Teoreettisena vertailukohtana käytettävän ideaalisen mustan kappaleen säteilystä on runsaasti tarjolla tietoa, tässä yksi linkki:
http://www.astro.utu.fi/zubi/radiat/black.htm
Kyse siis yli 100 vuotta vanhasta perusfysiikasta.
Kun tarkastellaan Stefanin-Boltzmannin lakia, niin havaitaan kappaleen säteilemän lämpöenergian olevan suhteessa lämpötilan neljänteen potenssiin.
Mitä tämä tarkoittaa maapallolla? Tämä tarkoittaa mm. sitä, että maapallon keskilämpötila voi vaihdella joissain rajoissa säteilytasapainon vallitessakin vakioisen auringon kanssa. Ja miksi näin on, se johtuu siitä, että maapallo ei ole pistemäinen eikä tasalämpöinen, vaan eri alueet voivat olla eri lämpötiloissa jne.
Esimerkki mustan kappaleen säteilystä:
Jos meillä on kaksi pintaa molemmat lämpötilassa 15,0°C, niiden keskimääräinen lämpösäteily on 391 W/m^2.
Jos taas toinen pinta on 5,0°C ja toinen 25,0°C, niiden keskilämpötila on sama kuin edellä: 15°C, mutta keskimääräinen lämpösäteily 394 W/m^2. Sama säteilymäärä lähtee, kun molemmat pinnat ovat n. 15,5°C lämpötilassa.
Vaikka säteilyenergiaero on pienenkö, alle prosentin, on energiaero kuitenkin suurempi kuin arvio ihmisperäisestä säteilypakotteesta. Näin lämpötilojen alueellisten (tai ajallisten, kuten vuorokaudellisten) erojen muutoksellakin voisi olla pieni merkitys vuosissa mitattujen jaksojen kokonaisuuteen. Ja miten lie ne äärevyydet?
Epäilemättä alueelliset lämpötilaerot ja niiden muutokset ovat jotenkin huomioita, mutta esim. Wikipedian säteilypakote-kuviossa ei tätä erottelua voi päätellä:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Säteilypakote
Lisäksi kuviossa maahan kohdistuu (ja maasta lähtee) enemmän säteilyä kuin (keskilämpöisen) mustan kappaleen tasapaino edellyttäsi. Tämä johtunee siitä, ettei esityksessä kyse olekaan nettosäteilytasapainosta, vaan osaa säteilyenergiasta on kierrätetty useampaan kertaan.
Nyt joku palstan ilmastoasiantuntija varmaankin antaa jonkun linkin, missä näkyy miten tämä lämpösäteilyn epätasainen jakautuminen on huomioitu keskiarvoja ilmoitettaessa. Ei minulle sattunut silmiini asiaa vähän vilkuillessani.
http://www.astro.utu.fi/zubi/radiat/black.htm
Kyse siis yli 100 vuotta vanhasta perusfysiikasta.
Kun tarkastellaan Stefanin-Boltzmannin lakia, niin havaitaan kappaleen säteilemän lämpöenergian olevan suhteessa lämpötilan neljänteen potenssiin.
Mitä tämä tarkoittaa maapallolla? Tämä tarkoittaa mm. sitä, että maapallon keskilämpötila voi vaihdella joissain rajoissa säteilytasapainon vallitessakin vakioisen auringon kanssa. Ja miksi näin on, se johtuu siitä, että maapallo ei ole pistemäinen eikä tasalämpöinen, vaan eri alueet voivat olla eri lämpötiloissa jne.
Esimerkki mustan kappaleen säteilystä:
Jos meillä on kaksi pintaa molemmat lämpötilassa 15,0°C, niiden keskimääräinen lämpösäteily on 391 W/m^2.
Jos taas toinen pinta on 5,0°C ja toinen 25,0°C, niiden keskilämpötila on sama kuin edellä: 15°C, mutta keskimääräinen lämpösäteily 394 W/m^2. Sama säteilymäärä lähtee, kun molemmat pinnat ovat n. 15,5°C lämpötilassa.
Vaikka säteilyenergiaero on pienenkö, alle prosentin, on energiaero kuitenkin suurempi kuin arvio ihmisperäisestä säteilypakotteesta. Näin lämpötilojen alueellisten (tai ajallisten, kuten vuorokaudellisten) erojen muutoksellakin voisi olla pieni merkitys vuosissa mitattujen jaksojen kokonaisuuteen. Ja miten lie ne äärevyydet?
Epäilemättä alueelliset lämpötilaerot ja niiden muutokset ovat jotenkin huomioita, mutta esim. Wikipedian säteilypakote-kuviossa ei tätä erottelua voi päätellä:
http://fi.wikipedia.org/wiki/Säteilypakote
Lisäksi kuviossa maahan kohdistuu (ja maasta lähtee) enemmän säteilyä kuin (keskilämpöisen) mustan kappaleen tasapaino edellyttäsi. Tämä johtunee siitä, ettei esityksessä kyse olekaan nettosäteilytasapainosta, vaan osaa säteilyenergiasta on kierrätetty useampaan kertaan.
Nyt joku palstan ilmastoasiantuntija varmaankin antaa jonkun linkin, missä näkyy miten tämä lämpösäteilyn epätasainen jakautuminen on huomioitu keskiarvoja ilmoitettaessa. Ei minulle sattunut silmiini asiaa vähän vilkuillessani.
Vastaukset 10
Vanhimmat
ihan termostaatilta.
Ja niinhän se onkin.
Mut' ei kerrota kenellekkään, siitä seuraa vain riitaa.
Sitäpaitsi palstan tiedemiehet ovat erikoistuneet nimittelyyn, tämä ei ole heidän erikoisalaa.
tälläinen luonnontieteelinen todistelu, vaan ilmastotiede lähestyy ilmastoa omien määritelmien mukaan
TILASTOLLISENA KÄSITTEENÄ ja myöskään ilmastotiede ei ole luonnontieteiden tapaan eksaktitiede.
Klimatologialla on oma konteksti johon voit tutustua ilmastotieteen sivuilla Jöns opastaa lisää jos haluat tutustua ilmastotieteisiin. Et voi vaatia teologiakaan todistamaan väitteitänsä luonnontieteiden kontekstissa .
ilmakehän ja merien tapahtumia ilmakehän muutoksia niin asiaa täytyy lähestyä nimenomaan Fysiikan ,Kemian Astrofysiikan ja geologian keinoin.
"Lisäksi kuviossa maahan kohdistuu (ja maasta lähtee) enemmän säteilyä kuin (keskilämpöisen) mustan kappaleen tasapaino edellyttäsi."
Maahan kohdistuu säteilyä sekä auringosta että ilmakehästä (kasvihuoneilmiö). Tästä syystä maapallon pinnalla on lämpimämpää (keskimäärin 15 astetta) kuin jos ilmakehää ei olisi (Stefan-Boltzmannin kaavan mukaan -18 astetta).
Jos maan pinnasta lähtee enemmän säteily ulos kuin 15°C asteen mustasta kappaleesta, kyse on jostain muusta kuin kappaleen lämpösäteilystä, sillä mikään kappale ei voi lämpösäteillä tietyssä lämpötilassa enempää kuin musta kappale. Tämä on ihan perusfysiikkaa.
Kyse on siis joko kahteen kertaan lasketusta energiasta (kasvihuonejutuista?) tai muista energian siirtomuodoista tai näiden yhdistelmästä. Ilmakehä ei liene kuitenkaan auringosta riippumaton säteilylähde?
Huomaan nyt, että olen jo huomioinut yhteen kertaan kasvihuoneilmiön, kun käytän lämpötilana 15°C astetta ja siksi toisekseen tarkastelen vain säteilyä maasta pois päin (voinee kuvitella yötä?).
Ehkä nyt ymmärrät, ettet vastannut esittämääni asiaan sitä ainakaan selventäen? Jos et ymmärrä tätä, niin kannattaako jatkaakaan?
Aurinkovakio on 1366 W/m^2. Aurinko lämmittää maanpintaa teholla 0.7*1366/4 W/m^2 = 239 W/m^2. Jos maapallo olisi musta kappale, sen pintalämpötila olisi näin ollen (239/sigma)^0.25-273 degC = -18 degC. Kasvihuonekaasut kuitenkin tekevät ilmakehästä lämpimämmän, mikä selittää -18 degC:n ja havaitun 15 degC:n keskilämpötilan välisen 33 degC:n lämpötilaeron.
Kasvihuonekaasut tekevät ilmakehästä läpinäkymättömän, eli tietyillä taajuuskaistoilla maanpinnan lämpösäteily ei pääse suoraan avaruuteen. Kun katsotaan maapalloa avaruudesta, se näyttää säteilevän infrapunaa keskimäärin n. 8 km korkeudelta, jossa lämpötila on -33 degC.
"Ehkä nyt ymmärrät, ettet vastannut esittämääni asiaan sitä ainakaan selventäen?"
En edes yritä ymmärtää mitä et ymmärrä.
Väärinkäsitysten ja toistuvien turhien vastausten välttämiseksi huomautettakoon, etten kysy kasvihuoneilmiön mekanismia vaan tätä:
"...miten tämä lämpösäteilyn epätasainen jakautuminen on huomioitu keskiarvoja ilmoitettaessa..."
Titäiskö kukaan?
"Nyt joku palstan ilmastoasiantuntija varmaankin antaa jonkun linkin, missä näkyy miten tämä lämpösäteilyn epätasainen jakautuminen on huomioitu keskiarvoja ilmoitettaessa."
Tähän ei tarvita ilmastoasiantuntijaa. Lämpösäteilyn epätasaista jakautumista ei ole huomioitu keskiarvoja ilmoitettaessa. Se on huomioitu keskiarvoja laskettaessa. Huh?
Säteilyenergian kannalta on eri asia, jos maapallo on kokonaan 15-asteinen tai jos maapallo on toiselta puolelta 0-asteinen ja toiselta 30-asteinen. Keskilämpötiloissa tämä asia ei kuitenkaan näy, joten sitä ei ehkä olla otettu huomioonkaan, ilmeisesti sen enempää laskettaessa kuin ilmoitettaessakaan. (Asteet tässä celsiusasteita.)
Kun auringon säteilyvuo maapallolle on kohtuullisen tasainen, tämä ei siis välttämättä vielä tarkoita, että maapallon keskilämpötilan pitäisi olla vakio säteilypakotteiden ollessa vakioita, vaan alueelliset ja ajalliset lämpötilaerot ja niiden muutokset vaikuttavat siihen, että samallakin säteilymäärällä maapallon keskilämpötila voi vaihdella jonkin verran. Jos tätä ei huomioida, keskilämpötilan muutos voidaan kaataa jonkun muun tekijän kontolle.
Hetkellisen keskilämpötilan lisäksi tulisi siis ehkä ilmoittaa poistuvan säteilyn energiamäärä mittausajankohdalla. Ja mikseipä sen tulevankin, joskaan se ei kait vaihtele kovinkaan paljoa kokonaisenergialtaan. Nykykaikaisella satelliittiteknologialla mittaus ei pitäisi olla ongelma, ehkäpä sitä tehdäänkin.
Toinen mahdollisuus olisi sitten ihan vaan tuntikohtaisista lämpötila-arvoista laskea kokonaislämpösäteilyn vaihtelua alueittain ja summata se.
"Säteilyenergian kannalta on eri asia, jos maapallo on kokonaan 15-asteinen tai jos maapallo on toiselta puolelta 0-asteinen ja toiselta 30-asteinen."
Stefan-Boltzmannin laki antaa mustan kappaleen säteilemän tehon. Musta kappale on idealisaatio kappaleesta, joka absorboi kaiken sähkömagneettisen säteilyn ja säteilee kaikkiin suuntiin samalla teholla.
http://tinyurl.com/yap69rw