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?

Boktips: Klimatkrisens Sverige – Erika Bjerström

De pågående klimatförändringarna har fler följder utöver att badvattnet blir varmare.

”Men det är något som stör vandringarna i skogen. Något som letar sig in i hårbotten, sätter sig i nacken eller på ryggen. Betten är plågsamma och kan orsaka klåda och bölder. Det är nästan omöjligt att få den att släppa, eller att slå ihjäl den med handen. Vi får hjälpa varandra och klämma ihjäl den. Det är älgflugan, eller älglus som den också kallas, en blodsugande parasit som blivit allt vanligare och gynnas av det varmare vädret. Försedd med rejäla klor biter den sig fast och kläcks precis när det är dags att plocka svamp och bär. Förr förekom den i södra Sverige men har börjat sprida sig norrut. Än så länge är den farligare för djur än för människor eftersom den kan smitta med parasiter och virussjukdomar. När den väl landat i pälsen på en älg biter den av sig vingarna och kan sedan orsaka outhärdlig klåda hos djuret, som kan tappa pälsen. Inom en snar framtid kan älglusen också börja bära på smitta som drabbar människor.”

Erika Bjerström redovisar mängder av såväl stora som subtila skillnader som redan påverkar och förstärks framöver. Exemplet ovan kommer från hennes sommarboende.

Sverige blir grönare, varmare och blötare. Faktum är att uppvärmningen går dubbelt så snabbt här jämfört med det globala genomsnittet eftersom vi är ett arktiskt land. Kalfjällen växer igen och den nya fjällfågeln kommer att heta bofink, gäddan slår ut rödingen när fjällsjöarna värms upp. Och detta är bara början, om hundra år kommer tusentals öar i Stockholms skärgård att vara utplånade när vattennivån stigit.

Klimatkrisen kommer även att föra med sig en rad pandemier, där den nuvarande coronakrisen endast är att betrakta som ett genrep inför vad som komma skall, enligt forskarna.

I en skildring som rör sig från Abisko till Ystad berättar SVT:s klimatkorrespondent Erika Bjerström om ett Sverige som nu förändras för evigt. Hon har träffat forskare som berättar om sina senaste upptäckter. Som en röd tråd löper deras växande oro och kommentaren ”det går fortare än vad vi trodde”. Det är den första boken i sitt slag som utifrån forskningen på landets universitet och lärosäten beskriver hur Sverige förändras av det varmare klimatet.

Koldioxid under årmiljoner

Flera olika analysmetoder visar att vi får återvända 3 miljoner år i tiden för att finna koldioxidnivåer högre än de nuvarande. Det speciella med dagens situation är hur snabbt värdet ökat.

But analyses of ice cores and ocean sediments in the coldest place on Earth have now revealed that 400 ppm was last surpassed three million years ago during the Late Pliocene, when temperatures were several degrees Celsius higher, and oceans at least 15 metres deeper.

https://phys.org/news/2019-04-dire-future-etched-co2-million.html

Växthusgaser och resulterande temperaturer följer varandra men inte linjärt, snarare logaritmiskt. Växthusgaser ‘spelar pinball’ med rätt frekvens av IR-fotoner (värmestrålning), vid träff skapas nya fotoner som fortsätter i slumpartade riktningar, en del mot Jorden.

En analogi: Antag en (ren) glasruta, laserande färg och en pensel. Första penseldragen över glaset ger en tydlig skillnad. Ytterligare penseldrag minskar genomsynligheten men till slut är rutan så täckt av färg att mer gör ingen skillnad. Bär du glasögon så vet du hur irriterande ett dammkorn på glaset kan vara.

Saknar den nuvarande ökning av växthusgaser [1] relevans för människan? Homo sapiens (den nuvarande människan) anses ha existerat sedan 200 000 år BP och började spridas utöver sitt ursprungliga område för 50 000 år sedan. Under den tiden och fram till den industriella revolutionen vid slutet av 1700-talet var koldioxidhalterna ungefär som den gröna kurvan.

Lägg märke till att översta kurvan från 50 000 år tillbaka hinner dippa ner mot 180 µmol/mol (ppm) innan den slutligen vänder uppåt. Det kan vara lugnande att känna till för de som fruktar att låga koldioxidhalter är förödande för livet. Den inringade branta ‘väggen’ är ökningen sedan 1800-talets början.


Hur mycket koldioxid kan ha funnits i atmosfären för ännu längre sedan? https://urminsynvinkel.com/2020/02/24/atmosfarisk-koldioxid-i-gangna-tider/

[1] Den effektmässigt betydelsefullaste växthusgasen är vatten, därutöver finns flera tre- eller fleratomiga gaser som koldioxid, metan, ozon och CFC-er.

Kompletterande läsning för den vetgirige – Maths Nilsson om växthuseffekten: https://mathsnilsson.se/2019/04/29/existerar-vaxthuseffekten/

Högre temperatur ökar atmosfärens innehåll av en växthusgas, vilken?

Molekyler i atmosfären som kan reagera på infraröd strålning (värme) kallas växthusgaser. De består alla av tre eller flera atomer där ingående elektriska laddningar beter sig asymmetriskt, molekylen ‘darrar’ och sträcker sig när den påverkas av lämpliga fotoner (t.ex. värmestrålning).

1 grads ökning av temperaturen innebär att atmosfärens vatteninnehåll -kan- öka upp till 7%. Det förutsätter tillgång till vattenånga, över öknar och liknande sker det inte.

…saturation water vapor pressure changes approximately exponentially with temperature under typical atmospheric conditions, and hence the water-holding capacity of the atmosphere increases by about 7% for every 1 °C rise in temperature.

Källa: https://en.wikipedia.org/wiki/Clausius–Clapeyron_relation

Då Jordens vattenytor dominerar stort kommer atmosfärens sammanlagda innehåll av den potenta [1] växthusgasen vattenånga att stiga.


Då jag använder en gratisversion av WordPress kommer det att finnas annonser som snyltar på mina bloggar och läsare.

[1] Molekyl för molekyl är andra växthusgaser (t.ex. koldioxid och metan) långt potentare men vatten dominerar ändå genom sitt blotta mängd.

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