Figur 1. Några Planck-kurvor, konstruerade efter Plancks Lag.
Göran Åkesson fortsätter sina studier av grundläggande fysiska villkor för klimatets förändringar. Här nedan en sammanfattning av rapporten, som är ganska lång och därför parkerats i Molnet, varifrån den kan laddas ner.
+ – + – + – +
Koldioxid – endast avkylande effekt
Koldioxid har av IPCC utsetts till syndabock för ’global uppvärmning’ och getts rollen som den viktigaste drivkraften för jordens klimatförändringar. Inget kan vara mer felaktigt. Dess betydelse är noll för temperaturökningar.
Nedanstående analys tar utgångspunkt från fysikaliska lagar och förhållanden och utmynnar i att koldioxid endast kan ha avkylande verkan. De bärande skälen är två:
- Koldioxid emitterar för låg fotonenergi;
- Koldioxid har lägre specifik värmekapacitet än vatten och luft.
1. Koldioxid emitterar för låg fotonenergi
I figur 1 visas några Planck-kurvor, konstruerade efter Plancks Lag. En sådan visar strålningen av energipulser/fotoner hos ett ’svart objekt’ över alla våglängder. Den gula kurvan visar solen. Dess temperatur kan beräknas m.h.a WiensDisplacementLaw (WDL). Temperaturen följer en enkel ekvation hos WDL;
T = Konstant dividerat med kurvans strålnings maximala våglängd,
dvs den våglängd där kurvan har högst strålningsintensitet. Konstant = 2,897771955, när våglängden anges i mm och gäller alltid. Solen har sin maximala strålningsintensitet vid 501,7 nanometer. T¡solen = 2,897771955/501,7×10^-6 = 5776 K (i figur 1 anges 5777K).
Figur 2. Koldioxid har sin största effekt vid ca 14-16 mikrometer.
Vertikala axeln är dimensionslös.
Figur 2 visar hur väl CO2 inom våglängdsområdet kan ta emot och skicka vidare fotoner från solens och jordens värmestrålning. Bäst sker det vid 14,9 mikrometer, CO2s strålningsmaximala våglängd. Med hjälp av WDL kan vi beräkna temperaturen hos en Planck-kurva med detta värde. Den blir:
T¡co2 = 2,897771955/14,9×10^3 = 194,48 K. Det motsvarar knappt -79° C.
• Koldioxid är en gas som under vissa omständigheter kan absorbera och därefter emittera uppfångade fotoner från IR-strålningen inom det angivna intervallet, inom denna kurva.
• Sådana emitterade energipulser/fotoner har en karaktäristisk temperatur om -79° C. Om ett stort antal uppfångade fotoner emitterade från koldioxid, mätes av en spektrofotometer ges temperaturen -79° C.
• En del av de avgivna fotonerna träffar jordytan. Ju större koldioxidmängd i atmosfären, desto större mängd sådana energipulser kan träffa jordytan. Mängden är logaritmiskt avtagande, eftersom utstrålningen går i alla riktningar och fotonerna ’kommer i vägen för varandra’. Koldioxidhar därför en avkylande effekt på jordklotet,när koncentrationen ökar.
• Orsaken till dessa effekter är att de avgivna koldioxidfotonerna har låg energi. Ju längre våglängd desto lägre fotonenergi. Solens fotonenergi vid strålningsmaximal våglängd är 30 ggr högre än CO2s motsvarande.
2. Koldioxid har lägre specifik värmekapacitet än vatten och luft
• Den specifika värmekapaciteten SV, (antal kilojoule per kg av ämnet per Kelvinggrad) anger ettämnes kapacitet att lagra värme. Vatten har värdet 4,19 och torr luft 1,01, hög resp. låg kapacitet. Därför behåller havet sin temperatur sakta sjunkande långt in på hösten även om lufttemperaturen är låg och sjunkande. Därför har ett ökenområde (torr luft) extrema temperaturskillnader dag mot natt.
• Luftens temperatur och tryck sjunker samtidigt efterhand som höjden över havet ökar. Det hänger samman med gravitationen och molekyldensiteten. I torr luft sjunker temperaturen med 9,8° C per km höjd. Våt luft kan behålla sin värme längre vid stigande höjd. Generellt anges att temperaturen sjunker ca 6,4° C per km, Lapse Rate, m.h.t. en genomsnittlig fuktighet i atmosfären. Om luftfuktigheten ökar minskar Lapse Rate och vice versa.
• Torr lufts SV är 1,01 i sin karaktäristiska gassammansättning. Häri ingår koldioxidens SV proportionellt till dess förekomst i atmosfären. Koldioxidens värde är 0,84. Om mängden/koncentrationen av koldioxid i luften ökar, sjunker luftens SV, proportionellt mot den ökande koncentrationen. När koldioxikoncentrationen successivt ökar, ökar därför Lapse Rate, allt annat lika. Det betyder att koldioxid vid ökning har en avkylande verkan i atmosfären.
Sammanfattande slutsatser:
• Koldioxid har endast avkylande effekt på jordytan, då den träffas av dess tillbakastrålande lågenergifotoner; högre avkylande effekt vid ökad koldioxidkoncentration.
• Koldioxid har endast avkylande verkan i atmosfären p.g.a. dess lägre specifika värmekapacitet jämfört med luft och vatten; högre avkylande verkan vid högre koldioxidkoncentration.
Göran Åkesson
+ – + – + – +
by 
Den specifika värmekapaciteten påverkar inte medeltemperaturen, men dämpar svängningar dag/natt, vinter/sommar.
Göran Å
Tack för klargörandet! Bortser från ordvitsen om lustgas : )
Bästa artikel jag läst under 5 år som tvivlare. Återigen: Tack!
Tyvärr blev den sista sifferuppgiften felskriven i hastigheten. Den kylande verkan från koldioxiden är 187(inte 177) ggr högre än metans motsvarande ‘uppvärmningseffekt’, vid nuvarande koncentrationer.
Adepten & Björn
Metan har låg och relativt stabil koncentration. Trots modellestimeringar från IPCC, som visar snabb ökning förblir mängden relativt oförändrad över tid; under de senaste 25 åren har mängden ökat från ca 1700 ppbv till mindre än 1800 ppbv. Metans specifika värmekapacitet är 2,08. Det betyder att 4,5 ppmv koldioxid uppväger hela den minskande atmosfäriska Lapse Rate som metan kan åstadkomma; vi kan därför praktiskt sett bortse från den. Om vi behandlar lustgas bli relationerna ‘skrattretande’.
Vad gäller metans fotonrelaterade temperatur är den betydligt högre än koldioxidens, högre energinivå. Lustgasens dito ligger i samma storleksordning som metans. Även här kan effekten relateras till koldioxidens motsvarande kylande verkan. Den senare är 177 ggr högre än metans motsvarande ‘uppvärmande dito’, vid nuvarande koncentration.
Klimatteologin silar mygg och sväljer kameler.
Vi kan därför förlita oss på de grundläggande fysiska lagarna. Det är primärt solinstrålningen i kombination med havsströmmarna som bestämmer jordytans temperatur. Atmosfärens dito regleras effektivt av mängden vatten.
Adepten
Visst är det ju så, att det finns andra gaser som binder värme. Jag skulle uppskatta om Göran Åkesson kan göra samma beräkning för dessa gaser som du nämner. Jag har hört att Metan är 50 ggr mer potent än koldioxid, tittar man på absorbtionsspektra förstår jag inte hur det ska gå till. Dessutom vill jag minnas att Metan överlappas i princip fullständigt av vattenånga.
Det intressanta är att fysiken bakom resonemanget är så enkel och självklar och presenterad på ett begripligt vis och att få ett oemotsägligt, enkelt argument som man dessutom kan belägga att kasta fram i diskussioner på jobbet, i affären eller med påstridiga släktingar.
@Göran Åkesson
Men eftersom metangas, dikväveoxid och andra s.k. växthusgaser ökar i atmosfären, de har ju större värmekapacitet än CO2 och vattenånga, bidrar de till växthuseffekten och den globala uppvärmningen? Lennart Bengtsson och många andra trovärdiga vetenskapsmän anser detta.
Det ska tilläggas att jag inte tror blint på IPCC uppfattning för det.
Jag tror mer på att de klimatförändringar vi har haft historisk främst beror på de stora planetkonjunktionerna, förändringar i solaktivitet, molnkärneskapande kosmisk partikelstrålning, meridionala jetströmflöden, magnetiska polförändringar, vulkanaktivitet och andra orsaker som står utanför mänsklig kontroll.
Göran Åkesson,
Min kommentar syftade inte till att ifrågasätta din analys, tvärtom. Mitt tekniska kunnande är inte inom detta område.
Syftet var bara att visa att det inte alls är så ologiskt som PW vill hävda. D v s att CO2 kan ha en kylande verkan trots att jordens temperatur har stigit.
Blacken
Ditt konstaterande är ‘mitt i prick’!
Petter Wulff
Ditt konstaterande avslöjar Din okunnighet. Det spelar ingen roll om jordens temperatur är stigande eller sjunkande. Koldioxidens fysikaliska egenskaper är alltid dem jag anger. Koldioxidens ringa förekomst måste ställas i relation till solinstrålningens variationer och havsströmmars periodiska värme/kyla-avgångar.
Karl Erik R
Jag förstår Ditt ‘om Göran Åkessons analys är korrekt’. Det är kanske första gången Du träffat på mitt konstaterande.
Fysikaliska egenskaper ‘hänger ihop’. Torris, frusen koldioxid, avger ‘värmestrålning’/fotoner. Dessa har en ‘statistisk’ temperatur om ca -78,5° C. Mitt ovan värde ca -79° C är mer noggrant -78,67° C, dvs. ett värde i samma storleksordning. Torris sublimerar dvs övergår utan mellanliggande vätskefas direkt till koldioxidgas vid atmosfäriskt tryck just vid ca -78,5 ° C.
Björn
Tack för uppskattningen! I komplement har vi också den fotongenererade avkylningen av jordytan vid återradiering.
Petter Wulff,
Förklaringen, om Göran Åkessons analys är korrekt, kan vara följande.
Jordens temperatur ökar p g a solen m fl faktorer. Havens temperatur stiger och de avger koldioxid till atmosfären. Koldioxiden har en kylande effekt så uppvärmningen blir mindre än vad den annars skulle ha blivit.
Naturen har många liknande, självstabiliserande processer. Om något förändras i en process så kommer en annan process att göra att effekten av den första reduceras. Hade jorden haft många s k tippning points inbyggda, då hade nog livet på jorden havererat för miljarder år sedan. Bara konstatera att vi lever tryggt, i alla fall är det inte klimatet som är hotet.
Kan man sammanfatta artikeln med att eftersom fuktig luft har större förmåga att ta upp och avge värme än koldioxid, så innebär ökningen att den fuktiga luften späds ut med en mindre potent värmebindare och således bidrar koldioxid till avkylning. Detta förutsätter att luften inte är torr. I torr luft bidrar koldioxid marginellt till luftens förmåga att ta upp och avge värme.
Vill man ha starkare saft häller man inte i mer vatten
Otroligt intressant!
Tack
@Petter Wulff.
Det kan vara så här också, om vi inte hade den co2 halt vi har, så skulle temperaturen vara högre i atmosfären. Men en sådan koppling missade du helt, prova att öppna ögonen och se saker och ting ifrån olika perspektiv.
Den globala medeltemperaturen STIGER INTE.
Du förlitar dig alltid på dem som vill lura dig. Varför ?
Öppna ögonen och använd din logik !
Så med ökande koldioxidhalter skulle vi få sjunkande temperatur. Men temperaturen stiger. Den åkessonska analysen ger alltså en bristfällig förklaring.