Archive for the ‘Havsytans nivå’ Category

Klimatpropaganda och Hufvudstadsbladet

20/05/2019

Hufvudstadsbladet (Hbl) är svenskfinlands största dagstidning och därigenom mycket viktig för svenskspråkiga i finland.

Under det senaste året har vi genom Hbl utsatts för en ofattbar ström av klimatpropaganda först som förberedelse för riksdagsvalet i Finland och sedan som fortsättning för att lära ut korrekt röstningsbeteende inför EU-valet. Varje dag har det ingått flera artiklar med skrämselpropaganda för en snar mänsklighetens undergång och domedag.

En öppen fråga till Hbl!

Bakgrund: Vi har under det senaste året sett ett ofantligt flöde av skrämmande klimatinformation/klimatpropaganda (Peter Buchert) i Hbl:s spalter. Jag tror att många läsare skulle vara intresserade av svar på nedanstående fråga med tanke på att vi förväntas satsa miljarder på en omställning i energisystemen för att undvika ytterligare uppvärmning:

Vilken är den mekanism som gör att en eventuell ytterligare uppvärmning på en halv grad från den nuvarande kanske en grad plötsligt blir katastrofal för människor och djur och därför motiverar detta extrema focus på en obetydlig uppvärmning?

Svaret bör ställas i relation till att vi under ett dygn typiskt upplever temperaturvariationer på kanske fem till femton grader, då jag går ut på vintern kan temperaturskillnaden min kropp upplever vara fyrtio till femtio grader och ute i naturen ligger årsvariationen på femtio till sextio grader d.v.s. hundra gånger större än den lilla uppvärmning man politiskt påstår sig försöka undvika.

Svaret bör även ställas i relation till att jag upplever i princip samma klimatförändring på en halv grad om jag flyttar från Tavastehus till Helsingfors. Om jag vill bo i Helsingfors och jag vill tillbaka till en äldre tids klimat så kan jag göra det genom att flytta till en lägenhet nära toppen av något modernt tornhus i Helsingfors eftersom temperaturen sjunker ungefär en grad för varje hundra meter ökande höjd.

Lars Silen, fysiker Esbo

Jag var positivt överraskad över att inlägget faktiskt togs in den 11.5.2019  följt av ett långt svar från Hbl:s klimatskribent Peter Buchert. Orsaken till att jag nu skriver den här artikeln är att det är självklart att jag inte kan besvara Bucherts påståenden inom det utrymme som finns tillgängligt i tidningen. Jag skrev en kort kommentar till Buchert som kom in i tidningen den 20.5.

Koraller

Buchert konstaterar att ”några beräknade skillnader mellan 1,5 och 2 grader för miljön är att förlusterna i biodiversitet och ekosystem blir mindre, hälften så många arter får svårt reducerade utbredningsområden, färre arter dör ut och havsförsurningen  dödar 70-90 procent av varmvattenskorallerna vid 1,5 grader mot 99% vid 2 grader.”

Min kommentar: Intressant smörja!

Vi kan titta på verkliga mätningar.

image

Notera pH variationerna i trakten av Hainan. Vi ser i praktiken ingen förändring på 180 år. En orsak till den stabila nivån kan i detta fall förklaras med att det pressas upp djupvatten som blandas med ytvatten. Notera att pH under tidsperioder på några år kan variera med 0,4 pH utan att detta leder till någon katastrof för korallerna. Man vet dock från många områden på jorden att havsvattnets pH varierar mycket över korta tidsperioder bl.a. till följd av biologisk aktivitet.

Vi kan jämföra detta med NOAA:s mätningar från Aloha Hawai i Stilla havet.

Hawaii Carbon Dioxide Time-Series

NOAA:s mätningar visar på ett samband mellan ytvattnets pH och luftens koldioxidhalt. På 30 år har pH förändrats ungefär 0,05 enheter vilket kan jämföras med de kraftiga naturliga variationerna vid Hainan som är ungefär 8 ggr större.

Länken nedan visar ett ett enkelt experiment  där man följer pH hos havsvatten som funktion av atmosfärens CO2 halt.

På trettio år ser vi en extremt långsamt sjunkande pH men havsvattnet är fortfarande kraftigt basiskt något över 8 (neutralt pH är 7) och det finns inga teoretiska möjligheter att tillföra så mycket CO2 att vi skulle komma ens i närheten av neutralt havsvatten.  Det finns nästan oändliga mängder bufferämnen i haven i form av kalksten …

Notera den lilafärgade linjen som ger uppskattad CO2 halt i atmosfären under årmiljoner. Vi ser att koldioxidhalten i atmosfären idag ur geologisk synvinkel är extremt låg eftersom största delen av det tillgängliga kolet har bundits i kollager och kalksten. En av Greenpeaces grundare Patrik Moore har med goda argument konstaterat att människans brännande av fossila bränslen kan visa sig vara räddningen för livet på jorden. Mätningar i växthus visar att fotosyntesen inte fungerar då koldioxidhalten går under 150-200 ppm d.v.s. växterna svälter ihjäl. Under den senaste istiden då större mängder koldioxid löstes i de kallare haven låg koldioxidhalten skrämmande nära den nivå där växterna börja dö. Vi lever i en intressant tid (för att citera kineserna, då en kines önskar dig en intressant framtid så är det en förbannelse) där vi ideligen ser hur välmenande västerlänningar direkt agerar mot den natur de säger sig vilja skydda (vindkraftverk/fåglar+fladdermöss, palmolja/skövling av regnskog och arbete mot utsläpp av livets gas koldioxid).

Korallerna uppkom för ca. 500 miljoner år sedan då koldioxidhalten i atmosfären 10-20 ggr högre än idag (1000-2000%). Det verkar mycket osannolikt att en livsform som har uppkommit i en miljö med extremt hög koldioxidhalt inte skulle klara en marginell ökning av koldioxidhalten och en samtidig marginell sänkning av havets ytvattens pH. Förändringen i havets pH kan inte ens teoretiskt bli så stor att havet blir surt (det är idag klart basiskt). Peter Bucherts påstående gällande 70-90% döende av världens korallrev är ren smörja.

Det är ett känt faktum att t.ex. stora temperaturvariationer (både kalla och varma) kan leda till korallblekning där korallen byter den existerande algpopulationen, med vilken den lever i symbios , till en ny bättre lämpad för den förändrade livsmiljön. Korallblekning är normalt inte katastrofal för koraller utan korallen återhämtar sig relativt snabbt efter blekningen.

Havsytans nivå

Peter Buchert argumenterar att om vi kan hålla temperaturen vid 1,5 grader över förindustriell nivå i stället för under 2 grader så stiger havsytan stiger tio centimeter mindre. Vi kan titta på situationen i Helsingfors för att få lite lokalt perspektiv.

Havsytans_nivå_Helsingfors

Bilden visar havsytans nivå i Helsingfors sedan 1880-talet (Källa: NOAA).  Vi ser betydande årsvariationer (bruset d.v.s. bredden på den blåa kurvan) som beror av vindriktningar och hur lågtryck råkar gå över området. Kraftiga sydvästliga/västliga vindar kan pressa vatten i östersjöbassängen österut vilket ger högvatten i Finska viken. Effekten är kraftigast längst inne i Finska viken i trakten av St Petersburg där man har byggt skyddssystem just för denna situation. Denna typ av högvatten är inte kopplade till luftens CO2 halt. Den andra mekanismen för att höja havsytan lokalt är lufttrycket. En atmosfär motsvarar en vattenpelare med höjden tio meter. Ett längre stationärt högtryck kan sänka havsytan med 30-40 cm och på motsvarande sätt kan ett lågtryck som blir hängande över området höja vattennivån i ingefär motsvarande grad.  En tredje mekanism i ett innanhav med ett smalt utlopp till världshaven är naturligtvis nederbörd. Spridningen i bilden ovan d.v.s. bredden på det mätta bandet är ungefär +/- 0,45 m och denna spridning beror sannolikt i huvudsak på variationer i lufttrycket.

Den uppmärksamma läsaren ser hur havsytan i Helsingfors har sjunkit från ungefär 7.25 m år 1880 till något över 6,9 m år 2019 vilket betyder att havsytan sjunker lokalt med 2.5 mm per år till följd av landhöjningen. Notera att referenshöjden för havsytans nivå är godtycklig, vi är endast intresserade av förändringen.

Då vi betraktar NOAAs bild ovan så ser vi inget uppåtriktat blad som på en hockeyklubba. Om vi under senare år skulle ha sett en våldsam stegring i hastigheten med vilken havsytan stiger så borde havsytan i Helsingfors sluta sjunka … men detta går inte att se i bilden.

Bembölingarna (läs landets politiker) har satsat mycket krut på nya bestämmelser för att förhindra översvämningar till följd av stigande havsyta i ett område där havsytan i årtusenden har sjunkit till följd av landhöjningen.  Hbl hade i början av 1990-talet en artikel där man varnade för att havsytan (naturligtvis utan att ange tidsskala) till följd av uppvärmningen kan tänkas nå andra våningen i statsrådsborgen med hela centrum av Helsingfor översvämmat. Sedan dess, på 30 år har havsytan i Helsingfors enligt NOAAs bild ovan sjunkit ungefär 7.5 cm och av någon anledning är det väldigt sällan vi på Salutorget i helsingfors ser människor vada över ett översvämmat torg.

Djur kan inte flytta sig?

Peter Buchert konstaterar att många växter och djur inte förmår anpassa sig till en snabb klimatförändring.

Vi kan t.ex titta på sniglar. Väldigt få djur är beroende av en fullständigt stabil temperature (som vi normalt endast hittar i tropikerna med en jämn temperatur året runt på ungefär 25 grader C). I Finland varierar temperaturen under en dag ofta mer än 10 – 15 grader och växter och djur klarar denna kraftiga temperaturskillnad. Under ett år varierar temperaturen i Finland grovt taget +/- 30 grader C.  Inte heller denna totalt 60 grader temperaturskillnad verkar påverka härlevande djur och växter.

Vi kan illustrera absurditeten i Bucherts påstående på följande sätt:

Alla växt och djurarter i Finland, eventuellt undantaget arktiska fåglar och sälar, har vandrat in till landet under de senaste 12-15000 åren. I stort sett alla arter vi har i Finland har i något skede varit en invasiv art som har kommit utifrån och hittat en användbar nisch. Det faktum att en viss art inte lever i Finland bevisar inte att djuret eller växten inte skulle kunna leva här … arten har eventuellt inte ännu hunnit vandra in.

Idag är en invasiv art alla talar om den ”spanska mördarsnigeln” som kommer från sydeuropa men som inte verkar ha några problem med våra temperaturvariationer. Vilken effekt har månne en svag uppvärmning på en arts nordligaste utbredningsområde när arten är sprid över tusentals kilometer i Nord/Syd-riktning?

Antag nu att vår ”vän” mördarsnigeln uppfattar att det blir för varmt och att den vill flytta norrut. Det finns på nätet uppgifter om att mördarsnigeln kan flytta sig 50 meter under en enda natt. Antag nu att temperaturen på snigelns nuvarande ort fram till år 2100 förväntas stiga med en halv grad. Hinner månne snigeln sätta sig i säkerhet?

Snigeln behöver krypa en sträcka på ungefär 100 km norrut för att klimatet skall bli ungefär en halv grad kallare. Hur lång tid tar det då för snigeln att sätta sig i säkerhet längre norrut? Antag att snigeln kryper norrut under en månad varje år med ovanstående hastighet 50 m/natt. Hur många år tar det snigeln att sätta sig i säkerhet?

Svar: Ungefär 66 år d.v.s. snigeln har gott om tid att bilda famil på vägen och att hålla ett antal sabbatsår. Notera att snigeln naturligtvis kan krypa mycket mer än 30 dagar per år vilket personer som drabbats av snigelplågan är väl medvetna om.

Peter buchert konstaterar i Hbl den 20.5 angående exemplet ovan att jag tydligen inte vet något om ekologi. Min uppfattning är att detta gäller Peter Buchert. Exemplet snigel visar hur bred den klimatzon är inom vilken en snigel kan leva. Mördarsnigeln klarar av att leva inom ett latitudområde (syd/nord) med bredden åtminstone 3000 km. Det är då självklart att en liten temperaturvariation i medeltemperaturen som totalt domineras av väder- och årsvariation inte kan vara avgörande.

Jag är naturligtvis villig att ändra åsikt om någon kan ange en djurart som lever på våra breddgrader och som är akut utrotningshotat till följd av en liten temperaturstegring på en halv grad. Vad heter djuret och vilken är mekanismen bakom det akuta utrotningshotet?

Utrotningshotade djur

Peter Buchert konstaterar att färre arter dör ut om vi lyckas hålla uppvärmningen under 1,5 grader.

Hur är det nu med utdöenden? Media för kritiklöst fram vilka uppgifter som helst. WWF (som Buchert gärna lånar material av) talar om 100 000 arter per år. Det är naturligtvis fråga om en gissning i vilken man inbegriper alla arter från blåval till virus och där de flesta antagna utdöenden gäller okända arter som aldrig biologiskt har blivit artbestämda. Om man börjar titta på verkliga kända arter som har dött ut så ser det inte trevligt ut men under de senaste åren finns det mycket få arter som har dött ut. På Wikipedia (horror) hittade jag följande lista över utdöda djur under tidsperioden Holocen. Jag uppfattar att listan eventuellt är relativt trovärdig eftersom Wikipedia normalt har en rätt kraftig bias i riktning katastrof. Då man tittar på listan så ser man att det har dött ut relativt få djur i riktigt modern tid efter att medvetenheten om vikten av att bevara livets mångfald har spritt sig globalt. Den senaste utdöda(!) arten (Vietnamesisk noshörning) jag hittade var från 2010 men det är då fråga om utdöende inom ett lokalt område. Orsaken till utdöendet var inte klimatförändring utan jakt/tjuvjakt. Om jag uppfattar saken korrekt så finns motsvarande noshörning fortfarande på Java även där utrotningshotad men inte utdöd frågan blir då varför arten anges som utdöd i Wikipedia? Om jag rensar bort omkullfallna och döda träd i min skog och hackspettarna försvinner från den … skall jag då meddela att det har skett ett lokalt udöende i Esbo till Wikipedia?

Jag stötte nyss på en intressant artikel om det Spanska Lodjuret. Artikeln konstaterar att arten är akut utrotningshotad och konstaterar att arten antagligen kommer att utrotas inom 50 år till följd av klimatförändringen. Då man läser vidare i artikeln så upptäcker man att det Iberiska Lodjurets population minskade dramatiskt till följd av att tillgången till det viktigaste bytesdjuret (kanin) kraftigt minskade. Orsaken till att bytesdjuren minskade i antal var för mycket jakt eventuellt kombinerat med sjukdom hos byteskaninerna.

Iberian lynx

Bilden är klippt från artikeln ovan.

Naturligtvis måste man lägga in ”klimatförändringen” i artikeln för att författarna skall kunna få forskningsanslag i framtiden:

”Klimatförändringen kommer att vara den sista spiken i kistan konstaterar huvudförfattaren Miguel Araújo och hans kolleger.”

Ett grundlöst antagande då författarna själva har angett att grundproblemet är brist på mat se ovan … där människan är huvudansvarig genom alltför omfattande jakt.

Länkar:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2015JC011066

https://www.pmel.noaa.gov/co2/file/Hawaii+Carbon+Dioxide+Time-Series

https://static-ssl.businessinsider.com/the-iberian-lynx-will-go-extinct-in-50-years-2013-7

 

 

Havens uppvärmning stigande havsyta

27/11/2018

Det här är ett försök att uppskatta hur stor den termiska havsytehöjningen är utgående från kända bakgrundsdata. Kontakta mig gärna om du hittar grova felaktigheter. Notera att det här är en överslagsberäkning (back on the envelope). Vi är intresserade av storleksordningen.

Världshaven är jordklotets värmeregulator eftersom 70% av jordens yta är hav. Världshavens vämekapacitet är många hundra gånger större än atmosfärens värmekapacitet.

Världshaven är intressanta genom att temperaturprofilen botten –  yta är precis tvärtemot vad man intuitivt skulle vänta sig. Världshavens bottenskikt är kallare än ytan vilket är en följd av att vattnets täthet (vikt per kubikmeter) minskar då temperaturen sjunker mot +4 grader för att därefter börja öka igen. Den här egenskapen hos vatten är orsaken till att planeten inte är i huvudsak en isklump med ett tunt lager ytvatten nära ekvatorn.

Vattnets täthetsförändring som funktion av temperaturen skapar en effektiv mekanism för värmetransport från tropikerna till polerna. Varmt vatten transporteras på ytan mot polerna. Då havsis bildas vid polarområdena sjunker kallt och saltrikt vatten ner mot havsdjupen och rinner tillbaka mot tropikerna längs havets botten.

Haven har en annan mycket effektiv värmeregulator som leder till att havsytans temperatur vid tropikerna ytterst sällan går över ca. 28 – 30 grader C. Då det tropiska havet värms kommer avdunstningen från havsytan att öka och stora mängder vatten förs upp i atmosfären som ånga varvid det bildas moln som reflekterar bort solljus till rymden.  Vattenångan är samtidigt en extremt god värmetransportör som effektivt transporterar värme från ytan till ca. 10 km höjd där värmen strålar ut i rymden.

De två värmeregulatorerna ovan aranterar att hvsytans temperatur vid nordliga breddgrader sällan går mycket under 0 grader C eftersom det bildas ett isolerande isskikt vid lägre temperaturer och tropiska hav värms inte över 28-30 grader C eftersom det ger upphov till kylande åska på eftermiddagarn. Om mera värme strålar in till tropiska hav så leder detta till att eftermiddagens åskväder förskjuts en aning mot en tidigare tidpunkt på dagen och havsytans temperatur ändras mycket lite.

Kontroll av havens temperaturtrend

Det finns många sätt att kontrollera havens temperaturtrend. Den skenbart enklaste metoden är extremt svår i praktiken d.v.s. att mäta temperaturen på olika djup i havet och beräkna trender för hela havet. Problemet är att havets medeldjup är ca. 3500 meter och det finns helt enkelt inte ännu tillräckligt mycket pålitliga mätningar för att man skall kunna få fram en pålitlig trend. Försök görs hela tiden (en artikel i The Guardian) .

Något om hur extremt små/stora tal noteras inom naturvetenskaperna:

Vattnets temperaturutvidgningskoefficient (längd) är ungefär 0.0000293 per grad C. Det är väldigt jobbigt att skriva ner ett stort antal nollor före ett tal eller många nollor efter ett tal. Man har av denna orsak förenklat saken så att man anger de signifikanta siffrorna som ett decimaltal t.ex. ovan 2.93 och sedan anger man hur många nollor man skall sätta före eller efter detta tal för att få fram det ursprungliga talet. I ovanstående fall blir utvidgningskoefficienten:

0.0000293 = 2.93/100000 = 2.93/(10*10*10*10*10) = 2.93/10⁵ = 2.93*10⁻⁵ = 2.93E-5

På motsvarande sätt kan vi kompakt uttrycka världshavens totala (uppskattade) vikt:

1.37E21 kg vilket kan skrivas som:

1.37*10²¹ kg vilket blir:

1.37*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10*10

1.37* 1 000 000 000 000 000 000 000 kg vilket alltså blir:

1370000000000000000000 kg

Multiplikation/division  av stora tal blir enkla:

121000000*3140000 = 1.21*3.14*10⁸*10⁶= 1.21E8*3.14E6 = 1.21*3.14E(8+6) = 3.79E14

Antalet nollor får vi genom att addera exponenterna d.v.s. indexen över 10 eller talen efter E.

 

Egenskaper hos vatten

Vatten är ett rätt komplicerat ämne vad gäller expansion. Vid 10 ⁰C är utvidgningen ungefär 2.93E-5 per ⁰C. Då temperaturen sjunker så sjunker också expansionskoefficienten för att vid 4 grader C ligga på noll och därefter börjar vattnet igen att utvidga sig.  Största delen av havet har en temperatur nära 4 grader C d.v.s. expansionen är mycket liten inom detta intervall.

Vi kan göra en enkel mycket konservativ (d.v.s. den överdriver den termiska expansionen) överslagsberäkning av hur mycket havsytan stiger till följd av stigande temperatur. En grov överdrift fås t.ex. genom att anta att havets nuvarande temperatur skulle vara +10 grader C. Frågan blir då hur mycket havsytan stiger för varje grad temperaturen ökar.

dh = h*dT*a

dh = havsytehöjning i meter

h   = havets medeldjup 3500 meter

dT = temperaturstegringen i grader celsius eller Kelvin.

a   = längdutvidgningskoefficient vid +10 ⁰C = 2.93E-5/⁰C

Då vi lägger in talvärden får vi:

dh = 3500m*1⁰C*2.93E-5/⁰C = 0.1 m

Vi ser att den termiska expansionen är helt försumbar för alla förväntade havstemperaturer. Den lilla årliga stegringen 2-3 mm/år  vilket motsvarar ca. 20 cm på hundra år skulle kräva att hela havets medeltemperatur skulle stiga med 0.66 grader på hundra år. Vi ligger lång från den nivån.

Uppskattning av hur mycket havet värms idag

Man har grovt uppskattat att det i haven lagras en energimäng på ungefär 8.5E21 J/år.Mängden låter, och är, ofantlig. Frågan blir då hur mycket hela havet värms upp per år om trenden fortsätter under en lång tid framår.

Vi vet att världshavens totala massa är ungefär 1.37E21 kg.

Imbalans i havens energi-innehåll är ungefär33E22 J på 30 år. Ur detta kan vi då vi känner havets massa beräkna temperaturstegringen då vi vet att värmekapaciteten hos vatten är 4.18 J/g⁰C. Temperaturstegringen per år blir då ungefär:

dT = /33E22J/30år)/(1.37E24g*4.18J/g⁰C) = 0.00192 ⁰C/år

Min personliga åsikt är att uppskattningen är grovt i överkant eftersom haven värms uppifrån och stigande yttemperatur leder till ökande avdunstning och snabbare värmeförlust via konvektion till rymden. Vattentemperaturen under ca. 1000 m djup ligger mycket nära fyra grader d.v.s. utvidgningskoefficienten är mycket nära noll. Detta betyder att nedanstående beräkning överskattar den verkliga havsytehöjningen ca. 3 ggr.

Vi kan nu beräkna hur mycket havsytan stiger till följd av termisk utvidgning av havsvattnet som långsamt blir varmare.

dh = 3500m*0.00192⁰C/år*2.93E-5/⁰C = 1.98E-4 m/år = 0.2 mm/år

Korrektion för att två tredjedelar av havsdjupen har en längdutvidgningskoefficient mycket nära noll ger då:

dh = 0.3*0.2 mm/år = 0.06mm/år vilket torde ligga långt under vad vi idag kan mäta.

Är det här faktiskt något det lönar sig att vara orolig över 6 – 20 mm på hundra år? Det korrekta värdet torde ligga betydligt närmare 6 mm/århundrade än 20 mm/århundrade.

Osäkerheten i uppskattningarna gällande stigande havsyta ligger på uppskattningsvis 1.5 mm/år vilket är ungefär 25 gg större än den ovan uppskattade termiska havsytehöjningen.

 

Rötmånadshistorier ”Fake News” i Hbl sommaren 2018

11/09/2018

Den här artikeln är en något utvidgad variant av ett debattinlägg till en finlandssvenska huvudtidningen Huvudstadsbladet. Inlägget refuserades vilket jag antar beror på att det ingår konkret kritik mot tidningen och ett konstaterande att det Hbl skrivit är att betrakta som ”Fake News”. Den största skillnaden mellan den här artikeln och debattartikeln till Hbl är att jag kan använda illustrationer på vebben vilket inte är möjligt i Hbl. 

Hbl:s ”Fake News” marknadsfördes så här:

Fig. 1.  Hbl:s ”Fake News”.

Vi har under rötmånadstiden nästan dagligen kunnat följa med klimatnyheter i Hbl med rafflande rubriker. Sommarens varma sköna väder har gjorts till något vi borde vara rädda för eller hellre skämmas över. Skall jag som läsare tro på Meteorologiska institutets chef Juhani Damski och på att Hbl vet vad de talar om eller skall jag uppfatta skriverierna som dagens populära ”Fake News”?

Hbl konstaterar lördagen den 18.8 att temperaturen mellan 1880 och 2010 har sigit med 0,85 grader och att temperaturen i Finland stigit ännu mera vilket i sig sannolikt stämmer.

Fig. 2.  Bredden på det horisontella strecket tvärs över termometern motsvarar över hundra års temperaturstegring.

Bildens källa:”https://4k4oijnpiu3l4c3h-zippykid.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2018/08/Context2-220×126.png”

Enligt IPCC (*) kan mänsklig inverkan på temperaturen inte urskiljas över de normala variationerna före ungefär 1950. Efter ca. 1975 uppfattar IPCC att merparten d.v.s. över 50% är mänsklig inverkan. Temperaturen i världen, enligt Hbl, har stigit med ca. 0,6 grader C sedan 1975. Ca. 50% av detta är mänsklig uppvärmning d.v.s. 0,3…0,4 grader som vi alltså teoretiskt eventuellt kunde göra något åt. Finns det någon som helst orsak att kasta miljarder och åter miljarder på en petitess av den storleksordningen då landets temperatur varierar +/-30 grader varje år?

Meteorologiska Institutet har en vebbsida (**) som visar temperaturtrenden i två välskötta Finska meteorologiska stationer Sodankylä och Kaisaniemi i centrum av Helsingfors. Sodankylä, en ostörd station på landsbygden, har en temperaturtrend över perioden 1908 – 2017 på ca. 1,25 grader per århundrade av vilket igen kanske en fjärdedel eventuellt är mänsklig påverkan om vi antar att IPCC:s gissning att en mänsklig påverkan kan börja urskiljas ca. 1950 stämmer.

Det är intressant att notera att årsvariationerna i medeltemperaturen är så stora att alla årsmedeltal utom några extremt låga temperaturer i början av 1900-talet ryms inom gränserna två standardavvikelser d.v.s. hela mätserien ryms med god sannolikhet inom ramen för naturlig variation. Skrämmande? Absolut eftersom våra politiker kastar miljarder på något som inte är mätbart med en konventionell utetermometer och en temperaturstegring som inte går att urskilja med hjälp av våra egna sinnen. Det är också skrämmande att en tidigare pålitlig nyhetskälla (Hbl)  tydligen inte längre går att lita på.

Fig 3.  Årsmedeltemperaturerna i Sodankylä sedan 1935.

Hbl konstaterar att havsytan har stigit med 19 cm på strax över hundra år. Uppgiften stämmer men vägt mot vinklingen i fig. 1 är detta ”Fake News”. Hur påverkar detta oss? Skall vi fortfarande tro på Hbl:s uppgifter från 1990 talet då Hbl talade om att havsytan kunde stiga till andra våningen i statsrådsborgen? Varför ser vi inte idag permantenta murar med sandsäckar på Salutorget?

Svaret är naturligtvis att havsytan har stigit med ungefär 15-20 cm/århundrade i århundraden. Man kan inte se någon acceleration i havsytans höjning d.v.s. vi ser ingen förändring alls under de senaste århundradena för vilka det finns mätningar. Hbl beskriver detta som att ”Klimatkrisen är här”.  Var är krisen då ingenting går att se? Uppgiften som sådan är sann men den marknadsförs som katastrofal vilket är Hbl:s ”Fake News”.

Fig. 4.  Havsytans nivå  Helsingfors sedan 1880. Trenden är att havsytan idag sjunker med 22 cm per århundrade. Påståendet att det skulle finnas stora risker för översvämningar till följd av stigande havsytenivå i Helsingfors där havsytan sjunker är ”Fake News”.

Vår landhöjning mäts i förhållande till världshavens yta vilket betyder att vi de fakto inte ser någon förändring alls, landhöjningen fortsätter i stort sett i samma takt som förut. Den intressanta frågan är dock varför Hbl lyfter fram den stigande havsytan med ”Klimatkrisen är här” havsytan har stigit med 19 cm. Är tanken månne att man försöker visa att det inte heller här finns någon katastrof på lur … eller är det fråga om ”Fake News” där man använder människors brist på kunskaper till att göra läsarna rädda för en ”stigande havsyta” som hos oss fortsätter att sjunka? En stigande världshavsyta som har stigit sedan slutet på istiden och sällan så långsamt som nu.

För att havsytan skulle stiga en meter i Helsingfors under de närmaste åttiotvå åren (dvs. till år 2100) måste vi med början från idag se en havsytehöjning i världshaven på (1000 + 0.82*220)/82 mm/år= 14.4 mm/år (notera att jag har använt NOAA:s värde för stegringen i havsytan som är större än Hbl:s värde vid beräkningen). Vi skulle då i södra finland kunna se havsytan stiga märkbart på en generation … ingenting går att se. Inte ens i Österbotten är havsytans nivåförändring så snabb … men där sjunker havsytan nästan så snabbt och om trenden i fig 4 fortsätter så måste man nog fortsättningsvis varje generation flytta bryggor i österbotten eftersom havet drar sig tillbaka  (notera att havsytan sjunker med ca 10 mm/år i österbotten).

(*)   AR4 WG1 SPM fig 4.

(**) FMI: http://ilmatieteenlaitos.fi/vuositilastot

Global uppvärmning klimatkänslighet och havsytans nivå

30/10/2017

Bakgrund

Vi har under de senaste årtiondena sett en lång rad av domedagsprofetior . Den idag populära varianten är att jorden till följd av ökande koldioxidhalt i atmosfären går mot en snar värmekatastrof som kommer att lägga världens kustområden under vatten och leda till ett okänt antal döda i värmeslag.

Den här artikeln är en fortsättning på en diskussion på FaceBook som startade från en länk till klimatupplysningen.se:
http://www.klimatupplysningen.se/2017/10/19/forskarna-tonar-ned-koldioxidens-betydelse-klimatforandringen/#.WejlNu7eGeV.facebook

I denna tråd diskuterades den såkallade klimatkänsligheten d.v.s. hur mycket jordens temperatur borde stiga vid en fördubbling av koldioxidhalten. Artikeln hänvisar till ca. 40 olika uppskattningar av klimatkänsligheten och det verkar finnas en trend mot ett relativt lågt värde. Den intressanta frågan är naturligtvis hur man skall få ett grepp om klimatkänslighetens ungefärliga storlek. Man brukar definiera klimatkänsligheten som:

dT = lamda * RF

där RF är såkallad ”forcing” som brukar ges som:

RF = 5.35*ln(co2/co2ref)

En enkel överslagsberäkning t.ex. genom att använda satellitdata från 1980 – 2017 (vi gör en överslagsberäkning, det är alltså inte kritiskt hur vi väljer intervallet). En överslagsberäkning ger resultatet:

lamda = 0.52

För en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären skulle det beräknade värdet på lamda ge en temperaturstegring på ungefär:

dT = 0.52*5.35*ln(co2_dubblad/co2_1980)
dT = 0.52*5.35*ln(678/339) = 1.92 C

Klimatforskaren Rahmstorf, som jag uppfattar som en alarmist, gjorde motsvarande uppskattning från förindustriell tid till vår tid och han beräknade uppvärmningen till 2.1 C.  Min uppskattning är antagligen tillräckligt god då IPCC:s uppskattning ligger mellan 1.5 och 4.5 C för en fördubbling av CO2-halten i atmosfären.
Knappast skrämmande och sannolikt på alla sätt en positiv uppvärmning då alla faktorer tas i beaktande.

Överslagsberäkningen är naturligtvis inte hela sanningen. En uppvärmning leder till att mera vatten avdunstar från världshaven vilket gör att luftfuktigheten ökar vilket i sin tur, eftersom vattenånga är en växthusgas, bör leda till en förstärkning av växthuseffekten … problemet är att vattenångan i atmosfären finns i tre olika former (aggregationstillstånd) gas (vilket förstärker växthuseffekten), som dimma d.v.s. vatten i form av små droppar (moln) samt i form av is. Vatten i form av moln eller iskristaller kommer att reflektera bort stora mängder av infallande ljus i vilket det största energiflödet från solen finns. Vi har idag inte den kunskap som behövs för att med säkerhet säga om den återkoppling vi får via vattenånga är positiv eller negativ. Om återkopplingen är negativ så kommer klimatkänsligheten att minska d.v.s. temperaturstegringen till följd av ökande koldioxidhalt blir lägre än väntat. Om återkopplingen är positiv så kommer temperaturstegringen att bli större än det beräknade värdet.

Havet som termometer

Avsikten med den här artikeln är att använda havsytans nivå som en termometer som mäter jordens temperatur genom vattnets expansion då det blir varmare.  Det är skäl att notera att uppskattningen av temperaturstegringen blir mycket grov eftersom vi helt enkelt inte har tillgång till alla data vi behöver:

  • Inverkan från avsmältning från glaciärer
  • Inverkan från användning av grundvattenreserver
  • Inverkan från invallning och torrläggning av havsområden
  • Inverkan från vattnets termiska expansion då temperaturen stiger. Det är denna punkt vi studerar nedan.

Det finns olika uppskattningar om ovanstående parametrar men en uppskattning är att den observerade havsytehöjningen beror till 1/3 av termisk expansion och resten är avsmältning och andra orsaker. Vi kan använda detta till att göra en grovuppskattning av hur mycket havet värms upp per år. Vi kan också uppskatta hur mycket energi som borde lagras i havet per år utgående från förändringen i havsnivån.

Bakgrundsdata

Havens medeldjup uppskattas till 3688 m.

Havens totalyta (70% av jordytan) är ungefär 3.60E+14 m².

Vatten värmekapacitet 4180 J/kg C

Vatten längdutvidgningskoefficient 6.9 E -5 /K

Det finns olika uppskattningar om hur snabbt världshavens yta stiger. Någon form av koncensus säger att stegringen är ca. 3 mm/år vilket jag personligen uppfattar vara taget rätt grovt i överkant eftersom detta helt skulle stoppa upp landhöjningen vid den egna stranden 0.3 m/100 år. Mätstationerna för mätning av havsnivån indikerar inte en så snabb plötslig höjning av havsytan. Ett exempel är Stockholm där man i likhet med Helsingforstrakten i Finland har landhöjning efter istiden på ungefär 0.35 m/århundrade som långsamt avtar av naturliga orsaker.

78_high

Fig. 1  Bilden visar hur havsytan långsamt ”sjunker” i Stockholm till följd av landhöjningen efter istiden. Notera också hur trenden ser helt oförändrad ut sedd över det senaste århundradet. Om vi upplever en extrem  uppvärmning till följd av ökande koldioxidhalt i atmosfären … varför kan vi inte se detta i t.ex. ovanstående bild. Trenden är densamma som den har varit i över hundra år. Notera att en kraftigt stigande havsyta borde synas som bladet på en hockeyklubba vinklat uppåt i bilden. Vi ser inget sådant.

Vi kan nu titta på hur stor uppvärmning av havet vi behöver för att få en signifikant höjning av havsytan. Havet värms uppifrån så att synligt ljus tränger ner i vattnet och sedan förvandlas till värme. Ljus tränger ner till kanske 100 m medan huvuddelen av energin absorberas i de första 30 m av ytskiktet. Vi hittar också, utgående från havens temperaturprofiler, en undre gräns vid ca. 1000 m djup där temperaturen inte i praktiken förändras utan den ligger på en konstant temperatur om ca. 4 C.

320px-annual_mean_temperature_change_for_land_and_for_ocean_nasa_gistemp_2017_october

Fig. 2  Uppskattning av världshavens yttemperatur sedan 1950 (NASA GISS).

En typisk temperaturfördelning i världshaven ges av:

m1u2-sf20fig2-520summer202620winter20temp

Fig. 3  Temperaturfördelningen i världshaven. Notera hur temperaturen når ett någorlunda konstant värde vid ca. 700 – 1000 m djup (ca. 4 grader). Kallt vatten fylls på vid polerna och detta vatten har en temperatur på ca. 4 grader C. Det sker en mycket långsam blandning av det varma ytvattnet och det kalla bottenvattnet.

Vi kan nu utnyttja temperaturprofilen till att uppskatta hur stor den årliga temperaturstegringen i världshaven måste vara för att havsytan skall stiga med ett givet värde. Temperaturprofilen visar att vi inte behöver bekymra oss om havet nedanför ca. 1000 meter eftersom temperaturen går mot ett konstant värde som bestäms av vattnets maximala densitet. Inverkan från termisk utvidgning av havsvattnet kommer alltså från ett ca. 1 km tjockt varmt ytvatten.

Längdutvidgningen i ett material ges av:

dL = alfa * dT * L

där:

alfa är längdutvidgningskoefficienten 6.9*E-5 /K.

L är det aktiva djupet uppskattat till ca. 1000 m

dT är den behövliga uppvärmingen i ytskiktet i grader C (eller K).

Vi löser dT ur formeln ovan och får då:

dT = dL/(alfa*L)

Notera att temperaturstegringen är störst i ytskiktet för att sedan falla mot det konstanta 4 grader på över 1000m djup. Resultatet är att det värde vi beräknar blir grovt i överkant eftersom ytskiktet inte uppvärms homogent. Vi ser idag uppgifter om att havsytan stiger med ca. 3 mm/år även om uppskattningarna varierar mellan ca. 1mm/år och ca. 3.5 mm/år. Ytterligare har man gjort en uppskattning att den termiska utvidgningen idag utgör ca. 1/3 av det totala värdet på höjningen av havsytan.

Om vi accepterar höjningen av havsytan 3.2 mm/år och accepterar att 2/3 av stegringen är till följd av smältande glaciärer och pumpning av grundvatten som på slutändan hamnar i haven och andra faktorer så får vi:

dL = 1.07 mm/år till följd av termisk utvidgning.

För att detta skall vara riktigt måste hela ytskiktet på 1000 m värmas upp med ungefär:

dT = 1.07E-3 m/(6.9E-5 /K * 1000m) = 0.0155 K/år

Om vi beaktar att stegringen är störst vid ytan för att linjärt gå mot 4 grader vid 1000 m djup så måste vi fördubble temperaturstegringen för att få en tillräckligt stor höjning av havsytan se bild 3 ovan. Vi får då ungefär dT = 0.03 C / år.

Vi kan jämföra detta med trenden hos havsytans temperatur (se fig. 2) som under tiden 1950 – 2017 ger en årlig temperaturstegring på ca. 0.009 grader per år. Vi ser alltså att den observerade temperaturstegringen är ungefär en tredjedel (1/3) av vad den skulle behöva vara för att vi skulle få den angivna totala havsytehöjningen på 3.2 mm/år.

Om ovanstående grova överslagsberäkning är korrekt så kan man endast dra slutsatsen att det angivna värdet för stigande havsyta sannolikt har överdrivits åtminstone  2 … 3 ggr.

Vi kan kontrollera riktigheten genom att jämföra vårt värde med ett värde man har fått från tidvattenmätare. Ett medelvärde för 11 uppskattningar ger en stegring av havsytan med ungefär 1.87 mm/år (ca. 19 cm/århundrade).  Vi bör igen använda samma uppskattning att 1/3 av detta värde är termisk utvidgning d.v.s. 0.62 mm/år. Vi kan nu kontrollera hur stor temperaturstegring det behövs för att den termiska utvidgningen skall höja havsytan med 0.62 mm/år.

dT = dL/(alfa*L)

dT = 0.62E-3m/(6.9E-5/K*1000m) = 0.009 K  (grader C)

Det är intressant att notera att detta exakt motsvarar den mätta trenden för havsytans temperatur. Vi bör dock sannolikt göra samma korrektion som tidigare  d.v.s. anta en ungefär linjär temperaturfördelning ner mot 1000 m djup och vi får då 0.018 C/år. Värdet är då ungefär dubbelt större än den observerade vilket tyder på att någon eller en kombination av nedanstående punkter kunde gälla:

  • Uppskattningen att 1/3 av stegringen i havsytans nivå är termisk utvidgning är alltför hög och ett riktigare värde skulle vara t.ex. 1/6.
  • Den uppskattade stegringen i havsytans nivå ligger i den undre kanten av uppskattningarna från kustbaserade mätare (Gomiz and Lebedeff 1987) .
  • Satellitmätningar av havsytans nivå stämmer inte överens med resultatet från konventionella havsnivåmätare (tidal gages) utan uppskattningen är nästan dubbelt större än resultatet från direkta mätningar. Satellitmätningarnas korrektioner har diskuterats rätt mycket och någon klar koncensus finns inte. Under senare år har satellituppskattningarna trimmats uppåt … är det möjligt att dessa justeringar är fel?

Jag avslutar denna artikel med att knyta tillbaka till kommentaren om klimatkänsligheten till följd av ökande koldioxid eftersom vi ovan har utnyttjat temperaturdata gällande havsytans temperatur (NASA GISS) som visar en högsta uppskattningen av temperaturstegring av alla de allmänt utnyttjade globala temperaturuppskattningarna. Min avslutningsfråga blir då:

Då 70% av jordens yta är vatten så borde vi inte då vid beräkning av klimatkänsligheten hellre använda havsytans globala temperaturanomali än mätstationer på land som störs av t.ex. värmeläckage från bebyggelse UHI (Urban Heat Island). Världshaven dominerar vädersystemen och påverkar kraftigt temperaturen på land.

Klimatkänslighet utgående från havsytans temperatur

Vi utgår från den välkända formeln för temperaturförändring till följd av stigande koldioxidhalt i atmosfären (se ovan):

dT = lamda * RF

där:

dT är temperaturstegringen till följd av ökande växthusgaser.

lamda är klimatkänslighetparametern.

RF är påverkan från växthusgaser (radiative forcing).

Vi har dessutom följande uttryck för RF:

RF = 5.35*ln(CO2/CO2_ref)

Då vi kombinerar dessa och löser lamda får vi:

lamda = dT/(5.35*ln(CO2/CO2_ref))

Vi tar världshavens uppvärmning ur figur 2 och uppskattar detta till ungefär 0.6 grader då vi noterar att svansen vid 2016-2017 sannolikt beror på en kraftig ”eEl Ninjo” d.v.s. vi gör en linjär uppskattning av temperaturen. År 1950 var CO2-halten ungefär 307 ppm och 2017 ungefär 404 ppm. Vi lägger in talvärden och beräknar lamda:

lamda = 0.6/(5.35*ln(404/307))

lamda = 0.408

Vi kan nu utnyttja det beräknade värdet på lamda för att få en uppskattning av hur mycket temperaturen skulle stiga vid en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären:

dT = lamda*5.35*ln(614/307)

dT = 0.408*5.35*ln(2) = 1.5 grader C

Skrämmande? Nej! Klimatkänsligheten är så låg att vad vi än gör så kommer vi att ligga under den godtyckliga politiska gränsen 2 C. Politikerna har alltså gjort en helgardering där de inte kan förlora däremot är ju klimatfrågan perfekt för att flytta över pengar i de rikas fickor på de fattigas bekostnad. Klimatfrågan är politiskt omsatt i en ny form av utvecklingsbistånd där man via Världsbanken förbjuder uländerna industrialisering och ett fungerande energisystem oftast baserat på kol med hänvisning till ett ickeproblem.

Det finns naturligtvis de som konstaterar att ovanstående beräknade värde på klimatkänsligheten inte är korrekt då uppvärmningen kommer att leda till större avdunstning och mera vattenånga i atmosfären. Vattenånga är i likhet med CO2 en växthusgas … problemet är att vattenånga förekommer i tre olika aggregationstillstånd i atmosfären nämligen vattenånga, vattendimma (moln) och iskristaller (moln). Vi kan inte ännu övertygande uppskatta om ökande molnighet ger positiv återkoppling till följd av mera växthusgas eller negativ återkoppling till följd av att mindre solljus når jordytan. Min uppfattning är att om vi inte ännu kan bestämma återkopplingens förtecken så är det bäst att utgå från det okorrigerade beräknade värdet ovan.

Källor:

  1. Havsnivåmätere (tidal gages) http://sealevel.colorado.edu/content/tide-gauge-sea-level
  2. Havsytans nivå: http://www.ioc-sealevelmonitoring.org/
  3. Stockholm : http://www.psmsl.org/data/obtaining/stations/2131.php
  4. Världshavens temperaturprofil University of Havai: https://manoa.hawaii.edu/exploringourfluidearth/physical/density-effects/ocean-temperature-profiles/compare-contrast-connect-vertical-profiles-ocean
  5. Havsytans temperatur: https://www.epa.gov/climate-indicators/climate-change-indicators-sea-surface-temperature

 

 

Hur mycket stiger havsytan

27/03/2009

Denna tråd kommer att behandla hur man mäter förändringar i havsytans nivå och hur man har kommit fram till dagens antaganden om dagens trend.


Pointman's

A lagrange point in life

THE HOCKEY SCHTICK

Lars Silén: Reflex och Spegling

NoTricksZone

Lars Silén: Reflex och Spegling

Big Picture News, Informed Analysis

This blog is written by Canadian journalist Donna Laframboise. Posts appear Monday & Wednesday.

JoNova

Lars Silén: Reflex och Spegling

Climate Audit

by Steve McIntyre

Musings from the Chiefio

Techno bits and mind pleasers

Bishop Hill

Lars Silén: Reflex och Spegling

Watts Up With That?

The world's most viewed site on global warming and climate change

TED Blog

The TED Blog shares interesting news about TED, TED Talks video, the TED Prize and more.

Larsil2009's Blog

Lars Silén: Reflex och Spegling

%d bloggare gillar detta: