Ilmastonmuutos laskelmat

Oliko kysymys liianvaikea vai eikö sitä ole huomioitu ollenkaan näissä ilmastonmuutos laskelmissa?
Mutta sehän olisi kuitenkin tyypillistä alarmistien joukossa, että huomioidaan vain murto-osa muuttuvia tekiöitä laskelmissa.

Koska denialisteille kelpaavat kaikenlaiset akuankka-linkit, lienee aloittaja tyytyväinen tähän tietolähteeseen.

http://www.tuulivirallinen.fi/

Kyllä nyt on niin tuulitukka, ettei kukaan osaa sanoa järkevää, ota ne matikan ja virtausopin kirjat käteesi ja alat etsiä vastausta sieltä.

Milläpä minä mittaan tuulienergian voimakkuuksia globaalisti tai viime vuosisadan tilastoja tuulienergiasta saisin. Eikös nämä ilmastonmuutos tiedemiehet olekkaan sitävarten että ne olisi laskenut että onko tuulienergian määrä noussut? Ei. Ne sanovat että ylimääräinen lämpö on vajonnut meren pohjaan tai pilven taa.
Onhan ne helppoja vastauksia mutta toinen on fysikanlakien vastainen ja toinen populistinen.
Mutta nyt taas nähtiin se että jos alarmistille heitetään haaste, jossa he voisivat näyttää kykynsä ja viisautensa. Ei, he alkavat etsimään akuankkalinkkejä ja muuta ala-aste materiaalia, kun se heidän ilmaston ymmärtämistaso on varmaan sen mukaista. Mitenkä on?

No sanoohan sen järkikin että tuulivoima saa voimansa tuulta hidastamalla
jolloin kun on tarpeeksi tuulimyllyjä ei tuule ollenkaan.

Tuulitukka, rajoita vähän kysymystäsi.
Eli haluatko tietää miten tuulet syntyvät, vaiko että kasvaako tuulisuus ja millä
perusteella.
Vai haluatko ehkä selonteon energiavirroista tuulen prosesseissa.
Niinkuin näet, tulee vastauksesta helposti raamatun kokoinen opus.
Ja yksinkertaista vastausta ei ole, vaan asian ymmärtämiseksi joutuu ponnistelemaan.

No se vähän riippuu mikä kohta planeettaa otetaan kohteeksi.
Jos nyt aluksi kuitenkin vähän ei niin jokapäiväisestä tuulisuudesta.
Eli tuulihan on muun muassa se mekanismi millä lämpöä siirtyy päiväntasaajalta
pohjoiseen.
Kyseessä on mahtikokoinen lämpövoimakone jolle jää toiseksi kaikki
ihmisen viritykset.
En nyt ryhdy selvittämään näitä hadley, ferrel ja polaarisoluja kun
ne tiedät.
Ilmaston mallinnuksessa pitää näitä kuitenkin käsitellä ja otetaan
ensin esille Hadley solu
Siinähän on kyse voimaparista joista toinen nostaa päiväntasaajalla
ilmaa troposfäärin yläosaan ja toinen on laskeva kylmä ilmamassa tuossa
Saharan hujakalta pohjoiseen.
Eli tarvitaan lämpöä ilman nostoon ylös ja "kylmyyttä" että se jyristäisi
takaisin alas.

Välttämättä ilmastonmuutoksen aiheuttama lämpötilan nousu ei tätä
prosessia kiihdytä ja tämä vähän outo asia selittyy sillä että
voimaparissa on kyse ainoastaan lämpötila-erosta, eli se missä kohtaa
kelvin asteikolla toimitaan on sivuseikka.
Jos tuulen halutaan kiihtyvän on lisättävä lämpötila-eroa.

Lisäksi veden haihtuminen on avainasemassa nousevissa ilmasysteemeissä,
ja tästä seuraa ongelma.
Eli mistä saada päiväntasaajalle kuivaa ilmaa joka pystyy haihduttamaan
lisää vettä.
Hadley solussa kuiva ilma syntyy jo päiväntasaajalla kun nousevan ilman
energialähteenä oleva vesi putoaa sateena alas.
Sitten kuivunut ilma matkaa kohti pohjoista kovaa ja korkealla ja vähin
erin jäähtyy ulossäteilyn avulla, mikä onkin ainoa keino sen jäähtymiseen
koska johtuminen taas nostaisi lämpötilaa.
Lopulta lämpötila laskee tarpeeksi niin että ilmamassan paino kuutiota
kohti kasvaa riittävästi alasmenon aloittamiseen.
Savuttuaan pintakerroksiin sekääntyy takaisin kohti päiväntasaajaa
pintatuulena, eli on kyse näistä säännöllisistä pasaati tai "trade
wind" tuulista.

Jos siis tuulisuuden väittäisi lisääntyvän lämpenemisen seurauksena,
- onkin pian vaikeuksissa.
Kyllähän lämpötilan nousu haihduttaisi, mutta kun pitäisi jostain
saada lisää kylmyyttä että ilman kierto lisääntyisi.
Tämähän on oleellista, - että vettä haihtuisi tarvitaan tähän lisää
kuivaa ilmaa.
Arvelen että hiilidioksidin stratosfääriä jäähdyttävä vaikutus ei
tässä asiassa riitä mihinkään.
Niimpä käy niin että Hadley cell laajenee pohjoista kohti, mistä
seuraisi lisää ongelmia tuulisuuden lisäntymisen näkökulmasta
katsoen.

Kylläpä siitä seuraa muitakin ja ikävämpiä seurauksia, mutta siitä
lisää myöhemmin kunhan muilta toimilta ehdin.
Fysiikan sovellutusten hilpeää kuplintaa ja poreilua on luvassa,
ja vihjeeksi vaikka se että päiväntasaajalla oleva piste liikkuu
planeetan pyörimisen vuoksi kohti itää hirmuvauhtia, eli liike-energiaa
on mahtavasti.

Jatkampahan ihan piruutani hörhölyä sillä Tuuli tukka jätti nyt huomioimatta sen avaruuden -270 astetta jäähdyttää myös silläpuolella maapalloa, missä auriko paistaa,siispä ei pelkkä yö jäähdytä. Ainakin termodynamiikkan säännöt oli vielä äsken voimassa.

Höpsis :) se keltainen piste siellä päiväpuolella on raju kaveri, siinä ei tunnu se avaruuden kylmiö täällä.
"Aurinkotuuli puhaltaa jatkuvasti. Se kuljettaa mukanaan Auringon magneettikenttää. Aurinkotuulen nopeus, tiheys, lämpötila ja magneettikenttä vaihtelevat suuresti. Aurinkotuuli siirtää Auringon ilmakehän myrskyt kaikkialle aurinkokuntaan, myös Maahan. Tätä nimitetään avaruussääksi."


Termodynamiikan jupinat saa metsäveljen kanssa jupista :) laitan kuitenkin ilmakehään liittyvän prosyyrin tohon, kun tuo tuntuu kiinnostavan.

http://www.atmos-chem-phys.net/13/1039/2013/acp-13-1039-2013.pdf

Minusta on hauskaa lukea tämänkaltaisia keskusteluja. Keskustelijat esittävät argumentteja parhaimmalla tavallaa ja osoittavat olevansa paremmin tietäviä kuin alansa asiantuntijat. Mitä minä tästä yhtään mitään kenenkään tietämystä kiistämään, vaan toivotan teille hyvää jatkoa tiedemiesurallanne.

Toivottavasti realiteetit eivät tule vastaan ja vaikka tulisivat, niin toivotaan ettei se laimenna intoanne.

Jatkoa tarinaan tuulisuuden muutoksista ilmastonmuutoksen myötä:

Päiväntasaajalla oleva piste liikkuu kohti itää 1650 kilometriä
tunnissa eli 463 metriä sekunnissa, ja tämä tietenkin koskee myös
kohti pohjoista matkaansa aloittavaa ilmamassaa.
Sillä on liikesuunnassaan liike-energiaa ja lasketaampa nyt mikä se
on ilmakuutiota kohti.
Kaavahan on tuttu massa kertaa nopeus kertaa nopeus jaettuna kahdella.
Ilmakuution paino 1,2 kiloa kertaa 463 kertaa 463 jaetaan kahdella
ja saadaan luku 128621.
Tulos voidaan lukea vaikka wattisekunteina joita siis on tuo määrä.
Energiamäärä on suuri ja wattitunteina siis 35.7 yhtä ilmakuutiota
kohti.
Suuri se on siinä katsannossa että tämä energiamäärä riittää nostamaan
esimerkisi kilogramman painoisen vesimäärän lämpötilaa noin 30 astetta.
Ilman ominaislämpö on noin viidesosa tästä, eli liike-energia riittäisi
nostamaan ilman lämpötilaa noin 150 astetta.
Tuo 463 metriä sekunnissa on nopeutena suihkukoneilla kun ne ylittävät
äänennopeuden ja niiden pinnan lämpeneminen kitkan johdosta on juuri
tuossa luokassa.

No mitäpä tällä on tekemistä energian siirrossa päiväntasaajalta
pohjoiseen ja edelleen tuulisuuden kanssa?

Aloitetaan päiväntasaajalta josta siis lähtee hadley solun ylätuuli
kohti pohjoista.
Nyt käy vähän samoin kuin mikä tapahtuu taitoluistelijan piruetissa,
eli kun tämä pyörähtää ensin kädet suorana sivulla, ja jatkona tuo
ne lähelle vartaloa niin pyörimisliike kiihtyy huimasti.

Hadley solun ylätuulelle käy niin että kun se pohjoiseen siirtyessään
saapuu se samalla lähemmäksi planeetan pyörimisakselia.
Tällöin se saapuu alueelle joka liikkuu kohti itää huomattavasti
hitaammin kuin päiväntasaaja.
Sillä kuitenkin on lähes kokonaan tallessa se nopeuskomponetti mikä
sillä oli lähtiessään päiväntasaajalta.
Tällöin täältä maanpinnan tallaajan näkökulmasta se liikkuu huimaa
vauhtia kohti itää ja tämä länsituuli on nimeltään jet stream
taikka suihkuvirtaus.
Pohjoisella pallonpuoliskolla näitä suihkuvirtauksia on kaksi erillistä
systeemiä joista eteläisempi "subtropical jet" kulkee tuossa Saharan
pohjoisosan tienoilla ja "polar jet" joskus Suomenkin yli.
Eteläisempi liittyy Hadleyn soluun ja pohjoisempi Ferrel soluun.

Myös Ferrel solun suihkuvirtaus saa liikettä planeetan pyörimisestä,
mutta tässä tapauksessa eteläinen virtaus on pintatuulta.
Tämä pintatuuli on samalla alue jossa matalapaineet nostavat ilmaa
ylös kohti polaarista suihkuvirtausta eli ne toimivat Ferrel solun
voimanlähteenä
Ferrel solun toiminnan havaisee ihan käytännössä lännestä puhaltavista
tuulista.
Tuulet ovat korkeammalla nopeampia ja saavuttavat joskus jopa
398 kilometrin tuntinopeuden, joskin yleisin nopeus on 100 kmt
tienoilla.
Wikipedian artikkelista löytyy kaavio:
http://en.wikipedia.org/wiki/Jet_stream

Edellä esitetty on erittäin paljon yksinkertaistettu, eli monet
piirteet on jätetty pois.
Mutta sitten takaisin varsinaiseen asiaan joka alkoi ihmettelyllä
suuresta energiamäärästä joka on ilmamassalla planeetan
pyörimissuunnassa.
Nytpä on niin ihmeellisesti että tämä energia osallistuu planeetan
lämmittämiseen, ja tämä tapahtuu silloin kun kitka hidastaa
suihkuvirtauksen kunkin sijainnin pyörimisnopeutta vastaavaksi.
Ei ole aivan pikku juttu.
Toinen tapa jolla päiväntasaajan seudun energia siirtyy pohjoiseen
tapahtuu laskevan ilman alueella.
Tämä tapahtuu Saharan ja välimeren seudulla kun etelän hadley,
ja pohjoisen ferrel solujen laskeva ilmamassa lämpiää noin puoli
astetta jokaista sadan metrin pudotusta kohti.
Tämän periaatteen mukainen lämpeneminen on erittäin tehokasta,
ja kuluvalta kesältä on hyvässä muistissa helleaalto jonka
aiheuttajana oli Suomen itäpuolella vahvistunut korkeapaine,
jonka laskevan ilmamassan "lämpöpumppu" vaikutus oli lämpötilojen
syynä.
Tämä helleaalto syntyi aivan paikallisista tarpeista, eikä
esimerkiksi saapunut tänne tuulen mukana jostain etelän
erämaasta.

Tuulisuuden kannalta tämä eräässä mielessä "geostrophic" eli
pallogeometriikkaan ja planeetan pyörimiseen liittyvä lämpeneminen
hidastaa tuulisuutta estäessään laskevien ilmamassojen liikettä.
Niiden kun tulee päästä eroon suuresta ylimääräisestä lämmöstä.

Tässä kannattaa huomata miten poikkeuksellinen ilmiö on kyseessä
tässä planeetan pyörimisliikkeeseen liittyvässä kineettisessä
energiassa joka osallistuu energian siirtoon etelästä pohjoiseen.
Se ei häviä avaruuteen säteilykvantteina niinkuin lämmön kyseessä
ollen tapahtuu.
Se siis siirtyy pohjoiseen hyvin vähäisillä siirtohäviöillä, ja
vapautuu kitkalämpönä hyvinkin rajatuilla alueilla.
Tässä ilmiössä metsäveli havaitsee fysiikan sovellutusten hilpeää
kuplintaa ja poreilua.
Yleisön pyynnöstä huolimatta tarina ilmastonmuutoksen näkymisestä
tuulisuuden muutoksissa jatkuu myöhemmin lisää, - kunhan ehdin ja
viitsin.

hilpeää kuplintaa ja elosalmoja odotellen nostan ylös

Tuossa aiemmin tuli mainituksi että ilmaston lämpenemisen lisäämän
haidunnan ja sitä kautta voimistuneen hadley ja ferrel kiertojen
vaikutuksesta suihkuvirtauksen sijainnin voi odottaa siirtyvän
pohjoisemmaksi.
Näinhän kerrotaan tapahtuneen, ja esimerkiksi Englannissa keskimääräinen
sijainti on siirtynyt etelä-Englannista Scotlannin korkeudelle.
Suihkuvirtauksen suuremman siirtymisen esteenä on kuitenkin mahtikokoinen
syy,

Selitys sille miksi suhkuvirtaus ylipäätään sijaitsee jossain tietyllä
vyöhykkeellä, vaatii lisää fysiikan sovellutusten porejuomaa.
Nyt sitten seuraa selitys coriolis ilmiöstä joka muun muassa määrittää
suihkuvirtauksen paikan.
En nyt selitä koko ilmiön eri puolia,osahan tuli jo selvitettyä, - vaan
keskityn sen suhteeseen suihkuvirtauksen sijainnin kanssa.
Coriolis ilmiöstä on liikkeellä paljon huonoa selitystä ja se miten
coriolis-voima estää suihkuvirtausta siirtymästä pohjoisemmaksi jää
selittämättä.
Esimerkiksi Wikipedian artikkeli ei tiedä asiasta mitään.

Asia avautuu parhaiten aloittamalla itää päin porhaltavasta
suihkuvirtauksesta.
Sen jokainen massan omaava molekyyli pyrkii säilyttämään liikesuuntansa
ennallaan Newtonin liikelakien mukaan.
Tämä liikesuunta ei kuitekaan ole samansuuntainen päiväntasaajan taikka
napapiirin kanssa, eikä tietenkään suihkuvirtauksen oman suunnan kanssa.
Se on itseasiassa satelliitti tai planeetan isoympyräradan suuntainen
kun painovoiman sen rataa taivuttava vaikutus otetaan huomioon.
Jos mikään muu voima ei poikkeuttaisi suihkuvirtausta, niin se
suuntautuisi liikelakien mukaan tietyssä kulmassa kohti päiväntasaajaa.

Asiaa voi vielä selventää ottamalla äärimmäinen esimerkki ajatuskokeeseen.
Otetaan päiväntasaajalla itään päin 463 metriä sekunnissa kiitävä
ilmakuutio ja siirretään se sen liikevektorin suuntaa tai nopeutta
muuttamatta pohjoisnavalle, - mitä tapahtuu?
Hirmuisesti hämmästynyt ilmariepu häippäsee suoraan kohti päiväntasaajaa.

Niimpä coriolis ilmiön suihkuvirtausta kohti etelää poikkeuttava
voima suurenee kiihtyvästi jos itäsuuntainen päävirtaus yrittäisi
siityä kohti pohjoista.
Tämä kuitenkin koskee vain suihkuvirtauksen itäsuuntaista komponenttia,
eli se voi vapaammin poimuilla pohjoista tai etelää kohti.
Samalla itään suuntautuva nopeuskomponentti pienenee, ja tämä on jo
havaittukin.
Suihkuvirtaus joka on osallisena matala- ja korkeapaineiden liikkeissä
häiriytyy pahoin, ja tästäkin alkaa olla näyttöä.
Kuitenkin sen "kineettistä" lämpöä päiväntasaajalta tuova vaikutus
säilyy ennallaan. mutta vaikutusalue laajenee, - myös pohjoissuunnassa.

Mitä sitten asia vaikuttaa tuulisuuteen onkin sitten seuraavan tarinan
aihe, - no polaarisolu pitäisi vielä käydä päällisin puolin läpi.