Absorptionsspektra berättar om gaser i atmosfärer

De senaste dagarna har vi fått veta Venus atmosfär med till visshet gränsande sannolikhet innehåller ämnet fosfin. [1] Hur kan man avgöra det utan att sända en rymdfarkost för att ta atmosfärsprover?

Gaser avger både emissions- och absorptionsspektra. Molekyler i rörelse sänder ut fotoner (elektromagnetisk strålning) i proportion till sin temperatur. Detta ger karakteristiska emissionsspektra för alla ämnen, men största delen faller utanför det synliga området. Tydliga exempel är neonskyltar med olika färger beroende på gas.

När fotoner med lämpliga frekvenser passerar genom en gas kan de råka träffa på eller nära vissa molekylers egenfrekvens (resonans) och absorberas. Då kan man mäta en karakteristisk dipp (minskning) i det passerande fotonflödet, ett absorptionsspektrum.

Venus-mätningarna har gjorts med radiofrekvenser i millimeterområdet. För att det ska fungera måste radioteleskopen [2] vara mycket högt och ensligt belägna för att inte få med störningar.

Detta är i linje med hur växthusgaser fungerar. Värmestrålning från Jorden absorberas och värmer vår atmosfär analogt med hur en sovsäck håller dig varm trots att det är kallt omkring dig.


[1] Fosfin består av en fosfor- och fyra väteatomer och påminner i sin molekylära uppbyggnad starkt om metan (en kol- och fyra väteatomer)

[2] Ett av observatorierna (med 66 antenner) är ALMA, beläget i Atacamaöknen i södra Chile. https://en.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter_Array

Se -hela- bilden

Med förutfattade åsikter och begränsad synvinkel kan man uppfatta närapå vad man vill.

”Men såå lättlurad är inte jag.” Kanske inte just du, men var inte så tvärsäker.

Den som är skeptisk när det gäller människans bidrag till de pågående förändringarna i klimatet kanske okritiskt tolkar nästa graf som ett starkt stöd för sin uppfattning.

Atmosfärens andel av koldioxid och avvikelser av Jordens marktemperatur (blått) kombinerat i samma graf. (1988 – 2015)

Diagrammet består av tre komponenter, tid längs X-axeln och avvikelser i marktemperatur samt atmosfärens koldioxidinnehåll i Y-led, redovisat till vänster respektive höger. Jag utgår från att kurvornas värden är korrekta men helheten är avsedd att bedra betraktaren. Lägg märke till att temperaturskalan är angiven till vänster, något som passar vårt sätt att läsa av diagrammet. Tyvärr känner jag inte till den ursprunglige kreatören men gissar att det är en uttalad ‘klimatskeptiker’.

Det spontana och ogenomfunderade intrycket är att marktemperaturen beter sig rätt kaotiskt medan koldioxiden oemotståndligt sågar sig uppåt. Om du uppfattar det så är du inte ensam. Men lurad.

Låt oss betrakta samma data där koldioxidskalan är till vänster, annorlunda vald och den till synes kaotiska temperaturdiffen är kompletterad med en (röd) långtidstrendlinje [1]. Nu är det möjligt att se ett samband mellan koldioxid och marktemperatur. Dock finns två platåer i temperaturen och trendlinjen stiger mindre mot slutet. Framtiden kanske inte är så varm ändå eller ligger längre bort.

Du kan själv åstadkomma en trend för koldioxiden. Håll upp en linjal, penna eller något annat rakt föremål och syfta längs koldioxidgrafen, kurvan blir brantare med tiden.

Men vad händer om man kompletterar med data från ytterligare ett år? Här är de två skalorna lika men positionerade så att de inte skymmer varandra. Den röda trendlinjen har en helt annan lutning vilken antyder att den varma framtiden inte längre är lika långt borta.

En vanlig ‘syndabock’ bland klimatifrågasättare är Solen [2] och dess aktivitet [3]. För närvarande (2020) är den inne i en låg del av sin elvaåriga cykeln och det borde innebära lägre temperaturer. Ur din synvinkel, verkar det stämma för Jorden som helhet?


[1] LOWESS alternativt LOESS smoothing över 10 år. https://www.statisticshowto.com/lowess-smoothing/

[2] https://urminsynvinkel.com/2019/09/21/milankovic-cykler-och-klimat/

[3] https://urminsynvinkel.com/2019/08/06/grand-solar-minimum/

Accelerade utsläpp av växthusgaser när permafrosten tinar

I ett geologiskt tidsperspektiv (multimiljoner år) har tektoniska plattor knuffats runt på jordens yta vilket visas genom att man finner fossiler av livsformer långt ifrån där nutida motsvarigheter finns. Av det skälet innesluter Nordkalottens permafrost kol från tidigare växt– och djurliv.

När permafrosten tinar ökar bakterieaktiviteten vilket innebär både koldioxid– och metanutsläpp, båda växthusgaser. Det är välkänt och inga nyheter men nu har en grupp forskare [1] studerat hur växter som sprider sig in över dessa områden kan accelerera förloppet.

A key uncertainty in climate projections is the amount of carbon emitted by thawing permafrost in the Arctic. Plant roots in soil stimulate microbial decomposition, a mechanism called the priming effect. An international research team co-lead by Frida Keuper from INRAE and Umeå University and Birgit Wild from Stockholm University shows that the priming effect alone can cause emission of 40 billion tonnes carbon from permafrost by 2100. The study was published today in Nature Geoscience.

Växternas rötter försörjs av ovanjordsdelarnas produktion av ‘socker’. När det hamnar nere i rötterna kan/kommer det att påskynda den omedelbara omgivningens bakterier som i sin tur frigör växthusgaser.

– Vi ser att rötterna från de växter som börjar växa på den tinande tundran stimulerar mikroorganismerna, så att nedbrytningen går mycket snabbare än vad man tidigare har trott, säger Birgit Wild, biträdande lektor vid institutionen för miljövetenskap på Stockholms universitet och en av forskarna i den internationella grupp som ligger bakom studien. Källa: https://www.nyteknik.se/miljo/underskattad-mekanism-okar-utslappen-nar-permafrosten-tinar-6998650

Rötterna för ned socker till mikroorganismerna, vilket ger dem extra kraft när de bryter ned det tinande organiska materialet. Trots att det här sker i mikroskopiskt format på bara någon millimeters avstånd från rötterna, får det enorma globala konsekvenser på grund av den omfattande skalan, förklarar Birgit Wild.

Detta kallas priming effect och gör utsläpp av växthusgaser mer akut.

They show that the priming effect increases soil microbial respiration by 12 percent, which causes the additional loss of 40 billion ton carbon by 2100 compared to current predictions for permafrost. This equals almost a quarter of the remaining ‘carbon budget’ for human activities to limit global warming to max 1.5°C.


[1] https://www.umu.se/en/news/plant-roots-increase-carbon-emission-from-permafrost-soils_9315844/

Journal Reference: Frida Keuper, Birgit Wild, Matti Kummu, Christian Beer, Gesche Blume-Werry, Sébastien Fontaine, Konstantin Gavazov, Norman Gentsch, Georg Guggenberger, Gustaf Hugelius, Mika Jalava, Charles Koven, Eveline J. Krab, Peter Kuhry, Sylvain Monteux, Andreas Richter, Tanvir Shahzad, James T. Weedon, Ellen Dorrepaal. Carbon loss from northern circumpolar permafrost soils amplified by rhizosphere priming. Nature Geoscience, 2020; DOI: 10.1038/s41561-020-0607-0