Man kan lära sig mer när man försöker. Igen och igen. Gång på gång har jag läst att temperaturen sjunker 6° per 1000 höjdmeter. Tvivel på att det gäller generellt från marken och upp har hela tiden funnits, men först nu finner jag en som motiverar utförligare.
Under molnbasen (där vattenångan börjar kondensera till vattendroppar) sjunker temperaturen 9,8° per 1000 höjdmeter.
Inne i molnen sjunker temperaturen 6° per 1000 höjdmeter.
Fuktig luft som blåser upp längs en bergssida lämnar därför ifrån sig regn och snö om berget är tillräckligt högt. På läsidan är luften torr och när den sjunker ner igen gäller det omvända.
När luften är torr, som på läsidan av berg, stiger temperaturen med 9,8° per 1000 meter höjdförlust. vilket gör att temperaturen på låg höjd överstiger den inkommande.
I USA är detta bekant från Death Valley [1] öster om bergskedjan Sierra Nevada, i Europa har vi Alpernas föhnvindar. [2]
IPCC lanserar Working Group Interactive Atlas där du kan studera mängder av olika parametrars påverkan. Här har jag valt temperaturanomalin [1] för december – februari. Klicka på de geometriska figurerna för att se närmare data för regionen.
CMIP6 – Mean temperature (T) Change deg C – Warming 2°C SSP5 8.5 (rel. to 1850-1900) – December to February (34 models)HadCRUT5 – Mean temperature (T) Trend deg C per decade – 1961-2015 Observations – December to February
One of the most important numbers in climate science is 3°C. This isn’t about a projection of future warming or the impacts that come with it, though. It’s about how much warming you get if you double the amount of greenhouse gases in the atmosphere. That value can be made more general as a metric known as “climate sensitivity,” which describes how much warming you get for a given amount of emissions. If the number is small, we can burn a lot of fossil fuels with minimal consequences. If the number is extremely high, emissions are extraordinarily dangerous.
Kunskap och förståelse är inte allas mål. En minoritet nöjer sig med att sprida osäkerhet och förvirring.
Växthusgaser består av tre eller flera atomer. De kan ”studsa runt” olika frekvenser av värmestrålning (där temperaturen bestämmer frekvensen) med varierande förmåga. De viktigaste växthusgaserna i troposfären [1] är koldioxid (CO2), metan (CH3) och kväveoxid (lustgas, N2O). När de i samverkan höjer temperaturen ökar atmosfärens förmåga att ta upp vattenånga vilken i sin tur beter sig som en växthusgas.
This number (3°, min anmärkning) is commonly defined against a doubling of the concentration of CO2 in the air, in part because CO2’s effect is logarithmic and each doubling is roughly equivalent.
Det blir problem när man väljer koldioxiden som enda representant för växthuseffekten. Metan [2,3] och kväveoxid [4] är långt mer potenta men samtidigt relativt sparsamt förekommande i atmosfären. I helheten utgör metanets bidrag ungefär 20% av växthuseffekten. När metan med tiden oxideras bildas koldioxid och vatten. Kväveoxid tär också på det UV-skyddande ozon-lagret.
Det finns flera faktorer som påverkar uppvärmning och avkylning av Jorden och alla är inte välbeforskade. Av det skälet valde IPCC i sin rapport från 2007 att ange klimatkänsligheten till 1,5 – 4,5°. Målet för forskarna är att minska osäkerheten och den senaste rapporten, AR6, gör det. De anger klimatkänsligheten till 3° och sannolikt (likely) ligger den i intervallet 2° – 4°.
[1] Troposfären varierar i höjd från 9 km vid polerna till 17 km vid ekvatorn. I genomsnitt räknar man med 11 km.
[2] ”The Earth’s atmospheric methane concentration has increased by about 150% since 1750, and it accounts for 20% of the total radiative forcing from all of the long-lived and globally mixed greenhouse gases.[10]” Wikipedia
De jag kallar klimatstrutsar fokuserar gärna på ett fåtal källor [1] och kortsiktiga variationer.
IPCC visar i sin senaste rapport (AR6) hur vädrets till synes slumpartade temperaturvariationer gradvis blir säkrare över längre tid och övergår i klimat.
IPCC AR6 – Kapitel 3 – Den gröna stapeln till höger om respektive diagram visar felmarginalen.
[1] Lägg märke till hur man klipper och klistrar ur ett begränsat antal webbsidor och bloggar. Direkta hänvisningar till peer-reviewade studier som publicerats i ansedda sammanhang förekommer sällan eller aldrig. Om det sker är sannolikheten hög att deras slutsatser är tagna ur sitt sammanhang.
Givet att andra faktorer är att lika är det varmare vid markytan än högre upp inom troposfären. En tumregel [3] 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.
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 transporterarvärme 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.
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 molekylerskinetiska 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
Avsmältningen av Arktis ismassa beskrivs vanligen och korrekt i termer av hur mycket värmeenergi som krävs. Jag funderar på hur den fungerar som luftkonditionering under sommaren i våra trakter. Läs eller skumma igenom citatet nedan så blir det lättare att följa mitt resonemang.
It takes energy to melt sea ice. How much energy? The energy required to melt the 16,400 Km3 of ice that are lost every year (1979-2010 average) from April to September as part of the natural annual cycle is about 5 x 1021 Joules. For comparison, the U.S. Energy consumption for 2009 (www.eia.gov/totalenergy) was about 1 x 1020 J. So it takes about the 50 times the annual U.S. energy consumption to melt this much ice every year. This energy comes from the change in the distribution of solar radiation as the earth rotates around the sun.
To melt the additional 280 km3 of sea ice, the amount we have have been losing on an annual basis based on PIOMAS calculations, it takes roughly 8.6 x 1019 J or 86% of U.S. energy consumption.
Under perioden 1980 – 2020 (40 år) sjönk isvolymen från 25.000 km3 till 13.000 km3. I citatet ovan utgår man från 280 km3 per år.
Isen i Arktis omsätts säsongmässigt, 16,400 km3smälter och nästan allt återfryser varje år. ‘Nästan’ är ett försiktigt ord, i siffror blir underskottet i genomsnitt 280 km3 per år. Det motsvarar värmeenergin 8.6 x 1019 J [1] eller 86% of USA:s årliga energiförbrukning.
Runt Jorden på cirka 10 km höjd rör sig jetströmmar i hög hastighet. De fungerar ungefär som de luftslussar varuhusen tidigare använde i entréerna när det var kallt. Jetströmmen skiljer polarkyla från värme närmare ekvatorn. En del av temperaturskillnaden utgör också dess drivkraft, Corioliseffekten [2] gör att jetströmmen rör sig i huvudsak tvärs mot tryckdifferensen.
När temperaturskillnaden minskar gör drivet det också. Det blir lite som att cykla långsamt, man vinglar medan jetströmmen bildar vågor, meandrar. Ibland kommer jetströmmen i resonans med sig själv runt Jorden och vågorna ‘fastnar’. Vädret kan då bli väldigt stabilt under lång tid, likt den hetta och torka som hemsökt den amerikanska västkusten de senaste veckorna.
Då ‘sommaruttagen‘ överstiger ‘vinterinsättningarna‘ minskar på sikt den Arktiska köldreserven, polarjetströmmen påverkas negativt. Det ökar sannolikheten för låsningar i vädersystemen och vi (Jorden) upplever oftare extremare väder i form av hetta, torka, köld, vindar och regn. Lite som vädret varit sedan årsskiftet.
[1] 1 Joule (J) motsvarar 1 Ws (1Watt under 1 sekund). För den som är van vid kalorier (egentligen kcal, alltså 1000 cal) i samband med mat så motsvarar de 4184 J
[2] ”Luften inuti högtryckssystem roterar i en sådan riktning att corioliskraften riktas radiellt inåt och nästan balanseras av den utåt radiellt riktade tryckgradienten. Som ett resultat, färdas luften medurs runt högtryck på norra halvklotet och moturs på södra halvklotet. Luft inuti lågtryckssystem roterar i motsatt riktning, så att corioliskraften är riktad radiellt utåt och nästan balanserar en inåt radiellt riktad tryckgradient.” https://sv.wikipedia.org/wiki/Corioliseffekten
Minst 150 personer har omkommit i extrema skyfall i Europa under de senaste dagarna. I Sverige pågår ett idogt arbete med att förbereda sig för möjliga så kallade 100-årsregn, då flera städer beräknas vara i riskzonen. Göteborg, Jönköping och Örebro är några av de orter som hotas.
Det är vanligen fråga om statistiska hundraårsrisker för extrema regnväder, alltså knappt en gång under en livstid. Dock finns många platser där snabb vårflod ger lokala och återkommande problem.
Om förutsättningarna ändras, t.ex. genom klimatförändringar, kan konsekvensernas omfattning eller hundraårsrisken påverkas.
För de större städerna, Stockholm, Göteborg och Malmö, består riskerna i en förhöjning av havsvattennivån, alternativt skyfall som riskerar att orsaka främst materiella skador.
– De häftiga regn vi ser i Europa nu drabbar ofta städer eftersom vi hårdgjort våra ytor med till exempel asfalt. Då koncentreras vattnet där och kan ställa till med skador på hus, vägar och gator, säger Lars Nyberg.
Stora delar av Kristianstads kommun är lågt belägna med vattnet nära samhället i form av hav, åar, sjöar och våtmarker. Det ständigt närvarande översvämningshotet har gjort att kommunen kontinuerligt arbetar med att anpassa sig till kommande klimatförändringar.
Over the past several weeks, Germany has experienced a roller coaster ride of high temperatures and dryness followed by episodes of heavy precipitation.
On Wednesday and Thursday, that phenomenon was punctuated by catastrophic flooding in multiple regions across western Germany and neighboring countries. Experts say such extreme weather used to happen once in a generation but may happen more frequently in the future — and with more intensity — a sign that climate change is impacting our lives.
Väder händer lokalt/regionalt och i det korta tidsperspektivet timmar – dagar/veckor. Allt väder beror av energiflöden i atmosfär och vatten, särskilt tydligt märkbart vid katastrofer likt de som drabbat Tyskland de senaste dagarna. Ju mer energi i form av värme som ska skyfflas runt i Jordens atmosfär och hav innan det slutligen lagras, dess intensivare väder.
Väder beror av långsiktigt klimat. Numera anses 30 år eller mer nödvändigt för att bedöma om klimatet förändras. Märk väl att det gäller i båda riktningar, både uppvärmning och avkylning.
”This is the new normal,” said Johannes Quaas, a meteorologist at Leipzig University in eastern Germany. ”Climate change is also changing the definition of normal weather. We are slowly approaching a new normal that includes different rainfall patterns.”
När atmosfärens temperatur stiger 1° ökar dess kapacitet att innehålla vatten med 7%. 2° innebär 14,5% och 3° 22,5% mer. Detta förutsätter att det finns hav, sjöar, vattendrag, växtlighet eller annat som kan bidra. Moln är vatten, just på gränsen av atmosfärens förmåga på den höjden. Regnar eller snöar det har den överskridits.
Two weeks before the flood, research done by a group of scientists in the United Kingdom found that global warming will increase the likelihood of intense rainstorms across Europe. The study suggests that, due to reduced temperature differential between the poles and tropics, storms move slower than they did in past summers. That could lead to heavy rainfall in one particular area, and also raise the risk of flash floods.
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)
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.
”Vi kan inte -veta- vad som förorsakar ett visst väder.” är en vanlig kommentar från väl insatta i ämnen som väder och klimat. De är väldigt noga med att användningen av ordet veta för med sig ett stort ansvar.
Klimatstrutsar, å andra sidan, lider inte av sådana kunskapsberoende begränsningar. ”Vädret har alltid varierat och människan har -inget- inflytande.”
Solen är vår yttre energikälla vars flöde (TSI) i genomsnitt är anmärkningsvärt likformigt. [1] [2]
Jorden är en ”mottagare” vars egenskaper varierar, både i korta och långa perspektiv.
Rotationen ger dygnsvariationer och exponerar olika delar av ytan för energflöde, både in och ut.
Moln och snö reflekterar solljus [3]medan mark och hav absorberar.
Jordaxeln lutar cirka 23.5° mot banplanet vilket är huvudorsaken till årstidsväxlingarna.
Jordens bana är något elliptisk vilket gör att avståndet till Solen varierar, det är som minst i början av Januari vilket bidrar till ett förhållandevis milt vinterklimat norr om ekvatorn. Södra halvklotet upplever vinter ett halvår senare när Jorden är som längst från Solen.
Dessa och många fler faktorer bidrar till en ojämn uppvärmning av jordytan, något som utjämnas av havsströmmar, vindar, atmosfärens fuktighet och annat.
Kombinera alternativ från rutan och följ hur vädret ser ut just nu. Vrid och vänd på klotet, zooma in och peka på en plats för att se detaljer. Länk här under.
Ju mer energi Jorden sparar på sig dess häftigare blir energiflöden i form av väder, lägg gärna några minuter av din dag på denna artikel:
Climate simulations may not accurately capture what really happens during extreme heat waves. “Climate science has been a bit complacent” about simulating heat waves, assuming that heat wave temperatures would increase linearly along with rising global temperatures, Otto said. But now, Earth’s climate system may have entered a new state in which other climatic factors, such as drier soils or changes to jet stream circulation, are exacerbating the heat in more difficult-to-predict, less linear ways.
[1] I genomsnitt cirka 1361 W/m² med en variation på någon W upp och ner beroende på Solens magnetfält som resulterar i antal solfläckar.
[2] Solfläckar bildas när och där magnetflödet bryter igenom ytan. Där hindras lokalt värmeflödet och temperaturen sjunker bortåt 2000°, ytan mörknar avsevärt. Energiproduktionen inne i Solen förändras inte nämnvärt under solfläckscykler (cirka 11 år) men strålningen ändrar karaktär. Runt de mörka fläckarna bryter istället intensiv UV-strålning igenom och kompenserar för det minskade värmeflödet.
[3] Reflektionen kallas albedo och anger hur stor andel av inkommande strålning som reflekteras. Albedo för moln och snö närmar sig 1.
Ur min synvinkel, kanske inte din... 