Vattenånga är en potent växthusgas och finns dessutom i betydligt högre koncentration i atmosfären än koldioxid. Men ändå finns inte vatten ens nämnt i listan över de faktorer som påverkar klimatet (forcings) i IPCC:s rapporter. Bilden nedan är tagen AR5 från 2013 (H₂O i stratosfären som nämns i den lilla rutan avser det som kommer från nedbrytningen av metan som är den största källan till vatten på höga höjder i atmosfären):
Att en del automatiskt får detta till att IPCC myglar (jodå, det förekommer) säger väl ganska mycket om det sorgliga debattklimatet. Det korta svaret på varför vatten inte finns nämnt ovan är för att det räknas som en ”feedback” dvs en återkoppling och inte en drivkraft. Och vad innebär då det?
Vattenånga skiljer sig markant ifrån hur ovanstående växthusgaser ”beter sig”.
CO₂ är i princip inert i atmosfären dvs den bryts inte ner och blir också jämnt fördelad i lufthavet (även om det kan ta lite tid innan den sprids ut om det är ett koncentrerat utsläpp). CO₂-halten minskas genom att det tas upp i haven eller förbrukas i biologiska processer som fotosyntesen och liknande. Resultatet blir att gasen kommer finnas kvar i atmosfären i många hundratals år.
Så ser det inte ut för vattenångan. Det är temperaturen som bestämmer hur mycket vatten som kan finnas i atmosfären, ju varmare luft, desto mer vatten. Halten, och därmed också storleken på dess växthuseffekt, är så att säga en effekt av den ökade temperaturen i sig.
Det vatten som dunstar från hav och land eller släpps ut från våra skorstenar kan falla ner som regn eller snö inom loppet av timmar eller dagar. Likaså skiljer sig vatten från koldioxiden i att det inte är jämt fördelat i atmosfären (det var amerikanska flygvapnet som, när de utvecklade värmesökande vapen, först insåg hur extremt lite vatten det finns på höga höjder).
Sammantaget gör detta att man inte betraktar vatten som en drivkraft (forcing) utan som en positiv återkoppling (feedback). Men det är inget som ignoreras även om det kan vara svårare att räkna på.
Studier visar att om CO₂ orsakar en uppvärmning på 1°C så kommer vattenångan i sin tur förstärka uppvärmningseffekten med ytterligare en grad eller mer, vilket i sin tur påverkar andra parametrar som molnbildningen etc. Det finns en rad olika återkopplingsmekanismer (både positiva och negativa) och sammantaget brukar de räknas in i den så kallade klimatkänsligheten (dvs ett mått på hur stor temperaturökning får man av en fördubbling av koldioxidhalten).
Utdrag från IPCC TAR (2001):
Water vapour feedback continues to be the most consistently important feedback accounting for the large warming predicted by general circulation models in response to a doubling of CO2. Water vapour feedback acting alone approximately doubles the warming from what it would be for fixed water vapour (Cess et al., 1990; Hall and Manabe, 1999; Schneider et al., 1999; Held and Soden, 2000). Furthermore, water vapour feedback acts to amplify other feedbacks in models, such as cloud feedback and ice albedo feedback. If cloud feedback is strongly positive, the water vapour feedback can lead to 3.5 times as much warming as would be the case if water vapour concentration were held fixed (Hall and Manabe, 1999).
Maths Nilsson, författare 
En allmän analys av återkoppling kan ha intresse.
Man tänker sig ett primärt stimuli med styrkan 1
Låt återkopplingen kvantitativt anges av parametern f
Resultatet kan då schematiskt anges som värdet av summan S=1+f+ff+fff… som vid det nödvändiga villkoret -1<f<1 ger S=1/(1-f)
Till att börja med erhålls då att max negativ återkoppling med f aningen större än -1
ger summan S~1/2 eller 50% av det primära värdet.
Medan positiv återkoppling ger en nettoökning.
För fallet att återkopplingen tänkes pendla mellan ytterligheter symmetriskt mellan positivt och negativt f kan man tänka sig några olika varianter
1) prompt pendling dvs fyrkantvåg. Då blir medelvärdet för summan S =1/(1-f^2)
2)linjär pendling dvs en ramp. Då blir det i medel S=½ln[(1+|f|)/(1-|f|)]/|f|
3)sinusformad pendling. Då blir det i medel S=1/(1-f^2)^½
I alla tre fallen är nettot en positiv återkoppling
Om vi sätter in |f|=½ fås
1)S=4/3~1.33
2)S=ln(3)~1.10
3)S=2/3^½~1.15
Dessa exempel på symmetrisk pendling ger alltså ett netto av positiv återkoppling
För att möjliggöra ett netto som inte är positivt kan man pröva med att låta den negativa återkopplingen ha större magnitud än den positiva
4) prompt pendling mellan f= f+ och f= -f-
När man eliminera nettot genom att sätta summan S=1 erhålls villkoret f+=f-/(1+2f-)
I detta fall finns ett villkor f+f-<1 för ett fysikaliskt möjligt system
Då erhålls villkoren att f-<1+2^½ ~1.4 och f+<2^½ -1~0.4
Som mest kan det alltså pendla mellan f=+0.4 och -1.4 och likväl blir det inget negativt nettoresultat utan den primära verkan är intakt
Det går inte att utesluta att det finns ngn annan sorts pendling som ger negativt netto men i så fall kan den maximala verkan bli en halvering som framgick ovan i fallet rent negativ återkoppling.
Men dessa särfall ger ändå en antydan till att positiv återkoppling tycks resultera från bred klass av pendlingar mellan positiv och negativ återkoppling
Jag hoppas att mjukvaran inte tolkar en del tecken här som html-brackets vilket har hänt på en del bloggar
Om någon läste kommentaren och inte förstod kan det förutom dålig förklaring bero på att den delen där jag använder beteckningarna f+ och f- dessutom är felaktig
Ber om ursäkt för det.
Om man tar samma exempel med två alternerande återkopplingar f1 och f2
summerar det sig till S=(1+f1)/(1-f1f2) där det måste gälla att |f1f2| mindre än 1
Om f1 är positiv och mindre än 1 och f2=-1 blr S=1 dvs samma som utan återkopplingen.
Dvs med en godtyckligt svag positiv återkoppling alternerande med en stark negativ
blir nettoresultatet som utan återkopplingsverkan.
Om man byter roller så att f1 är negativ och f2 positiv blir S=(1-|f1|)/(1+|f1|f2)
Exempel f1=-0.5 f2=1 ger S=0.33 som är mindre än 0.5 som var minimum med endast en koefficient. Flera koefficienter kan alltså dra ner minimum under 0.5.
Villkoret |f1f2| mindre än 1 innebär i det fallet att f2 är mindre än 1/|f1|
Om det är uppfyllt och man väljer f1 mindre än -1 syns att Summan S faktiskt tycks kunna bli negativ dvs tillämpat på CO2s värmning av klimatet vore det som om återkopplingen skulle nettomässigt kunna kyla klimatet förutsett att
man tillåter den negativa återkopplingen ha en starkare magnitud |f1| än 1
Det strider alltså inte mot villkoret |f1f2| mindre än 1 som är ett krav för att summan S ska konvergera till sambandet ovan
Men är en koefficient |f1| större än 1 fysikaliskt rimlig?
Jag tror inte det om man menar vid en stationär dvs varaktig jämvikt.
För det innebär ju att en liten tillförd primär energimängd får omgivningen att suga till sig mer än denna primära mängd från källan så att källan kyls.
Om |f1| i stället håller sig under 1 är det i stället fallet att endast en del av den primära energin sugs upp av omgivningen, vilket verkar rimligare.
I det fallet blir S positiv och mindre än 1 dvs som med netto av negativ återkoppling
men utan att det blir en kylning endast svagare uppvärmning.
När såna koefficienter har varaktigt större magnitud än 1 tyder det på att man inte har tagit med alla energikällor i beräkningen vid analysen.
Tillfälligt kan såna anomalier förekomma men i det tänkta fallet rör det sig om en varaktig periodisk sekvens som måste ge rimligt fysikaliskt resultat.
En sån periodisk sekvens är en förenkling som gör att man slipper använda statistiska distributioner men borde ändå ge insikt eftersom man kan välja godtyckliga värden.
Det är enkelt att utvidga till fler olika koefficienter i en sån periodisk sekvens.
För 3 stycken blir S=(1+f1+f1f2)/(1-f1f2f3) med villkoret |f1f2f3| mindre än 1
Tanken med detta var att belysa en del av vad som följer av ett återkopplat system.
En slutsats är som nämnts att en negativ återkoppling kan som mest minska den primära verkan till hälften för en ensam koefficient
Men att det i princip kanske är möjligt att verkan kan strypas mer än så med alternerande koefficienter där den negativa kommer före i ordningen
Klimatforskningen tycks ju ha kommit fram till att det är en positiv återkoppling , kanske tom så mycket som f=+0.75 så detta med negativ återkoppling kanske är rätt hypotetiskt.
Det här var inte min avsikt från början utan föll ut på vägen från den hypotetiska modellen
Om man använder fallet att återkopplingen från vattnet kan representeras av en periodisk serie med tre olika koefficienter f1 f2 f3 erhålls summan
S=(1+f1+f1f2)/(1-f1f2f3) [1]
med villkoret att |f1f2f3| mindre än 1 [2]
Antag att koefficienterna kunde väljas,
Verkan av uppvärmningen försvinner om man sätter täljaren=0
Som i irishypotesen
f3 spelar då inte ens någon roll även om den bör uppfylla [2]
Exempel f2=2/3 och f1=-3/5
Ett annat exempel är f2=-f1=½(5^½-1)~ 0.618
Sannolikheten för att atmosfärens kaotiska system skulle kunna ordna sig till en sån märklig ‘resonans’ är väl mindre än sannolikheten för att Jorden är en mäktig levande varelse som i Gaia-hypotesen och kan välja koefficienter. Inte noll men väldigt liten.
Men man ser att för andra värden tex f2=4/5 och f1=-2/3 blir
S=(-1/5)/(1+8f3/15) dvs återkopplingen leder till att den primära uppvärmningen vänds till en nedkylning. Och låter man f2=-f1=1 blir responsen på
CO2s uppvärmning en nedkylning proportionell mot den primära uppvärmningen
S=-1/(1+f3)
Om man dessutom låter f3 närma sig -1 blir det istid
Kylning inträffar alltså för stora koefficienter.
För att det ska bli kylning måste minst en vara större än 0.618 eller mindre än -0.618
Om man kallar detta en anomali så inträffar den alltså bara när de två koefficienterna har stora värden med olika tecken inte om båda har samma tecken
När jag gick till denna sidan var min avsikt bara att påpeka att negativ återkoppling inte kunde ge större påverkan än att en halvering av den primära uppvärmningen var möjlig. Och att det var ett ganska strikt matematiskt faktum.
Men jag lärde mig ngt oväntat på vägen.
Med en koefficient ser det ut som ett starkt argument och det håller nog rätt bra i praktiken.
För verkligheten har nog ingen motsvarighet till en periodisk serie.
Även med två alternerande koefficienter en positiv och en negativ verkade det fortfarande som att återkopplingen ej kan eliminera uppvärmningen helt
Men med tre koefficienter gick det inte, enbart utifrån matematiken att vara lika säker.
Så det visar sig alltså att det inte går att göra nån så strikt matematisk bevisning
bara med en generell betraktelse över återkoppling
Iden med att ersätta en kaotisk serie med en periodisk serie var aldrig menad att tas helt på allvar utan var bara ett sätt att få en enkel formel för att likna det kaotiska.
Liksom Lindzens teori är långsökt vilket han säkert inser är det förstås långsökt att betrakta denna hypotetiska modell som tillämpbar på verkligheten
Men intressant om det vore sant…