Alle legemer gir fra seg energi i form av elektromagnetiske bølger i henhold til temperaturen. Jorda er et slikt legeme og gir fra seg energi i form av infrarøde stråler, heretter omtalt som varmestråler. Det var dette jeg lærte da jeg studerte fysikk på 70-tallet.
Så kom satellittene. Da oppdaget fysikerne at energien satellitten målte ikke tilsvarer snittemperaturen på bakken, som er pluss 15 grader, men minus 18 grader. Det er snittemperaturen man mener jorda ville hatt med en atmosfære uten drivhusgasser (Pierrehumbert, 2011). Se også Store norske leksikon.
For å forklare dette energi-temperatur-paradokset, har fagmiljøet antatt (se Pierrehumbert (2011), at energien jorda sender fra seg kommer fra en tenkt flate i atmosfæren som har en lufttemperatur på -18 grader. Det tilsvarer en flate som i snitt befinner seg 6,5 kilometer over bakken. En slik tenkt flate løste energi-temperatur-paradokset, men skapte et nytt problem. Oksygen og nitrogen, som utgjør 99 prosent av atmosfæren, sender ikke ut varmestråler.
For å forklare hvordan atmosfæren allikevel gjør det, postulerte klimaforskerne at de kolliderende luftmolekylene er i stand til å eksitere CO2-molekyler som derfor går inn i en høyere energitilstand – slik de gjør når de absorberer varmestråler fra bakken. Etter å ha holdt på energien i noen millisekunder (Pierrehumbert, 2011), gir eksiterte CO2-molekyler den fra seg i form av varmestråler som sendes ut i en tilfeldig retning. Noe av dem forlater jorda. Jo høyere opp kollisjonene skjer, dess mer av energien kommer seg ut (se også Benestad) via CO2-molekylene.
For å forklare hvorfor dette er feil, kan vi ta utgangspunkt i målinger av CO2-gassens spesifikke varmekapasitet. For CO2 er den målt til å være 28,5 J/mol·K (Store norske leksikon). Det tilsvarer energien som er bundet opp i molekylenes rettlinjede bevegelser og interne rotasjon.
Det er altså ikke noe i målingene av CO2-gassens spesifikke varmekapasitet som tilsier at noe tilført varme går med til å eksistere CO2-molekyler. Det er derfor ikke empirisk støtte for det Pierrehumbert påstår.
Pierrehumbert viste heller ikke til kilder, eller egne laboratoriemålinger, som støtter påstanden om at molekylene som er i atmosfæren er i stand til å eksitere CO2-molekyler. Det gjorde meg mistenksom og var grunnen til at jeg i et tidligere innlegg hevdet at Pierrehumbert bygger sin argumentasjon på en gjetning.
Jeg gikk ikke spesifikt inn på hva gjetningen gikk ut på, men Pierrehumbert begrunnet hvordan CO2-molekylene bidrar til å avkjøle jorda med at:
“Molecular collisions repopulatethe states [dvs. CO2-molekylene eksiteres] and establish a new thermodynamic equilibrium at a slightly cooler temperature.” (s. 34)
Arne Raaen går god strålingsmodellen til FNs klimapanel (IPCC) med den begrunnelse at «fysikken gjetter ikke om slikt». Raaen har et godt poeng. Fysikere kan praktisere sitt fag ved å utlede fra kjent fysikk. Pierrehumbert (2011) har imidlertid ikke utledet det han påstår. Som Raaen også skriver, har Pierrehumbert sannsynliggjort sin påstand.
Det har Pierrehumbert gjort ved å appellere til vår intuisjon. Man kan kanskje tillate seg det så lenge man holder seg til klassisk fysikk, men ikke når det, som her, dreier seg om kvantemekanikk.
Så må vi spørre oss: Hvordan kan fortellingen til IPCC ha overlevd i over 30 år hvis den bygger på noe som er galt? Svaret er at vi forskere er flinke til å få en mangelfull teori til å fremstå som god. Det får vi til ved å ty til ad hoc (hjelpe) antagelser som korrigerer for, men uten å fjerne mangler og feil som gjør at man kan beholde den grunnleggende tenkningen.
Det er, som Albert Einstein påpekte, så og si alltid mulig å berge den grunnleggende tenkningen på den måten. Men det har sin pris: Teorien blir mer komplisert. Én feil vil dessuten ofte ha en følgefeil som også må nøytraliseres ved nye og gale ad hoc antagelser. Man kan nemlig ikke korrigere for en feil, som man ikke vil fjerne, med noe som er rett. Derfor baller det på seg.
IPCCs tenkning er beheftet med så mange ad hoc antagelser, at vi ikke kan omtale det som en teori. IPCC gjør heller ikke krav på å ha en (enhetlig) teori. IPCC benytter seg av et titalls ulike datamodeller for klima (se her). Alle modellene har imidlertid én ting til felles: De bygger på feil strålingsfysikk.
Det betyr ikke at IPCC ikke har en rimelig kontroll på jordas energibalanse. Den kan man nemlig estimere ut fra hvor mye temperaturen har endret seg og hvor mye is som har smeltet. Gal strålingsfysikk betyr imidlertid noe når modellene brukes til å si noe om fremtiden.
PER ARNE BJØRKUM
Professor emeritus i geologi ved Universitetet i Stavanger
