Pinatubo och temperaturåterkopplingen
Den gängse klimatpolitiska teorin säger att en exogen temperaturförändring skall bli 3-4 gånger större genom att vattenångan i atmosfären påverkas. En fördubbling av koldioxidhalten skall alltså inte ge enbart en temperaturstegring på 1-1,2°C utan en ökning på 2-4°C.
Den initiala temperaturökningen anses relativt enkel att bevisa med hjälp av Stefan-Bolzmanns lag (wp).
Värmeutstrålningen från en kropp med temperaturen T till omgivningen med temperaturen T0 är en funktion av temperaturskillnaden och arean (A). Emissiviteten ε = 1 för en perfekt "svartkropp" och σ är den s k Stefan–Boltzmann konstanten .
Ett sätt att testa denna hypotes om återkoppling är att analysera vilka effekter vulkanen Pinatubo fick på temperaturen efter sitt utbrott i juni 1991. Den borde ha gett en kraftig avkylning genom återkopplingen.
Vulkanen Pinatubo, som ligger i Filippinerna, spydde ut omkring 17 miljoner ton SO2 som genom luftens fuktighet övergick till svavelsyrlighet - en aerosol som anses reflektera solljuset. Detta sänkte temperaturen på norra halvklotet med 0,5-0,6 grader och hela jordens temperatur sjönk ca 0,4-0,5°C.
Stefan-Bolzmanns lag ger med 0,95 för emissiviteten och 288,5 grader K (15,4°C) för jordytans temperatur en klimatkänslighet på 0,19°C per W/m2 eftersom den initiala strålningsdrivningen uppskattades till totalt 2,7 W/m2 från utbrottet. Några återkopplingseffekter i någondera riktningen finns inte med i beräkningarna (se Barett & Bellamys sajt).
Vad säger detta? Vi kan jämföra klimatkänsligheten som av IPCC uppskattas till 0,5°C per W/m2 enligt B&B. (Se även min bloggartikel 5/3 -07).
Borde återkopplingen via minskad vattenånga och ytterligare avkylning ge en varaktig sänkning av temperaturen? Det ligger när till hands att tro det, men när aerosolerna bryts ner kommer albedot att minska och en uppvärmning att ske. Anmärkningsvärt är dock att vi får vänta i tio år innan temperaturen blir lika hög som före Pinatubo (om vi bortser från El Niño 1997-98).
Diagrammet visar att redan 1993 började temperaturen stiga. Då hade både aerosolerna brutits ned och stoftmolnen sjunkit till marken. Om det fanns en återkopplingseffekt från vattenånga måste den ha varit mycket begränsad. Resonemanget skulle också kunna tillämpas på El Niño. Men där kan man inte isolera återkopplingen från den initiala förändringen som vid ett vulkanutbrott. Att åberopa El Niño som ett argument för att återkopplingen saknas genom den påföljande temperatursänkningen verkar inte möjligt eftersom vi har ett kylande havsfenomen i form av La Niña som exogent skulle kunna motverka hela uppvärmningen.
I diagrammet ovan från wp illustreras hur aerosolerna minskade efter Pinatubos utbrott och relationen till övrig minskning av aerosolerna över längre tid (källa: NASA). Intressant i sammanhanget är att den kylande effekten fån Pinatubo bara fortgick till mitten av 1992 när ännu mer än hälften av aerosolökningen fanns kvar. Om det fanns en återkopplingseffekt från vattenångan borde en avsevärt större kylning hunnit äga rum.
(Rev 30/8)
Komplettering 4/9: Den matematiskt beräknade fördubblingen av koldioxidhalten från 275 till 550 ppm ger en strålningsdrivning på 4,3 W/m2 (uppg fr -98) och är alltså huvudorsaken till den förstärkta växthuseffekten. Om vi sätter den initiala effekten till 1,2 grader blir relationen 1,2/4,3=0,28 grader i temperaturkänslighet per W/m2. Vi kan jämföra detta med Pinatubo-effekten på 0,19 grader. Kanske skall beräkningen istället göras som att förstärkningen går från 280 till 550 och bara ger 1,0 grader. Vi får då 0,22 grader. Om Pinatubo gav 0,6 grader borde detta vara konsistent med 0,22 grader.
Vi ser då att Pinatubo gav en strålningsdrivning (negativ) som motsvarade ca 60 procent av strålningsdrivningen från en fördubbling av CO2. Någon ytterligare effekt inträffade inte. Men när det gäller CO2 antar man en förstärkning med 2-4 gånger (eller mer). Denna effekt går inte att belägga empiriskt från Pinatubo. Snarare pekar effekten från Pinatubo att temperaturkänsligheten var större än 0,19 grader per W/m2 men att någon negativ återkoppling verkade samtidigt.
(6/9) Idag säger IPCC att effekten av fördubblad CO2 kan beräknas med den förenklade formeln:
dE=a.ln(co2/co2orig)
För alfa anges 5,35 som en genomsnittlig IR-absorptionsförmåga för CO2. Det ger vid fördubbling 5,35x0,301x2=3,22 W/m2. Om temperaturökningen sätts till 0,98°C får vi en temperaturkänslighet på 0,30°C per W/m2 strålningsdrivning. Det förefaller något otillfredsställande att absorptionsförmågan på 10 år sjunkit i analyserna så att strålningsdrivningen minskat med 25 procent (från 4,3 till 3,2 W/m2).
(22/10) Douglass & Knox, översikt om Pinatubo Phys Org 2005
Vetenskaplig artikel Geofys Res Lett 32 -05
Svar t Wigley et al, disk m Annan, blog-08
Vetensk art om oceanernas begränsade påverkan i GRL 373 36 -09 (aug 09), övers SPPI pdf, physorg pdf
28/2-10 Dessler mfl 2008 om vattenånga (pdf), ref till Forster & Collins 2004 om Pinatubo med resultat för klimatkänsligheten på lq = 1.6 W/m2/K. Ligger i linje med återkopplingen från vattenånga på 2,04 W/m2/k
- - - - -
Se äv TCS 18/1-13 där strålningsdrivningen är 3,7 W/m2. Klimatkänsligheten anges till 0,62 grader
Den initiala temperaturökningen anses relativt enkel att bevisa med hjälp av Stefan-Bolzmanns lag (wp).
Värmeutstrålningen från en kropp med temperaturen T till omgivningen med temperaturen T0 är en funktion av temperaturskillnaden och arean (A). Emissiviteten ε = 1 för en perfekt "svartkropp" och σ är den s k Stefan–Boltzmann konstanten .
Ett sätt att testa denna hypotes om återkoppling är att analysera vilka effekter vulkanen Pinatubo fick på temperaturen efter sitt utbrott i juni 1991. Den borde ha gett en kraftig avkylning genom återkopplingen.
Vulkanen Pinatubo, som ligger i Filippinerna, spydde ut omkring 17 miljoner ton SO2 som genom luftens fuktighet övergick till svavelsyrlighet - en aerosol som anses reflektera solljuset. Detta sänkte temperaturen på norra halvklotet med 0,5-0,6 grader och hela jordens temperatur sjönk ca 0,4-0,5°C.
Stefan-Bolzmanns lag ger med 0,95 för emissiviteten och 288,5 grader K (15,4°C) för jordytans temperatur en klimatkänslighet på 0,19°C per W/m2 eftersom den initiala strålningsdrivningen uppskattades till totalt 2,7 W/m2 från utbrottet. Några återkopplingseffekter i någondera riktningen finns inte med i beräkningarna (se Barett & Bellamys sajt).
Vad säger detta? Vi kan jämföra klimatkänsligheten som av IPCC uppskattas till 0,5°C per W/m2 enligt B&B. (Se även min bloggartikel 5/3 -07).
Borde återkopplingen via minskad vattenånga och ytterligare avkylning ge en varaktig sänkning av temperaturen? Det ligger när till hands att tro det, men när aerosolerna bryts ner kommer albedot att minska och en uppvärmning att ske. Anmärkningsvärt är dock att vi får vänta i tio år innan temperaturen blir lika hög som före Pinatubo (om vi bortser från El Niño 1997-98).
Diagrammet visar att redan 1993 började temperaturen stiga. Då hade både aerosolerna brutits ned och stoftmolnen sjunkit till marken. Om det fanns en återkopplingseffekt från vattenånga måste den ha varit mycket begränsad. Resonemanget skulle också kunna tillämpas på El Niño. Men där kan man inte isolera återkopplingen från den initiala förändringen som vid ett vulkanutbrott. Att åberopa El Niño som ett argument för att återkopplingen saknas genom den påföljande temperatursänkningen verkar inte möjligt eftersom vi har ett kylande havsfenomen i form av La Niña som exogent skulle kunna motverka hela uppvärmningen.I diagrammet ovan från wp illustreras hur aerosolerna minskade efter Pinatubos utbrott och relationen till övrig minskning av aerosolerna över längre tid (källa: NASA). Intressant i sammanhanget är att den kylande effekten fån Pinatubo bara fortgick till mitten av 1992 när ännu mer än hälften av aerosolökningen fanns kvar. Om det fanns en återkopplingseffekt från vattenångan borde en avsevärt större kylning hunnit äga rum.
(Rev 30/8)
Komplettering 4/9: Den matematiskt beräknade fördubblingen av koldioxidhalten från 275 till 550 ppm ger en strålningsdrivning på 4,3 W/m2 (uppg fr -98) och är alltså huvudorsaken till den förstärkta växthuseffekten. Om vi sätter den initiala effekten till 1,2 grader blir relationen 1,2/4,3=0,28 grader i temperaturkänslighet per W/m2. Vi kan jämföra detta med Pinatubo-effekten på 0,19 grader. Kanske skall beräkningen istället göras som att förstärkningen går från 280 till 550 och bara ger 1,0 grader. Vi får då 0,22 grader. Om Pinatubo gav 0,6 grader borde detta vara konsistent med 0,22 grader.
Vi ser då att Pinatubo gav en strålningsdrivning (negativ) som motsvarade ca 60 procent av strålningsdrivningen från en fördubbling av CO2. Någon ytterligare effekt inträffade inte. Men när det gäller CO2 antar man en förstärkning med 2-4 gånger (eller mer). Denna effekt går inte att belägga empiriskt från Pinatubo. Snarare pekar effekten från Pinatubo att temperaturkänsligheten var större än 0,19 grader per W/m2 men att någon negativ återkoppling verkade samtidigt.
(6/9) Idag säger IPCC att effekten av fördubblad CO2 kan beräknas med den förenklade formeln:
dE=a.ln(co2/co2orig)
För alfa anges 5,35 som en genomsnittlig IR-absorptionsförmåga för CO2. Det ger vid fördubbling 5,35x0,301x2=3,22 W/m2. Om temperaturökningen sätts till 0,98°C får vi en temperaturkänslighet på 0,30°C per W/m2 strålningsdrivning. Det förefaller något otillfredsställande att absorptionsförmågan på 10 år sjunkit i analyserna så att strålningsdrivningen minskat med 25 procent (från 4,3 till 3,2 W/m2).
(22/10) Douglass & Knox, översikt om Pinatubo Phys Org 2005
Vetenskaplig artikel Geofys Res Lett 32 -05
Svar t Wigley et al, disk m Annan, blog-08
Vetensk art om oceanernas begränsade påverkan i GRL 373 36 -09 (aug 09), övers SPPI pdf, physorg pdf
28/2-10 Dessler mfl 2008 om vattenånga (pdf), ref till Forster & Collins 2004 om Pinatubo med resultat för klimatkänsligheten på lq = 1.6 W/m2/K. Ligger i linje med återkopplingen från vattenånga på 2,04 W/m2/k
- - - - -
Se äv TCS 18/1-13 där strålningsdrivningen är 3,7 W/m2. Klimatkänsligheten anges till 0,62 grader
Labels: växthuseffekten
posted by Danne Nordling at 23:30
0 Comments:
Post a Comment
<< Home