torsdag, april 12, 2007

Upptäckten av växthuseffekten skulle förklara istiderna

Svante Arrhenius ville med koldioxidteorin komma med en bättre förklaring av istiderna än den astronomiska teorin. Trots mätningar av månstrålningen från 1880-talet var beviset för växthuseffektens storlek till största delen teoretiskt. Men dagens teori bygger inte längre på empiriskt grundade kvantifieringar av strålningseffekterna på detta sätt. Den vill vinna tilltro genom modellberäkningar som stämmer med observerade temperaturer.

Att koldioxid och vattenånga tar upp värmestrålning upptäcktes av John Tyndall 1859. Men det var svensken Svante Arrhenius (1859-1927) som lanserade hypotesen att istiderna kunde ha orsakats av variationer i luftens koldioxidhalt - t ex genom vulkanutbrott eller förbränning av kolhaltiga meteoriter. Arrhenius' syfte med växthusteorin var att gendriva teorin att istiderna orsakades av astronomiska faktorer (jordens växlande förhållande till solen). Dessa förhållanden hade upptäckts av James Croll (1821-1890) men hans teori stämde inte särskilt väl med med observerade data, påpekade Arrhenius i Philosophical Magazine 1896. Det dröjde tre årtionden innan Milutin Milankovitch kunde lägga fram en ny och övertygande astronomisk teori för istiderna.Under tiden fick koldioxidteorin på (idag) felaktiga grunder ett visst erkännande.

För att klara att motbevisa den astronomiska teorin behövde Arrhenius kunna visa att temperaturförändringar av istidsstorlek kunde orsakas av realistiska förändringar av koldioxidhalten i atmosfären. Utgångspunkten var studier av geologen Arvid Högbom (1857-1939) som berörde koldioxidcykeln och speciellt koldioxidhalten i luften i ett geologiskt perspektiv. Arrhenius tänkte sig att temperaturen måste ha varierat mellan +8 grader och -5 grader i förhållande till den aktuella medeltemperaturen. Dessutom måste koldioxidhalten ha kunnat variera med 50 procent uppåt och nedåt under istidscyklerna, vilket bekräftades som plausibelt av Högbom vid en föreläsning i slutet av 1894.

Några adekvata empiriska data om hur mycket olika halter av koldioxid och vattenånga höjer atmosfärens temperatur fanns inte trots att Tyndalls experiment kunde upprepas och göras bättre. Arrhenius tillgrep då en originell omväg. Han tillgodogjorde sig resultaten från den amerikanske strålningsexperten Samuel P Langley (1834-1906) och dennes mätningar av månens strålningsintensitet i det infraröda området 1885-87 med hjälp av en speciell termometer kallad 'bolometer'. En annan förenkling som Arrhenius vidtog var att han antog att instrålningen mot jordytan från månen ledde till samma absorptionseffekter som utstrålningen.

Men Langleys mätningar måste ha varit felaktiga eller oprecisa - mätningarna i olika vinklar med olika luftmängd kan inte ha varierat tillräckligt. Men utan dessa hade teorin knappast tagits på allvar. Arrhenius kompletterade sina data med en matematisk modell för hur ökad koldioxidhalt skulle påverka vattenångan i atmosfären (som han antog skulle öka med konstant luftfuktighet) och tillsammans öka temperaturen. Han gjorde också korrektioner för jordens albedo. Resultatet, publicerat i Philosophical Magazine and Journal of Science 1896, blev följande:
Arrhenius' resultatredovisning i Philosophical Magazine 1896

En minskning av koldioxidhalten med en tredjedel (till 2/3 av dagens nivå) skulle sänka temperaturen med 3,2 grader C. En ökning med en faktor 1,5 skulle öka temperaturen med 3,4 grader, med faktorn 2,0 med 5,7 grader, med 2,5 med 7,4 och med 3,0 med 8,4 grader. Källa: Arrhenius: Naturens värmehushållning, Nordisk Tidskrift 14, 1896, s 121-130 (efter en föreläsning av Arrhenius 3 feb 1896).

Vi ser här att en ökning med 50 procent först från 2/3 till 1,0 skulle ge en höjning med 3,2 grader, från 1,0 till 1,5 med 3,4 grader och från 2,0 till 3,0 med 2,7 grader. En fördubbling från 1,0 till 2,0 skulle ge 5,7 grader och en fördubbling från 1,5 till till 3,0 med 5,0 grader. I huvudsak ser vi ett logaritmiskt men något avtagande samband (det är dock osäkert eftersom värden större än faktorn 1,5 anses vara extrapolerade).

Man kan misstänka att Arrhenius kalibrerade sin modell på ett sätt att den skulle vara förenlig med jordens faktiska medeltemperatur som han då angav till 15 grader. Men Langleys data anses idag som alltför otillförlitliga. Okritiska bedömare anser dock att en fördubbling av koldioxidhalten, som enligt Arrhenius skulle ge 5,7 grader i temperaturökning, inte är så fel när dagens beräkningar kommer fram till omkring 3,0 grader. De 5,7 graderna beskrivs ofta som mellan 5 och 6 eller "drygt 5". I själva verket kan Arrhenius inte varit riktigt nöjd med sina resultat eftersom en minskning av koldioxidhalten med en tredjedel inte rimligen skulle kunna räcka för att framkalla en ny istid genom temperaturminskningen med 3,2 grader. Han försökte också extrapolera effekterna ner mot en halvering. Dessa otillräckliga haltvariationer påpekades också av geologen Thomas Chamberlin i en kritisk artikel 1897.

Konsekvensen av istidsförklaringsambitionerna blev att variationerna uppåt blev alltför stora i ett historiskt perspektiv. Men i själva verket hade Arrhenius inte kunnat ta hänsyn till flera ytterligare faktorer som påverkar klimatet - såsom effekterna på molnbildningen, vindarnas och havsströmmarnas transport av värme mot polerna samt den stora effekt som sensibelt och latent värmeflöde (konvektion och avdunstning) orsakar. Efter vad som sägs enligt underhandsuppgifter från S Manabe kom Arrhenius fram till i sig helt felaktiga resultat genom att han underskattade vattenångans absorptionsförmåga och sålunda vattenångans återkopplingseffekt, vilken dock motverkas av värmetransporten genom konvektion. Resultatet blev därför genom två fel som motverkade varandra inte helt uppåt väggarna.

Det anmärkningsvärda med Arrhenius' beräkningar är dock att de trots inslaget av empiriskt innehåll ändå är till största delen teoretiska och anpassade efter det önskvärda resultatet. Men dagens motivering för koldioxidteorin är ännu mer teoretisk. Några mätningar av strålningen genom atmosfären förekommer inte längre som grund i dagens växthusteori utan dessa har ersatts med kvantfysiska modellberäkningar. Varför duger inte empiriska resultat längre? Och hur vet vi att inte även dagens modellberäkningar är anpassade efter vad Arrhenius försökte visa? Det är denna osäkerhet som gör att vi inte borde låta oss övertygas utan ytterligare sakliga argument. Det var ändå så att IPCC i sin rapport 1996 ända till strax före publiceringen hade med följande skeptiska formulering:
"Nor has any study quantified the magnitude of a greenhouse gas effect or aerosol effect in the observed data - an issue of primary relevance to policy makers."
Enligt vad bl a D T Avery vid Hudson-institutet uppger fanns denna formulering (och några andra) med i den godkända rapportens kapitel 8 men togs bort strax före utgivningen. Det är naturligtvis viktigt för IPCC att inte så explicit medge att koldioxidteorin inte är kvantitativt bevisad om man skall få opinionen med sig. Det auktoritetsargument som bygger på kvantfysikens olika rön men som aldrig förklaras närmare var inte då (och inte heller nu) särskilt övertygande.

I själva verket är koldioxidteorin i princip svagare underbyggd nu än på Svante Arrhenius tid. Han försökte ändå grunda sina modellberäkningar på Langleys kvantitativa mätningar. Idag är denna empiri ersatt med tron att modellberäkningar som kan förmås att någorlunda väl överensstämma med observerade temperaturväxlingar kan bevisa växthusteorin - åtminstone med "stor sannolikhet".

Andra bloggar om: , , , , , , , , intressant.se

Etiketter:

14 Comments:

At 13 april, 2007 02:10, Blogger Per-Olof Persson said...

Datan från iskärnor är värdelös

Professor Zbigniew Jaworowski anser att datan från iskärnor som IPCC:s arbete bygger på är värdelös. Det har antagits att infrysta luftbubblor inte förändrar sig över tiden och därför kan halten av koldioxid i atmosfären mätas från tidigare historiska skeden. Det är därför som diagram över halten av koldioxid liknar en liggande hockey-klubba.

Jaworowski anser att isens tryck minskar halten av koldioxid i luftbubblorna eftersom koldioxid är 70 gånger mer lättflyktig än kväve och 30 gånger mer lättflyktig än syre. Han anger också att ett tjugotal olika kemiska processor kan förekomma, att rinnande vatten kan förekomma även vid låga temperaturer samt att uppborrningen i sig kan påverka iskärnan.

Artikel "CO2: The Greatist Scientific Scandal of our Time" kan laddas ned här:

http://www.larouchepub.com/eiw/public/2007/2007_10-19/2007-11/pdf/38_711_science.pdf

Intressant att notera är att halten av koldioxid inte är högre idag än tidigare. Under tiden 1880-1940 ökade den globala temperaturen med 0,5 grader. Under denna period visade direkta mätningar att CO2 ökade från 290 till 440 ppm. Detta är 60 ppm högre än vad som uppmäts idag, dvs 380 ppm. 1940-70 minskade den globala temperaturen med 0.3 grader och CO2 sjönk till 330 ppm. Halten av CO2 är således lägre idag än 1940.

Orsaken enligt Jaworowski är att när temperaturen ökar så ökar halten av koldioxid men med en eftersläpning. Havets förmåga att innehålla koldioxid minskar med ökande temperatur och vice versa. När temperaturen ökar så frigörs koldioxid från haven in i atmosfären. Jaworowski anser också att naturen själv släpper ut 97 % av all koldioxid och människan endast 3 %. Jaworowski anser att växthuseffekten till 95 % beror på vattenånga i atmosfären och att människan har ökat växthuseffekten med 0,12 %, dvs med 0,01 grader.

 
At 13 april, 2007 03:47, Anonymous Fredrik said...

För att förstå relevansen av matematiska modeller behöver man förstå modell-forskarens situation, från hypotes till papper:

1) Forskaren gör en s k systemidentifikation, dvs letar fram alla tänkbara orsakskedjor som är relevanta för den förutsägelse man vill göra.

2) Eftersom dessa orsakskedjor är många, försöker forskaren skala ned modellen så långt som möjligt, med goda motiveringar. En enklare modell är att föredra för a) att den är enklare att förstå, och b) för att en enkel förklaring är att föredra framför en komplicerad (Occams rakniv).

3) Forskaren formulerar modellen i ett antal kopplade diffekvationer, innehållande ett antal parametrar.

4) Ju fler parametrar som kan justeras, desto godtyckligare resultat kan uppnås. Om parametrarna motsvarar uppmätta värden ökar trovärdigheten. Modellens resultat kan också peka på vikten av att fastställa vissa okända parametrar med mätningar. I det sämre fallet innehåller modellen parametrar som inte kan mätas (åtminstone inte praktiskt), s k "fudge factors". Har man sådana är det lättare att justera sina resultat till ett "önskat" resultat.

5) En god vetenskapsman har inget "önskat" resultat, hon vill bara presentera något som leder kunskapen framåt. Men nu sitter hon där med en modell som kan vridas och vändas på, och ska publicera. Det bästa för forskarkarriären är att skicka sina alster till en journal med hög impact factor, t ex Nature eller Science, som vänder sig till hela academia, inte bara forskarens eget fält. För att publicera i dessa måste man ha något att komma med, ett tydligt budskap med signifikanta observationer, komplicerade antingen-eller resonemang duger ej. Ofta hjälper det om man har något i budskapet som är "buzz" just nu, t ex "Bayesian" eller "consciousness" om det är neurovetenskap.

6) Forskaren väljer sina parametrar så att hennes chanser att publicera i Nature eller Science maximeras.

Håller ni med om arbetsgången, modelleringsforskare där ute?

Vad gäller klimatmodeller, bygger dessa mest på fluiddynamik, vad jag förstår, och de har ett antal fudge factors. Fysikalisk/bio-kemiska förlopp är ej medtagna.

Det vore högintressant att läsa en artikel som diskuterar dessa fudge factors.

Richard Feynman kallade tron på datorsimuleringar för "a disease". Eller som Freeman Dyson sagt om klimatmodeller, "They do not even begin to describe the world we live in".

Modeller kan vara användbara ibland, men man måste förstå vad de säger och inte säger om verkligheten.

 
At 13 april, 2007 10:00, Anonymous Olaus Petri said...

Oavsett vad som är mest troligt kommer CO2-teorin att bli en verklig milstolpe i vetenskapshistorien. Men inte för dess vetenskpliga pregnans utan för de enastående kunskpssociologiska mekanismer som den sätter i rörelse.

Fredrik visar med tydlighet hur beroende objektiv forskning är av både subjektiva strategiska val och politiska påtryckningar.

Och detta gäller redan innan du hinner till laboratoriet. Alla som någon gång suttit med exempelvis Vetenskapsrådets ansökningsformulär, vet hur tankarna går: hur skall jag få pengar? Fingrar fuktas och sträcks upp för att kunna vända kappan åt rätt håll.

Jag är visserligen inte naturvetare men hos oss ordnades det till och med seminarier med anledning av det famösa "genuskrysset", alltså hur skall vi göra för att få könspenningar? Många bra projektidéer blev demolerade för att "vi" visste att det måste in genus om anslag skulle beviljas.

Tack för en mycket bra och intressant postning Danne!

mvh

OP

 
At 13 april, 2007 15:54, Blogger RMgX said...

Är det någon som känner till hur stor ändringen i infallande solstrålning varit de senaste 50 åren eller så? Det är ju definitivt en faktor som påverkar temperaturen på jorden så jag antar att man redan räknat med denna ändring ( om någon).

Addressen till the greatest scientific scandal of our time
går via larouchepub.com
med tanke på det skrattretande material som Lyndon Larouches följare brukar stå och dela ut, så är jag inte så säker på att det är en seriös peer reviewed tidning.

 
At 14 april, 2007 17:49, Blogger A.R.Yngve said...

För att korrekt uppskatta solens "output" bör man väl mäta temperaturförändringar på andra planeter i solsystemet som inte har atmosfär och följaktligen inte KAN ha "drivhuseffekt".

Då har vi nånting konkret att gå efter.

Förresten, varför är så många människor främmande för tanken att solens energiutstålning inte skulle vara totalt oföränderlig i miljarder år? Dess sammansättning ändras ju hela tiden genom fusionsprocessen.

 
At 14 april, 2007 20:39, Anonymous Thomas Palm said...

Här är en figur över hur energiutstrålningen från solen ändrats under de åt man haft satelliter som kunnat mäta den.
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Solar.Constant.Variations.1978-2003.jpg
(För att veta att det är förändringar i solen och inte i atmosfären man mäter måste man utanför denna). Som synes finns ingen trend som kan förklara den observerade uppvärmningen.

Lyndon LaRouche är inte så känd i Sverige, men EAP som är hans svenska dotterorgansation har många träffat på. LaRouche är en farlig sektledare som haft betydande politiskt inflytande bl a genom att publicera diverse anti-miljöböcker som sedan citerats i flera led. Att Jaworowski låter publicera sig där är en stark varningssignal. Hans påståenden om hur koldioxidhalten skall ha åkt jojo under 1800-talet och början av 1900-talet för att sedan av en egendomlig slump övergå till en stadig ökning just när man började med pålitliga beräkningar bekräftar att han inte är trovärdig.

Får jag sedan föreslå att Danne går iväg till universitetet och gör en litteratursökning på hur man mäter strålning genom atmosfären och använder den för att kalibrera sina modeller. Speciellt när man skall försöka förstå moln är det en mycket komplicerad affär där man samtidigt skall mäta energiflöden på marken, infallande solljus och reflekterat ljus för att kunna bedöma hur mycket energi moln absorberar. Det är inte så att allt bara hänger på teoretiska beräkningar.

 
At 14 april, 2007 22:30, Anonymous Bertil said...

Jordens årsmedeltemperatur varierade mycket kraftigt under tiden mellan de två senaste istiderna. Den kunde variera med upp till 5 grader inom loppet av 10 år. Under vår nuvarande period har temperaturen varit extremt konstant och många forskarare anser att det är grunden till människans snabba utveckling.
Solkonstanter och andra mätningar under några tiotal år är ointeressanta. Jämförelser över några miljoner år är användbara.

 
At 15 april, 2007 19:38, Blogger RMgX said...

Betil hur är mängden infallande strålning inte intressant, den har en direkt påverkan på temperaturen, det kan bl.a. ses i att vi har årstider.
Hade man sett en ökning i intensitet i strålningen från solen på någon procent och under samma period sett en ökning i temperatur hade det varit helt naturligt.
Data över några miljoner år?
Hur hade du tänkt få sådan data, analyser av fossil?
Vilken data kan påvisa temperaturvariationer i princip på årsbasis för flera tusen år sedan. Jag visste inte att möjligheten fanns att göra sådanna exakta mätningar i efterhand. Är det årsringar i fossila träd det handlar om eller?

 
At 16 april, 2007 16:13, Blogger Danne Nordling said...

Det finns uppgifter som visar att solinstrålningen har ökat hyggligt i takt med temperaturvariationerna under 1900-talet i arktis (W W Soon).

Att solen skulle kunna ha betydelse för uppvärmningen visas också av uppgiften att planeten Mars har blivit 0,65 grader varmare, vilket inte kan bero på mänsklig påverkan.
/DNg

 
At 16 april, 2007 19:19, Anonymous Thomas Palm said...

Danne, varför skulle just klimatet i Arktis styras av solfläckar och på vilket sätt skulle det förklara en global uppvärmning? Det som kännetecknar den temperaturkurva Soon valde är ju just att den inte ökat till skillnad från den globala temperaturen.

Soon verkar helt enkelt ha letat igenom klimatdata tills han hittat några som matchar soldata, vilket inte är oväntat att man kan givet att det finns ett antal olika soldata att välja mellan (solinstrålning, antal solfläckar, längd på solfläckscykeln), ett otal regioner och lite olika sätt man kan filtrera data för att få likheten att se än bättre ut.

Klimatet förändras helt naturligt på andra planeter också. På Pluto blir det t ex varmare för att det håller på att bli sommar, på Jupiter har det skett en ändring i stormarna som ändrar temperaturfördelningen mellan ekvator och poler etc. Mars uppvärmning kan även den förklaras:
http://klimat.wordpress.com/2007/04/09/notis-global-uppvrmning-p-mars/
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2005/10/global-warming-on-mars/

 
At 29 maj, 2007 17:07, Anonymous David Lenefors said...

Jag vill testa en grej på alla er som är skeptiska till klimathotet. Det är er fulla rätt att ifrågasätta även om jag inte håller med er men tycker ni inte att vi borde använda oss av en försiktighetsprincip?

Om det är så att en stor majoritet av världens främsta klimatforskare anser att det föreligger ett reellt hot i en snar klimatförändring, borde vi då inte försöka undvika detta hot även om det senare skulle visa sig falskt?

Skulle ni vilja att er "skit i att göra nåt om man inte är 100% säker på att hotet finns"-metod ska användas även vad gäller militära hot? I så fall bör ni förespråka omdelelbar nedrustning av den svenska militären, ja hela den Europeiska.

Vi lever ju trots allt i efterkrigstiden. Vi kan inte vara säkra på att det kommer att bli fler krig här så då måste vi väl sluta spendera 2,5% av vår globala BNP på militära utgifter?

Har jag tolkat er världsuppfattning rätt?

 
At 30 april, 2009 10:38, Anonymous yuri said...

Mer artiklar och info om EAP, Europeiska Arbetarpartiet, och Lyndon LaRouche:

Why Lyndon LaRouche is a fraud!

http://american-lycurgus.blogspot.com/

http://www.laroucheplanet.info

 
At 15 mars, 2010 22:08, Anonymous Anonym said...

Hello,nice post thanks for sharing?. I just joined and I am going to catch up by reading for a while. I hope I can join in soon.

 
At 23 maj, 2010 01:39, Blogger Danne Nordling said...

Hittade en kommentar till Arrhenius på TCS (http://www.theclimatescam.se/2010/05/09/om-feedback-och-klimatets-kanslighet/#comments) av Pehr Björnbom:

"Om Arrhenius hade haft rätt data för koldioxidens absorption av värmestrålning skulle han alltså i stället ha kommit fram till att fördubbling av koldioxiden ger 1,5 grad varav 1 grad är koldioxidens direkta effekt och 0,5 grad är återkopplingen från vattenångan. Givetvis har Arrhenius även haft stora fel även i vattenångans absorption av värmestrålning så resonemanget haltar, men Rahmsdorf och Zedillo får det att låta som om Arrhenius kunde beräkna klimatkänsligheten nära nog överensstämmande med dagens klimatmodeller vilket är helt fel.

Klimatmodellernas 1 grad från koldioxid och 2 – 5 grader från feedback är något helt annat än Svante Ahrrenius resultat på 2 – 4 grader från koldioxiden och 1 – 2 grad från feedback."
/DNg

 

Skicka en kommentar

<< Home