Klimanytt nr. 297. Redaktør: Ole Henrik Ellestad.
Forfattet av Ole Henrik Ellestad.
Satellittobservasjoner og beregninger av strålingseffekten av økte drivhusgasser viser liten økning, som utelukkende har positive virkninger. Da er det ikke klimakrise, men klimaforbedring.
I 200 år har laboratorieeksperimenter vist at gasser kan oppvarmes av stråling. I 160 år har vi visst at vanndamp er en meget sterk drivhusgass, CO2 bidrar litt, mens ozon, metan og lystgass i enda mindre grad bidrar til oppvarming (J. Tyndall 1859, KN 270). Teorien var velutviklet i midten av 1930-årene, de ledende meteorologer mente dette fra 1950-tallet (KN 194), og satellittmålinger og tilhørende beregninger viste dette fra 1970-årene (se nedenfor).
For hvert nytt molekyl som tilføres atmosfæren blir molekyleffekten mindre (logaritmisk utvikling). Mens de første 20 ppm (part per million) gir ca. 1.7 C vil 20 ppm på dagens nivå bare gi ca. 0.06 C. Så atmosfæren er nå tilnærmet mettet, som en våt svamp som kan ta opp bare litt mer damp. Studentene lærer det tidlig i kurset, alle innen feltet vet det, og det er omtalt langt inne i fagdelene av IPCC-rapportene. Men det står ikke i sammendragene og formidles ikke i medier og mange fagartikler. For de som gjør det betegnes fornektere.
Heller ikke Arrhenius tidligere beregninger eller datamaskinene med sine simuleringsmodeller fra 1970-80-årene endret den rådende vitenskapelige oppfatning. Ikke før IPCC ble etablert som en politisk, rådgivende organisasjon (1988). Da eskalerte klimaproblemene raskt til store, alarmerende høyder basert på store beregningsmodeller. Men drivhusgassenes strålingsbidrag kan beregnes meget godt for steder med kjente atmosfæriske forhold, minst like godt som med IPCC-modellene. Da er økt drivhuseffekt liten og fordelaktig.
Emisjon av jordstråling kan beregnes godt
Utstrålt energi fra jordoverflaten (langbølget infrarød stråling, ORL) til verdensrommet er siden 1883 beregnet med Stefan-Boltzmanns lov (KN 291) basert på den aktuelle overflatetemperatur (-90 til +60 C). Basert på kjennskap til atmosfæregassenes infrarøde spektrum kan absorpsjon og emisjon beregnes godt når strålingen passerer gjennom atmosfæren. Figuren under viser utstrålingen fra toppen av atmosfæren en skyfri dag over Guam (Stillehavet) i 1970 (326 ppm CO2). Energien er målt fra NIMBUS 4 satellitt (heltrukken, takkete linje, Michelson interferometer). Svakt prikket linje, som følger tett på den takkete, er beregnet emisjon med datidens database (HITRAN, US Air Force, i dag forbedret og supplert av databasen VAMDC). Kun H2O og CO2 er med i beregningene. Toppen betegnet O3 (ca. 1050 cm-1) skyldes ozon.
Så når man kjenner jordoverflatens temperatur og atmosfærens parametre kan man for klar himmel beregne atmosfæriske effekter fra absorpsjon og emisjon av infrarød stråling meget godt, i dag enda bedre enn over Guam.
Liten beregnet effekt fra økt CO2
Hva kan dette brukes til? Mengden drivhusgasser, atmosfæriske betingelser, utstrålingstemperatur fra bakken osv. kan endres og tilhørende effekter beregnes. Noen slike variasjoner for dagens situasjon er vist i neste figur som har stor likhet med den over. Den viser beregnet effekt av standard mengde drivhusgasser i atmosfæren (sort kurve med angivelse i hvilke frekvensområder gassene har effekt) opp til 86 km høyde (toppen av mesosfæren). Standard konsentrasjon i alle kurver ved havoverflaten er 7750 ppm H2O, 1.8 ppm CH4, 0.36 ppm N2O. Endringer i CO2-konsentrasjonen påvirker utstrålingen (Grønn kurve null CO2, sort kurve 400 ppm, og rød kurve 800 ppm). Blå kurve er beregnet utstråling fra jordoverflaten (Planck-stråling).
Energien som ut ifra figuren er tilført atmosfæren og kan lede til temperaturøkning, representeres ved arealet mellom utstrålingskurven fra bakken (Planck-kurven, blå) og utstrålingskurvene fra mesosfæren (takkede linjer sort, rød, grønn). Forskjellen skyldes atmosfærens avtagende temperatur med høyden (‘lapse rate’). Ved økt CO2-mengde emitteres ved høyere nivå som har lavere temperatur og derved mindre effektiv emisjon (Kirchhoffs lov 1859/Schwartzschilds ligning 1916). Effekten av dobling av CO2 er arealet mellom den røde og sorte kurve. Dersom det er temperaturinversjon i atmosfæren vil økt CO2-mengde lede til økt utstråling og avkjøling (Antarktis).
Dobling av nåværende mengder av CO2, N2O og CH4 øker samlet effekt bare med inntil et par prosent. Dagens konsentrasjoner av CF4/KFK og SF6 er meget små og gir ingen merkbar effekt. Selv med 100 ganger økning blir effekten mindre enn ved dobling av CO2-konsentrasjonen. Molekylenes spektra overlapper og målt totaleffekt er mindre enn summen av effekten av hvert av molekylene om de er alene. Spesielt gjelder dette for effekten av metan som dempes sterkt av vanndamp.
Fra områdene merket H2O ser man vanndampens store betydning og at økte vanndampmengder har liten effekt. Vanndampen foreligger i så store mengder at den med unntak av meget kalde områder er mettet.
Konklusjon
CO2 er en svak drivhusgass som over 200 ppm er på vei til å bli mettet med liten ytterligere effekt. Om CO2 var alene ville effekten av dobling være ca. 1 C for dagens situasjon. Det er ingen forsterkning, snarere er det påvist negative tilbakekoblinger som reduserer CO2s effekt. Ozon, metan, lystgass, og fluor- forbindelser har liten effekt (KN 270, Gavin Smith et al. 2019).
https://notrickszone.com/2021/04/01/physicists-lab-experiment-shows-a-co2-increase-from-0-04-to-100-leads-to-no-observable-warming/
Viser til eksperiment av Seim. Hsn fant ingen målbar oppvarming fra stråling i disse eksperimentene. Han indikerte at msnge av tidligere forsøk var utført i lukkete beholdere og at oppvarming skyldes trykkøkning (tilstandsligningrn)..Oppvarming av gassene skykdes mer at de har en varmekapasitet. F.eks oppvarming når oppvamet land avgir varme.
I konklusjonen på Geoforsk skreiv Seim dette:
«CO2 absorberer IR-stråling, men sender den ut igjen i alle retninger. En del av strålingen som er absorbert av CO2 i forskjellige høyder i troposfæren vil sendes tilbake til bakken og varmer den.
Det betyr at, i stedet for å varme gassmolekylene i troposfæren, sørger CO2 for å redusere avkjølingen ved å returnere en del av IR-strålingen som ellers ville ha blitt sendt ut av atmosfæren tilbake til jordoverflaten og varme denne.
Det er derfor ingen tvil om at CO2 er en drivhusgass som vil varme kloden. Spørsmålet er da: hvor mye?»
https://www.geoforskning.no/nyheter/klima-og-co2/1308-et-lite-co2-eksperiment%20(2016)
Oversåg du det?
«Satellittmåling viser liten økt drivhuseffekt». Jeg synes ikke artikkelen er helt tydelig på basisen for denne påstanden. (Mulig det er jeg som ikke er observant nok).
For å vise at drivhuseffekten har økt over tid, om enn bare svakt, så trenger man vel en serie målinger over tid??? – (målinger under identiske forhold for at de skal være sammenlignbare). Har man en slik serie over flere tiår som viser at «CO2-trauet» (ref. figuren fra Wijngaarden og Happer) blir dypere og dypere med tiden, om så for bare én eneste lokasjon???
Det vel kanskje også relevant å høre hva Claes Johnson sier om slike diagrammer:
«The spectrum in the ditch with it’s flat bottom at 220 K, is constructed in a two-step procedure:
1. Identification of a line spectrum from the presence of CO2 (Hitran, interferometer).
2. Translation of the line spectrum to a continuous spectrum defining atmospheric irradiance (Modtran modeling).
Step 1 can be performed as direct physical measurement (as shown in Radiation of Solid vs Gas), while Step 2 is based on a model of spectral line broadening which determines the irradiance supposedly resulting from the line spectrum.
The scientific basis of CO2 alarmism thus rests on a mathematical model of broadening of the line spectrum of the trace gas CO2 and the mathematical model is very simple as it describes the line broadening in terms of the parameter p x L where p is the partial pressure of CO2 and L is the path length
Classical experiments by Hottel and Leckner concern the case p ~ 1 bar and L ~ 1 m, while for atmospheric CO2 warming p ~ 0.0001 bar and L ~ 10000 m, to which direct extrapolation may not be possible.
The net result is that CO2 alarmism is based on a simple mathematical model without direct experimental support and thus is ready to collapse once this fact becomes known and acknowledged, first by climate skeptics then by the general public and finally by CO2 alarmists.»
Bergene.
Poenget her er at man kan reprodusere spektrene bra med HITRAN som vist i figur 1 der CO2 mengden i 1970 er 326 ppm. Så kan metoden benyttes til å beregne andre spektre med ulike konsentrasjoner. Det finnes en rekke slike spektre, men jeg viste bare disse to. Kommer tilbake til andre spektre i et senere klimanytt. Man har god kontroll på beregningene fordi man beregner for gitte atmosfæriske forhold med de beste data.
Carlsson referer til beregningene med modellene IPCC baserer seg på, bl.a. at de benytter MODTRAN og ekstrapoleringer mm. Sannsynligvis flere approksimasjoner. Og det er jo greit at han kritiserer. MODTRAN vil bl.a. i mindre grad fange opp avtagende båndbredde med høyden (kaldere). Det medfører at absorpsjon av stråling på vei ut og tilbake ikke er likeverdige. Det vil påvirke tilbakestrålingen.
For CO2 benytter de fleste 1C ved dobling. Atmosfærens variable egenskaper på ulike steder er nok den viktigste faktor til avvik. Også knyttet til den største feilen i IPCC-modellene – forsterkningseffekten av vanndamp ved bruk av konstant relativ fuktighet og at selv dette gir urimelig høye verdier mm. I realiteten er det negativ forsterkning som senker initialverdien for CO2.
Takk for svar Ellestad. Jeg må dessverre pushe litt mer.
Artikkelen gir leseren inntrykk av at det finnes eksperimentell støtte for at drivhuseffekten har økt, formodentlig over noe tid. Det som ligger i at «drivhuseffekten har økt over tid» må nødvendigvis være at mindre og mindre langbølget stråling slipper ut til verdensrommet på grunn av at konsentrasjon av klimagasser i atmosfæren øker og øker.
Igjen, jeg kan ikke se noe basis i artikkelen for dette. Vi kjenner teorien, men som du nevner, så har man tilbakekoblingsmekanismer. Alt hensyntatt er det vel ikke gitt at intensiteten av utgående langbølget stråling avtar selv om konsentrasjonen av klimagasser går opp. Men siden du sier at satellittmåling viser dette, vil jeg gjerne at du viser til den spesifikke figuren i artikkelen som viser dette, og også redegjør for hvorfor man kan trekke en slik slutning ut i fra figuren – jeg var nemlig ikke klar over at det fantes eksperimentell støtte for dette. Fra skeptikerhold har jeg bestandig blitt fortalt at dette teknisk sett er en hypotese.
Bergene. Det hadde vært helt topp om man fra satellitt hadde målt med samme utstyr (Michelson.interferometer) fra 1969/70 og fremover, sett på målt utstråling, sammenholdt med bakkeutstråling og beregnet energiforholdene. Meg bekjent foreligger ikke slike data. Man måler de forskjellige bølgelengdeområder på annet vis. Moderne satellittdata er komplekse å analysere.
Det kan være derfor det fokuseres lite på det aspektet. Men det kan også være at slike data langt fra viser noen klimakrise. Faktisk så går ORL opp, motsatt av det som skulle være typisk for økt drivhuseffekt. Men det gjør også SW fra solen, faktisk litt mer. Så man kan ikke automatisk avgjøre drivhuseffektens betydning fra dette. Dessuten er det ikke til enhver tid balanse mellom inngående og utgående stråling. Se Ollilas tidligere artikkel her på websiden (https://www.klimarealistene.com/2021/05/03/global-temperature-of-april-2021-dropped-below-the-pause-level-of-the-early-2000s/).
Men ut fra de fysiske lover vil økt CO2 absorbere mer, men bare litt på dagens nivå iht. Beer-Lamberts lov (tilnærmet metning). Så er det opp til atmosfæreprofilen å bidra til emisjonen. Både den og bakkeutstråling varierer sterkt over kloden og inneholder usikkerhet. Det er jo differensen mellom to kurver som gir drivhuseffekten. Begge kurvene varierer over døgnet og har vel større usikkerhet enn den samlede markedsføre effektøkning.
Men dagens beregningsmetodikk for IR-spektre virker rimelig solid for kjente lokasjoner og tilhørende atmosfæreprofil. Det er når dette skal midles over kloden det begynner å ‘røyne på’. Dette skal kjeg skrive om i senere KN. Så man kan ‘leke’ seg litt med beregningene og få frem variasjonseffekter.
Hei,
Gleder meg til mer info om dette i senere KN.
Hvis netto redusert effekt av OLR grunnet økte utslipp fremdeles er teoretisk, så burde det kanskje fremgått i artikkelen. Som kjent blir en fjær fort til 5 høns i klimaspørsmålet – (kunne dette KN blitt tatt til inntekt for konsensus om at menneskelig aktivitet bidrar til global oppvarming???).
Bergene. Det er mye man kan ta med i en artikkel. Denne handlet om HITRAN-beregninger.
Det har aldri vært noen divergens om at nesten alle stoffer (inklusive gasser) absorberer og emitterer stråling, og at endringer i deres forhold vil påvirke. stråling/absorpsjon/emisjon. Det har heller ikke vært noe seriøs dissens om at de første molekyler av et stoff absorberer særlig effektivt. Alle de fysiske lovene kom på plass 1760-1916 og teori og eksperimenter forelå fra 1945 – utviklet av strålingsfysikere og -kjemikere og benyttet av mange fagfelt inklisive klima. Så klimaforskerne må bruke dette materialet riktig. Ut i fra dette har det heller ikke vært dissens om at mennesker påvirker mange av disse forhold.
Men det er stor dissens om bruken av dette materialet og dermed den reelle effekt – mellom hva de store modellene beregner og hva som er de reelle effekter som må stemme med de reelle observasjoner. Og der skyter IPCC-modellene langt over målet. Og de har en del skivebom når det gjelder historikk, hypotesene, og formidling og stemmer ikke med HITRAN-beregninger om størrelsen av effektene.
Alle landskapsendringer gir en effekt, men hvor stor? Det andre punktet er naturlig nok CO2s positive effekt – som er mye sikrere påvist enn IPCCs økte drivhuseffekt. Og det tredje er hva er de riktige/optimale temperaturer for de ulike regioner på kloden. IPCC har jo intet svar på det, men forfekter at temperaturøkniner er uheldige, til dels katastrofale. Det mener også mediene – selv om mange av påstandene er dementert..
Hvoslef. Det er en rekke målinger som viser at absorpsjon av stråling i lukkede rom ikke gir den samme oppvarming som IPCC beregner. Det er vel bare Al Gore som får dette til å være katastrofalt. Men lukkede rom er noe annet enn åpent system som naturen. Seim og Olsen har gått videre og søker å måle spesifikt på effekter i grensesjiktet gass – fast overflate. Det er ikke enkelt å måle de ulike komponenter av tilbakestråling fordi alle flater sender ut stråling i tillegg til de dedikerte emittorer. Forhåpentligvis vil flere aktører bidra etterhvert. Det pleier å gi ytterligere avklaring.
Studiene jeg referer til beregner strålingsfluks i åpen atmosfære. Det er åpenbart at drivhusgasser påvirker atmosfærens egenskaper, men langt fra så mye som de store beregningsmodellene IPCC baserer seg på. Og det er langt fra avklart hvor stor påvirkningen er i den laveste 0.5 m.
Det som er avklart er at absorpsjon av IR-stråling er markant for de første foreliggende molekyler og avtar logaritmisk med ytterligere mengder. Og at H2O og CO2 foreligger i så store mengder at man i stor grad nærmer seg metning. Videre at de øvrige drivhusgasser foreligger i så små mengder at de har lite bidrag. Og at det ikke er noen tegn på at de øker på en farefull måte selv om det er mange potensielle trusler som lanseres. Derved er effektene så små at +/- forsterkningseffekter ikke får avgjørende betydning. Spesielt siden den påståtte positive, markante forsterkning fra vanndamp ikke er observert og heller ikke beregnes i separate strålingsstudier. Så langt er effektene av økte temperaturer positive for kloden enten den lille påvirkningen er menneskeskapt eller ikke.
Forfang. Nei, det gjorde jeg ikke. Jeg har henvist til at man allerede i 1970-årene kunne beregne emisjonskurven av vanndamp og CO2 ved bruk av daværende HITRAN som nå er forbedret og gir nederste figur. Videre har jeg henvist til at man siden Planck har kunnet regne ut spektraldistribusjonen av utstråling fra et sort legeme for en gitt temperatur, og den teoretiske kurven er tegnet inn. Differansen fremkommer som tilbakeholdt energi. Det er her ikke detaljert noe om hva som varmer opp overflaten eller hva som gir atmosfæren egenskapene som genererer emisjonen. Du kan jo ellers selv regne ut tilbakestråling fra null CO2-mengde vist ved den grønne kurven.