mulet. Det var just denna tydliga värmestrålning genom molnen som gör att jag minns detta tillfälle. Har även upplevt något liknande på västkusten vid havet, vid molnighet på sensommaren. I övrigt kan man nog säga att det fortfarande finns många frågetecken kring atmosfären och dess fysik, där de s.k växhusgaserna ingår. Det fatala är att IPCC redan har avfärdat allting annat än koldioxiden, som potentiell forcing. Men tydligt är att det behövs mer forskning kring NIR, eftersom mer moln borde öka absoptionen av våglängder i NIR-området och därmed minska instrålningen mot jordytan. Det vore också intressant att se hur NIR varierar med årstiderna och med solfläckscyklerna.

5 Stickan no1 { 28.09.11 at 10:26 }

Skall vara ” Det visar att det inte kan ske en kraftig nettotransport av energi från mark till atmosfären sker med IR strålning

6 C-G Ribbing { 28.09.11 at 10:33 }

Peter #3

Nej, jag tror inte att jag missförstått – men jag är däremot inte så säker  på vad du menar.

Inlägget handlar om om inkommande NIR-strålning som absorberas av CO2. Det ”borde” finnas med i pilen med 67 W/m2. Det sker på den höjd där CO2 – finns – dvs alla höjder. Kanske skulle jag inte kallat det för ”kylning” utan ”utebliven uppvärmning”? Det blir samma tecken i energibalansen i bägge fallen.

VärmeUTstrålningen på hög höjd är långvågig – jag gjorde mitt bästa att markera den skillnaden- är en annan historia. Det är som sagt en annan och större pil. Givetvis är denna utstrålning också en kylning.Den finns på ett eller annat sätt inkluderad i modellerna. Vattenånga finns f ö inte på hög höjd.

 

/C-G

7 Peter Stilbs { 28.09.11 at 10:47 }

OK- CG – det är nog rätt då. Jag grubblade på sådana här saker också för 6-7 år sedan – men då gällde det inte NIR (det är väl ”övertoner och kombinationsband” för CO2 , svagare än de ”termiska IR-banden”) utan de sistnämnda. Där lurar man sig kanske på att inkommande IR från solen kommer från en mycket liten rymdvinkel - medan utgående IR från Jordytan och atmosfären går i alla riktningar. Det gäller givetvis även för NIR. 

8 Inge { 28.09.11 at 11:22 }

När man analyserar de olika gaserna som finns med i IR och UV-spektrat väljer man band efter hur mycket respektive ämne är stört av närliggande ämnens ”spikar”. Som regel mäter man i IR. Vattenånga ligger över ett brett band av IR-spektrat och stör det mesta så det är en fördel att kondensera bort den innan mätning. Man kan annars ange ”torr” eller ”våt” mätmetod. Bilden i Figure 1 ovan visar fördelningen av ”spikarna” i IR. Man ser där att två CO2-spikar till höger ligger inne i vattenångans breda spik och är i stort sett utan verkan. Min benämning ”spik” är lite vanvördig säker men jag vet inte rätt benämning.

9 AOH { 28.09.11 at 14:37 }

Tack Sten Kajser och Lars Cornell för  inlagan i dagens VLT
 
 
http://vlt.se/asikter/debatt/1.1375130-miljo-debattorer-det-finns-en-overtro-pa-bioenergi
 
Miljö-debattörer: Det finns en övertro på bioenergi
 
 
”…….Vi är inte rädda för mer koldioxid i atmosfären, då växer det bättre. Koldioxidens växthuseffekt har uppnått mättnad och den påverkar därför inte det framtida klimatet. Men alla tänker och känner inte på det sättet. Då är det märkligt att de som mest oroar sig för koldioxiden ofta tillhör just de politiska kretsar som vill vidta åtgärder som leder till mer utsläpp av koldioxid och som samtidigt hindrar koldioxiden från att återvända till marken….”.

10 AOH { 28.09.11 at 14:42 }

Sorry Sten för felstavningen – skall vara Kaijser

11 Ingemar Nordin { 28.09.11 at 19:31 }

C-G, Tack för ditt påpekande här. Denna kylande effekt som CO2 också innebär borde ju förstås finnas med. Konstigt att det inte har diskuterats mer!

Eller, kanske inte :-)

12 Pehr Björnbom { 28.09.11 at 19:50 }

När man räknar ut att fördubbling av koldioxid ökar energiflödet till jorden med 3,7 W/m2 utgår man från en given temperatur och sammansättning på atmosfären som varierar i höjdled. Det enda som man ändrar på är koldioxidhalten.

Den atmosfären som man räknar på kallas för standardatmosfär utan moln och i denna specificerar man precis vilken temperatur, fukthalt, tryck med mera det är på varje höjd. Temperaturens variation med höjden är särskilt viktig och i standardatmosfären är den avtagande med omkring 6 °C per kilometer.

Siffran 3,7 W/m2 visar sig vara mycket känslig för hur temperaturen varierar med höjden.

Om vi skulle ha en isoterm atmosfären med samma temperatur oavsett höjd så skulle en fördubbling av koldioxidhalten inte alls ändra energiflödet till jorden. Eller annorlunda uttryckt effekten av en fördubbling av koldioxidhalten (eller vilken annan ändring) skulle då bli 0 W/m2.

Om vi skulle ha inversion så att temperaturen skulle öka med höjden så skulle en ökad koldioxidhalt kyla jorden i stället för att värma den.

Det var en känd klimatforskare som ibland kommenterar på Judith Currys blogg som nämnde detta och nu har jag konstaterat från Andrews atmosfärfysiska lärobok att detta stämmer.

Är inte detta ganska märkligt egentligen? Ta inverkan av vattenångan till exempel. När temperaturen ökar så ökar vattenånghalten och vi får mer nederbörd på många ställen. Då skulle man kunna tänka sig att temperaturprofilen går från mer torradiabatisk till mer våtadiabatisk. Men i den våtadiabatiska profilen minskar temperaturen mindre med höjden än i den torradiabatiska så att den värmande effekten av ökad koldioxidhalt motverkas, en negativ återkoppling alltså.

En sådan effekt kan inte vara lätt att få grepp om, särskilt inte kvantitativt.

13 Håkan Sjögren { 28.09.11 at 20:58 }

Pehr Björnbom # 12 : Att koldioxiden kyler,speciellt när den är i fast fas, är ju helt klart. Däremot har jag en avvikande åsikt om dess värmande förmåga, som jag anser klart och tydligt vara helt obefintlig. Mvh, Håkan.

14 Pehr Björnbom { 28.09.11 at 21:27 }

Håkan Sjögren #13,

  Däremot har jag en avvikande åsikt om dess värmande förmåga, som jag anser klart och tydligt vara helt obefintlig.

Jo, det borde vara välkänt för alla här att våra åsikter går isär i den frågan.

Vänliga hälsningar, Pehr      

15 Thomas { 29.09.11 at 08:49 }

Pehr #12, ”Men i den våtadiabatiska profilen minskar temperaturen mindre med höjden än i den torradiabatiska så att den värmande effekten av ökad koldioxidhalt motverkas, en negativ återkoppling alltså.”
 
Det kallas lapse rate feedback och är naturligtvis medtaget i modeller. Se t ex IPCC figur 8.14
 
Kaiser skrev i sin debattartikel: ”Koldioxidens växthuseffekt har uppnått mättnad och den påverkar därför inte det framtida klimatet.” Fler som håller med om det påståendet? Är klimatkänsligheten noll som Kaiser påstår?

16 Håkan Sjögren { 29.09.11 at 11:35 }

Thomas # 15 : Jag håller inte med om att koldioxiden blir mättad, eftersom den omedelbart skickar ut den upptagna vibrationsenergin. Det betyder även att Kaijser har rätt när han konstaterar att koldioxidens klimatkänslighet är noll, och därför påverkas inte klimatet. Mvh, Håkan.

17 olakrona { 29.09.11 at 13:55 }

Ibland är försvaret på rätt sida!
 

230 vindkraftverk får nobben
2011-09-29 11:38

Försvarsintressen och miljöskäl stoppar 230 av de planerade vindkraftverken i Markbygden utanför Piteå.

Hittills har 12 av 1.101 planerade vindkraftverk byggts och nu vill Piteå kommuns miljönämnd och Försvaret göra en kraftig begränsning av utbyggnaden.
http://di.se/Default.aspx?refresh=1&pid=3866&epslanguage=sv&referrer=

18 Pehr Björnbom { 29.09.11 at 23:19 }

Thomas #15,

Det kallas lapse rate feedback och är naturligtvis medtaget i modeller. Se t ex IPCC figur 8.14

Jo, modellerna tar naturligtvis med denna feedback. Men återigen är det en sådan sak som är svår att få grepp om kvantitativt eftersom det är så komplicerade processer som bestämmer denna feedback. Det var denna komplexitet jag ville framhålla.

Det är faktiskt helt riktigt som Claes Johnson brukar framhålla att de 3,7 W/m2 som man säger är den direkta effekten på jordens energibalans av en koldioxidfördubbling bara är en definition.

Den direkta effekten blir ju egentligen helt beroende på hur temperaturprofilerna ser ut på jorden i det ögonblick som man fördubblar koldioxidhalten plus inverkan av alla moln. Det borde vara helt tänkbart att denna direkta effekt i ett visst ögonblick kanske bara 1 W/m2. Tänk om den till och med är negativ!

Detta borde innebära att själva definitionen av en lapse rate feedback är nog så godtycklig.

Är klimatkänsligheten noll som Kaiser påstår?

Jag kan inte se att Sten Kaiser har skrivit att klimatkänsligheten är noll. Vad han skriver är att det framtida klimatet inte kommer att påverkas av koldioxidhaltens ändringar, vilket kan tolkas som att klimatkänsligheten är så pass ringa (vilket stämmer med Richard Lindzens och Roy Spencers åsikter) att koldioxidens effekt på framtida klimat inte blir signifikant.

19 Thomas { 30.09.11 at 07:23 }

Pehr #18, ”Vad han skriver är att det framtida klimatet inte kommer att påverkas av koldioxidhaltens ändringar, vilket kan tolkas som att klimatkänsligheten är så pass ringa (vilket stämmer med Richard Lindzens och Roy Spencers åsikter) att koldioxidens effekt på framtida klimat inte blir signifikant.”
 
Vad Kaiser skrev var att koldioxidens effekt är mättad, men din vana trogen förvränger vad Kaiser skriver för att passa dina egna förutfattade meningar. Det spelar ingen roll vad någon annan skriver, du ser det i alla fall som ett eko av dina egna åsikter.

20 Björn { 30.09.11 at 10:13 }

Jag vill här göra en analogiframställning. Vid forskning och provning av den elektromagnetiska utstrålningen (emission), görs detta i s.k skärmrum med storlekar som i extremfallet kan hantera objekt som jaktplan. För att dämpa ut reflektioner används det som kallas för absorbenter. Analogin är alltså att jämföra dessa absorbenter med luft och moln. Vad händer när absorbenterna förhindrar reflektion, jo det utvecklas värme. Vid inbromsningen av den elektromagnetiska strålningen utvecklas alltså värme genom absoptionsprocessen. Absorptionsmaterial i skärmrummet, liksom moln, CO2 och vattenånga i atmosfären, absorberar rörelseenergi. Materialet ifråga har olika spektrala egenskaper, d.v.s de dämpar olika våglängder. Sug på denna analogi en stund och kom med konstruktiva kommentarer.

21 Ingvar Engelbrecht { 30.09.11 at 14:02 }
22 olakrona { 30.09.11 at 20:56 }

Någon som håller med?
En kommentar från SVD/opinion:
De vanligaste växthusgaserna är koldioxid: CO2, metan: CH4 och dikväveoxid: N2O
Den allra vanligaste (som dock inte i ett första ordningens perspektiv ökar klimathotet) är vattenånga: H2O
Finns det ovanliga?

23 Sten Kaijser { 30.09.11 at 22:24 }

Hej Thomas och Pehr,
jag tackar för uppmärksamheten även om jag skulle föredra att ni stavade mitt efternamn rätt. Huvudinnehållet i vår artikel var att varna för biobränslen men vi påpekade också att koldioxiden i atmosfären är mättad – saturated. Det är den i den meningen att IR-foton från marken sällan kommer mer än 100 meter innan den fångas av en koldioxidmolekyl – om den inte dessförrinnan fångats av en vattenmolekyl. Sedan kommer energin långsamt att föras uppåt, antingen genom att varmare luft stiger, att vattenånga stiger innan den genom att kondensera avger sin värme igen eller genom att sträla vidare. För att kunna avges ifrån jorden måste den nå en höjd där koncentrationen av växthusgaser är så liten så att den inte fångas upp igen. Framför allt gäller det att vattenångan ska kondensera. Det var ju därför som klimatmodellerna räknade ut att det skulle finnas en hotspot på hög höjd över tropikerna – den som man inte kunnat hitta. Eftersom klimathistorien visar att temperaturförändringar alltid kommit före koldioxidförändringar så finns det ingenting som tyder på att koldioxiden någonsin varit en ”forcing” för klimatet. Att klimatmodellerna inte kunnat hitta någon annan förklaring än att uppvärmningen under 80- och 90-talen än koldioxiden säger mer om klimatmodellerarna än om vad som driver klimatet. Jag vill dock inte helt utesluta att en liten del av den uppvärmningen skulle ha kunnat bero på koldioxiden. Mitt huvudbudskap är dock detsamma som alltid – om koldioxiden är ett problem så är biobränslen inte läsningen.
 

24 Lars Jonsson { 30.09.11 at 22:42 }

Hej Sten, om jag inte minns fel så nämde Roy Spencer under den offentliga diskussionen vid den senaste Hartlandkonferensen att atmosfären inte är mättat på CO2, kanske minns jag fel?

25 Thomas { 01.10.11 at 08:15 }

Sten #23, för det första beror fria medelväglängden för en IR-foton helt på dess våglängd. Vissa våglängder absorberas nästan direkt, medan andra kan passera rätt ut i rymden. För det andra är det inte bara absorptionsförmågan vid markytan som spelar roll utan också den på högre höjd, och där gör mer CO2 att den genomsnittliga IR-fotonen inte kan försvinna rätt ut i rymden förrän på högre höjd. För det tredje är din beskrivning av hotspotten rätt förvirrad.
 
Slutsats: ditt påstående om CO2 som mättat är rent nys, baserat på att du har mycket ytliga kunskaper om klimatet.

26 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 17:05 }

Sten #23 och Thomas #19,

Ursäkta, Sten, för felstavning. Jag slarvade och kollade inte att Thomas stavat rätt.

Du skriver om att koldioxiden är mättad:

Det är den i den meningen att IR-foton från marken sällan kommer mer än 100 meter innan den fångas av en koldioxidmolekyl – om den inte dessförrinnan fångats av en vattenmolekyl.
..
Jag vill dock inte helt utesluta att en liten del av den uppvärmningen skulle ha kunnat bero på koldioxiden.

Så ungefär uppfattar jag det också. De flesta av IR-fotonerna uppfångas på detta sätt eftersom atmosfären på grund av koldioxiden är ogenomskinlig för dessa fotoner. Detta innebär att en ökad koldioxidhalt inte leder till någon ökad uppvärmning på grund av dessa fotoner.

Många fotoner kan vidare inte påverkas av koldioxiden därför att de överhuvudtaget inte kan absorberas av koldioxid.

En liten del av fotonerna har faktiskt den egenskapen att koldioxiden absorberar en del av dem medan resten passerar igenom atmosfären. Denna del av IR-fotonerna är känsliga för en ökad koldioxidhalt så att mer koldioxid håller kvar fler fotoner och därför leder till uppvärmning. Det är dessa fotoner som leder till den lilla del av uppvärmningen som inte kan uteslutas.

Den direkta effekten av dessa marginella fotoner blir ringa men dess storlek beror på vad klimatkänsligheten har för värde, om återkopplingarna leder till förstärkning eller försvagning. Jag misstänker att Spencer och Lindzen har rätt i att det sker en försvagning och att uppvärmningseffekten därför blir mycket liten.

Thomas skrev:

Vad Kaiser skrev var att koldioxidens effekt är mättad, men din vana trogen förvränger vad Kaiser skriver för att passa dina egna förutfattade meningar. Det spelar ingen roll vad någon annan skriver, du ser det i alla fall som ett eko av dina egna åsikter.

Som jag förklarat ovan så är koldioxiden mättad. Detta gäller de flesta av de aktuella våglängderna och när det gäller övriga våglängder där koldioxiden kan absorbera så är ändå mättnadsgraden ganska hög.

Om koldioxiden inte vore mättad i så hög grad som den faktiskt är så skulle effekten av en ändrad koldioxidhalt vara upp till cirka tio gånger så stor som den nu anses vara.

27 Thomas { 03.10.11 at 17:54 }

Pehr #26, den energi som absorberas av CO2 nära marken måste någonstans ta vägen. Genom konvektion eller återutstrålning transporteras den uppåt i atmosfären tills den når lager där atmosfären är mer genomskinlig för CO2, och där har extra CO2 mer effekt. Detta borde inte vara någon nyhet för dig efter allt vårt ältande!
 
”Som jag förklarat ovan så är koldioxiden mättad.”
 
Jag trodde faktiskt mer om dina kunskaper. Jag trodde du bara var extrem i din åsikt om klimatkänsligheten, men det var visst fel.
 

28 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 18:37 }

Thomas #27,

Genom konvektion eller återutstrålning transporteras den uppåt i atmosfären tills den når lager där atmosfären är mer genomskinlig för CO2, och där har extra CO2 mer effekt. Detta borde inte vara någon nyhet för dig efter allt vårt ältande!

Kul att se att du, som brukar har väl reda på dig, skriver något som är helt fel! Detta fel är i och för sig lätt gjort eftersom man lätt tror att utstrålningen i den högre delen av atmosfären borde påverkas av koldioxidhalten. Men så är inte fallet framgår det av matematiken. Faktum är att när transmittansen är noll eller ett i ekvationen för den uppåtgående strålningen genom atmosfären så påverkas inte den strålning som lämnar atmosfären av att koldioxidhalten ändras.

Jag trodde faktiskt mer om dina kunskaper. Jag trodde du bara var extrem i din åsikt om klimatkänsligheten, men det var visst fel.

Du underskattar mina kunskaper eftersom du själv har en felaktig uppfattning. Anledningen till att jag vet mer om detta än dig är att jag just har läst igenom de aktuella avsnitten i Andrews lärobok:

David G Andrews (2010) An Introduction to Atmospheric Physics. Även här.

Läs avsnitt 8.5 The radiative forcing due to an increase in carbon dioxide.

Du kan från ekvationerna 8.25 – 8.28 lätt se att den strålning som lämnar jorden inte kan påverkas av koldioxidhalten om transmittansen är noll eller ett.

29 Thomas { 03.10.11 at 18:41 }

Pehr #28, ”Faktum är att när transmittansen är noll eller ett i ekvationen för den uppåtgående strålningen genom atmosfären så påverkas inte den strålning som lämnar atmosfären av att koldioxidhalten ändras.”
 
Jaha, och hur ser det ut i lagren dessemellan? Där transmittansen har värden mellan noll och ett.

30 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 18:52 }

Thomas #29,
 
Jaha, och hur ser det ut i lagren dessemellan? Där transmittansen har värden mellan noll och ett.
 
Vi talar här om transmittansen för en viss våglängd för troposfären som helhet eftersom det är vad ekvationerna i fråga beskriver.
 

31 Thomas { 03.10.11 at 19:47 }

Pehr #30, är du helt säker på att du använder rätt ekvationer då? Det du säger är i alla händelser obegripligt.

32 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 20:18 }

Thmas,
 
Pehr #30, är du helt säker på att du använder rätt ekvationer då? Det du säger är i alla händelser obegripligt.
 
Du är obetalbar i din attityd att du har rätt och att jag har fel ;)
 
Eller menar du att Andrews har fel?
 
Det bästa är kanske att du läser Andrews bok eller någon annan bok som behandlar samma sak.
 
Som sagt så är det endast de våglängder som inte är mättade men ändå absorberas av koldioxiden som kan bidra till ökad uppvärmning vid ökad koldioxidhalt. För de våglängder som är mättade sker ingen ökad uppvärmning eller alltså minskad utstrålning från jorden till rymden när koldioxidhalten ökar. Detta beror på att utstrålningen sker från tropopausen där temperaturen inte varierar med höjden.
 
Genom att transmittansen är lika med noll så kommer koldioxidens utstrålning i W/m2 att bli lika med svartkroppsstrålning (dvs. Planckfunktionen för aktuell våglängd) vid aktuell temperatur i tropopausen oavsett koldioxidhalten. Koldioxidhaltens värde påverkar i och för sig var i höjdled i tropopausen utstrålningen sker men eftersom temperaturen där inte ändras med höjden så ändras inte strålningsintensiteten.
 
Ett undantag är några våglängder i mitten av 15 μm-bandet där utstrålningen sker från den nedre delen av stratosfären där temperaturen ökar med höjden. Där leder ökad koldioxidhalt därför till minskad uppvärmning.
 

33 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 21:08 }

Ursäkta, Thomas skulle det vara ovan …

34 Thomas { 03.10.11 at 21:11 }

Pehr #32, ”Koldioxidhaltens värde påverkar i och för sig var i höjdled i tropopausen utstrålningen sker men eftersom temperaturen där inte ändras med höjden så ändras inte strålningsintensiteten.”
 
Koldioxidhalten påverkar på vilken höjd troposfären slutar, och i troposfären har du en temperaturgradient. Samma temperatur i troposfären ger olika marktemperatur beroende på höjden på denna. Detta har jag ältat otaliga gånger med olika personer här på bloggen. dina extremfall med transmittansen noll och ett har inte mycket med verkligheten att göra.
 
Antingen har du tagit något förenklat exempel från Andrews och tolkat som en komplett beskrivning av verkligheten såsom du gjort förr eller också har du helt missförstått vad han skriver.
 
Ökad koldioxidhalt leder f.ö. till avkylning i stratosfären, inte till minskad uppvärmning.

35 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 22:02 }

Thomas,
 
Koldioxidhalten påverkar på vilken höjd troposfären slutar, och i troposfären har du en temperaturgradient.
 
Detta motsäger i och för sig inte mitt resonemang. Men du syftar på en återkoppling, inte på den forcing som uppstår när koldioxidhalten ändras. Nu är nog inte detta med var troposfären slutar, dvs. höjden för tropopausen, heller så väl förstått, så man skall nog inte uttala sig tvärsäkert i den frågan.
 
Samma temperatur i troposfären ger olika marktemperatur beroende på höjden på denna. Detta har jag ältat otaliga gånger med olika personer här på bloggen. dina extremfall med transmittansen noll och ett har inte mycket med verkligheten att göra.
 
Samma temperatur i tropopausen ger olika marktemperatur beroende på höjden på denna om man räknar med en viss så kallad lapse rate, dvs. hur temperaturen avtar med höjden.
 
Tropopausen är det skikt av atmosfären som ligger mellan troposfären och stratosfären. I troposfären som går från jordytan upp till omkring 10 km höjd minskar temperaturen med höjden. I stratosfären ökar temperaturen med höjden. I mellanskiktet, tropopausen, är temperaturen ungefär konstant i ett relativt begränsat höjdskikt.
 
Du kan se från följande figur hur det fungerar, hur den utgående strålningen ändras när man fördubblar koldioxidhalten enligt strålningsmodellen Modtran:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:ModtranRadiativeForcingDoubleCO2.png
 
Koldioxiden orsakar ett dike mellan vågtalen 600 och 800 cm-1 (detta är 15 μm-bandet). Om det inte fanns någon koldioxid i atmosfären så skulle det inte finnas något dike alls.
 
För våglängderna på varsin sida om diket har koldioxid i luft transmittansen ett så att inga fotoner absorberas av koldioxidmolekyler (men vi ser effekt av vattenånga på vänstra sidan).
 
Dikets sneda botten följer en kurva strax under kurvan för svartkroppsstrålning vid 220 K. Denna botten på diket motsvarar våglängder där transmittansen är lika med noll. Koldioxidabsorptionen är alltså mättad.
 
Dikets starkt lutande sidor motsvarar de våglängder där transmittansen är varken noll eller ett. Endast där kan ändrad koldioxidhalt orsaka förändringar i energibalansen.
 
När man ökar koldioxidhalten från 300 till 600 ppm så sker inga förändringar runtomkring diket och heller inte i dikets botten. Detta beror på att när tranmittansen är ett så påverkar koldioxidhalten inte den utgående strålningen, inte heller när transmittansen är noll.
 
Den enda förändringen sker i dikets branta sidor. Diket blir därför något smalare med 600 ppm än med 300 ppm och skillnaden motsvarar en minskad utstrålning av 3,4 W/m2. Så mycket minskar alltså den utgående värmestrålningen från jorden om man tänker sig en fördubbling av koldioxidhalten utan att något annat ändras (endast forcing, inga återkopplingar alltså).
 
Koldioxidhalten ökar alltså 100% men den utgående strålningen minskar bara omkring 10 %. Denna svaga effekt av ändrad koldioxidhalt är en följd av att koldioxidens absorption av IR-fotoner är i så hög grad mättad.
 
För övrigt är avkylning det samma som minskad uppvärmning.

36 Lena Krantz { 03.10.11 at 22:40 }

Pehr Björnbom #35

Otroligt intressant!

Men det du beskriver kan ju inte vara något nytt och om det inte är det varför skriver man inte om det i ex IPCC:s rapport?

Eller gör man det fast jag inte har tillräcklig kunskap för att förstå att man gör det?

37 Thomas { 03.10.11 at 22:41 }

Pehr, du har rätt i att jag skrev ”troposfären” när jag menade”tropopausen, jag är annars fullt medveten om hur standardatmosfären ser ut.
 
Dikets sneda botten följer en kurva strax under kurvan för svartkroppsstrålning vid 220 K. Denna botten på diket motsvarar våglängder där transmittansen är lika med noll. Koldioxidabsorptionen är alltså mättad.
 
Temperaturen på strålningen motsvarar den höjd denna skickats ut från. Botten på diket motsvarar att strålningen skickats ut från tropopausen som i standardatmosfären har just temperatur 220K. Vad du omöjligt kan se i en sådan figur är just om denna höjd ändrats eftersom energikonservering gör att temperaturen vid höjden där energin strålas ut måste vara densamma i vilket fall som helst. Därför är den även usel för att säga något om hur temperaturen vid marken ändras.
 
För övrigt är avkylning det samma som minskad uppvärmning.


Inte med normalt språkbruk. Att stratosfären kyls med mer CO2 beror främst på att denna värms genom att absorbera UV-ljus från solen snarare än med värmestrålning underifrån. Ökar du mängden CO2 är uppvärmningen från UV konstant medan utstrålningen av IR blir mer effektiv. I troposfären ökar visserligen också atmosfärens förmåga att stråla ut IR med mer CO2, men där mer än kompenseras det av dess ökade förmåga att absorbera värme underifrån.

38 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 22:49 }

Lena #36,
 
Jo, jag tycker också det är mycket intressant men det är inte någonting nytt.
 
Figuren kommer från följande Wikipediaartikel:
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_forcing
 

39 Slabadang { 03.10.11 at 22:59 }

Ingvar Engelbrekt! #21

Tackl för länken. Vilken total skandal om detta stämmer.Alan Siddons är tydligen en riktigt ilsk sak på ett uppdrag. Stämmer uppgifterna och samma instrument nu verkligen sitter i sateliterna så försvinner mitt bästa ankare till att jag faktiskt trodde att Co2 effekten gick att mäta med satellit. Jag har förtroende för Spencer och Spencer har ju bekräftat att satelliterna visar ett klart ”dip” i den frekvens co2s strålning annanrs skulle ge en högre.

Med Siddons och tillverkarens uppgifter så är det liksom inte så konstigt om det finns ett tydligt ”dip” eftersom de är konstruerade för att INTE mäta strålning ifrån CO2 och vattenånga. Kan verkligen klimatvetenskapen vara så här hissnande inkompetent. Det är tjugo års arbeten analyser och ”regressioner de kan stoppa i arkiv tretton direkt. Dumstruten åker på hela klimatnoblessen ingen nämnd och ingen glömd. Har de sysslat med beräkningar av ”radiationbudget” så kan de söka jobb som spärrvakter allihop. Spencer Dessler Trenberth ja vem ska kunna peka på någon annan??

Det får inte vara sant bara Ingvar!

40 Ingvar Engelbrecht { 03.10.11 at 23:08 }

Slabadang
>Det får inte vara sant bara Ingvar!
Yeee, I don’t know

41 Slabadang { 03.10.11 at 23:21 }

Ingvar!
 
Puhhh..eller mittåt rättare sagt. Det gäller inte de instrument som sittér i satelliterna utan tydligen endast de som används vanligen. Pinsamt nog är ju att de används som ”bevis” på återstrålning trots att de inte mäter just detta etfersom tillverkaren ser det som en ”störning” som måste ses igenom. 

42 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 23:24 }

Thomas #38,
 
Vad du omöjligt kan se i en sådan figur är just om denna höjd ändrats eftersom energikonservering gör att temperaturen vid höjden där energin strålas ut måste vara densamma i vilket fall som helst. Därför är den även usel för att säga något om hur temperaturen vid marken ändras.
 
Du måste skilja på vad vi här diskuterar dvs. beräkningen av radiative forcing orsakad av ökad koldioxidhalt och de temperaturändringar som följer som en återkoppling eller feedback på denna radiative forcing.
 
Definitionen är:
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_forcing
 
The radiative forcing of the surface-troposphere system due to the perturbation in or the introduction of an agent (say, a change in greenhouse gas concentrations) is the change in net (down minus up) irradiance (solar plus long-wave; in Wm-2) at the tropopause AFTER allowing for stratospheric temperatures to readjust to radiative equilibrium, but with surface and tropospheric temperatures and state held fixed at the unperturbed values.[2]
 
Frågan är alltså hur mycket en ändring av koldioxidhalten förändrar nedåtgående minus uppåtgående strålning till jorden, och därmed orsakar en obalans som kan uppvärma jorden (med god approximation kan man i fråga om koldioxid anta att endast den uppåtgående strålningen ändras).
 
Enligt definitionen skall denna beräkning göras med konstant temperatur vid både jordytan och hela vägen upp i troposfären. Beräkningen leder alltså till en förändrad energibalans i W/m2 men inte till någon förändrad temperatur. Temperaturändringarna är en följd av återkopplingar som beräknas i ett efterföljande steg.
 
Poängen som jag vill ha fram här, som är välkänd sedan länge men som en del kanske inte direkt vill betona, är att denna radiative forcing från koldioxiden blir svag på grund av att koldioxidens absorption av värmestrålning är i så hög grad mättad.
 
Om vi jämför med växthusgaser som är långt ifrån mättnade, som exempelvis klorfluorkolföreningar (CFC), så får vi mycket lite forcing från ändrad koldioxidhalt. Ändrar vi CFC säg 10% i luft så ändras också forcing 10%. Ändrar vi koldioxidhalten 10% ändras forcing endast omkring 1%.
 
Att stratosfären kyls med mer CO2 beror främst på att denna värms genom att absorbera UV-ljus från solen snarare än med värmestrålning underifrån.
 
Där har vi samma uppfattning, så jag ger dig helt rätt, men man kan uttrycka detta antingen som att med ökad koldioxidhalt så ökar den uppåtgående nettostrålningen från stratosfären eller så minskar den nedåtgående nettostrålningen till atmosfären. Det ena är ökad avkylning det andra är minskad uppvärmning. Det är helt enkelt en fråga om att välja vetenskaplig teckenkonvention.
 

43 Ingvar Engelbrecht { 03.10.11 at 23:41 }

Slabadang #41
Bra jobbat!
Du har en like som inte heller skyr  orden i Colorado  :-)
A naughty skeptic and a nervous editor in Colorado
http://antigreen.blogspot.com/

44 Pehr Björnbom { 03.10.11 at 23:43 }

Slabadang och Ingvar,
 
Det var ju lustigt med att Spencer gjorde detta misstag. Jag antar att hans IR-termometer då mätte temperaturen på diverse moln och aerosolpartiklar högre upp i atmosfären eftersom den inte mätte i de våglängdsintervall där koldioxid och vattenånga absorberar och emitterar.
 
Men om nu dessa IR-termometrar är konstruerade för våglängder utanför de som koldioxid och vattenånga absorberar och emitterar värmestrålning i så är ju det också ett bevis för att koldioxid och vattenånga har denna effekt. Annars skulle man ju inte behöva ta hänsyn till effekten.
 

45 Håkan Sjögren { 03.10.11 at 23:46 }

Slabadang # 39 : Du frågar : ”Kan verkligen klimatvetenskapen vara så här hissnande inkompetent?” Tydligen kan den det och det är denna inkompetenta församling, som ligger bakom våra höga skatter på energi, koldioxid, våra dyrbara satsningar på vindkraft, anslag för konferenser på diversa badorter för myriader politiker och tjänstemän och kvicksilverhaltiga lampor med mera. Jag säger fyyy! Mvh, Håkan.

46 Ingvar Engelbrecht { 03.10.11 at 23:52 }
47 Ingvar Engelbrecht { 03.10.11 at 23:55 }

Håkan.
Jag skulle nog uttrycka mig med en hel radda mustiga kraftuttryck istället för  ”fyyy”
:-)

48 Stickan { 04.10.11 at 00:21 }

Björnbom #34,38:
Om vi ska lita på den wiki artikel som du refererar så är Kaijsers påstående att  ”koldioxidens växthuseffekt har uppnått mättnad och den påverkar därför inte det framtida klimatet” helt felaktigt. Med wiki-artikelns antagna klimatkänslighet så innebär 3.4 W/m^2 knappt 3 graders temperaturhöjning. Det är väl helt ointressant att det finns mättnad i vissa frekvensintervall?

49 Pehr Björnbom { 04.10.11 at 01:45 }

Stickan #48,

TCS är en klimatskeptisk blogg som hävdar att mycket lägre klimatkänsligheter är mer rimliga än de som IPCC förespråkar.

En typisk klimatkänslighet enligt Lindzen och Spencer är 0,17 K/(W/m2) och då blir temperaturökningen vid fördubblad koldioxid 0,6 grader.   

50 Pehr Björnbom { 04.10.11 at 01:53 }

Stickan, en annan sak är att det fakturm att koldioxidens värmeabsorption är i så hög grad mättad är att beräkningen av dess forcing på 3,4 W/m2 (enligt Wiki) försvåras.

Det blir ju fråga om att ta skillnaden mellan två stora tal vilket leder till förstärkning av relativa felet.
 

51 Stickan { 04.10.11 at 22:00 }

Björnbom #49: Jag är medveten att ni på TCS är optimister och tror på en låg klimatkänslighet, själv är jag mer realist och tror på det vetenskapligt underbyggda värdet 3 grader för CO2 fördubbling :-) Men hur som helst är det dumheter att skriva att mättnad uppnåtts.

52 Håkan Sjögren { 04.10.11 at 22:12 }

Stickan # 51 : Värdet 3 grader för CO2 fördubbling är inte vetenskapligt underbyggt, det är möjligen klimatvetenskapligt underbyggt. Mvh, Håkan.

53 Stickan { 05.10.11 at 00:12 }

Hej Håkan! Ja då är det väl ännu bättre då :-) Klimatvetenskapen har jag den största respekt för. Du brukar ju förresten referera till pseudo-vetenskapliga alster när du publicerar dig i VLT så du verkar inte vara så nogräknad. Mvh / Stickan.

54 Stickan no1 { 05.10.11 at 09:30 }

Glöm inte att CO2 forcing enl Wiki är beräknad enligt US standard atmosphere, vilket är en molnfri och torr atmosfär.
http://en.wikipedia.org/wiki/U.S._Standard_Atmosphere
Dvs inte alls som i verkligheten.
 

55 Stickan no1 { 05.10.11 at 10:58 }

Prova modelera själv:
http://geoflop.uchicago.edu/forecast/docs/Projects/modtran.html
Provar man olika klimatzoner, molntäcken och temperaturer ser man att naturliga variansen är en faktor 30 större än påstådda CO2 effekt.

56 Håkan Sjögren { 05.10.11 at 11:13 }

Stickan # 53 : Det vore ju intressant om Du kunde exemplifiera vilka av mina referenser jag använt i VLT, som Du bedömer vara pseudovetenskapliga Du skall inte komma och snacka med mig om pseudovetenskap. Man skall inte kasta sten, när man sitter i ett växthus. Mvh,Håkan.

57 Pehr Björnbom { 05.10.11 at 21:07 }

Stickan #51,

Du är stark i tron ser jag! Men kan du bidra med rationella argument för varför du har denna tro?

58 AOH { 05.10.11 at 23:09 }

Håkan Sjögren # 56
 
”…..Stickan # 53 :………. Du skall inte komma och snacka med mig om pseudovetenskap….”
 
Oroas inte över ”Stickan” .
 
Som egen utnämnd ”modellexpert” (http://www.control.isy.liu.se/~stig/-  ”…. His research interests are in the areas of modelling, identification and control of flexible manipulators…..” ) är han van vid pseudovetenskap.
 
Och den egna klimatbloggen samlar än mindre intresse  än både UI och ”piprökare” som oftast har  0 (noll)  kommentarer
 
http://stigmoberg.blogspot.com/
 
„…..Inom klimatförändringsförnekarbranschen t.ex. på klimatbluffen upprepar man i all oändlighet att temperaturökningen har upphört (om man nu ens erkänner att den funnits) och letar lämpliga tidsintervall för att desperat försöka visa detta. Något man tycker om att säga är ”temperaturen har inte höjts signifikant på 14.5 år”.
Nej självklart inte, det är nog typiskt för de senaste 50 åren att det varit så!

Statistiskt pajaseri såg jag att det hela kallades i en blogg och jag kan bara hålla med….”
 
 
 

59 Stickan { 05.10.11 at 23:39 }

Håkan #56: Tja den där drakboken är väl inte en så imponerande referns :-)

Björnbom #57: Du är rolig du, har i sånt fall inte sett några vidare argument för dina åsikter heller, tillägnade förresten dina statistiska uppvisningar en liten vers på bloggen …

AOH: Ja vad ska man säga om dig då,  jag har definitivt inte kallat mig själv modellexpert inom inom klimat men nog matchar min generella kunskap i modellering och signalanalys de flesta på denna blogg, jag får t.o.m. lön för att jobba med detta :-) Vad kan du då? Förutom att skriva dumheter på TCS :-) Tack för att du citerar min blogg förresten, jag har inga ambitioner att tävla med UI eller TCS vilket du kan se på min bloggfrekvens och jag har massor med kommentarer om du letar lite …

60 Pehr Björnbom { 06.10.11 at 00:01 }

Stickan #59,

AHA, du vill göra reklam för din egen blogg ;)
 

61 AOH { 06.10.11 at 02:13 }

 
 
 
 
 
 
 
Stickan #   59
 
”….Vad kan du då? Förutom att skriva dumheter på TCS 

 …”
 
”…….. jag har inga ambitioner att tävla med UI eller TCS vilket du kan se på min bloggfrekvens och jag har massor med kommentarer om du letar lite ……”
 
 
Det är kul  att du presenterar dig själv här hos T C  S.
 
Jag letade  faktiskt på din blogg som inte vittnar iom vare sig stora kunskaper eller intresse och samtliga med REAKTIONER:
 
TISDAGEN DEN 4:E OKTOBER 2011
Kortsynt
—kul ( 0 ) intressant ( 0 ) cool  ( 0 ) interesting ( 0 )
0 Kommentarer 
 
SÖNDAGEN DEN 10:E JULI 2011
Climate modeling for dummies
 
 —kul ( 0 ) intressant ( 0 ) cool  ( 0 ) interesting ( 0 )
0 Kommentarer 
 
FREDAGEN DEN 1:E JULI 2011
Koldioxid ingen växthusgas?
 —kul ( 0 ) intressant ( 0 ) cool  ( 0 ) interesting ( 0 )
0 Kommentarer 
 
TISDAGEN DEN 21:E JUNI 2011
Hönan eller ägget
 —kul ( 0 ) intressant ( 0 ) cool  ( 0 ) interesting ( 0 )
2 externa kommentarer
SÖNDAGEN DEN 19:E JUNI 2011
Värmen i Uppsala
 —kul ( 0 ) intressant ( 0 ) cool  ( 0 ) interesting ( 0 )
1 extern kommentar.
 
Jag vet helt enkelt inte var jag skall leta mera för att hitta ngt med substans vare sig  i din klimatblogg  eller här  hos T C S  d.v.s det är precis som Håkan Sjögren säger:
 ” Man skall inte kasta sten, när man sitter i ett växthus.”
 
 
 
 
 

62 Bertel { 06.10.11 at 02:59 }

AOH # 61

Du har tydliggjort(uppskattas) hur sk CAGW-vannabees vill bli sedda.