Förskjutningar i Jordens energiförråd

Jordens kortsiktiga väder och långsiktiga klimat beror av in- och utgående energiflöden, omfördelning mellan kortsiktiga energilager samt långsiktiga förråd.

Solen står för inkommande energi. Den domineras av UV och synligt ljus. När det synliga ljuset når mark och vatten (flytande men även vattengas, moln samt snö och is) kommer delar att reflekteras ganska opåverkat (därför kan vi se fotografier av Jorden tagna från rymden).

Resten absorberas varvid strålningens frekvens sjunker avsevärt till IR-området (värme). Denna kan användas, lagras eller stråla vidare ut via atmosfären till rymden.

Värmeenergi kan omfördelas via strålning, ledning och konvektion. I praktiken sker det bland annat via vattenströmmar i hav, avdunstning av vatten till atmosfär och moln som med vindar kan färdas avsevärda sträckor och bilda nederbörd, ibland på betydligt högre belägna platser.

Snö och is representerar värme med låg temperatur. När vatten kristalliserar (fryser) kommer avsevärda mängder värmeenergi att avlägsnas. När nollgradig is smälter åtgår lika mycket energi som för att värma samma massa (‘vikt’) nollgradiga vatten till +80°! Snö och is utgör därför stora förråd av koncentrerad ‘lågtemperaturenergi’ som aktivt påverkar både väder och klimatet.

Review article: Earth’s ice imbalance Thomas Slater et al.

Abstract

We combine satellite observations and numerical models to show that Earth lost 28 trillion tonnes of ice between 1994 and 2017.

Arctic sea ice (7.6 trillion tonnes), Antarctic ice shelves (6.5 trillion tonnes), mountain glaciers (6.1 trillion tonnes), the Greenland ice sheet (3.8 trillion tonnes), the Antarctic ice sheet (2.5 trillion tonnes), and Southern Ocean sea ice (0.9 trillion tonnes) have all decreased in mass.

Just over half (58 %) of the ice loss was from the Northern Hemisphere, and the remainder (42 %) was from the Southern Hemisphere. The rate of ice loss has risen by 57 % since the 1990s – from 0.8 to 1.2 trillion tonnes per year – owing to increased losses from mountain glaciers, Antarctica, Greenland and from Antarctic ice shelves.

During the same period, the loss of grounded ice from the Antarctic and Greenland ice sheets and mountain glaciers raised the global sea level by 34.6 ± 3.1 mm. The majority of all ice losses were driven by atmospheric melting (68 % from Arctic sea ice, mountain glaciers ice shelf calving and ice sheet surface mass balance), with the remaining losses (32 % from ice sheet discharge and ice shelf thinning) being driven by oceanic melting.

Altogether, these elements of the cryosphere have taken up 3.2 % of the global energy imbalance.

Citat ur fulltexten som finns här: https://tc.copernicus.org/articles/15/233/2021/

För att underlätta läsning av det faktaspäckade citatet har jag glesat ut den till kortare stycken. Tonnes är samma som 1000 kg.

Thoriumreaktorer i Kina?

Elproduktion med dagens uranbaserade kärnreaktorer är, med goda skäl [1], ifrågasatt. Dit hör även att de lämnar efter sig långlivade radioaktiva restprodukter. Ett avgörande skäl för att urantekniken valdes var att den lämpade sig för att producera plutonium till kärnvapen under det kalla kriget. De egentliga köparna var alltså militären men en civilt användbar restprodukt var hett vatten som användes för att driva ångturbiner och generatorer.

Ur fysikalisk synvinkel har uranbaserad teknik ”låg” verkningsgrad. Detta beror på att vatten används som kylmedel inne i reaktorn och dess temperatur kan inte tillåtas bli riktigt hög då risken för vätgasexplosioner som i Fukushima blir oacceptabel. Den maximala teoretiska verkningsgraden i en värmemotor [2] bestäms av dess högsta och lägsta temperatur och kan aldrig kan bli högre än 1 – (Tlåg/Thög) där temperaturerna anges i kelvin. [3] Kvoten inom paranteserna ska vara så läg som möjligt.

Den högsta temperaturen begränsas av säkerhetsskäl och den lägsta vanligen av omgivningens temperatur, vanligen havsvatten. Fukushima och de senaste väder händelserna i form av både extrem och långvarig torka, översvämningar och kommande havsnivåhöjningar lär oss att vatten inte är en pålitlig resurs i det långa loppet.

Principskiss över en Molten Salt Reactor, MSR.

Om man inte kan lita på pålitlig tillgång till vatten som kylmedel blir uranbaserad teknik inte tillräckligt lönsam. Väljer man istället en teknik som tillåter betydligt högre utgångstemperatur utan medföljande säkerhetsrisker går det till och med att placera reaktorer i öknar utan att ekonomin blir lidande.

Anton Petrov om thoriumbaserade reaktorer i Kina: https://youtu.be/1EFfxMx6WJs


https://en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_reactor

https://www.neimagazine.com/news/newschina-moves-forward-with-thorium-molten-salt-reactor-8919220

Oak Ridge: https://youtu.be/tyDbq5HRs0o

Molten Salt Reactors: https://youtu.be/aqPLU8ge-0w

Illinois EnergyProf: Reactors of the Future: https://youtu.be/_mJ3S-VQuHY

[1] Några exempel; Three Mile Island, Tjernobyl och Fukushima.

[2] Exempel på värmemotorer är ångmaskiner, förbränningsmotorer, turbiner och liknande.

[3] Läs mer om Carnot-cykeln https://en.wikipedia.org/wiki/Carnot_cycle