Den urspårade klimatdebatten

På senare tid har en rad insändare klagat på att klimatdebatten spårat ut, t ex oroar sig Altstadt på Aftonbladet Kultur över att ett amerikanskt debattklimat importeras och polariserar samhället. Det går bara att hålla med men kanske skulle hon och andra fundera på vem det är som står för polariseringen?

SD:s Peter Lundgren får helt oemotsagd stå i SvT och hävda att forskarna är överens om att det inte skett någon uppvärmning på 18 år. Samma sak hävdas i insändare på SvT Opinion. Alla som inte levt under en sten vet att så inte är fallet. Det är mycket riktigt att det även i IPCC:s senaste rapport talades om en minskad ökningstakt av temperaturen i början på seklet men att det förmodligen berodde på naturliga variationer. I en insändare hävdas att forskarna inte har en aning om vad som ligger bakom denna ”paus”, vilket är ren nonsens, saken är väl utredd, och sammanfattas i en artikel i Nature från 2017 som refererar till 178 andra studier. Temperaturen har fortsatt öka som väntat och diskussionen är överspelad sen länge.

Efterhandskonstruktion? Redan 1979 förutspåddes ”pauser” i en rapport från National Academy of Sciences:

Charney report II

 

Det hävdas att klimatmodellerna är urusla med hänvisning till en ej vetenskapligt publicerad graf visad i ett amerikanskt Kongressförhör. En medvetet missvisande graf (vänster bild nedan) som genomskådats för flera år sen. Återigen plockas valda delar ut, man jämför äpplen och päron och bortser från oceaner av mätdata som inte passar in. Det tar mer plats att beskriva än vad som medges här, jag har sammanfattat här. Modellerna fungerar bra.

 

 

Det påstås på SvT Opinion att IPCC gissar sig fram till en klimatkänslighet (dvs hur mycket temperaturen stiger vid en fördubbling av CO2-halten), men att de själva har hittat den enda artikeln som visar sanningen, dvs att den skulle vara låg. Här är 141 andra studier, varför ska vi bortse från dem? Deras utvalda studie visar för övrigt en klimatkänslighet på 1,2-3,1°C medan IPCC:s senaste rapport anger 1,5-4,5°C. Var går gränsen för att bli kallad alarmist?

ecs_timeline

BILD från Carbon Brief

 

En moderat riksdagsledamot vill ha en mer vuxen klimatdebatt och påstår att forskningen ignorerar alla faktorer utöver den mänskliga påverkan på klimatet. Jag har upprepade gånger försökt få ett svar på vilken parameter han tycker de har glömt undersöka men aldrig fått ett svar. Vuxen debatt?

forcings

I boken Falskt Alarm kräver prof emeritus Gösta Petterson IPCC på en förklaring till varför man inte tar korrelationen mellan solaktivitet och klimat på allvar med en artikel från 2005 som ”bevis” (Altstadt undrar samma sak i en krönika i Fokus). Helt enkelt därför att den korrelationen inte finns, hela Svensmarks hypotes om att kosmisk strålning påverkar molnbildningen i sådan grad att det skulle påverka klimatet har varit vederlagt länge. Här finns en uppsjö av studier om den saken. Varför ska vi älta det? Och varför bygger Petterson hela sin bok på en NIPCC-rapport finansierad av Heartland Institute med starka band till fossilindustrin med en källkritik som inte skulle bli godkänd som högstadieuppsats?

Soon korrelation Real Climate

Det går att fortsätta i en evighet. Vem är det som polariserar debatten genom ”körsbärsplockande” av fakta, oändliga konspirationstankar och upprörda känslor angående Greta Thunberg? Kanske skulle debatten istället gälla hur vi hamnat i en situation där det är okej att påstå att klimatforskare inte förstår att solen inverkar på klimatet? Det är som att påminna kirurgen om att det finns blod i kroppen.

(Visst, jag kan hålla med om att undergångsretoriken kan vara tröttsam och uppskruvad även från ”andra sidan”, men med rådande konspirationstänk kommer det aldrig bli en sansad debatt).

Det är solen

 

Ovanstående text var ämnat som en debattartikel men den blev refuserad och jag orkade inte korta ner och skicka in till fler så den hamnade här istället och så kunde jag lägga till lite fler bilder 🙂

Existerar växthuseffekten?

MNI_8690 Ölandsbron beskuren

Finns det egentligen några bevis för att det existerar en växthuseffekt? På sociala medier kan man lätt få intrycket av att så inte är fallet. Fick till exempel denna kommentaren här på bloggen:

”Arrhenius avfärdades av sin samtid och alla som försökt komma med experimentella bevis sen dess har misslyckats.”

(Och om den nu skulle finnas så är den mättad och en ökad halt CO2 gör ingen skillnad).

Ska vi kolla efter? Hur ser historien ut?

Växthuseffekten

Jag misstänker att alla vet vad växthuseffekten innebär men beskriver den kort ändå:

Solljuset som kommer till jorden reflekteras till viss del (ca 30%) i moln, mark hav mm direkt tillbaka ut i rymden utan att värma något. En mindre del absorberas av partiklar och liknande i atmosfären medan återstående del, ca 70%, absorberas av jordytan och omvandlas till värmestrålning. Atmosfären är genomskinlig för det inkommande ljuset men däremot inte för den värmestrålning som jordytan avger (dvs IR som har en annan våglängd).

De s k växthusgaserna, främst vatten och koldioxid, kan absorbera ”delar”  av denna strålning (dvs vid specifika våglängder) men kommer sen även avge energi i alla riktningar varav en del även neråt och ser på så vis till att värmestrålningen inte försvinner rakt ut i rymden utan bidrar till en uppvärmning som gör att planeten är beboelig.

Historik

Det här är inget nytt, principen beskrevs redan på 1820-talet av Fourier (för att få lite perspektiv kan sägas att det var mer än ett decennium innan Agassiz försökte övertyga sina skeptiska vetenskapliga kollegor om att det funnits istider) och 1859 visade Tyndalls labbexperiment att det fanns gaser i atmosfären som hade just dessa egenskaper (främst vatten och koldioxid). Det är i alla fall han som brukar få cred för att ha varit först att experimentellt visa det men egentligen var det Eunice Foote, inte enda exemplet när kvinnor fått stå tillbaka ur rampljuset (även om Tyndall också förtjänar all uppmärksamhet).

Arrhenius var 1896 sen först med att räkna ut hur mycket den globala temperaturen skulle öka på grund av en framtida ökning av CO2.

Men det är mycket riktigt att han ”överbevisades” i detta. En annan svensk, Knut Ångström (son till den mer kände Anders Ångström) lät sin assistent Herr Koch utföra ett experiment för att kontrollera om Arrhenius teorier verkligen kunde stämma.

Han fyllde ett 30 cm långt glasrör med koldioxid, kokade lite vatten och såg hur mycket av värmen (=IR-strålning) som tog sig igenom röret. Han upprepade sen experimentet men nu med en tredjedel så mycket CO2. Den lilla skillnad som uppmättes (0.4%) ansågs vara irrelevant och förmodligen mätfel. CO2 konstaterades ha en logaritmisk absorption* av IR och en ökning skulle varken göra till eller från vad det gällde atmosfärens temperatur.

(*Logaritmisk absorption: tänk dig att du har en glasskiva som du bestryker med färg där varje drag tillför exakt lika mycket färg. Det känns ganska logiskt att första lagret då kommer få större betydelse för genomskinligheten än de efterföljande, snart kommer ett ytterligare lager inte göra någon praktisk skillnad eftersom rutan är redan täckt med färg (dvs CO2 i det här fallet) För att göra analogin mer riktig kan sägas att olika molekyler kan bara färga specifika delar av fönstret (olika våglängder)).

Likaså visste man ju att det fanns oerhört mycket mer vattenånga i luften som också absorberade IR och det vid våglängder som skulle ”överskugga” dem från CO2. Rutan var så att säga redan förmålad med ett tjockt lager ”vattenfärg” och att dutta på lite CO2-färg spelar ingen roll i sammanhanget. Resultaten tog i princip död på hela den här forskningen.

Men fanns det en hake? Dags att kalla in militären …

På 40-talet började det amerikanska flygvapnet intressera sig för de här frågorna och upptäckte dels att det fanns extremt lite vattenånga högt upp i atmosfären (medan CO2 är jämnt fördelat) men också att själva IR-absorberingen vid lågt tryck inte såg likadan ut som vid jordytan.

Om en molekyl absorberar IR eller inte beror på hur den är uppbyggd, det avgör också vilka våglängder av strålningen den absorberar (dvs hur stor del av rutan man målar i fönsteranalogin).

CO2_H2O_absorption

Bild från Wikipedia: Atmospheric gases only absorb some wavelengths of energy but are transparent to others. The absorption patterns of water vapor (blue peaks) and carbon dioxide (pink peaks) overlap in some wavelengths. Carbon dioxide is not as strong a greenhouse gas as water vapor, but it absorbs energy in longer wavelengths (12–15 micrometers) that water vapor does not, partially closing the "window" through which heat radiated by the surface would normally escape to space. (Illustration NASA, Robert Rohde)

 

Vid högre tryck krockar molekylerna ständigt med varandra vilket ger vad som kallas bandbreddning. Det är inte alls är lika framträdande vid lägre tryck (högt upp) och där sker absorptionen vid mer distinkta våglängder. Topparnas sluttningar i bilden ovan blir alltså betydligt brantare och vattnets IR-absorption visade sig inte alls överskugga CO2 i samma omfattning som man tidigare trott.

Likaså insåg man att det inte gick att behandla atmosfären som en homogen massa, beräkningar och mätningar visade att det inte spelade någon roll om absorptionen var mättad på lägre höjder, ”återstrålningen” (back radiation) från högre lager i atmosfären kommer ändå bidra till uppvärmning i de nedre.

Moderna mätningar visar också att Ångström/Kochs experiment hade sina felaktigheter, för att representera atmosfären hade de behövt ha ett glasrör på 250 cm istället för 30 cm och även då skulle de bara kunnat se en skillnad på 1 % i sina två experiment (men det skulle ändå utgöra ett signifikativt resultat). Man vet numera att absorptionen inte är mättad ens på lägre höjder i atmosfären.

Koch CO2 exp

Bild från Real Climate

Även om man tidigt kände till fysiken bakom växthuseffekten var det ändå få som oroade sig för en framtida temperaturökning (Arrhenius själv ansåg att det nog ändå bara skulle vara positivt), de flesta var övertygade om att den extra CO2 vi släppte ut skulle tas upp av haven och inte ge någon ackumulering i atmosfären. Även här fick forskningspengar från militären saken att klarna.

I och med atombombsprojekten utvecklades metoder att mäta låga nivåer av olika radioaktiva isotoper. Till exempel bildas kol-isotopen ¹C (”kol-14”) i atmosfären när kväve träffas av kosmisk strålning. Isotoper av ett ämne har samma antal protoner i atomkärnan men olika antal neutroner.

Man upptäckte också att upptaget av CO2 i haven inte var så ”enkel” man först trott, fysiken bakom ”upptaget” var visserligen känd men det tog ett tag innan man kunde visa att upptaget av CO2:n snart motverkades genom att det åter gick upp i atmosfären igen.  Svenske Bert Bolin var en av pionjärerna på detta område (Bolin, Bert (1960). ”On the Exchange of Carbon Dioxide between the Atmosphere and the Sea.” Tellus 12: 274-81).

MNI_8625

 

Jaha, men bevisen på växthuseffekten då?

Det är mycket väl undersökt hur olika molekyler absorberar IR, men det tog sin tid innan man empiriskt kunde bevisa hur det kunde appliceras fullt ut på vår atmosfär. Ett första bevis på hur bra koll man hade på fysiken fick man 1970 då en satellit kunde mäta den utgående strålningen från jorden (den prickade linjen är vad man hade beräknat och den heldragna det uppmätta).

växthuseffekt första bevisen

Och det här har upprepats åtskilliga gånger där det förutspådda resultatet överlappar extremt väl med experimentella data. Nedan visas hur modellerna förutspår IR-utstrålningen i rött och uppmätta data i svart, bild härifrån. Det här är med andra ord fysik som är något av det mest välstuderade och välförstådda inom hela klimatologin.

IR modtran_iris

Man har även mätt hur den utgående strålningen från jorden har ändrats med tiden på just de våglängdsområden som förväntats utifrån växthuseffekten av koldioxid och metan.

IR utstralning
Direct measurement of the man-made greenhouse effect getting stronger, thanks to carbon dioxide (CO2) and methane (CH4). This is the change in how much energy is escaping Earth at different 'colours' from 1970 to 1996. Absorption by carbon dioxide and methane means that the satellites see less at those colours than they did in the past: this extra heat warms the Earth. Image from Harries et al. (2001)

 

Enligt teorin (Kirschoffs lag) ska värmestrålning som tas upp av växthusgaserna också strålas ut igen varav en del går tillbaka mot jorden igen (back radiation). Det har man också kunnat mäta sedan ett halvt sekel (nedre bilden), här från Nordpolen:

IR surface looking up

Coincident measurements of the infrared emission spectrum of the cloudfree atmosphere at (a) 20km looking downward over the Arctic ice sheet and (b) at the surface looking upwards. (Data courtesy of David Tobin, Space Science and Engineering Center, University of Wisconsin-Madison. Diagram courtesy of Grant Petty, from Petty 2006).

 

Enligt teorin ska övre delen av atmosfären bli kallare om vi får en ökad växthuseffekt, vilket också har observerats.

Computer model estimates of the ‘human influence’ fingerprint are broadly similar to the observed pattern. In sharp contrast, model simulations of internal and total natural variability cannot produce the same sustained, large-scale warming of the troposphere and cooling of the stratosphere.

Vidare har man numera empiriskt visat hur den ökade mängden koldioxid också gett en ökad växthuseffekt:

 

Ovanstående är naturligtvis bara en bråkdel av den fysik som ligger bakom, både teoretiskt och experimentellt, och det involverar en hel radda av historiens forskarkändisar och Nobelpristagare. Det är inte bara IPCC du hånar om du inte vill köpa resultaten…

Men ett fåtal anser dock att det inte finns några som helst bevis. Man påpekar att återstrålningen (back radiation) strider mot termodynamikens andra lag (ungefär: värmestrålningen kan inte gå från en kallare till varmare punkt). Det gör den inte heller, nettoflödet av värme går från jordytan ut i rymden. Ni behöver inte lyssna på mig eller någon ”IPCC-forskare”, Roy Spencer är mycket kritisk till IPCC men har inte mycket till övers till de som dissar växthuseffekten, se här, här och här.

Inte för att det verkar ha någon effekt och frustrationen blir smått tragikomisk i det här inlägget där han blir tvungen att porta en av de mer aktivistiska växthuseffektsdissarna …

På sociala medier kan man ibland få intrycket av att det bara är ”politiskt tillsatta IPCC-forskare” som står bakom det här och att det inte alls råder någon konsensus i frågan. Inte sällan kommer Claes Johnsson, professor emeritus i matematik, namn upp då han är en mycket stark kritiker till växthuseffekten. Istället är det gravitationen och atmosfärens täthet som avgör vilken temperatur det blir (om jag fattat hans hypotes, jag knappt ägnat en tanke, rätt).

Kan en professor verkligen ha fel? Man ska ha klart för sig att han inte köper modern kvantfysik och han ifrågasätter Einsteins relativitetsteorier. Jag medger utan omsvep att det går långt utanför min kompetens att bemöta det men jag är tillräckligt insatt för att säga att det är en extremt udda inställning oavsett om det handlar om klimatdebatten eller inte. Inte ens professorer som hör till det ”klimathotskeptiska” lägret ger mycket för hans hypoteser:

Här kan du läsa på självaste Klimatupplysningen vad Peter Stilbs (professor em, fysikalisk kemi) anser (en av de mer aktiva pseudoskeptikerna i den här debatten).

Eller varför inte det här av Pehr Björnbom (professor em i kemiteknik). Han konstaterar också att många moderna applikationer, såsom magnetkameror, inte skulle fungera om back radiation-principen inte existerade.

Det är samma fysikaliska mekanismer som ligger bakom hur man använt NMR för att strukturbestämma varenda organisk molekyl sen långt innan jag var född (och det börjar bli alltför länge sen nu…).

Idén om att det är gravitationen som styr atmosfärstemperaturen fick ny luft ganska nyligen då det publicerades en artikel av Nikolov, Zeller som visade på ett samband mellan temperaturen och atmosfärens täthet och gravitation. Den imponerade väl inte direkt på kollegorna:

Och så här säger Watts som driver den största förvillarbloggen i världen WUWT:

I normally don’t publish anything related to the ideas of Nikolov and Zeller, for three reasons: 1) It’s just wrong, 2) It invariably descends into a shouting match. 3) These two guys published a paper under fake names to fool the peer-review process, which is a professional no-no. 

Man får naturligtvis tro på vem man vill, men om du lever i tron att det bara är en hög med IPCC-forskare som anser att växthuseffekten är verklig så är du fruktansvärt fel ute. Och likaså, tänk på att om du nu dissar växthuseffekten kan du heller inte tycka att man borde lyssna på Lennart Bengtsson. Lindzens ”Iris-effekt” blir inte heller särskilt relevant. Man kan naturligtvis inte göra som Klimatsans och förneka att växthuseffekten finns för att sen använda just den fysiken för att förklara varför vattnets absorption släcker ut koldioxidens (som ju dessutom är felaktig i sig som visats ovan).

Nej, tacka vet jag robusta korrelationer som den här som alla verkar ha missat:

Vad hette Ångströms labbassistent som gjorde att forskningen om växthuseffekten stoppades. Herr Koch!

Och vad heter ett par av de största finansiärerna av klimatförvillar-organisationerna? Just det, The Koch Brothers.

Mycket klarare än så blir det inte … 😉

 

Den vetenskapliga historiken bakom växthuseffekten kan du läsa här. Fascinerande faktiskt.

[PS Jag är naturligtvis fullt medveten om att detta inte kommer omvända någon. Ja, jag använde ”omvända” medvetet, klimatdebatten har mer och mer blivit en religion, en rubbad fotbollsmatch där man ska hålla på sitt lag vad fan som än händer. Min ambition var mest att få ut informationen, för det måste väl ändå finnas någon som är intresserad på riktigt? (ja’ ä’ int’ bitter…)]