Masterclass i klima: Hva er ‘radiative forcing’?

Den kanskje viktigste figuren i IPCCs fjerde hovedrapport. Men forstår du den? Et kurs i forskermål kan være nyttig for noen og enhver. Kilde: IPCC AR4

Lyst til å forstå klimadiskusjonen? Prøver samvittighetsfullt å lese litt om global oppvarming? Da kan du knapt unngå det omtrent uforståelige forskernyordet ‘radiative forcing’. Figuren til venstre er en av de viktigste fra IPCCs fjerde hovedrapport som kom i 2007, og viser nettopp denne ‘radiative forcing’ for diverse ting som i dag påvirke jordens klima. Hva er ‘radiative forcing‘ – eller strålingdpådriv som det omtrent like lite beskrivende heter på norsk?Å tvinge en skålvekt ut av balanse

«Radiative forcing», strålingspådriv, er et mål på hvor mye en bestemt endring betyr for jordens energibalanse. ‘Endring’ kan her handle om å få mer eller mindre drivhusgasser eller aerosoler og støv i atmosfæren, endringer i mengden skyer eller i hvor mye energi solenergi som når frem til jorden. Hva som helst som kan påvirke hvor mye energi jorden tar imot og sender ut igjen kan gi et strålingspådriv.

Jordens energibalanse. Like mye inn som ut – ihvertfall over tid. Det som er spennende for oss er det som skjer i midten, men randbetingelsene er likevel gitt. Kommer det mer energi inn enn det går ut blir det varmt. Omvendt blir det kaldt. Stort vanskeligere er det egentlig ikke. (OK da, litt, men du har alt skjønt hovedtrekkene…)

Hva er så jordens energibalanse? Hvis vi tar et gjennomsnitt over en del år kommer det like mye energi inn til jorden som den reflekterer eller stråler ut igjen. Systemet – solen, jorden, atmosfæren, havene, … – er i balanse. Dette er relativt opplagt, for hvis jorden var langt ute av balanse ville vi raskt få enten frosne eller kokende hav… Men små ubalanser kan det være, og det er disse som over tid kan endre klimaet.

Anta nå at jorden er i balanse, men så gjør vi en liten endring. Det kan være å endre jordens bane i forhold til solen (som er det som hovdedsakelig driver istidene), det kan være å øke mengden skyer slik at jorden plutselig reflekterer ut mer sollys enn før, det kan være å slippe ut store mengder gasser som tar opp ekstra energi i atmosfæren, eller å fyre av en diger vulkan som spyr ut røyk som blokkerer sollyset. Alle disse ulike tingene har samme type virkning: Over tid vil de tvinge jorden til å endre temperatur. Hvorfor? Jo, fordi vi da oppnår balanse igjen, som om jorden var en god, gammeldags skålvekt. Energi inn balanseres av energi ut, og energi ut bestemmes stort sett av hvor varm jorden er.

Å tallfeste klimaendringer

Hvordan kan vi sette tall på hvor sterk eller viktig en slik endring er, og hvordan kan vi sammenligne dem? Forskere trenger tall for å kunne gjøre jobben sin, og for å kunne råde politikere om hvilke klimatiltak som vil være mest effektive.

Det er her strålingspådrivet kommer inn. Vi måler mengden energi som tas opp av jorden i watt per kvadratmeter, eller joule (energi) per sekund per kvadratmeter (W = J/s). Hvis denne mengden endrer seg kaller vi det et strålingspådriv, eller altså radiative forcing på engelsk – d.v.s. hvor mye endringen i strålingsbalanse tvinger («forces») jorden mot en ny temperaturlikevekt.

For CO2, for eksempel, regner vi at dagens strålingspådriv er på ca. +1.6 W/m2, d.v.s. at for hvert sekund tas det opp 1.6 Joule for hver kvadratmeter på jorden mer enn det burde i forhold til den temperaturen atmosfæren har i dag. Hva betyr ‘mer enn det burde’? Rett og slett at vi sier at vi tar den tilstanden verden var i i 1750 som grunnlag – enten den nå var i balanse eller ikke – og regner ut hvor sterkt klimapådrivet er for all den CO2 vi har sluppet ut siden det.

Se nå opp på den første figuren igjen, fra IPCCs fjerde hovedrapport. Øverst finner vi CO2 og de andre drivhusgassene som har relativt lang levetid i atmosfæren når de først er sluppet ut. At disse kan sammenlignes føles kanskje ikke så overraskende. Så kommer ozon og vanndamp i stratosfæren. Fortsatt kanskje OK? Men så finner vi «surface albedo» – hvor mye sollys jordoverflaten reflekterer tilbake til verdensrommet – og så aerosoler, som er partikler som bare blir i atmosfæren i noen dager eller uker etter at de er sluppet ut. Deretter kommer flystriper, og endringer i solens aktivitet. Vi kan nok intuitivt forstå at alle disse påvirker klimaet, men det er på ingen måte trivielt å få dem inn på en graf med tilhørende tall slik at vi kan se hvor viktige de er i dag i forhold til hverandre. Dette er hele poenget med begrepet strålingspådriv.

Radiative forcing – strålingspådriv – er altså et mål på hvor mye «ekstra» energi som tas opp i atmosfæren på grunn av en endring, og spesielt nyttig fordi det lar oss sammenligne hvor viktige forskjellige klimaeffekter er i forhold til hverandre. Så får det bare være at det er et litt uforståelig ord…

Neste lag i løken

Hvis vi graver oss hakket lenger ned i detaljene er bildet som vanlig egentlig litt mer komplisert. Vi kan ikke si at strålingspådriv er lik en endring i klimasystemet, siden det også betyr noe hvor på kloden pådrivet kommer, om det er andre pådriv som virker samtidig o.s.v. I første omgang stemmer likevel følgende: Vet et positivt strålingspådriv blir jorden varmere, ved et negativt blir den kaldere, og jo sterkere pådriv jo sterkere er effekten.

Det vi dessuten ikke sier noe om her er hvor potent en viss mengde utslipp av en gitt gass er til å skape strålingspådriv. Det kunne jo være at CO2-effekten kom fra enorme mengder gass mens metan-effekten kom fra ett enlelt molekyl? Så ekstremt er det så klart ikke, men du har kanskje hørt utsagnet at ‘metan er en 20 ganger kraftigere klimagass enn CO2’? Det stemmer, men du ser det ikke fra klimapådrivet. For å se på dette, og på effekter over tid –  altså hvor viktig ett bestemt utslipp er når vi har hensyn til hvordan hele klimasystemet utvikler seg, trenger vi et annet mål. En annen klimametrikk, som det heter på forskersk. Den mest brukte i dag er GWP – Global Warming Potential – men den får vi ta opp i neste omgang.

PS: Vi er bare trekvart år unna IPCCs femte hovedrapport. Det blir spennende å se hvordan de oppdaterte utgavene av figurene over ser ut.

7 comments

  1. Carbomontanus · september 4, 2012

    Samset
    Jeg har et bidrag her.
    Oppgaven var å preparere prøvesubstans av diverse apatitter kubein og tenner og hvaltenner og rottebein, og så var det apatitter fra exotiske norske navn som «Vegårdshei» og «Vannsjø», foruten gammal mammut fra Gudbrandsdalen og jeg var personlig innom professor Torgersen på Anatomisk inni et rom fullt av bein og hodeskaller på det kongelige Frederiks for å få sample materials. Torgersen var lys levende i hvit frakk og helt saklig.

    Men så skal det varmes til garantert over 400 grader men ikke stort mye mer.

    Og man har ikke tid til alt mulig så jeg tok en svær motstand viklet over et keramisk ildfast rør og påsmurt kaolin med glassurmasse som ikke krakulerer ved raske temperaturendringer. 1K Ohm på nettet og ca 12 Cm langt keramisk rør. Det gir 57. 6 watt. Spenning iaen på motstand. Det gir en heller middels til liten loddebolt i klassiske mål og den skal ikke gløde. Men så med å legge glassvatt omkring og vikle med en tynn ståltråd kunne jeg få det til å gløde akkurat passe inni det keramikkrøret. Og inn der kunne man stikke reagensglass.

    Slå den, det er verdensrekorden iallefall kretsrekorden i enkel videnskabelig kjemisk varmeovn.

    Det er hvordan man får til en ønsket temperatur ved å ha rede på varme inn og så justere på varme ut. Varmen inn er konstant men så justerer man avkjølingen til riktig temperatur og glødefarve.

    Man ser det på glødefarvene hvis man har drevet med metallurgi og sølvslaglodd og enda bedre om man har drevet med keramikk og teglverk og bronse og jernalder.

    Om du har konstant varme så kan du regulere temperasturen ved å ta av og på isolasjonen.

    Og dette må opplyses om.

    På teglverkene der man virkelig måtte kunne sine ting så lagde de små kjegler av materialene som er kvarts og alumina og alkali og kalk og fosfat i form av piss og eventuelt borax. og stilte disse kjegler opp på rad ved siden av stentøyet og porselenet og hadde et tittehull og så på farven og på kjeglene som begynte å mørne i tuppen efter tur og orden. Og luftet og varmet til det mørnet ved akkurat riktig farve og temperatur og i passe tid.

    Så klimaforskningen er slett ikke noen nyhet Samset, den er oppfunnet allerede i bronsealderen, ja, i gullalderen.

    Så er det bakeriene kun med muring og beste fyringsved som er osp eller selje til rådighet og flis med flamme til å titte inn og se etter, og man bør helst ha dagslys til å titte riktig. og så skal du med smørelser evaluere og vurdere varmene og farvene og tidene og temperaturtene inni der. Klokka har man knapt tid dil å kontrollere, Men katten og sola er pålitelige størrelser likeså vannet og flisa og treverket, det sier en mye.

    På enda lavere temperatur fra frysepunktet og opp til pissluka og vel så det så har vi floraen og faunaen.

  2. Tilbaketråkk: Global oppvarming stanset ikke i 1998 | Kollokvium
  3. P. Tuvnes · februar 8, 2013

    Samseth: Energiregnskapet du viser til er basert på en flat jord og en kald sol. At energistrålingen fra atmosfæren er dobbelt så stor som den fra solen er fullstendig meningsløst. En riktigere modell av astrofysiker J. Postma er omtalt her:
    Klimaforskere modellerer jorden som flat:
    http://klimaforskning.com/forum/index.php/topic,1176.msg22125.html#msg22125
    Dessuten har prof. Claes Johanson, KTH, vist at «energimålingene» fra atmosfæren med pyrgeometer er basert på uriktig bruk av Stefan-Boltzmans lov, se:
    http://claesjohnson.blogspot.no/2013/02/big-bluff-of-pyrgeometer-dlr-as.html
    Klimaalarmismen er en større bløff enn The Piltdown Man.

    • Roald B. Larsen · mars 20, 2013

      P. Tuvnes er på fullstendig villspor. Det er ganske komisk når han refererer til den ekstreme klimafornekteren Claes Johnson (ikke Johanson) – en svensk matematiker som ikke har publisert forskning på klima, og som tilsynes har liten kunnskap om fysikk. Han tror nemlig ikke at fotoner finnes. Dette forklarer at Johnson ikke godtar at energi kan overføres fra et kaldere til et varmere legeme, som når atmosfærisk CO2 sender varmestråling tilbake til jorden.

  4. Anh KIet Nguyen · februar 9, 2013

    Spørsmål: Er korrelasjonen mellom de forskjellige komponentene i figur 1, «Radiative forcing components», vurdert og tatt hensyn til i utregningen av forventet verdi og «spread» av «Radiative forcing»?

    • Bjørn H. Samset · februar 9, 2013

      Flott spørsmål. Ja de er det, men akkurat for radiative forcing kan de i stor grad regnes som uavhengige – det er litt av poenget med akkurat den måten å regne på. Error bar´ene representerer bl.a. dette. Det er en del diskusjon om dette f.eks. i IPCC-kapittelet om RF, der denne figuren kommer fra. Men når tiden kommer til å gå videre fra RF til temperatur er det mye mer komplisert. Da har de store korrelasjoner. Det er til en viss grad dette som gjør at vi ikke har full kontroll på verdens klimafølsomhet enda – d.v.s. hvor mye temperaturen ved overflaten stiger for en dobling av CO2-konsentrasjon. Mange ting avhenger av hverandre, da spesielt aerosoler og skyer.

      • Anh Kiet Nguyen · februar 9, 2013

        Takk for svar.

        Jeg ser at det er vesentlig usikkerheter forbundet med estimeringen av «Radiative forcing» via usikkerhetene i komponentene samt mulig korrelasjoner mellom dem. Finnes det andre mer direkte målinger som verifiserer dette tallet? Som for eksempel et måleapparat i verdensrommet som måler utstrålingen fra jorda og et som måler innstråling fra sola. Den målte differansen, «Radiative forcing», har trolig mindre usikkerheter forbundet ved seg.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s