Väder beräknas i realtid med total exakthet från tusentals till multimiljarder parametrar. (Ned till de berömda fjärilsvingeslagen) Dess resultat återkopplas i litet som stort och utan fördröjning. Den skiter fullständigt i mänskliga modeller, meningslös ångest och skrattar vetenskapsförnekare i ansiktet.
Denna beräkningsmaskin och utförare har ett operativsystem där fysik och ”elektroners fysik” (kemi)* oväldigt och omutbart styr händelser och återkopplingar, de som resulterar i klimat.
*) Om någon är nyfiken och undrar hur jag tänker så fråga i en kommentar så ska jag motivera.
Kväve- och syre är gaser vars molekyler består av två atomer.
1) Kvävemolekylens atomer hänger ihop med kovalenta trippelbindningar, de delar tre av sina fem elektroner med varandra. Få eller inga fotoner från Solljus, nästan oavsett frekvens* (energinivå) klarar att påverka någon av kvävets elektroner. Kvävemolekylen är elektriskt neutral utan asymmetrier i laddningsfördelning, den är opolär och beter sig i stort sett som en ädelgas.
Kvävgas är två kväveatomer med kovalent trippelbindning
2) Syremolekylen har en dubbelbindning, två syreatomer delar två av sina sammanlagt fyra elektroner med varandra. I övrigt gäller ungefär samma resonemang som för kväve. Syrets bindningar är lättare att splittra för solens UV-C vilket i atmosfärens övre skikt kan resultera i ozon, O3. Ozon är inte långtidsstabilt och oxiderar t.ex. freoner och återbildas till vanligt syre.
Syrgas består av två syreatomer med kovalent dubbelbindning
3) Argon är en enkel atom med fylld yttersta orbital (”elektronskal”) vilket gör den inert, det är en ädelgas. Det innebär att den inte gärna reagerar med andra ämnen, den håller hårt i sina elektroner och påverkas föga eller inte alls av inkommande solstrålning.
I föregående inlägg (Växthuseffekten, del 1) lärde du dig att ämnen där fotoner inte har nog energi att excitera elektroner och därmed ”fastna” är genomskinliga för just det frekvensintervallet, inte nödvändigtvis för andra.
Bär du glasögon med linser av glas vet du att de lämnar efter sig ”hål” i solbrännan runt ögonen. De är genomskinliga för ljus men helt eller delvis ogenomskinliga för UV-strålar. Det går inte heller att sola sig till en solbränna innanför ett glasfönster.
Vare sig kväve, syre eller argon har elektroner eller osymmetrier som i betydelsefull utsträckning reagerar på synligt ljus, de är därför i praktiken genomskinligaför merparten av inkommande solljus och utgående IR-strålning (värme) från Jorden.
*) Detta gäller de som nåross från Solen. Den kosmiska strålningens fotoner är långt färre men kan ha mycket högre frekvenser. När en sådan energität foton träffar en kväveatoms nukleus (kärna) kan den, i sällsynta fall och via en serie händelser, göra om kväveatomen till en isotop av kol. Det är 14C, även kallat Kol-14.
Metan är en mycket kompakt kolväteförening*, en enda kolatom omgiven av fyra väteatomer, en för var och en av de fyra bindningar som kolatomen erbjuder.
Dess formel är CH4 och ser ut ungefär såhär:
Metan bildas vid nedbrytning av organiskt material i syrefri miljö och är en flyktig gas, lätt brännbar och bildar då koldioxid och vatten. I atmosfären har metan en halveringstid på ungefär 10-12 år, definitiva uppgifter finns kanske men det verkar inte finnas någon konsensus om vilken den är. Finner du ett säkrare värde så meddela i en kommentar.
Ett ämnes växthuseffekt beror på hur atomerna i en molekyl kan vibrera sinsemellan och där ligger metan i toppskiktet! Metan består av 5 atomer och har inga dubbelbindningar som begränsar rörligheten, den vibrerar som en mjuk hundleksak och kan därför komma i resonans med flera IR-våglängder. Kort sagt, en gasmolekyl med egenskaper värdigt en superväxthusgas.
Den initiala växthuseffekten är mycket hög men beroende på en begränsad halveringstid sjunker den kraftigt och är beroende på vilket tidsintervall man betraktar. Enligt en video med paleoklimatologen Paul Beckwith vid University of Ottawa är den upp till 150 gånger mer aktiv än koldioxid för att efter 20 år sjunka till 88 och vid 100 återstår 34 gånger. De molekyler som ”tas ur drift” vid halveringen bildar förutom vatten (växthusgas!) även växthusgasen CO2 med mycket lång tid i atmosfären bortsett från besök i vatten och växter. Se även Wikipedia, Atmospheric Methane.
Infruset i och under permafrost på land i norra Sibirien och Canada finns metan. Arktiska oceanen omges av en mycket stor kontinentalhylla med ett vattendjup på 40-50 meter. Under en mycket kraftig istid för mycket länge sedan var vatten bundet i istäcket som täckte kontinentalhyllan. Detta ledde till tjäle med isbundet** metan som varat till nutid. Vattnet under havsisen är salthaltig vilket ger det en temperatur på neråt -2 grader, hittills tillräckligt för att i samverkan med vattentrycket hålla permafrosten i skick för att hindra metanet på plats.
När Arktiska oceanens is smälter minskar salthalten, vattnets temperatur ökar snabbt och tillsammans med vind, vågor och strömmar gör det att även bottentemperaturen vid de relativt grunda delarna stiger även om vintern ger ett istäcke. Minns att den lägre salthalten gör att vattnet fryser till is vid högre temperatur! Följden blir och är är att tjälen i kontinentalhyllan släpper greppet om metanet.
Koldioxidutsläppen från förbränning av fossilt kol kan vi med förenad vilja och gemensamma ansträngningar minska. Att försöka hindra metanutsläppen när permafrosten nu gradvis släpper greppet är med nuvarande eller ens tänkbar teknik totalt omöjligt. Alldeles oavsett hur vetenskapsfientliga än argumenterar har den hittillsvarande och kommande avsmältningen av havsisen på Arktiska oceanen satt igång krafter vi omöjligt kan hindra.
”Vi” tillhandahöll nyckeln till låset (koldioxiden), tryckte ner handtaget (sanslös förbränning av fossilt kol) och avsmältningen av havsisen öppnar dörren.
Metan förekommer överallt där organiskt material bryts ner i syrefri miljö, kanske i ett sumphål nära dig? Här ett exempel. https://youtu.be/RKdG2crutT0
*) Gasol (propan och/eller butan) är mycket nära besläktat med metan men är korta kedjor med 3 respektive 4 kol och 8 resp. 10 väte.
**) Metanhydrat (Methane clathrate) är en mix av metangas fångad av isens kristallgitter. När vatten fryser till is ”sväller” det något och i mellanrummen ryms metanmolekylerna.
Nördkunskap: Gasol i kompositflaskor är inget för vintercampare. När man använder gasol kokar vätskan till gas och temperaturen sjunker till eller under gasolens kokpunkt, strax under 0 grader för butan och cirka -40 grader för propan. En kompositflaska isolerar innehållet från omgivningen, vätskan förångas inte, lågan som värmer husbilen eller husvagnen falnar och dör. Använd stål- eller aluminiumflaskor och undvik att förlita dig på gasol du tankat under sommarens utflykter ”till värmen”. Metan vore faktiskt optimalt, det kokar -161.6 grader och blir fast vid -182.5 grader!
Inom ”hälsorörelser” i allmänhet inkluderande LCHF är man/vi vanligen tveksamma till ”Big Pharma” och ”Big Food” ochhur de tjänar enorma pengar på tveksamma eller fullt ut farliga produkter. ”Follow The Money” är ett vanligt mantra och inte så sällan verkningsfullt för att spåra bakomliggande faktorer.
De som inte vill inse allvaret och människans ansvar (förminskar eller till och med förnekar vad vetenskapen visar) angående klimatet reagerar ganska precis tvärtom. Stockholmsinitiativet och andra som bär samma skrot och korn på sina ryggar uppträder i praktiken som lobbyister för Big Carbon. De skyddas så att de tämligen ostört kan fortsätta gräva och/eller borra upp pengar som ”vi” betalar dem. Här ljuder inga stridsrop om Follow The Money.
Tjänar vetenskapsförnekare pengar eller har andra fördelar som uppväger att de fördärvar sitt eftermäle? En del kanske, ”storhopen” säkert inte, de spelar med för de inte vet bättre, de klipper, redigerar och sammanställer ur andras illa motiverade bloggar/sajter. Grundprincipen tycks vara ”Jag har läst precis samma sak så många gånger, det måste vara sant!” och källkritik verkar inte existera. Några översätter till svenska för att nå så många som möjligt.
Med tiden kommer allt fler att inse människans ledande roll i det som sker. Hur långt det räcker för att dämpa utvecklingen till nivåer som mänskligheten inklusive naturen i sin helhet kan anpassa sig till vill jag inte sia om.
Keeling-kurvan över koldioxidens ökning i atmosfären från 1958 och framåt
Medelinsikten om klimatförändringarna, vad de innebär och varför de sker fortskrider genom erfarenheter, nyfikenhet, utbildning och förstärks avsevärt begravning för begravning när uttjänta lobbyister läggs i jord.
Svaret är förmodligen JA när forskare inom klimatologi kommunicerar med varandra. De vet vad den innebär när det kommer till att bedöma effekterna på olika delar av Jorden
Svaret är ett rungande NEJ vad gäller merparten av övriga, inklusive makthavare och politiker. Skillnaderna är nämligen till synes så obetydliga att de går att ta med en klacksparkför den i klimatkunskap illitterate.
Ökningen av medeltemperaturen är resultat av alla lokala avvikelser som var för sig kan vara högst betydande. Den mäts på eller nära Jordens yta vilket är långt mer problematiskt än det förefaller.
Den viktigaste fördelaren och lagraren av termisk energi, det vi kallar värme, är vatten. Det är ett ämne med underbara egenskaper och avgörande för liv som vi känner det. I temperaturintervall vi lever i kan det existera som is, vatten och gas, ibland åtskilda med mindre än en millimeter.
Moln
Något som skiljer minst sagt dramatiskt är energiinnehållet [1] i de olika aggregationstillstånden.
För att smälta 1 gram nollgradig is till nollgradigt vatten krävs 334 Joule. (80 kalorier [2])
För varje grad du värmer smältvattnet går det åt 4,2 Joule. (1 kalori)
När 1 gram vatten övergår till gas (ex. kokar) krävs 2257 Joule. (539 kalorier)
En konsekvens som lekmän förbiser är att den energi som krävs för att smälta is räcker för att höja smältvattnet till 80 grader!
Men det är väl inte vanligt att kokavatten [3] för att göra den gas som bildar moln? Nu krävs det inte för att det ska avdunsta till vattengas även om det går fortare så.
18 gram vatten [4] innehåller 6.02 * 1023 molekyler och de delar den genomsnittliga rörelseenergi vi mäter som temperatur. Fördelningen av rörelseenergi mellan vattenmolekylerna är inte demokratisk, den varierar molekyler emellan.. Särskilt stor är skillnaden vid vattenytan där enskilda vattenmolekyler inte begränsas ”uppåt” på samma sätt som längre ner. De kan ibland röra sig så snabbt att de gör små eller stora hopp. Om luften ovanför är fuktig (innehåller vattenmolekyler) så är chansen stor att de knuffas tillbaka men blåser det kan de få tillräcklig energi och svepas iväg. Du har säkert sett att vindar på våren ger snabbare avsmältning av snö och is.
Varje gram som lämnar vatten eller is direkt har förvärvat 2257 Joule mer energi i form av rörelse- plus lägesenergi. Ett täcke av moln representerar avsevärd lägesenergi hos vattendroppar som kan omvandlas till elektricitet i vattenkraftverk. Knappt hälften av Sveriges elproduktion kommer från värme- och vinddriven vattenavdunstning! Och det är en bråkdel av den energi som finns i molnen.
Att räkna med energiflöden och -lagring ger en mycket tydligare bild av förändringar på Jorden jämfört med dess medeltemperatur.
Får räcka för denna gång.
[1] Jag väljer att approximera vattnets energiinnehåll till de värden jag anger inom de temperaturintervall vi lever. Som vanligt är verkligheten mer komplex än så.
[2] Här betyder 1 kalori just precis 1 kalori. I matsammanhang slarvar man grovt använder 1 kalori synonymt med 1000 kalorier = 1 kcal.
[3] Jo, faktiskt bidrar vi med mer vatten till atmosfären genom kokning än du antagligen tror. Från mitten av 1800-talet och fram till 1950 användes ånglok merparten av det vatten som användes kokade bort och hamnade i atmosfären tillsammans med ungefär lika många molekyler koldioxid. Sak samma med fordon som drivs med fossila bränslen (vattenångan finns ständigt men syns på vintern). Du ser även kondensstrimmorna efter flygplan på hög höjd, även där är vattnet blandat med ungefär samma antal koldioxidmolekyler.
[4] Siffran 18 är inte vald på måfå, det är 1 Mol av vatten och den innehåller alltid just 6.02 * 1023 molekyler/atomer/fotoner eller vadhelst stort antal du vill räkna.
Denna understreckare publicerades ursprungligen den 16 september 1938 och återpubliceras här samt görs fritt tillgänglig för allmänheten i samband med Under streckets 100-årsjubileum, med stöd från Riksbankens Jubileumsfond.
Efter ett antal kritiska kommentarer från mig om Lars Berns inlägg angående klimat på facebook har han blockat mig från att kommentera.
Lars Bern, bild från facebook
Han erkänner på det sättet att han inte kan hantera väl grundad kritik, en viss framgång för mig.
Jag antar att han särskilt stördes av att de vanliga gillande kommentarerna från hans följare glesade ut väsentligt om jag råkade komma in tidigt i tråden. Inte alla följare inser på egen hand hur okritisk han är när det gäller källorna. Får de tidigt en annan syn på saken kanske de tänker efter.
@Lars Bern: Om du händelsevis läser detta så vet att du välkommen att kommentera hos mig, jag blockar dig inte. Om du anser att jag bör ta bort bilden så meddela mig.
Isotoper är varianter av grundämnen med olika antal neutroner i atomkärnan. Det ger dem olika atommassor men behåller i stort sett samma kemiska egenskaper. Men små skillnader finns, växter prioriterar den lättare isotopen 12C vid assimilationen. Varför vet jag inte, det räcker för mig att växterna vet.
The 13C isotope is stable and heavier than the normal form of carbon (12C), and plants tend to selectively assimilate the lighter isotopes during the photosynthetic process. This results in the following features of the 13C/12C ratio in the atmosphere:
(1) a seasonal cycle occurs with the heavier isotope at relatively high concentrations during the summer, as plants selectively remove the lighter isotope from the atmosphere, and
(2) a general decrease with time, as more fossil carbon (which originally was plant material, and consequently biased toward the lighter isotope) is injected into the atmosphere from the combustion of fossil fuels.
Additionally, about 95% of fossil-fuel carbon emissions are from the Northern Hemisphere, and there is a 6-12 month time lag before this material is transported by the atmosphere to the various stations in the Southern Hemisphere. The seasonal cycle reverses and its amplitude decreases in the Southern Hemisphere, where the seasons are opposite those in the Northern Hemisphere and there is much less land area to support a terrestrial biosphere. Källa: Monthly Atmospheric C/C Isotopic Ratios for 11 SIO Stations
Det finns ovedersägliga data som bekräftar ursprunget, 1) fördelningen av kolisotoper, den 2) säsongsberoende variationen, 3) långsiktiga trenden.
Växter av olika slag var råvaran när kol lagrades, därför är dess andel av 12 C något förhöjd. När man eldar med kol ökar därför mängden 12CO2 i atmosfären. En säsongsmässig minskning av andelen 12CO2 i luften under växtsäsongen kan registreras.
Då stora mängder kol förbränns över lång tid kommer andelen 12C i form av 12CO2 att öka långsiktigt. Omkring 95% av kolförbränning sker på norra halvklotet och med en tidsförskjutning på 6-12 månader mäts förändringarna även på det södra halvklotet.
Keeling-kurvan, koldioxid i atmosfären vid Mauna Loa, Hawaii Klicka för mer info, använd browserns backa-knapp för att återvända
Stable isotopic measurements for atmospheric 13C/12C and 18O/16O at global sampling sites were initiated by Dr. C.D. Keeling and co-workers at Scripps Institution of Oceanography (SIO) in 1977. These isotopic measurements complement the continuing global atmospheric and oceanic CO2 measurements initiated by Keeling in 1957. This work is currently being continued under the direction of R.F. Keeling, who also runs a parallel program at SIO to measure changes in atmospheric O2 and Ar abundances (Scripps O2 Program). A more complete set of 13CO2 data is found online at http://scrippsco2.ucsd.edu/data/atmospheric_co2/sampling_stations
De som ifrågasätter eller förnekar människans roll i ökningen av koldioxid i atmosfären kan naturligtvis fortsätta, kanske genom att skylla på att data är manipulerade av ”makten”. Men som argument är det lika verksamt som att världen försvinner när man blundar eller småbarn tror de är osynliga när de gömmer sig bakom sina händer.
Främst för nördar: Du har antagligen hört talas om isotopen 14C, populärt kallat kol-14. Det är lätt radioaktivt med en halveringstid på 5730+-40 år. Det bildas i oerhört små mängder i atmosfären när kosmisk strålning träffar kväve till vilket de så sakta återvänder via betasönderfall. Allt levande använder kol i åmnesomsättningen vilket gör att även 14C letar sig in. När djuret eller växten dör slutar upptaget medan sönderfallet fortsätter. Genom mätningar kan man avgöra när föremålet dog. Är föremålet äldre än cirka 50 000 år (50 kyr) minskar precisionen drastiskt och man går över till andra ”klockor”. Föremål från 1945 eller yngre är problematiska att datera då det stora antalet atmosfäriska kärnvapenexplosioner rubbade atmosfärens innehåll av kol-14.
Jorden tar emot och lagrar enorma mängder värmeenergi vilket märks som en liten men betydelsefull medeltemperaturstegring. Hur långt in i framtiden den går från att skapa problem som nu till att bli katastrofal råder det många meningar om, jag avstår från förslag.
Då det händer, men förmodligen långt tidigare, kommer den Arktiska oceanen att vara isfri under delar av eller hela sommaren. Då försvinner ”is-i-glaset-effekten” och havet absorberar solvärme i än snabbare takt*.
Atmosfären har ett gäng beteenden vars effekter vi anpassat oss till oavsett om vi förstår ett vitten om de bakomliggande orsakerna eller ej. Utan att gå närmare in på bakgrunden så vill jag presentera en framstående aktör i såväl klimat– som vädersammanhang; polarjetströmmar.
Polarjetströmmar omger både Arktis (Norra halvklotet) och Antarktis. Jag berättar om den på norra halvklotet, dels för att den är nära, dels för att dess förutsättningar snabbt förändras.
En polarjetström huserar 7-12 kilometer upp i atmosfären ungefär på Sveriges latitud (60 grader norr) och drivs av lufttrycks– och temperaturskillnader i samarbete med Jordens rotation och Corioliseffekten**.
Så länge ”allt är som det alltid varit” löper norra polarjetströmmen i en lätt böljande bana från väster mot öster (beror på Corioliseffekten!) ovanför våra huvuden på en höjd där atmosfärstrycket är ungefär 1/4 mot den vid havsnivå. Då det är rätt glest mellan luftens molekyler kommer deras fart vara hög (jämför ”rusningstrafik” med fritt fram!), därav jetström. Den fungerar som en avskiljare mellan den kalla (energiglesa***) polarluften och den varmare (energitäta) utanför.
Det som händer med de förutsättningar som nu råder är att polarjetströmmens drivkrafter (lufttrycks- och temperaturskillnader) försvagats, dess mjukt böljande bana ersätts av ettlångsamtmen intensivt meandrande****. Luften inuti och utanför en meanderslinga kan blåsa både intensivt och länge på ett sätt som samtidigt (men naturligtvis på olika platser) transporterar hög värme söderifrån och intensiv kyla från norr.
En ”klimatlekman” kan totalt misstolka detta ”nya” väderbeteende och utbrista i ”Det är jättekallt och snöar, vart tog den globala uppvärmningen vägen?” och faktiskt mena vad dom säger. I min och förhoppningsvis även din värld är det ett tydligt tecken på ett kunskapsunderskott som kan åtgärdas. Men alla har inte viljan eller förmågan utan fortsätter i meandrande tankemönster. Ibland avskärs en sådan slinga från flödet och blir i stort sett inaktiv. Utom som mygghål.
*) Att smälta 1 gram nollgradig is till nollgradigt vatten tar 80 kalorier (334 Joule). Att värma 1 gram vatten 1 grad kräver 1 kalori (4.184 J) . Fortsätter man ge smältvattnet ytterligare 80 kalorier hamnar temperaturen på 79-80 grader!
**) Corioliseffekten innebär att luft (och kanonkulor) som rör sig från låga latituder (ex. Ekvatorn) mot höga latituder (t.ex. Polcirkeln eller förbi) kommer att böja av medurs på norra halvklotet.
***) Jag kommer att motivera mina egna beteckningar ”energigles” och ”energität” luft i ett senare inlägg.
****) Tänk dig ett vattendrag i en jämn sluttning. Finns inga direkta hinder i vägen löper den rakt på i fallriktningen. När den kommer ut på ett planare ställe kommer det att börja orma sig, meandra. Dessa slingor är inte permanenta utan växlar utseende över tid beroende på det dynamiska samspelet mellan vattnet och omgivningen,
En räkneövning om energiförbrukningen för att smälta is på Grönland med följande grafik som utgångspunkt.
Mellan 2002 och Januari 2017 har Grönland förlorat cirka 3800 biljoner ton is som smältvatten.
1 biljon = 1 000 000 000 => 109, 3800 biljoner ton = 3.8 * 1015 kg
Varje kilo nollgradig is kräver 334 kJ för att smälta till nollgradigt vatten = 3.34 * 102 kJ, dessutom är 1 kJ = 1000 Ws (Wattsekunder)
Det innebär 3.8 * 3.34 * 1020 Joule, 12.69 * 1020 Joule (Ws)
Det går 3600 sekunder per timme vilket ger energiåtgången 3.5 * 1014 kWh
Energimängder av den storleksordningen uttrycks vanligen i Terawattimmar där 1 TWh = 109 kWh.
Energiförbrukningen för att smälta landbaserad Grönlandsis från 2002 till 2017 är då 3.5 * 105 TWh = 350 000 TWh!
Siffran är inte möjlig att förstå förrän den står i relation till något annat, t.ex. Sveriges sammanlagda elförbrukning år 2017. 1 ElSverige2017 = 159 TWh
Det krävs 2200 ElSverige2017 för att smälta nollgradig Grönlandsis som skedde mellan 2002 – 2017.
Till det kommer den relativt ”lilla” mängd värmeenergi som krävs för först höja djupfryst is till utgångsläget noll grader.
Du vet att ett glas vatten (välj dryck efter smak) med is förblir iskallt så länge det finns osmält is kvar. När den är borta stiger temperaturen raskt.
Tankeuppgift 1 för nördar: Du har ett glas med nollgradig is där allt smälter till nollgradigt vatten och du kan mäta energiåtgången när det sker. Tillför nu lika mycket värmeenergi (utan att det ”läcker ut” ur glaset) och mät sluttemperaturen. Vilken blir den? Texten i inlägget innehåller data som krävs för att lösa uppgiften.
Tänka får du göra själv. (Tips: Omvandla Joule till kalorier så krävs bara enkel huvudräkning)
Tankeuppgift 2 för nördar: Allt här ovan gäller smältande landis på Grönland. På Arktiska oceanen flyter (fortfarande) ett säsongsmässigt varierande och krympande istäcke. Visst påminner det om den smältande isen i glaset som någon snäll själ fyller på ibland men för lite för att det ska räcka?
Ur min synvinkel, kanske inte din... 