Rimlighetskontroll av vattenångans roll i klimatförändring

Tilläts att översätta denna text av Michael Hammer, publicerad hos Jennifer Marohasy.

Enligt den internationella klimatpanelen (IPCC) är varje direkt temperaturhöjning från ökad koldioxidhalt kraftigt förstärkt med hjälp av positiv återkoppling från vattenånga. Som teorin ser ut orsakar stigande koldioxidhalt från mänskliga aktiviteter viss temperaturhöjning, vilken får mera vatten att avdunsta. Eftersom vattenånga är den dominerande växthusgasen absorberar den extra vattenångan än mer energi, så att den globala temperaturen stiger än mer, orsakande att än mer vatten avdunstar och så vidare i en förstärkande spiral. På detta sätt kommer den ungefär halva grad direkt verkan fördubblad halt koldioxid anses ha att förstärkas till tre grader eller mer.

En intressant teori, men överväg nu följande scenario:

Vi vet att jorden roterar kring en axel lutandes cirka 23 grader i förhållande till solen. Det är detta som orsakar årstiderna och som anger norra och södra vändkretsen. Tänk dig en plats nära den södra vändkretsen (23 grader syd) - säg Mackay i Queensland. Under sommaren befinner sig solen rakt ovanför - genomsnittligt energibidrag från solen cirka 310 watt/kvm. Under vintern är solens maximala höjd 44 grader - genomsnittligt energibidrag från solen cirka 220 watt/kvm. Det är en skillnad mellan sommar och vinter på cirka 90 watt/kvm och skulle enligt Stefans lag utan återkoppling ge en temperaturskillnad mellan sommar och vinter på cirka 16 grader. Den grad av positiv, eller förstärkande, återkoppling som IPCC anger skulle öka detta cirka 6 gånger, till mer än 90 grader C, utsläckande allt av liv i Mackay.

Dock är, enligt långtidsdata av meteorologibyrån, den genomsnittliga sommartemperaturen maximalt 30.3 C och på vintern maximalt 22 C. En skillnad på mindre än 8 C. Det är inte bara mycket mindre än 90 grader, utan även långt mindre än de 16 grader som förutspåddes utan återkoppling. Hur är det möjligt?

Kanske omgivande termisk massa jämnar ut en stor del av skillnaden mellan sommar och vinter? Knappast troligt med tanke på den stora temperaturförändringen mellan dag och natt. Om temperaturen kan ändras avsevärt under ett par timmar kan den säkerligen ändras ordentligt under 6 månader. Vidare skulle man, om det var orsaken, se motsvarande utjämningar på andra platser. Men om vi jämför Mackay med, säg, Alice Springs, båda på exakt samma breddgrad men enligt meteorologibyråns långtidsdata är sommarens maximala temperatur i Alice Springs 36,4 C och vinterns maximala temperatur 19.7 C. En skillnad mycket nära förväntade 16 C och dubbelt så hög som i Mackay. Intressant nog är inte bara skillnaden mellan sommar och vinter större i Alice Springs, utan årsmedelvärdet är också högre, 28 C versus 26 C, och detta trots att Alice Springs ligger på 550 meters höjd, vilket borde göra platsen 3.5 grader kallare.

Vad som avviker hos Mackay i förhållande till Alice Springs är att luftfuktigheten är mycket högre på sommaren än på vintern. Högre luftfuktighet betyder högre halt vattenånga i luften och högre sommartemperatur ökar halten vattenånga än mer. Men sker inte detta på fel sätt? Enligt IPCC ska all denna extra vattenånga massivt öka värmeupptag så att temperaturskillnad mellan sommar och vinter blir större, inte mindre. Den bör även i jämförelse med Alice Springs höja årsmedeltemperaturen, inte minska den.

Men kanske växthuseffekten sker mycket långsamt där det tar en lång tid innan den märks. IPCC föreslår faktiskt just det, med angivna tidskonstanter på decennier. Vi kan med våra sinnen förstå vad det påståendet innebär. Gå utomhus någon vinterkväll och du kan direkt säga om himlen är molnig eller klar. Jag är säker på att de flesta av er av egen erfarenhet håller med om att det blir mycket kallare vid klar himmel, och en termometer bekräftar det. Detta beror på att molnen fungerar precis som växthusgaser, fångandes energi utstrålande från jordens yta. Moln utgör verkligen en betydande del av den totala växthuseffekten. Givetvis har moln, till skillnad från växthusgaser, även en annan påverkan, vilken är att reflektera inkommande solenergi bort från jorden (albedoeffekten). Vem som helst som varit utomhus när ett moln kommit mellan dem och solen kan vittna om ett omedelbart märkbart fall i strålningsenergin. Vad vårt enkla experiment visar är att växthuseffekten är tydligt påvisbar mycket lokalt samt över ett betydligt kortare tidsspann än över 10-åriga perioder.

Så hur är det möjligt att variation i sommar- och vintertemperatur på Mackay är så mycket mindre än vad förändringen i solenergi bör ge? Orsaken är att vattenånga genererar flera återkopplingseffekter och många av dem är mycket starkt negativa (återkopplingar som minskar påverkan av förändrad energitillförsel). Avdunstning av vatten kräver väldigt mycket energi. När mer vatten avdunstar under sommaren absorberar det omgivande energi vilket minskar temperaturstegringen. Ökad luftfuktighet leder även till högre kondensation och därmed moln, vilka återspeglar en ökad del av inkommande solenergi tillbaka ut i rymden, bort från jordens yta. Det åtgår även energi för att lyfta vattenångan flera kilometer upp i atmosfären mot jordens gravitationsriktning till den höjd där den kondenseras och bildar moln samt faller tillbaka som regn (det är ändå detta vattenkraftens energi kommer ifrån). Temperaturdata visar tydligt att dessa negativa återkopplingsmekanismer starkt dominerar över den marginella ökning energi ökande koncentration vattenånga håller kvar.

IPCC påståenden om temperaturökning bygger på ett antagande om stark positiv nettoåterkoppling i klimatsystemet trots att nästan alla naturliga system uppvisar stark negativ återkoppling kring ett equilibrium. Negativ återkoppling är motsatsen till positiv återkoppling. Det fungerar så att en störning på systemet motverkas och söker upprätthålla rådande equilibrium. Det är kort sagt en stabiliserande faktor medan positiv återkoppling är en destabiliserande faktor. Långsiktig stabilitet hos vilket naturligt system som helst garanterar nästan att stark negativ -- eller stabiliserande -- återkoppling råder. Klimatet har, samtidigt som det visat periodiska variationer, varit stabilt nog för att livet skulle kunna bildas och blomstra under miljontals år trots betydande förändring av påverkan över årtusenden, och detta gör det i princip säkert att stark negativ återkoppling råder. Det faktum att IPCC menar att klimatsystemet i hög grad har positiv återkoppling innebär att det bör finnas fel i deras teori.

Om, som jag tror, nettoåterkoppling från vattenånga är negativ snarare än positiv bör faktisk temperaturökning till 2070 även om koldioxidhalten fördubblas sannolikt bli mindre än en halv grad om återkoppling inte räknas in, troligen inte mer än 0.2 till 0.3 grader.


Av Michael Hammer
Melbourne, Australien


Michael Hammer graduated with a Bachelor of Engineering Science and Master of Engineering Science from Melbourne University. Since 1976 he has been working in the field of spectroscopy with the last 25 years devoted to full time research for a large multinational spectroscopy company.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Klimatlänkar: SvD; VG; Politiken
Andra bloggar om: miljö, vetenskap, klimat, klimatet, klimatförändring, återkoppling, positiva återkopplingseffekter, negativa återkopplingseffekter, feedback, positiv feedback, negativ feedback, ipcc, klimatmodeller