søndag 31. januar 2016

Togradersmålet er kommet og gått


«Bare en halv grad igjen», står det i «Aftenposten» lørdag 30. januar. Den halve graden har vi nok brukt opp allerede, og mer til.

Ifølge NASA utgjør differansen mellom den strålingsenergien Jorda mottar og den strålingsenergien Jorda gir fra seg – det såkalte klimapådrivet – nå ca 2,5 W/m2. Det er dette pådrivet som fører til oppvarming, og Jorda kommer til å bli varmere helt til den gir fra seg like mye energi som den mottar. Det er som når du retter en vifteovn mot en vegg: Veggen blir varmere helt til den er blitt så varm at den stråler ut like mye energi som den mottar.

Slik jordatmosfæren er sammensatt nå, etter at CO2 -innholdet har passert 400 ppm («parts per million»), er pådrivet altså ca 2,5 W/m2. Ved bruk av fysiske lover går det an å regne ut at dette pådrivet vil være utlignet når Jorda er blitt 0,7 grader varmere enn i dag. Men når Jorda blir varmere, blir det mer vanndamp i atmosfæren. Og vanndamp er den viktigste klimagassen: Den fungerer som en multiplikator på temperaturendringer som skyldes andre årsaker. Da går det an å regne ut at når vi tar hensyn til økt pådriv på grunn av mer vanndamp, vil temperaturen stige med ytterligere 1 grad C. Alt i alt kan det altså bli 1,7 grader varmere enn i dag, eller 2,7 grader varmere enn i førindustriell tid.

Dette er ikke klimateori; det er enkel fysikk. Det kan godt hende at alle de komplekse prosessene i atmosfæren og i havet modifiserer dette regnestykket, og at stadig bedre klimamodeller vil vise mindre økning (eller mer!). Men den grunnleggende mekanismen blir den samme: Jorda blir varmere helt til både det nåværende pådrivet, og det pådrivet som følger av mer vanndamp, er utlignet.

Jeg har altså forutsatt at CO2-innholdet flater ut på dagens nivå. Men ingenting tyder på at det kommer til å skje: Tvert imot, innholdet øker raskere enn noen gang før. Bare fra desember 2014 til desember 2015 har gjennomsnittet, slik det måles ved Mauna Loa-stasjonen på Hawaii, økt med 3 ppm – mer enn i noe tidligere år. Så det pådrivet jeg må regne på hvis jeg gjør de samme regnestykkene om et år, vil sannsynligvis øke fra 2,5 W/m2 , ikke minke.

Oppvarming tar tid. Det aller meste av energioverskuddet lagres i havet, og havet er et enormt varmemagasin. Hvis de øverste 500 metrene i havet mottar det meste av denne energien, vil 1,5-gradersmålet være passert før 2030, og 2-gradersmålet før 2050. Dette baserer seg på den overoptimistiske antakelsen at CO2 -innholdet (og innholdet av andre klimagasser) flater ut på dagens nivå. Det betyr jo ikke at anstrengelsene for å redusere utslippene kan innstilles: Tvert imot; vi må gjøre alt vi kan for at det ikke skal bli enda verre.

Samtidig må vi forberede oss på å møte de endringene som er blitt uunngåelige fordi vi har gjort alt for lite, alt for seint, for å bremse utslippene.

 


3 kommentarer:

  1. Som vanlig er virkeligheten LITT mer komplisert enn det enkel skolefysikk viser oss. Det er kanskje ikke så veldig signifikant, men det finnes faktisk andre energiformer enn varme og elektromagnetisk stråling.

    Når temperaturen øker (innen visse grenser), vil diverse levende organismer konvertere noe mer av denne energien til kjemisk bindingsenergi. Når vi bruker diverse brensel, likegyldig om det er fossilt eller "grønt", blir kjemisk bindingsenergi konvertert til varme. Det er neppe særlig signifikant innenfor et variasjonsområde på to grader, men det kan godt tenkes at det er vesentlig om vi snakker om fem grader.

    Avhengig av mange forhold, blir to til ti present av innkommende sollys konvertert ved fotosyntese. Andre foto og termokjemiske prosesser eksisterer, men er lite utforsket og systematisert.

    Det er generelt neglisjert av klimaforskerne, så vi har ikke gode data på området. Med all forskningen innen pavelig skjeggvekst, synes jeg i grunnen vi kunne tillate oss å se litt mer på energibalansen i naturlige fysiske og kjemiske prosesser også.

    SvarSlett
  2. Selv om virkeligheten er kompleks så er det fasinerende hvor nærme det observerte man kan komme med enkle modeller. Da bruker jeg ordet "nærme" i betydningen av å kunne forutsi hva som kommer til å skje, f.eks. ved å kunne forutsi svingetiden til en enkel pendel. Man kommer veldig nærme selv om man ser bort fra luftmotstand, relativitetsteorien, kvantefysikk, osv...

    Siden du ikke la ved utregningene så måtte jeg prøve med det første som falt meg inn, Stefan-Boltzmanns strålingslov for et svart legme:
    Energifluks per enhetsareal = emissivitet * Stefan-Boltzmanns konstant * T^4
    Emissivitet satte jeg til ca. 0.7 (ca. 30% av energien fra sollyset blir ikke absorbert)
    Stefan-Boltzmanns konstant er ca 5.67*10^-8 Wm^-2K^-4
    Temperaturen T0 for snittet av 2015 satte jeg bare til 289.0K (nærme nok)
    Jeg har sett flere tall for pådrivet på nettet og 2.5 W/m2 er en av dem.

    En overforenklet ligning kan da settes opp:
    eps*SB*T1^4 - eps*SB*T0^4 = 2.5 W/m2
    Løser jeg denne med hensyn på T1 får jeg T1 = 289.65K
    Avrundet blir det en temperaturøkning på 0.7K som du skrev.

    Det er ikke sikkert det er slik du regnet. Kan du vise din utregning pluss tilsvarende når man tar med vanndamp.

    Uansett, takk for en artig artikkel. Noen (f.eks. UiO) burde hatt som oppgave å forklare kompliserte ting på en så enkel måte at selv en oppegående elev på videregående skole kan klare å forstå det.

    SvarSlett
  3. Jeg måtte sjekke opp tallene for pådrivet litt nøyere. En artikkel, http://www.atmos-chem-phys.net/11/13421/2011/acp-11-13421-2011.pdf , hadde følgende å si:

    Det totale pådrivet (summen av positive og negative pådriv):
    "However, the measured energy imbalance was 0.58 W m−2 in 2005–2010, during a deep solar minimum. We estimate the energy imbalance averaged over a solar cycle as ∼0.75 W m−2 ."

    Av dette utgjør aerosoler et negativt pådriv på:
    "We have inferred indirectly, from the planet’s energy imbalance and global temperature change, that aerosols are probably causing a forcing of about −1.6 W m−2 in 2010. Our estimated uncertainty, necessarily partly subjective, is ± 0.3 W m−2 , thus a range of aerosol forcing from −1.3 to −1.9 W m−2 ."

    Det vil si at hvis vi stopper alle utslipp så vil aerosolene falle ut raskt (ett år eller to), mens klimagassene vil være igjen lenge, det vil si et pådriv på 2,35 W/m2 ± noen tiendeler, med andre ord i nærheten av de 2,5 W/m2 du antok. Så kommer vanndamp og andre ting i tillegg. Til fratrekk kommer et langsomt frafall av CO2 i atmosfæren på grunn av en ubalanse mot CO2 i havene.

    På http://earthobservatory.nasa.gov/Features/GlobalWarming/page5.php har de et noe mer moderat anslag, men fortsatt ser det dårlig ut for 1,5 gradersmålet:
    "Even if greenhouse gas concentrations stabilized today, the planet would continue to warm by about 0.6°C over the next century"

    SvarSlett