CO2 som klimagass - forutsetninger og begrensninger. Oddbjørn Engvold Institutt for teoretisk astrofysikk Universitetet i Oslo

Transkript

1 CO2 som klimagass - forutsetninger og begrensninger Oddbjørn Engvold Institutt for teoretisk astrofysikk Universitetet i Oslo Foredrag for Senior Teknologene 20. nov. 2012

2 CO2 som klimagass - forutsetninger og begrensninger Kort om faktorer som styrer klima Spektral fordeling av stråling i vår atmosfære Atmosfærens struktur og drivhuseffekten Absorpsjon og emisjon knyttet til CO2 Enkle beregninger med CO2 som klimagass Målinger av temperatur og CO2 Usikkerheter knyttet til klimamodeller Vitenskap og politikk

3

4 Strålingskurver

5 Her ses spektralfordelingen av den infrarøde strålingen fra jordatmosfæren tatt med en Nimbus satellitt i 1974

6 This shows an emission spectrum of the US Standard Atmosphere containing 380 ppmv of CO 2 calculated with the MODTRAN program. The spectral locations of various greenhouse gases are shown.

7

8

9

10 De lysgrønne linjene i de to figurene ovenfor viser to av temperaturprofilene som er tilgjengelig med MODTRAN programmet for, henholdsvis, 1976 US Standard Atmosphere (venstre) og Tropical Atmosphere (høyre).

11 Den lysgrønne linjen i figurene til venstre angir temperaturprofilen for, Tropical Atmosphere. Utstrålt energi W fra et nivå med areal A i atmosfæren med temperatur T er gitt ved Stefan-Boltzmanns lov: W = σ A T ⁴

12 The lower left diagram shows the rotational lines of the P, Q and R branches, with band heads around 15 µm

13 Emisjonsspektret beregnet for 1976 US Standard Atmosphere med CO 2 innhold som svarer til 380 ppm. Forandringen i emisjonsprofilet for 760 ppm er tegnet inn med blå penn.

14 Forhold som styrer CO2-bidraget til drivhuseffekten: Atmosfærens vertikale temperaturforløp som skyldes dens adiabatiske konvektive natur. Forløpet styres i noen grad av atmosfærens vanndampinnhold, men svarer jevnt over til omkring 6⁰C/km. Største delen av troposfæren er ugjennomsiktig for varmestrålingen fra land og hav i det kraftig absorberende spektralbåndet til CO2 ved bølgelengde rundt 15µm. Siden det absorberende, tåkelignende atmosfærelaget allerede er optisk tett vil en endring i atmosfærens CO2 innhold ikke kunne føre til hverken mer eller mindre absorpsjon av varmestrålingen, men det vil i hovedsak føre til at utstrekningen av det ugjennomsiktige laget endres. CO2 molekylenes bidrag til oppvarming, eventuelt avkjøling, av atmosfæren er gitt ved temperaturen som rår i den høyden hvor det optisk tette tåkelignende laget er blitt gjennomsiktig.

15 Målinger av atmosfærens temperatur og CO2 innhold

16

17 Themperatures and CO2 content measured from ice core drillings from Vostok, Antarktis, the past years (Petit, J.R., et al, 2001)

18 Rekonstruert temperatur og atmosfærisk CO2, basert på iskjernen fra Grønland (Humlum, Geologisk Nyt 2011). Diagrammet viser at atmosfærisk CO2 ikke har hatt stor nettoeffekt på den globale temperatur i den nåværende mellomistid. Eksempelvis viser CO2 de siste år stadig stigning, mens temperaturen likevel synker. Dessuten ses ingen samtidig variasjon i temperatur og CO2 i forbindelse med de markante temperaturtopper, som opptrer med års mellomrom, spesielt tydelig de siste år.

19 Figuren viser globale endringer av CO2 i atmosfæren siden 1980 (grønt), global overflatetemperatur i havene (blå) og global lufttemperatur (rød). Legg merke til at grønn kurve ligger etter både blå og rød kurve. Humlum et al., 2012

20 Correlation coefficient between DIFF12 monthly surface air temperatures (a: GISS; b: HadCRUT3), sea surface temperature (c: HadSST2) and global atmospheric CO2, for different lags of CO2. The maximum positive correlation is found for CO2 lagging 9.5 months behind GISS, 10 months behind HadCRUT3 and 11 months behind HadSST2. Numbers in parentheses show the maximum positive correlation coefficient and the associated time lag of CO2 in months.

21 Hva sier det internasjonale klimapanelet om usikkerheter i sine modeller?

22 Følgende sitater fra Climate Models and Their Evaluation, IPCC AR4 - Chapter 8 er eksempler på klare uoverensstemmelser mellom hva forskerne selv uttaler om usikkerheter og problemer knyttet til de matematiske klimamodeller og konklusjonene omkring påliteligheten av scenariene om framtidige klimaendringer som gis i Summary for Policymakers : FAQ 8.1 (p.601): Nevertheless, models still show significant errors... This is partly due to limitations in computing power, but also results from limitations in scientific understanding or in the availability of detailed observations of some physical processes. Significant uncertainties, in particular, are associated with the representation of clouds, and in the resulting cloud responses to climate change. Consequently, models continue to display a substantial range of global temperature change in response to specified greenhouse gas forcing. From : What does the accuracy of a climate model s simulation of past or contemporary climate say about the accuracy of its projections of climate change? This question is just beginning to be addressed, exploiting the newly available ensembles of models. From : Typically, however, models used for numerical weather prediction are run at higher resolution than is possible for climate simulations. Evaluation of such forecasts tests the models representation of some key processes in the atmosphere and ocean, although the links between these processes and longterm climate response have not always been established.

23 Formidling av klimakunnskap Til og fra politiske beslutningsansvarlige Medienes holdning og rolle Kobling av politikk, ideologi og vitenskap

24

25 Eksempler fra avstemningen under IPCCs 10. sesjon til WORKING GROUP I, i Paris, 29. januar 1. februar, (Earth Negotiations Bulletin published by the International Institute for Sustainable Development) On language stating that anthropogenic greenhouse gas increase has very likely caused most of the observed increase in global temperature, China and Saudi Arabia proposed using the term qualifying the probability of very likely, suggesting the use of likely or increasingly very likely. New Zealand, UK, Norway, Switzerland, Argentina, US, France, Canada, Australia, Germany, Austria, Japan, Kenya, Sweden, and the Coordinating Lead Authors opposed this suggestion. On text noting high decadal variability in Arctic temperatures, Canada, supported by Norway, suggested removing a specific reference to a warm period observed from 1925 to The Coordinating Lead Authors explained that climate skeptics often point to this warm spell to question the IPCC for not acknowledging such warm spells. Participants agreed to keep the reference.

26 May 2012 Most Downloaded from Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics Articles The long sunspot cycle 23 predicts a significant temperature decrease in cycle 24 by Jan-Erik Solheim Kjell Stordahl Ole Humlum