Kategorier
klimatförändringar växthuseffekt

Växthuseffekten och vattnets kretslopp

HUR PÅVERKAR VÄXTHUSEFFEKTEN
VATTNETS KRETSLOPP?

Hur påverkar en temperaturhöjning nederbörden

Det är naturligt att man främst uppehåller sig vid temperaturen när man diskuterar klimatet. Det är enkelt och begripligt för de flesta. Minst lika stor uppmärksamhet borde dock ägnas nederbörden. Ja, nederbördsförändringar är till och med en viktigare fråga, alltför lite nederbörd kan skapa allvarliga problem för livsmedelsförsörjningen.
Alltför mycket nederbörd kan å andra sidan skapa problem med översvämningar. Hur påverkar en temperaturhöjning nederbörden?
Den första tanke många har är kanske att det kommer att regna mer, eftersom varm luft innehåller mer vattenånga. Vi har alla erfarenhet av skyfallsliknande regn som på högre breddgrader normalt bara inträffar sommartid.

strand hav kust vatten ocean horisont

Det globala medelvärdet för avdunstning.

Processen med nederbörden är emellertid betydligt mer komplex. Strålningsbalansen vid jordytan bestämmer den globala nederbörden eftersom det inte kan regna mer än det avdunstar, och det är strålningsförhållandena vid jordytan som kontrollerar avdunstningen. Avdunstningen uppgår i globalt genomsnitt till drygt 1o00 mm/år, eller ungefär 3 mm/dygn med relativt små variationer, eftersom det alltid finns vatten tillgängligt i världshaven för avdunstning. Det globala medelvärdet för nederbörden är exakt detsamma, men här är variationerna i tid och rum enormt stora. Det finns platser på jorden, som norra Chile, där det inte har regnat på flera decennier, och det finns ställen där man uppmätt 4936 mm under fyra dygn, som ön Réunion i Indiska oceanen i samband med en tropisk orkan. Ingenting kan därför vara mer ojämnt fördelat än nederbörden. Det innebär,, en energiförlust för jordytan på 85 W/m2 och ett motsvarande tillskott till atmosfären. Den hydrologiska processen med avdunstning och kondensation flyttar enorma mängder värme från jordyta till atmosfär och mellan olika områden på jorden.

Den globala nederbörden.

När det blir varmare betyder det inte nödvändigtvis att avdunstningen ökar den kan till och med minska om antalet reflekterande aerosoler i luften samtidigt ökar. Avdunstningen påverkas också kraftigt av vindstyrkan. Dagens modellberäkningar visar att den globala nederbörden ökar med cirka 1,5 procent för en uppvärmning på I grad (1,5 procent/°C). Vattenångan i atmosfären däremot följer istället Clausius-Clapey- rons lag och ökar med cirka 6 procent/°C. Detsamma gäller för transporten av vattenånga såväl vertikalt som horisontellt.

Detta får en rad oväntade konsekvenser. En av dessa är att den vertikala energicirkulationen i tropikerna går långsammare när det blir varmare och leder till mer fuktighet i luften. Man kan säga att atmosfären inte behöver arbeta lika intensivt eftersom energitransporten i form av vattenångan konvergerar, kondenseras den och nederbörd bildas.
Motsatsen händer i områden där vattenångan divergerar. Luften torkas ut, molnen löses upp och skingras och ingen nederbörd kan uppstå. Detta är en mycket kraftig effekt, och så länge jordens temperatur ökar kan man förvänta sig att nederbörden kommer att bli mer extrem. Enkelt uttryckt kommer det att regna mer i nederbördsrika områden och mindre i nederbördsfattiga områden.

landskap berg äventyr dalgång regn solnedgång

Effekten i polartrakter och runt ekvatorn.

Samtidigt ökar också transporten av vattenånga i atmosfären med 6 procent/°C, vilket påverkar jordens energibalans genom att mer energi transporteras i form av vattenånga. Resultatet blir mer nederbörd i polartrakterna och i ekvatorialområdet samt i områden där nederbörden bestäms av den asiatiska monsunen eller andra monsunsystem. Man behöver inte ens räkna fram resultatet med en komplex klimatmodell, utan det följer faktiskt en direkt tillämpning av Clausius Clapeyrons lag.

Det är därför högst troligt att nederbörden blir mer extrem i utsatta områden, men det är ännu inte möjligt att strikt påvisa detta från observationer inom alla områden. Ett annat intressant möjligt utfall är att den ökande nederbörden i polarområdena, som faktiskt kan påvisas, samtidigt kan öka ackumulationen av snö på landisarna och på så vis bidra till en alternativ tillväxt eller långsammare avsmältning åtminstone på Grönland och Antarktis åtminstone temporärt och så länge huvuddelen av nederbörden kommer i form av snö.

Förväntade förändringar i nederbördsmönstret är kanske därför en av de mer genuint oroande konsekvenserna för ett varmare klimat. Inte heller behöver det bero på växthusgaserna utan är helt enkelt en följd av den högre temperaturen. En varmare sol skulle ha samma effekt.

Kategorier
klimatförändringar växthuseffekt

Koldioxidhalten i atmosfären

VAD HÄNDER I ATMOSFÄREN NÄR MÄNGDEN VÄXTHUSGASER ÖKAR?

Detta är enklast att föreställa sig om koldioxidhalten plötsligt ändras. Låt oss anta att dagens koldioxidhalt ökar till det dubbla. Den ökade koldioxiden skulle då enligt alla beräkningar leda till att utstrålningen mot rymden minskade med 3,7 W/m2. Denna förändring skulle kunna uppfattas av ett mycket känsligt instrument på en vädersatellit, men knappast av någon människa. Jämfört med den inkommande strålningen som är 70 gånger starkare, är ett så litet bidrag knappast märkbart.

dimmigt himmel natur träd atmosfär skog

Men långsamt skulle denna extra uppvärmning höja jordens temperatur, eftersom den inkommande strålningen skulle vara större än den utgå- ende. Allt eftersom temperaturen höjdes skulle utstrålningen öka i enlighet med Stefan-Boltzmanns ekvation. Så länge koldioxiden finns kvar i luften skulle strålningen absorberas i atmosfären och efter en tid skulle en ny jämvikt infinna sig. Då skulle emellertid återstrålningen mot rymden ske från en högre höjd i atmosfären och den högre temperaturen vid jordytan bestå.

Orsaken till detta fenomen är att temperaturen i atmosfären sjunker med höjden, beroende på att antalet luftmolekyler och därmed kollisionerna mellan dem blir färre när lufttrycket sjunker. För varje kilometer uppåt blir det 6-10 °C kallare. Hur snabbt temperaturen sjunker beror på luftfuktigheten., eftersom den värmer upp luften när kondensations- värmen frisläpps vilket innebär att temperaturnedgången minskar ju högre upp man kommer.

Med större mängd växthusgaser i luften sker återstrålningen från en högre nivå med resultatet att jordytan blir varmare. Hade nu av någon anledning temperaturen varit densamma på alla nivåer skulle därför ingen temperaturökning inträffa.

Det motsatta händer om stoft från ett vulkanutbrott skulle reflektera mer av solstrålningen. Den enda skillnaden är att i verkligheten ökar mängden koldioxid och andra växthusgaser inte plötsligt utan gradvis, men på grund av den långa uppehållstiden för koldioxid i atmosfären är exemplet ändå relevant.

mate uruguay yerba mano paisaje landscape

Kategorier
klimatförändringar

Växthuseffekten och koldioxidhalten

Växthuseffekten är mer än koldioxiden.

I den allmänna debatten är det koldioxidhalten i luften som blivit symbolen för klimathotet, och när jordens koldioxidhalt för några år sedan uppnådde 400 ppm blev det stora tidningsrubriker. tidigare diskuterat är det inte mängden koldioxid ker.

landscape sea nature outdoor horizon mountain

Men som jag tidigare skrivit om är det inte mängden koldioxid i sig som är huvudsaken, utan graden av inverkan på jordens strålningsbalans som ökar i mycket långsammare takt. Dessutom svarar övriga växthusgaser som metan, lustgas och freongaser år 2017 för ungefär en tredjedel av klimateffekten.

Ett särskilt otrevligt bidrag till växthuseffekten kommer från tre relativt nya industrigaser som är praktiskt omöjliga att bli av med. De är koltetrafluorid (CE), Som används vid aluminiumtillverkning och som bedöms ha en uppehållstid på 5o o00 år, hexafluoretan (C,F6), som används för att producera datorchips och hänger kvar i 10000 år, samt svavelhexafluorid (SF), som bildas i samband med elektriska isoleringsarbeten och har en uppehålls- tid på 3200 år. Dessa gaser finns i relativt små koncentrationer men har ökat hela 1-5 procent mellan 2005 och 2011. Det finns all anledning att hålla ett öga på dem i fortsättningen. Växthuseffekten per molekyl är för dem cirka 10o00o gånger starkare än koldioxid!

light black and white white line shine color

Slutligen finns det bidrag till klimateffekten som är både positiva och negativa, från aerosoler och från deras växelverkan med moln. Dit räknas flygets inverkan genom kondensationsslingor och utsläpp av vattenånga i stratosfären. Dessa bidrag bedöms vara mycket ringa och är ytterst osäkra att bestämma.

Enligt den senaste IPCC-utvärderingen 2014 antar man att den totala aerosoleffekten som är negativ har reducerats till cirka o,5 W/m2. Ett mått på svårigheten att bestämma den totala klimateffekten får man genom att jämföra med IPCC-utvärderingen från 2007 då man bedömde att den negativa effekten var större och uppgick till cirka I W/m2. Felmarginalerna är fortfarande stora, och detta är en av anledningarna till att den totala klimateffekten (växthusgaser och aerosoler) endast kan anges approximativt.

wing sky trail vapor atmosphere flying