Klimatförändringarna enligt läroböckerna II

En kvalificerad lärobok för universitetsstudenter kan inte förklara hur växthusteorin hänger ihop och inte ge belägg för underlaget. Man kan dock räkna ut att teorin förutsätter att hela uppvärmningen sedan år 1900 beror på mänsklig påverkan. Men det redovisas ingenstans. Det är inte seriöst.

Här kommer en fortsättning av referatet av vad läroböckerna skriver om klimatförändringarna och växthuseffekten. Utgångspunkten är boken av J Bogren et al (2006) som avbildas i artikeln 28/2, vilken handlade om redovisningen av klimatförändringarna de senaste 10 000 åren. De tre författarna erkände att dagens temperaturvariation inryms inom de tidigare naturliga variationerna. Men hur visar de att det ändå finns en betydande växthuseffekt och därmed att det inte kan vara fråga om nåon påtaglig naturlig variation bakom temperaturökningen? En komplettering görs med information från andra liknande böcker.

"Växthuseffekten" besår egentligen av två delar - en naturlig och en antropogen (orsakad av människan). Den naturliga består i att olika gaser i atmosfären inklusive vattenånga kan ta upp främst långvågig strålning (infraröd) varvid en uppvärmning sker. Denna effekt påvisades av John Tyndall vid laboratorieexperiment 1859. Den kortvågiga solstrålningen omvandlas till långvågig när den reflekteras mot jordytan och leder till att jordens atmosfär blir 30 grader (ev 32) varmare än eljest (dvs -18 grader).

Genom mänskliga utsläpp av främst fossil koldioxid men också metan, lustgas, "freoner" och ozon förstärks den naturliga uppvärmningen vilket oegentligt kallas den antropogena växthuseffekten. En adekvatare benämning skulle vara "isoleringseffekten" eftersom en analogi med ett hus som är välisolerat blir varmare än ett oisolerat om samma värmemängd alstras av t ex en eldstad.

Utgångspunkten för beräkningar av växthuseffekten är den s k solarkonstanten som innebär en instrålning från solen i medeltal under året på 1 370 W/m2. Hur denna fastställs upplyser läroböckerna inte om. Däremot visas med en matematisk formel hur denna fördelas på jordens globformade yta, vilken blir 342 W/m2 i kortvågig instrålning.

De tre författarna anger sedan att av denna instrålning absorberas ca 170 W/m2 vid jordytan och ca 70 W/m2 i atmosfären. Detta baseras på delvis osäkra "modellberäkningar". Direkta mätningar (hur anges ej) har gett en mindre absorption vid markytan, ca 150 W/m2. Författarna skriver "trots omfattande arbeten . . . är kunskapen inte fullständig inom detta fält".

Så vitt jag kan se hoppar författarna över att ca 100 W/m2 av instrålningen reflekteras ut genom jordens s k albedo. Detta reflexionsförhållande brukar annars anges till ca 30 procent, dock utan upplysning om hur det har räknats fram. Författarna går sedan över till att beskriva den långvågiga strålningens storlek som utan någon grund anges motsvara 125 W/m2 i "strålningsdrivning" (vid klart väder). Vad detta betyder för strålningen i helhetsperspektivet anges inte. Siffran används enbart för att bestämma de olika gasernas relativa bidrag till den naturliga växthuseffekten där vattenångan svarar för 75 av 125 W/m2 eller 60 procent, kanske ev 80 procent (överlapp för olika våglängder har beaktats). Vid mulet väder är den naturliga växthuseffekten totalt 86 W/m2.

Vad detta betyder för den naturliga temperaturförhöjningen på 32 grader tas inte alls upp trots att den naturliga slutsatsen av hela strålningsresonemanget borde ha utmynnat i hur resultatet blir dessa 32 grader. Något i stil med att mätningar i laboratorier visat att en värmestrålning med 1 W/m2 höjer temperaturen så mycket att det uppräknat till hela lufthavet betyder 0,28 grader. Det verkar dock föga troligt att något sådant värde skulle hjälpa eftersom man också måste veta hur molnbildningen påverkar uppvärmningen - tydligen både genom reflexion utåt och nedåt samt genom att absorptionen sjunker till 69 procent (86/125).

Läsaren förleds nu att göra föjande rekonstruktion av vart instrålningen på 342 W/m2 tar vägen (klart väder): albedo 30 %, utflöde via absorption i vattenånga 29 %, via absorption i GHG 7 % och uttransport genom sensibelt och latent värmeflöde ("konvektion och avdunstning") 34 %. Men något sådat försök till översikt gör inte författarna.

Den förhöjda växthuseffekten

Istället återkommer författarna till frågan 90 sidor längre fram i boken. Där jämför man den naturliga växthuseffekten som nu anges till 125-150 W/m2 med den antropogena (brukar jämföras med år 1750). Denna sägs utan närmare referenser "beräknas" till 2,4 W/m2 (varav koldioxiden står för 1,5W). Syftet med detta är enbart att visa att osäkerheten är stor när vi har att göra med en så liten storhet i relation till den naturliga - den antropogena effekten är knappt 2 procent av den naturliga, vilket illustreras av nedanstående diagram:

Dessa 2-3 W/m2 i antropogen GHG-effekt motsvarar alltså bara 0,7 procent av instrålningen till atmosfären, 1 procent av instrålningen till jordytan och 1,6 procent av den naturliga växthuseffekten. Att exakt beräkna en så liten relativ del är alltså svårt. Fortfarande är också återkopplingseffekterna från vattenångan svårfångade och det är inte ens helt klart i vilken riktning de går, i varje fall om man också skall kalkylera med den likaledes svårfångade molnbildningen. Dessutom tillkommer osäkra förändringar i albedot samt en del andra mindre effekter från ozon, aerosoler och kondensationsstrimmor från flygplan - se nedanstående diagram:

Hur kommer man då fram till vad uppvärmningen från en strålningsökning på 2,4 W/m2 skulle kunna bli? Det enda som sägs om uppvärmningen är en hänvisning till IPCC:s uppgift om ca 3 (1,5-4,5) grader vid en fördubbling av koldioxidhalten (s 172). Mot detta ställer författarna dessutom att enligt vissa forskare skulle fördubbling bara innebära 0,3 grader och inte 2,5 grader som ofta anförts (s 178).

Man säger dessutom indirekt att en höjning av koldioxidhalten efter den senaste istiden från 200 ppm till 280 (+40 %) höjde temperaturen med 1,2 grader (s 111). Det tyder på att koldioxiden bara stod för en femtedel av temperaturuppgången på närmare fem grader (fig 3.2. i boken). Figur 3.3 i boken (fr Vostock-kärnan) visar emellertid en uppgång med åtta grader, vilket reducerar effekten till 15 procent. Resten är då "naturliga" förändringar där jordbanans förändringar är en del. Men någon antydan till hur bestämningen av andelen skulle ha skett ges inte.

Ytterligare en uppgift utan referens ges om vad en fördubbling av koldioxidhalten "i sig" beräknas ge är den gängse på 1,2 grader, vilken brukar återkomma i de flesta andra böcker avsedda för lekmän. Här anges (s 81) dessutom att det råder "konsensus" om siffran 1,2. Men läsaren hade kanske förväntat sig att författarna hade kunnat redogöra för hur en antropogen ökning av koldioxiden med en tredjedel i enlighet med denna siffra (och 1,5 W/m2) borde ha ökat temperaturen med 0,5 grader. (Det anses att sambandet mellan haltökning och temperaturökning inte är linjärt utan logaritmiskt, den första tredjedelen ger därför 0,5 grader, den andra 0,4 och den tredje 0,3 grader = 1,2. Detta framgår dock inte av boken.)

Nu förleds läsaren att själv spekulera kring följande tre beräkningar:

1. Växthusgaserna ger 6,7 grader vid ökning med 1/3

Om GHG ger upphov till 20 procent av den natruliga växthuseffekten (se ovan), som höjer jordens temperatur med 32 grader, svarar de för 6,4 grader. En ökning med 1/3 (som har inträffat fram till nu och med logaritmiskt samband) ger då 2,7 graders ökning. Om detta dessutom förstärks genom posiv återkoppling från vattenånga med 2,5 gånger (3,0/1,2) blir ökningen 6,7 grader. Det verkar orimligt.

2. Växthuseffekten förstärks 1,6 procent som ger 1,3 grader

Den antropogena effekten är 1,6 procent av den naturliga, som ger 32 grader högre temperatur. Då får vi 0,51 grader som med återkoppling 2,5 gånger ger 1,28 grader.

3. Modellerna ger efter 1/3 haltökning 1,3 grader

De nya modellerna som IPCC granskat har ett genomsnitt på 3 graders ökning vid fördubbling av koldioxiden inklusive återkoppling (tidigare 2,5 grader). När halterna nu ökat med 1/3 kommer med logaritmiskt samband temperaturökningen att bli 1,26 grader.

När inte författarna ger någon vägledning till hur de givna siffrorna över strålningen i W/m2 skall kunna omvandlas till temperaturökning kan läsarensjälv göra beräkningarna 1 och 2 där den första verkar vara felaktig. Den andra ger samma resultat som modellerna men det kan vara en sinkadus.

Hur stämmer modellerna med verkligheten?

Sedan år 1700 har temperaturen stigit med närmare 1,3 grader enligt kurvan redovisad av A Moberg et al (bloggen 9/2) kompletterad med diagrammet i Naturvårdsverkets bok. Det kan förefalla som om växthusteorin därmed vore konsistent eftersom den utvisar knappt 1,3 grader. Men tre faktorer tillkommer som något förvrider bilden.

För det första har temperaturen fram till början av 1900-talet stigit med ca 0,4 grader då effekten från GHG måste ha varit obetydlig. För det andra anses aerosoler ha dämpat strålningseffekten med drygt 20 procent (0,5 W/m2 enligt diagrammet ovan). Det betyder att vi inte skall kunna se mer än en temperaturökning på 1,0 grader idag.

För det tredje ansågs det tidigare att det skulle ta ganska lång tid för en beräknad temperaturökning skall slå igenom i atmosfären. Haven har en avkylande effekt. Om detta får vi ingen konkret upplysning från de tre författarna. Däremot skrev Bert Bolin i boken Hotet om klimatförändringfrån 1993 att denna dämpning kan beräknas till 40 procent. En komplettering med denna fördröjning är helt nödvändig för att rädda teorin. Då skulle teorin säga att uppgången borde ligga på 0,6 grader idag. Det stämmer någorlunda med IPCC:s senaste uppgift om en ökning med 0,74 grader på 100 år.

Självklart borde resultatet bli att uppgifterna från IPCC är konsistenta. Det som är svårt att förstå är istället varför inte heller en kvalificerad lärobok vare sig ger en sammanhängande bild av etablerade klimatresonemang eller ger belägg för hur ingångsparametrarna beräknats. Läsaren frågar sig huruvida klimatologerna verkligen skulle vara kapabla att beskriva den klimatteori som det skulle råda enighet om.

Den fråga som ändå kvarstår beskriver författarna när de redogör för IPCC:s genomgång av olika studier:

"De allra flesta av dessa studier har detekterat en signifikant förändring av klimatet och visar att det inte är troligt att den observerade uppvärmningstrenden helt och hållet skulle vara av naturligt ursprung." (s 167)

Visst är det svårt att efter Tyndalls experiment hävda att växthusgaser inte har någon som helst effekt på temperaturen. Det vi vill veta är hur stor (eller liten) denna effekt är. En indikation på att gängse beräkningar är överdrivna är det faktum att en naturlig ökning av temperaturen pågår sedan 1600-talet som inte utan vidare kan antas ha upphört år 1900. Att då introducera en teori som förklarar att all uppvärmning sedan dess är antropogen förefaller inte vetenskapligt seriöst. Och än mer förtroendesänkande är att man inte ens ger uppgifter som visar detta öppet. Istället krävs att man skall behöva föra ovanstående inte helt enkla resonemang.

Andra bloggar om: växthuseffekten, global uppvärmning, global warming, koldioxidutsläpp, istider, temperaturvariationer, miljö, politik, IPCC, klimatfrågan, klimatförändringar, klimatpolitik på intressant.se

Fortsättning: Analys av temperaturutvecklingens orsaker 13/3-07