Naturgas, en källa till växthuseffekt

Artikeln i länken är tung läsning för de som uppfattar naturgas som en ren energikälla eller är övertygade om att begreppet växthuseffekten antingen är till fördel eller till och med saknar betydelse.

Naturgas består till största delen av metan, en molekyl där en kolatom omges av fyra väteatomer. När den oxideras (bränns) bildas koldioxid och vatten. Så långt kan man argumentera att metan är en juste fossil energikälla, ”Koldioxid blir det ju alltid och vatten måste vi ha”.

Only about 3% of gas needs to escape on its journey from wellhead to power plant to make it worse for the planet than coal. If a well is producing next to nothing, even a small leak can put it over that threshold.

Källa: https://www.bloomberg.com/features/diversified-energy-natural-gas-wells-methane-leaks-2021

Metanmolekylen har mycket stor förmåga att absorbera och sända vidare IR-strålning (värme). Växthusgaser består av molekyler med tre eller fler atomer och kan ta upp kinetisk [1) energi genom att flexa inbördes, rotera och knuffas när de träffas av värmestrålning, egenskaper som metan har i stort mått.

Metanläckage från en till synes frisk ventil. Se den avslöjande videon i länken: https://www.bloomberg.com/features/diversified-energy-natural-gas-wells-methane-leaks-2021
https://www.bloomberg.com/features/diversified-energy-natural-gas-wells-methane-leaks-2021

Townsend-Small found emissions of 38, 50, and 91 grams an hour at the wells she measured. If those rates continued over the course of a year, the three wells would cause the warming equivalent of 134 tons of carbon dioxide.

De tre läckagen under ett år blir 1570 kg vilket alltså, enligt artikeln, motsvarar växthuseffekten av 134 000 kg koldioxid!

Den svarta röken är metanläckage, taget med en IR-kamera som registrerar värmestrålning. Metan är en värmeabsorberande växthusgas vilket innebär att den avbildas mörk i denna bild.

[1) Kinetisk energi är energi beroende på rörelse.

Förleda med fakta

Rena lögner och falsarier kräver inte mycket kunskap för att avfärda. Något svårare är när korrekta fakta presenteras på ett sätt som är medvetet arrangerat för att uppfattas ‘fel’ av läsaren, följande är ett glasklart exempel.

Den första, ogenomfunderade, tanken är att Jordens medeltemperatur [1] ökar långsammare än atmosfärens koldioxid. Det är alldeles säkert så avsändaren av grafen vill att läsaren ska uppfatta den.

Alternativt begriper man inte själv att det är två olika (men samvarierande) parametrar med temperaturanomalin i skalan till vänster och koldioxiden till höger.

Om du ”trycker ihop” koldioxidskalan lite lagom alternativt ”drar isär” temperaturanomalin lika lagom så överensstämmer de fantastiskt bra.

Den taggiga temperaturkurvan matchar vädret i det korta perspektivet medan den heldragna svarta är medelvärden över 37 månader. Vill du studera klimatet får du själv uppskatta trenden över 30 år (360 månader) eller mer.


[1] Jordens medeltemperatur beror av den lägre och trögare över oceaner och hav (7/10 av Jordens yta) och den tydligt högre och mer varierande över land.

Gör något vettigt av koldioxiden

När kol fullständigt oxideras (bränns) bildas värme och koldioxid. Koldioxid är en mycket stabil förening och vill vi återvinna dess kol och syre går det åt lika mycket energi (+ lite till) som förbränningen gav.

Nu har Japanska forskare lyckats binda koldioxidmolekylen till en porös struktur vid rumstemperatur och lågt tryck. Efter ett sådant oväntat genombrott är det sannolikt att andra följer upp med ytterligare produkter.

Se artikeln: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08227

Researchers in Japan have found an energy-efficient way to convert the chief greenhouse gas carbon dioxide (CO2) into useful chemicals. Using the method, CO2 is transformed into structures called metal-organic frameworks (MOFs), suggesting a new and simpler route to dispose of the greenhouse gas to help tackle global warming.

”Taking the CO2 released from fossil fuel combustion and converting the gas into valuable chemicals and materials is a promising approach to protect the environment. But because CO2 is a very inert and stable molecule, it is difficult to get it to react using conventional conversion processes,” says Satoshi Horike, a chemist at iCeMS who led the study. ”Our work demonstrates an easier approach that can be run at a much lower temperature and pressure. This should make reactions that use CO2 easier to produce and more popular.”

Phys Org 5/10 -21

Koldioxid, marknära och högre upp.

Givet att andra faktorer är att lika är det varmare vid markytan än högre upp inom troposfären. En tumregel säger att temperaturen sjunker 6° per 1 000 höjdmeter. Har du funderat över varför det är så? Om inte, ägna tanken någon minut innan du läser vidare.

Atmosfären består av 78% kväve (N2), 21% syre (O2), 0,9% argon (Ar) samt cirka 0,042% koldioxid (CO2).

Inblandningen av koldioxid i atmosfären sker inte ögonblickligen, med högkänsliga sensorer mäter man små differenser som följer vindar från utsläppen. I denna ögonblicksbild anger mörkrött höga och mörkblått lägre koncentrationer.
  • I medeltal når övre delen av troposfären 11 km höjd.
  • Då temperaturen påverkar luftens densitet (kyla gör den tätare) når den cirka 9 km vid polerna och upp till 17 km vid ekvatorn trots att lufttrycket på havsnivå är samma. Detta varierar ytterligare beroende på årstid (Jordaxeln ”lutar”) och i någon mån även väder.
  • I troposfären sjunker lufttrycket närapå linjärt med ökande höjd.
  • Ungefär 80% av atmosfärens massa finns i troposfären.
  • Hälften av atmosfärens massa finns under 5.6 km höjd där lufttrycket följaktligen är halverat.
  • Nästan allt vatten i atmosfären finns i troposfären.
  • Källa: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth

Alla växthusgaser består av molekyler med tre eller flera atomer till skillnad från kväve, syre och argon som utgör 99,9% av atmosfären. Växthusgaser har förmåga att ”studsa runt” värmestrålning [1] i alla riktningar, effektivare ju fler de är. Till det kommer vattenånga, också den bestående av tre atomer per molekyl. Då vatten dessutom lagrar och transporterar värme och kinetisk energi genom vindar och havsströmmar har det avgörande betydelse för vädret.

Vatten [2] deltar i atmosfärens isolering men dess massa och egenskaper varierar stort beroende på temperaturen. När vattenånga kondenserar till droppar övergår det från att fungera likt en växthusgas till att vara en svartkroppsstrålare. Om den kyls ytterligare kan den bli is och snö, goda reflektor.

Troposfärens gaser blandas väl genom vindar och konvektion och antalet molekyler av växthusgaser kommer därför att bero på lufttrycket. Kyla på hög höjd och värme på låg inom troposfären beror av antalet molekyler av växthusgaser samt även vattenmolekyler. De utgör tillsammans värmeisolering som i samverkan med rotationen räddar oss från temperatursvängningar som annars skulle drabba Jorden.

Medeltemperaturer vid Nordpolen och ekvatorn på Jorden i skydd av atmosfären och på den ‘nakna’ Månens skugg- och solsida.

Högre upp, lägre lufttryck leder till färre isolerande växthusgasmolekyler och följaktligen blir det kallare.

För att få så enhetliga mätningar som möjligt mäter man därför temperaturen om möjligt på en öppen plan plats där marken är täckt med kort gräs och på en höjd av 1,5-2 m över marken.

Många fler krav finns, läs på SMHI: https://www.smhi.se/kunskapsbanken/meteorologi/hur-mats-lufttemperatur-1.3839

Fler parametrar tillkommer. T.ex. förändras inflytandet av en växthusgas inte linjärt med antalet molekyler, de ‘första’ betyder mer än de tillkommande. I samverkan ‘pluggar’ olika växthusgaser energiutsläpp vid fler strålningsfrekvenser och adderar därmed till uppvärmningen.


[1] Temperatur beror av atomers och molekylers kinetiska energi, kort sagt hur de vibrerar och rör sig.

[2] ”Water vapor accounts for roughly 0.25% of the atmosphere by mass. The concentration of water vapor (a greenhouse gas) varies significantly from around 10 ppm by volume in the coldest portions of the atmosphere to as much as 5% by volume in hot, humid air masses, and concentrations of other atmospheric gases are typically quoted in terms of dry air (without water vapor).” Källa: https://en.wikipedia.org/wiki/Atmosphere_of_Earth

Ökande koncentrationer av koldioxid => grönare värld?

En del klimatstrutsar (huvudet i sanden) kallar koldioxid för ”livets gas”. Påståendet att mer CO2 i atmosfären bara är till fördel är felaktigt på flera plan, ett väldigt rakt på sak [1], andra [2] kräver mer att greppa.

Too Much CO2 Has an Unnerving Effect on The World’s Trees, New Study Finds. Trees that grow quickly die younger, risking a release of carbon dioxide that challenges forecasts that forests will continue to be a ”sink” for planet-warming emissions, scientists said Tuesday. (20200909)

https://www.sciencealert.com/too-much-co2-makes-trees-live-fast-and-die-young-says-study

Keelingkurvan från Mauna Loa på en av Hawaiiöarna visar en säsongsberoende hackighet och är ständigt högre år från år. Från 1995 och framåt böjer den dessutom uppåt vilket visar att atmosfärens innehåll av koldioxid ökar i stigande takt.

Uppgången (oktober – april) beror på nettoutsläpp av koldioxid medan nedgången som börjar i maj och pågår till slutet av september är norra halvklotets växtsäsong med ett nettoupptag. Tyvärr når de inte ifatt utsläppen säsongen, därav den ständigt stigande och accelererande trenden.

But in the study, led by England’s Leeds University and published in the journal Nature Communications, they warned that this faster growth was also linked to trees dying younger – suggesting increases in the role of forests as carbon storage may be ”short lived”.

The researchers examined more than 200,000 tree-ring records from tree species across the globe and found that trade-offs between growth and lifespans occurred in almost all of them, including tropical trees.

Lev fort, dö ung?

Trees that grow quickly die younger, risking a release of carbon dioxide that challenges forecasts that forests will continue to be a ”sink” for planet-warming emissions, scientists said Tuesday.


[1] Allt annat lika, ju mer koldioxid som finns från marken och uppåt dess varmare blir det. Det är den enklaste, ändå tycks det stört omöjligt att ta till sig för klimatstrutsarna. Oavsett om du accepterar klimatgaser eller förkastar dem, fundera till dess du tar en informerad och logisk ställning.

[2] Beroende på värme och vattentillgång finns tre olika metoder för växter att bearbeta ljus, vatten och CO2 för att utvinna och lagra energi i form av monosackarider för eget bruk. De kallas C3, C4 och CAM och min plan är att skriva något om dem framöver.

Växter och mer koldioxid?

Har du snubblat över facebookinlägg där skribenten kopierar in eller själv skriver inlägg som betecknar koldioxid som ”Livets gas” och att mer av den varan bara är bättre?

En ny studie från bland annat Umeå universitet visar en stor risk att klimatförändringen kommer att bli värre än väntat. Växtlighetens förmåga att ta upp koldioxid som tidigare ökat och bromsat växthuseffekten, kommer mest sannolikt att minska i takt med att jordens temperatur blir högre.

https://www.vk.se/2021-04-05/ny-umeastudie-gor-klimatkrisen-mer-akut

Ensidig gödning till växter innebär inte nödvändigtvis ökad produktion och större koldioxidupptag. Det finns flera skäl till varför det är ett överförenklat resonemang som leder till felaktiga slutsatser. Liv kräver, förutom energi, även vatten, samt artspecifikt sammansatta näringsämnen. [1]

Det är mängden växthusgaser i atmosfären, bland annat koldioxid, som ligger bakom den globala uppvärmningen, ett hot mot vår planet som vi känner den. Jordens växtlighet tar upp ungefär en tredjedel av människans koldioxidutsläpp, vilket har dämpat klimatförändringarna och gett mer tid för klimatarbete. Men det är inte längre något vi kan räkna med, visar en ny internationell forskningsstudie där Umeå universitet deltar.

– Vi måste utgå ifrån att vegetationens effekt som har köpt oss tid kommer att minska. Det är sedan något vi måste hantera genom att minska utsläppen, säger Jürgen Schleucher, professor vid Umeå universitet.

Forskningen vid Umeå universitet har tittat tillbaka i tiden för att se hur koldioxidökningen har påverkat växternas fotosyntes. De har då sett en ökning av växters kapacitet att ta upp koldioxid i takt med att koldioxidhalten i atmosfären har ökat.

– I studier har man tagit växter i växthus och sedan ökat koldioxidmängden för att se hur växterna reagerar, och då har man sett en ökad förmåga att ta upp koldioxid, säger Jürgen.

Det är experiment som endast pågått under korta tider och det kommer inte att fortsätta så framöver, menar Jürgen Schleucher. Ytterligare ett problem är att kapaciteten inte bara kommer att sluta växa – den kommer även att minska.

– Det finns också anledning att dra slutsatsen att vegetationens upptag kommer att motverkas av temperaturökningarna. Varmare klimat kommer att dämpa fotosyntesen, säger han.

Det kan leda till att den globala uppvärmningen blir värre än vad man tidigare har trott. Just nu följer världen en bana som kommer att orsaka dramatiska klimatförändringar och det krävs ännu större minskningar av utsläppen, menar han.

– Vi måste ändra vårt tankesätt, det är en sak som ligger mig varmt om hjärtat. Vi måste lära oss att tänka om och tänka längre fram i tiden. Vad händer vid nästa sekelskifte? För våra barnbarnsbarns skull, säger han.

En ljusglimt är att den här forskningsstudien har kunnat påverka klimatarbetet positivt och varit bidragande till EU:s beslut att höja klimatmålen för år 2030, enligt Jürgen.

Växter har tre metabola processer för att ta upp solenergi, vatten och koldioxid för att utvinna kol för eget bruk, dessa är C3, C4 och CAM. C3 är den överlägset vanligaste och ekonomiskt och näringsmässigt betydelsefull för människor. Den fungerar i ”normala” temperaturer med god vattentillgång. De övriga finns i höga temperaturer samt där vattentillgången är låg eller näst intill obefintlig som i öknar.

Förklaringarna bakom dessa tre processer är minst sagt komplexa och jag förväntar mig inte att särskilt många tar sig tid att Googla och/eller söka videos på YouTube.


[1] ”Professor Dave”: https://youtu.be/8oodcy8SEBk

Atmosfärens syre

Då och då klipps och klistras texter om ”livets gas”. Den man syftar på är CO2, koldioxid. Du kan följa dess säsongsvariation och långsiktiga ökning i en kurva som du antagligen känner igen.

Här en graf med liknande sågtänder men lutningen är åtabak [1]. Den anger atmosfärens säsongs– och långtidsvariation av syre.

Gå till källan så ser du mer detaljer. De lägsta värdena inträffar regelmässigt efter varje årsskifte. De högsta återfinns i slutet av norra halvklotets växtsäsong. Källa: https://www.oxygenlevels.org/#sources

De båda kurvorna kompletterar varandra på ett logiskt sätt. Syre vi andas binds gradvis till koldioxid.


[1] Åtabak är ett dialektalt ord från mina hemtrakter, betyder ungefär fel- eller omvänt. Ex: ”Du har tagit på strumpan åtabak”.

Flygmotorer möter drastiska omställningskrav

Rolls Royce utvecklar en ny turbofanmotor med imponerande prestanda. Källa: https://youtu.be/963rI0Yzh-o

Flerbladiga propellrar har god verkningsgrad och är flexibla då bladens vinklar kan ställas om under drift. Safran utvecklar ett sådant koncept, se ett tidigare inlägg: https://urminsynvinkel.com/2021/03/19/en-effektivare-flygplansmotor/

Trentfamiljen (https://en.wikipedia.org/wiki/Rolls-Royce_Trent) från Rolls Royce är sedan många år välrenommerade alternativ men nu tar man turbofankonceptet till en ny nivå. Prototypen har en diameter på 3.5 meter trots att den egentliga motordelen (nära den smala midjan) är förvånansvärt liten.

En doldis i motorn är utväxlingen som skymtar strax bakom de enorma fläktbladen. Den anpassar motorns höga varvtal efter fläktens behov.

Tillägg: https://youtu.be/h9zVok5qsS8

En effektivare flygplansmotor

Om flygtransporter skall vara möjligt i framtiden måste kostnader och utsläpp reduceras väsentligt från dagens nivåer. När de konventionella propellerplanen ersattes för 60-70 år sedan var fartökningen prio ett, ekonomi som bäst prio tre och miljöhänsyn fanns knappt på kartan.

När energin började kosta multum återgick man i stort sett till propellerdrift även om det inte syntes så tydligt utanpå. De turbofanmotorer som används numera har mycket större diameter då den främsta ”fläkten” egentligen är en mångbladig propeller. Upp till 11 enheter luft passerar runt för varje enhet som försörjer motorns förbränning (11/1). Bortåt 70% av drivkraften i en turbofanmotor kommer därför från den passerande luften. Planen blir något långsammare men mer ekonomiska och bränslesnåla.

Nu har man börjat experimentera med motorer med mångbladiga yttre propellrar vars varvtal sänks via reduktionsväxlar så att de blir hyfsat tystgående. Andelen luft som passerar via propellrarna stiger till uppåt 30/1 vilket ytterligare sänker bränslekostnaderna.

Den främre halvan i den nya modellen är drivmotor, resten är reduktionsväxel och motroterande, ställbara propellrar.

Safran Open Rotor – The Next Engine Design Leap?

Koldioxidhalt vs. temperaturförändringar

Såvitt jag förstår punkterar studien nedan fullständigt betydelsen av att man kunnat mäta koldioxidhalten i isborrkärnor och matcha dem mot temperaturdata. Inte så att de är felaktiga men att de stämde ”förr” berodde sannolikt på att det inte fanns ‘koldioxidutsläppare’ av betydelse förutom värme. [1]

Idag är mänskligheten den helt dominerande orsaken till ökningen av kol i såväl atmosfär som hav och tidsdiffen i data sjunker enligt denna studie från 800 år till 9-12 månader.

Beroende på vilken källa man väljer kan den ‘moderna’ människan ha börjat sprida sig från ursprunget i Afrika mellan 100 till 50 kyr [2] före nu.

The phase relation between atmospheric carbon dioxide and global temperature – Ole Humlum, Kjell Stordahl och Jan-Erik Solheim

Källa: https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2012.08.008

Using data series on atmospheric carbon dioxide and global temperatures we investigate the phase relation (leads/lags) between these for the period January 1980 to December 2011.

De som ifrågasätter att människan ligger bakom förändringar i klimatet brukar hänvisa till data från iskärnor som tydligt visar koldioxiden närmast lagbundet ligger 800 år efter temperaturen. Slutsatsen brukar bli att det som sker är utom mänsklig kontroll.

Ice cores show atmospheric CO2 variations to lag behind atmospheric temperature changes on a century to millennium scale, but modern temperature is expected to lag changes in atmospheric CO2, as the atmospheric temperature increase since about 1975 generally is assumed to be caused by the modern increase in CO2.

Hypotesen man provar i studien är att man sedan 1975 generellt antar att temperaturökningen beror på stigande CO2.

In our analysis we use eight well-known datasets: 1) globally averaged well-mixed marine boundary layer 2 data, 2) HadCRUT3 surface air temperature data, 3) GISS surface air temperature data, 4) NCDC surface air temperature data, 5) HadSST2 sea surface data, 6) UAH lower troposphere temperature data series, 7) CDIAC data on release of anthropogene CO2, and 8) GWP data on volcanic eruptions. Annual cycles are present in all datasets except 7) and 8), and to remove the influence of these we analyze 12-month averaged data.

Givet hur hypotesen är utformad har jag, åtminstone för närvarande, inget att invända mot de dataset man använder.

We find a high degree of co-variation between all data series except 7) and 8), but with changes in CO2 always lagging changes in temperature.

De finner en hög grad av samvariation mellan 6 av 8 dataset och ändringar av CO2 ligger alltid efter temperaturen vilket syns motsäga att mänsklig aktivitet driver klimatförändringar.

The maximum positive correlation between CO2 and temperature is found for CO2 lagging 11–12 months in relation to global sea surface temperature, 9.5–10 months to global surface air temperature, and about 9 months to global lower troposphere temperature. The correlation between changes in ocean temperatures and atmospheric CO2 is high, but do not explain all observed changes.

Till skillnad från de 800 år som de som ifrågasätter människors inflytande över klimatet hävdar har man i denna studie minskat tidsdifferensen till 9 – 12 månader, dock fortfarande med temperaturen före koldioxiden.

Inte så bråttom kära vänner. Antag att vi talar om fler växthusgaser varav de flesta är antropogena, med mänskligt ursprung. Flera finns bara i spårmängder men räknat per molekyl är de långt mer aktiva än både vatten och koldioxid.

  • Till detta kommer något som på engelska kallas black coal. Alla växthusgaser ovan är osynliga, genomskinliga, i synligt ljus. Black coal innefattar partiklar som bildas vid ofullständig förbränning av kol. Extrema exempel var den välkända Londonsmogen, kolröken över gruvdistrikten och ”locket” över Los Angeles vid inversion. Är koncentrationen av partiklarna lägre syns de inte men är fortfarande en värmereflektor i atmosfären.
  • Vilket skulle utfallet av studien blivit om man testat temperaturförändringen relativt alla antropogena växthusgaser?

  • ► Changes in global atmospheric CO2 are lagging 11–12 months behind changes in global sea surface temperature. ► Changes in global atmospheric CO2 are lagging 9.5–10 months behind changes in global air surface temperature. ► Changes in global atmospheric CO2 are lagging about 9 months behind changes in global lower troposphere temperature. ► Changes in ocean temperatures explain a substantial part of the observed changes in atmospheric CO2 since January 1980. ► Changes in atmospheric CO2 are not tracking changes in human emissions.

    [1] Värme kan betraktas som ‘koldioxidutsläppare’ ur hav. Koldioxid löser sig i vatten ungefär i proportion till den atmosfäriska koldioxidkoncentration. Till det kommer att varmare vatten löser mindre. Givet att det råder balans kommer högre vattentemperatur att driva ut CO2 till atmosfären till dess en ny balans uppnåtts. Motsatsen gäller också.

    [2] kyr = kiloår/1000 år