Yksinkertainen kouluesimerkki auringon vaikutuksesta ilmaston lämpenemiseen (~0.12°C)

Tarjouksia:

Lähdetään liikkeelle ilmastoherkkyydestä (λ)

Yleisesti ymmärretty ja käytetty ilmastoherkkyysparametri (λ)

λ = ΔTs / ΔF

Missä λ kertoo, kuinka monta astetta globaali lämpötila lähellä pintaa kasvaa, jos pakote kasvaa 1Wm-2. Helpoin tapa arvioida λ on laskea ΔTs jotta ylöspäin suuntauva IR-säteily vastaisi tiettyä ΔF -arvoa.

ΔTs = [4√ (ΔF + σTe4) / σ] – Te (255K)

Syöttämällä pakote-arvoksi tuo 1Wm-2 se tuottaa ΔTs ≈ 0.27K. Tällöin ilmastoherkkyys on:

λ = ΔTs / ΔF ≈ 0.27K/Wm-2

Ilmastoherkkyysarvo λ on luonnollisesti liian pieni, koska takasinkytkentämekanismia ei ole otettu huomioon. Se ehto, että tasapainotilanteen vallitessa energia joka auringosta maahan tulee, sen tulee myös poistua samansuuruisena takaisin avaruuteen. Näin ollen ilmastoherkkyys λ tulee määritellä uudelleen:

λ0 = ΔTs / ΔF => ΔT = λ0 ΔF

Jolloin:

ΔT = λ0 (ΔF + f ΔT / λ0 ) =>

ΔT = λ0 ΔF + f ΔT =>

(1 – f ) ΔT = λ0 ΔF =>

ΔT = (λ0 / 1 – f ) ΔF =>

Lopulta saamme:

λ = (λ0 / 1 – f )

Kun on kyseessä positiivinen takaisinkytkentä, f on positiivinen ja λ > λ0. Ja kun kyseessä on negatiivinen takaisinkytkentä, f on negatiivinen ja λ < λ0. Eli ts. ei ole merkitystä kuinka suuri negatiivinen takaisinkytkentä f on, sillä λ on aina positiivinen.

IPCC:n ehkä paras estimaatti ilmastoherkkyydestä λ ≈ 0.67°C/Wm-2. Kun tässä yksinkertaisessa laskelmassa λ0 oli 0.27°C/Wm-2, mikä olisi silloin netto -takaisinkytkentä f ?

λ = λ0 / 1 – f =>

λ – f λ = λ0 =>

λ – λ0 = f λ =>

f = λ – λ0 / λ =>

f = (0.67 – 0.27) / 0.67 = 0.59

Eli:

λ = (λ0 / 1 – f ) = 0.27 / (1 – 0.59) = 0.66°C/Wm-2, kun IPCC:n arvio oli 0.67°C/Wm-2.

Seuraavassa on kuva auringon keskimääräisestä aurinkovakiosta, joka on muuttunut vuodesta 1600 aina 2000 luvulle ~1Wm-2.

Lähde: https://spot.colorado.edu/~koppg/TSI/Historical_TSI_Reconstruction.png

Jos otamme huomioon maapallon keskimääräisen lämpötilan nousun, joka on luokkaa ~1.2°C viimeisen ~150 vuoden ajalta (1850 – 2000), kuinka paljon tästä lämpenemisestä johtuu auringon kasvavasta tehosta max. ~1Wm-2 ? Maapallon albedo on ~30%.

Eli auringon todellinen teholisäys on silloin:

0.7 x 1Wm-2 / 4 ≈ 0.18Wm-2. Kun se muutetaan lämpötilaksi saadaan:

ΔT = λΔF = 0.66°C / Wm-2 x 0.18Wm-2 ≈ 0.12°C.

Tämä on vain ~10% lämpötilan noususta jonka aurinko aiheuttaa, loput me tuotamme itse.

(Huom! Lukuarvot on pyöristetty kahden desimaalin tarkkuudella).

Entä sitten pilvien vaikutus (Henrik Svensmark hypoteesi)

Auringon aktiivisuus on laskenut hieman 1950-luvulta lähtien, mutta lämpötilat ovat nousseet nopeasti, vähintään 10 kertaa nopeammin kuin viime jääkauden aikana. Svensmark väittää, että auringon aktiivisuudella on suurempi rooli kuin ihmisen toiminnalla. Hän on tutkinut kosmisten säteiden vaikutusta pilvien muodostumiseen ja maapallon lämpötiloihin parin vuosikymmenen ajan. Hänen työstään on tehty monia tutkimuksia, mutta niissä on vain vähän tai ei ollenkaan korrelaatiota. Jotta hänen teoriansa olisi oikea, auringon magneettikentän on kasvettava pitkällä aikavälillä, mutta tämä ja muut auringon aktiivisuuden mittarit eivät ole lisääntyneet.

Kosmisella säteilyvuolla on myös oltava pitkän aikavälin negatiivinen suuntaus, mutta sitäkään ei ole; ei siis ole merkittävää trendiä. Myös kosmisten säteiden ja pilvien muodostumisen välillä on oltava yhteys, mutta useat tutkimukset eivät ole löytäneet merkittävää yhteyttä. Ja matalalla pilvisyydellä on myös oltava pitkän aikavälin negatiivinen trendi, eikä sekään ole ollut havaittavissa.

Kosmisella säteilyllä on hyvin pieni jälkivaikutus jäähdytykseen

Kosmiset säteet eivät yksinkertaisesti voi olla nykyisen ilmaston lämpenemisen aiheuttaja. Hypoteesi kosmisten säteiden vaikutuksesta ilmastonmuutokseen kohtaa suuria ongelmia, koska:

a) kosmisessa säteilyssä tai auringon aktiivisuudessa ei ole tapahtunut pitkäaikaista muutosta, joka voisi selittää havaitun maapallon lämpenemisen;

(b) mekanismi viittaa siihen, että tapa, jolla auringonvalo heijastuu vaikuttaa lämpötiloihin, mutta havaittu lämpeneminen on ollut suurinta yöllä (kun aurinko ei paista);

c) kosmisen säteilyn ja maapallon lämpötilan tai sateiden välillä ei ole korrelaatiota;

d) hiilidioksidin lisääntymisestä johtuvan lisääntyneen kasvihuoneilmiön ja kosmisen säteilyn hypoteesin (”väärä dikotomia”) välillä ei ole ristiriitaa.

Yli 50:n vuoden ilmastotietojen analyysi on löytänyt niukasti todisteita kiistanalaiselle teorialle, joka yrittää yhdistää kosmiset säteet ja ilmaston lämpeneminen. Teoria viittaa siihen, että auringon vaihtelut voivat vaikuttaa Maahan saapuvien kosmisten säteiden määrään, mikä puolestaan vaikuttaa ilmastoon vaikuttamalla pilvien muodostumiseen.

Oheisen tutkimuksen on tehnyt Dr. Rasmus Benestad (2012) Norjan meteorologisesta instituutista ja hän päättelee, että auringon muutokset eivät voi selittää ilmaston lämpenemistä.