Hvorfor leder ikke økt CO2-mengde i luften til målbar temperaturøkning i luften over bakken?
Figur 1. Modellert IR-utstråling som sendes videre oppover fra toppen av troposfæren (rød kurve), beregnet i 15 km høyde over ekvator. Valgt CO2-konsentrasjon er 400 ppm som gir maksimal absorpsjon av IR-stråling ved en bølgelengde på ca. 15 µm. De glatte, fargete kurvene viser spekteret for en sortstråler (black body) med forskjellige temperaturer gitt i grader Kelvin. Gjennomsnittlig temperatur for jordoverflaten er ca. 287K (14 oC).
Menneskeskapt global oppvarming beskrives ofte slik: Utslipp av CO2 har ført til økt energiabsorpsjon i troposfæren, noe som har ført til at kloden er blitt varmere.
En slik endring av energinivået i atmosfæren kalles «radiative forcing» på engelsk, et begrep som ofte benyttes av klimaforskere. Radiative forcing kan måles på toppen av atmosfæren og angir hvor mye utstrålt energi per flateenhet synker når CO2-nivået i atmosfæren øker.
Solstråling absorberes i liten grad av luften, men varmer opp bakken. Denne sender ut energi i form av infrarød (IR) stråling.
Figur 1 viser mengde IR-stråling som sendes ut fra bakken og videre ut av troposfæren (rød kurve). Figuren er generert av Modtran-programmet som finnes på nettsiden til University of Chicago.
Her kan vi velge i hvilken høyde målingen skal utføres og mengden CO2 i atmosfæren i ppm (parts per million).
Programmet kan også regne ut hvor mye energi per flateenhet som sendes ut i verdensrommet fra toppen av atmosfæren.
Med en CO2-konsentrasjon på 400 ppm (dagens nivå) beregnes energiutslippet til 287,5 W/m2, men det reduseres til 284,3 W/m2 når CO2-konsentrasjonen øker til 800 ppm. Differansen ΔF, det vil si «radiative forcing» er da 3,2 W/m2.
Klimapanelet (IPCC) opererer med «radiative forcing» gitt ved ligning (1):
ΔF = 5,35 * ln(C/Co) Ligning (1)
der C er nåværende konsentrasjon av CO2 og Co er konsentrasjonen før våre utslipp av CO2 ble store nok til å påvirke nivået i atmosfæren. Ved dobling av CO2-nivået blir da ΔF = 3,7 W/m2 som ikke er langt fra verdien beregnet med Modtran programmet.
Deretter regner de om økt absorbert energi ΔF til økt temperatur ΔT for kloden ved å benytte ligningen:
ΔT = λ*ΔF Ligning (2)
Verdien av λ anslås til å være ca 0,85. Bak denne beregningen ligger en tilsynelatende logisk antagelse om at økt absorbert varmeenergi (IR) fører til økt temperatur, det vil si økt kinetisk energi for luften.
Men eksperimenter beskrevet her tidligere og utført av andre forskere viser ikke noen målbar temperaturøkning i luften over bakken, selv når CO2-mengden i luft økes drastisk!
En mulig forklaring
Alle kvantefysikere er enige i at energi absorbert av CO2 fører til økt vibrasjon- og/eller rotasjonsenergi for CO2-molekylene.
Men ikke alle er enige i at denne type energiøkning deretter overføres til økt kinetisk energi (økt varme).
Hvis dette var tilfelle burde luften over bakken bli varmere, noe som ikke ble målt i forsøket vist i figur 2 under. Figuren viser simulert soloppvarming av bakken ved hjelp av to halogenprojektorer og hvordan dette øker temperaturen i luft og CO2 tilnærmet like mye.
Dette støtter kvanteteorier som påstår at vibrasjonsenergi i CO2 ikke (eller i lav grad) overføres til økt temperatur.
Figur 2. Samme oppvarmingskurve som for «vanlig» luft (sorte sirkler) fås når CO2-konsentrasjonen økes til ca. 100 % (røde sirkler). Eksperimentoppstilling er beskrevet her.
Ut fra vår nye kunnskap fra målingene kan vi derfor vise til en svakhet i klimamodellene: Det vi vet er at når IR-energi absorberes av CO2 så øker energimengden i atmosfæren.
Da må økt energi i troposfæren primært skyldes økt vibrasjonsenergi i CO2 molekylene i troposfæren. Summen av økt energi i troposfæren blir da kinetisk energi pluss økt vibrasjon/rotasjonsenergi.
Så har vi effekten av at CO2-molekyler absorberer 15 µm IR-kvanter, men sender en del (50 prosent?) av dem tilbake til bakken. Da vil temperaturen øke her, sett isolert.
Men så sendes IR-kvantene tilbake til luften, og de absorberes igjen av CO2 og blir til økt vibrasjonsenergi, ikke økt temperatur! Dette vedlikeholder mengden vibrasjonsenergi blant CO2-molekylene i luften.
Konklusjon
Økt energi i troposfæren på grunn av økt mengde CO2 er summen av kinetisk energi (som bestemmer temperatur) og økt vibrasjon/rotasjonsenergi. Det ser ut til at økt energi i atmosfæren primært skyldes økt vibrasjonsenergi for CO2.
Kun målinger kan si hvor mye økt vibrasjonsenergi kan overføres til økt kinetisk energi. Våre målinger tyder på at bidraget er lite og sannsynligvis uten betydning for global oppvarming.
Har virkelig IPCC klimaforskerne oversett/glemt å beregne energibidraget til ikke-kinetisk energi i modellene sine?
