Av Martin Hedberg
När vi för en tid sedan skrev en blogg om klimatförändringarna så fick vi en kommentar som (bland en del annat) annat innehöll påståendet att ”koldioxid kommer som en REAKTION på att klimatet har blivit varmare. Alltså inte som en ORSAK.”.
Hur hänger det ihop egentligen?
-Det korta svaret är: Både och.
-Lite längre svar: 1: När det blir varmare så frigörs koldioxid. 2: Mer koldioxid i luften gör att det blir varmare. 3: Hoppa tillbaka 1
-Ännu längre svar: Klimatet förändras ständigt. Det är en ”återkopplad” process. Studerar man förhistoriska klimatförändringar så finner man att (oftast) förändrades temperaturen först, därefter halten koldioxid (och andra växthusgaser som tex metan). Men/och en högre halt koldioxid gör i sin tur att det blir ännu varmare.
Återkoppling mellan temperatur och koldioxid
Koldioxiden är inte bara är en reaktion på temperaturen. Den påverkar också temperaturen. Ju högre halt koldioxid (eller någon annan växthusgas), desto högre temperatur. Koldioxid är både orsak och verkan. Så är även temperatur både orsak och verkan!
Men, säger någon, då skenar ju systemet! Det borde ju bli hur varmt som helst?
Nja, det finns två sorters återkopplingar: Positiva och Negativa. Den jag beskrev ovan är en så kallad ”positiv återkoppling”. (Här betyder Positiv inte att den är bra, det betyder att den förstärker sig själv.) Ett annat exempel på positiv återkoppling är om man sätter en mikrofon framför en högtalare: Ljudet förstärks tills man har rundgång.
Negativa återkopplingar bromsar det som orsakade den första förändringen. Ett exempel på det är moln (i alla fall ibland). När det blir varmare så ökar halten vattenånga i luften. Med mer vattenånga i luften så finns förutsättningar för mer moln att bildas. Och moln reflekterar ofta bort solljus effektivare än marken under molnen vilket i så fall har en netto avkylande effekt på planeten.
Men nu är det ett par problem på vägen. Dels så kan inte molnen överkompensera uppvärmningen. För om de skulle göra det så skulle det ju vara kallare än tidigare -och då skulle molnen försvinna, och därmed skulle det bli varmare igen. Nej, molnen kan i bästa fall dämpa uppvärmningen.
Men/och det finns ytterligare ett problem med molnen och det är att de inte bara kyler, de kan även värma. Generellt sett så kan man säga att a. Moln dagtid kyler, moln om nätterna värmer (hindrar utstrålning från jorden). b. Moln på låga latituder (närmare ekvatorn) kyler, moln närmare polerna har en netto värmande effekt. c. Moln nära marken har en netto kylande effekt, höga moln (tex Cirrus) har en uppvärmande effekt.
Naturen är full av återkopplingar, inte bara i klimatsystemet. Och de är sällan bara kopplade två och två, utan ofta kopplade i flera led, positiva och negativa om vartannat.
När det gäller koldioxid, metan och vattenånga (växthusgaser) så är det positivt återkopplade till temperaturen. Dvs ökar någon av dem så kommer de andra efter. Notera att koldioxiden på detta sätt även kan påverka halten metan!
/Martin
PS. Nödvändig, men kanske inte tillräckligt, för att bromsa de snabba klimatförändringarna är att planeten strålar ut lika mycket energi som den tar emot. En förutsättning för detta är att halten växthusgaser i luften slutar stiga. För att det i sin tur skall ske så måste utsläppen nå en peak och därefter minska.
Huruvida människan är kapabel att genomföra det kan man ifrågasätta. Men vi kan väl i alla fall lära oss hur det fungerar så att vi kan genomföra det vi gör med öppna ögon.
Då blir det också lättare att förbereda sig för konsekvenserna. Vi borde minska vår klimatpåverkan, det förstå de flesta. Men en sak vi inte kan undvika är att anpassa oss. I år var det främst Ryssland, Pakistan och Kina som fick en försmak av framtidens variationsrika klimat. DS.
……Och varmare väder gör att mer vatten avdunstar i öknarna; Aralsjön försvinner, klimatet blir mer kontinentalt i den regionen på grund av att vattendynan är väck.
Om det vore så att då atmosfären blir allt varmare, borde den inte då innehålla mer vattenånga som inte kondenserar till moln? Det skulle ju isåfall innebära att klimatet blir torrare globalt sett, men det är ju inte så?
Martin svarar: När atmosfären blir varmare så kommer den att inehålla mer vattenånga (som även det är en växthusgas och på så sätt förstärker effekten av koldioxid, metan och andra växthusgaser).
All vattenånga kondenserar inte till moln. Att luften är varmare gör att vattenångan kan stanna i luften just som vattenånga utan att kondensera.
Det som sker, i generella termer, är att det hydrologiska kretsloppet blir intensivare. Dvs, det blir mer avdunstning på en del platser och mer nederbörd på andra (eller samma) ställen.
Dessutom innehåller atmosfären mer energi (den är ju varmare). Det finns med andra ord mer potential för tex kraftiga vindar. Dessa kan manifesteras på lite olika sätt på olika platser och olika årstider: dels genom att medelvinden blir högre, dels genom att antalet tillfällen med svaga vindar blir färre, dels genom att maxvindarna ökar i styrka.
En sak är säker: Klimatet blir inte vad det har varit.
Är inte molnens huvudsakliga avkylande effekt att ta bort vattenånga från atmosfären? Vattenångan i atmosfären står för de 30°C som jorden är varmare än den vanliga beräkning av in/ut-strålning ger. Så blott 3% mer eller mindre vattenånga bör sålunda ge ca 1°C temperaturskillnad.
Martin svarar: Jag förstår inte riktigt vad du menar med den första meningen.
Angående de olika växthusgasernas bidrag så är det inte riktigt additativa, då de är delvis beroende av varandra.
Moln kondenserar ut vattenångan i atmosfären till droppar som till sist kommer att regna ned. Världshaven, konstbevattning mm bidrar till vattenånga i atmosfären. Molnbildningen minskar vattenångan.
Många tror att moln bildas spontant då det är mycket fukt, men så är det inte. För att moln skall bildas krävs en kondensationspunkt. Kosmisk strålning kan tex skapa kondensationspunkter och har även bevisats påverkar klimatet.
Bildas så pass mycket moln att mängden vattenånga i atmosfären minskas med 3%, så borde det ge ca 1°C kallare klimat. Det är väl snarare den effekten som gör moln avkylande än att den reflekterar solstrålning uppifrån och värmestrålning nerifrån.
Martin svarar: För att det skall bildas moln krävs vattenånga och någon form av kondensationskärna. Det kan vara en liten saltpartikel, pollen, sand, luftföroreningar eller för den delen regn eller snö som faller ner genom ett luftlager där ytterligare kondensation sker.
När det blir varmare, antigen på grund av ökad solinstrålning eller på grund av mer växthusgaser, så kan luften innehålla mer vattenånga innan kondensation sker.
Det är givetvis olika på olika platser och vid olika tidpunkter, men netto så kommer en varmare atmosfär att innehålla mer vattenånga en en svalare atmosfär. Denna extra mängd vattenånga är ett väsentligt bidrag till växthuseffekten och förstärker sålunda den initiala förändringen.
Luftens förmåga att innehålla vatten utgör med andra ord en positiv återkoppling på temperaturen.
(Notera att ”mängden vattenånga” avser vikten (massan) av vattenångan. Det mäts i g/kg, hur stor andel av luftens massa utgörs av vattenånga.
Det skall inte förväxlas med ”relativa fuktigheten” som avser hur mycket vattnånga luften kan innehålla innan den kondenseras till flytande vatten, dvs vattendroppar. Relativ fuktighet mäts i procent.)
Förekomsten av kondensationskärnor, främst aerosoler (kosmiska strålningen har inte förändrats nämvärt i relation till tex aerosoler, albedo eller växthusgaser) påverkar molnbildnigen. Det märks tex i Asien (Asian Brown Cloud) eller när man stängde USAS luftrum efter 11 sept 2001.
Men att antyda att kosmisk strålning skulle kunna minska luftfuktigheten med 3% genom ökad molnbildning och att det i sin tur skulle ge en avkylning genom minskad växthuseffekt snarare än albedoförändring finner jag som ett påstående taget ur luften. Du får gärna presentera referenser som stödjer teserna.
Kosmisk strålning styr direkt mängden aerosoler i motsats till vad du skrev. Detta har bevisats i experiment! (space.dtu.dk/upload/institutter/space/forskning/05_afdelinger/sun-climate/full_text_publications/svensmark_prsa_oct2006.pdf)
Samma danska forskare som bevisade detta för något år sedan skrev ursprungligen denna artikel (space.dtu.dk/upload/institutter/space/forskning/05_afdelinger/sun-climate/full_text_publications/svensmark_96_variations%20of.pdf) om sambandet mellan solfläckar (genom kosmisk strålning -> molnbildning) och temperatur. Huvudsida, (space.dtu.dk/English/Research/Research_divisions/Sun_Climate/Publications_full_text_SC.aspx)
Jag har inte antytt att kosmisk strålning kan minska luftfuktigheten med någon viss procent. Jag skrev att om mängden vatten i luften är ca 1% och vattenångan idag värmer jorden ca 30°C så borde en förändring av mängd vatten på 3% motsvara ungefär en grad. Detta förutsätter förstås en linjär koppling.
Jag hittade ett vetenskapligt dokument som visar sambandet mellan vattenånga i luften och temperatur, (atmos-chem-phys-discuss.net/9/1157/2009/acpd-9-1157-2009.pdf)
Där verkar det närmast att en relativ förändring på ca 8% av luftfuktigheten motsvarar 1°C i temperatur. Här har vi dock höna-ägg-problem mellan luftfuktighet och temperatur. När det gäller kosmiska strålningen och temperatur är det däremot klart att strålningen ger molnbildning och temperatur.
Min ursprungliga fråga var ”Är inte molnens huvudsakliga avkylande effekt att ta bort vattenånga från atmosfären?” i och med att molnbildningen tar bort fukten i luften och omvandlar dessa till vattendroppar. Det verkar som om det sambandet är ytterst svårt att varken bevisa eller motbevisa.
Martin svarar: Ledsen att svaret dröjt.
Du skriver att: ”Kosmisk strålning styr direkt mängden aerosoler…”. Kosmisk strålning kan skapa aerosoler, men det är inte korrekt att mängden aerosoler styrs av kosmisk strålning. Det finns aerosoler i atmosfären oberoende av kosmisk strålning, tex sandkorn, sot, saltspray och dimetylsulfid från havet, vattendroppar, iskristaller (tex kondensationsstrimmor från flyg och fartyg) mm, dvs partiklar som skapas av naturen och oss människor.
Svensmark har i laboratorium skapat joner under simulering av kosmisk strålning. Ingen tvivlar på att vare sig kosmisk strålning eller joner inte skulle kunna påverka mängden aerosoler (och därmed klimatet). Men att utifrån det säga att kosmisk strålning direkt styr mängden aerosoler är att dra en för snabb slutsats. Det finns även andra saker som påverkar mängden aerosoler (vilket du utelämnar i och med ditt påstående).
Du resonerar kring linjära kopplinga rörande vattenånga och växthusefekten. Men det är en för stor förenkling. Det finns intervall och situationer som kan approximeras men linjära samband, men inte på den skalan du föreslår.
Det brukar föreslås att vattenångan är så dominerande växthusgas att eventuella förändringar av de andra (koldioxid, metan, lustgas, ozon och freoner) är ovidkommande. Det är korrekt att vattenångans inverkan på atmosfärens optiska djup är större än de andra växthusgaserna. Men en viktig egenskap hos de andra är att de inte kondenserar vid normala atmosfärssituationer.
Om vi inte hade koldioxid, metan, lustgas och ozon utan ersatte dess bidrag till växthuseffekten med motsvarnde mängd vattenånga så skulle klimatsystemet snart kollapsa. Halten vattenånga skulle succesivt sjunka (genom kondesation/frysning nattetid och utebliven avdunstning dagtid) för att klimatsystemet till slut skulle hamna i fruset tillsånd. I sammanhanget (även om det kanske är ovidkommande i din frågeställning) så är samtliga växthusgaser viktiga för att förstå klimatsystemet.
Du upprepar din ursprungliga fråga: ”Är inte molnens huvudsakliga avkylande effekt att ta bort vattenånga från atmosfären?”. Jag tolkar det som om du menar att molnen i huvudsak kyler genom att ta bort växthusgasen vattenånga. Men du är alltså med på att moln både kan värma och kyla atmosfären (tex genom albedo), dessutom kan generera vattenånga till atmosfären, alltså inte bara minska halten vattenånga. Detta tex genom att transportera vatten (moln) från en plats till en annan där vattnet sedan förångas. Molnen är som bekant en av de stora jorkrarna i klimatsammanhang.
Du har helt rätt i att mycket i klimatsammanhang är av karaktären ”höna-ägg”. Vad kom egentligen först? Men klimatsystemet är återkopplat. Både höna och ägg finns parallellt. Temperaturen påverkar vattenångan och vattenångan påverka koldioxiden. På samma sätt påverkar temperauren i luften temperaturen i havet vilket påverkar halten koldioxid i luften vilket i sin tur påverkar temperauren i luften. Även här finns höna-ägg, men i tre steg istället för två. Naturen är komplex. En väsentlig del av komplexa system är de återkopplingar som finns och ständigt förändras.
Jag hoppas att mitt svar har rätat ut några frågetecken.
Mvh,
/Martin