Her vil jeg ta for meg et tema som jeg ikke har vært innom, nemlig at jordens overflate blir varmere selv om den er i tilnærmet energibalanse. Det viser seg nemlig at den energien som menneskeskapte drivhusgasser tilfører jordens overflate, ca. 3W/m2, tilsvarer den ekstra energien som jordens overflate sender fra seg fordi den har blitt litt over 1 grad varmere (AR6 WG1, Chapter 7).
FNs klimapanel (IPCC) forklarer dette med at drivhusgassene funger som ytterveggene i et hus, dvs. forsinker utsendingen av energi. Pierrehumbert (2011), som var ledende forfatter på tredje fagrapport (AR3, 2003), beskriver drivhuseffekten slik:
«The way that works is really no different from the way adding fiberglass insulation or low-emissivity windows to your home increases its temperature without requiring more energy input from the furnace. The temperature of your house is intermediate between the temperature of the flame in your furnace and the temperature of the outdoors, and adding insulation shifts it toward the former by reducing the rate at which the house loses energy to the outdoors.»
IPCC legger til grunn at jorden («varmeovnen») varmes opp av solenergien som treffer bakken, mens jorden sender det meste av energi fra et luftlag som har en temperatur på minus 18 grader («ytterveggene»). Det vil si at IPCC legger til grunn at energien tas opp og sendes ut (til verdensrommet) fra ulike flater.
Denne modellen er godt beskrevet i en artikkel fra 1993 – se figur under.
Jeg har vært avvisende til denne modellen. Den baserer seg nemlig på at atmosfæren oppfører seg som sorte legemer/objekter og sender ut energi i form av infrarøde (varme)stråler i henhold til temperaturen, jf. Plancks strålingslov. Jeg er ikke alene om å være kritisk til denne modellen. To sentrale klimaforskere som jobber med jordens strålingsbalanse, Jeevanjee and Fueglisatler (2020), sier klart ifra om at modellen mangler teoretisk begrunnelse. De skriver at:
«Though the cooling-to-space approximation has been demonstrated empirically and is thus fairly well accepted, a theoretical justification is lacking.»
Ifølge Jeevanjee and Fueglisatler ble modellen lansert ad hoc i 1966, dvs. det er en heuristisk modell – som ifølge Store norske leksikon betyr at den «har praktisk verdi uten å kunne begrunnes som prinsipielt gyldig, gjerne i form av en regel som viser seg å gi praktiske resultater uten at man vet om det skyldes tilfeldigheter eller noe annet.»
Det er lett å la seg lure når en teori «treffer» det man observerer. Newtons teori for forplantningshastigheten til lyd i luft var 100 % presis, men den var komplisert og bygde på premisser som var gale (og Newton visste det).
Det er også verdt å merke seg at det heller ikke står ikke noe i Store norske leksikon om atmosfæren som støtter IPCCs påstand om at den oppfører seg som et sort legeme/objekt og sender ut energi i henhold til temperaturen.
Selv om jeg har vært kritisk til «cooling-to space»-modellen som IPCC bruker, har jeg vært positiv til NASAs strålingsmodell – som jeg mener bygger på korrekt fysikk. Ifølge (grunn)modellen kommer de infrarøde strålene som forlater jorda fra bakken, dvs. fra samme flate som blir varmet opp av sola.
Hvis vi også tar hensyn til det to matematikere publiserte i 2011 og som tilsa at «alle» strålene som drivhusgassene absorberer, og ikke bare halvparten slik NASA hevder, returneres til den, så kan vi se på drivhusgassene som 100 % reflekterende speil.
«Speilmodellen» har blitt adoptert av sentrale klimaforskere (se her og her), med de har ikke tatt den fulle konsekvensen av den. De har ikke innsett at ifølge den modellen bremser drivhusgassene ikke utsending av infrarøde (varme)ståler, de blokkerer for (noen av) dem. Energien drivhusgassene forvalter, bli derfor fanget i en utveksling mellom bakken og drivhusmolekylene, der drivhusgassen oppfører seg som en fullkommen isolator (og det er det ingen husvegger som gjør) – se prinsippskissen under.
Det kan kanskje synes uvesentlig om varmestrålene blir forsinket (IPCC) eller fanget (NASA), men det betyr at IPCC har en dynamisk modell, mens NASAs modell er statisk. IPCC må derfor regne på alle prosessene som fører til forsinkelsen, mens NASA kun trenger å forholde seg til energitilstanden. Det er langt enklere.
Dette er analogt til hvordan vi forholder oss til kjemiske prosesser. Vi kan enkelt finne sluttilstanden ved å regne ut Gibbs fri energi for reaksjonen, mens veien dit, kinetikken, kan være svært utfordrende – og i mange tilfeller er det som skjer ikke forstått. Det er det IPCC står oppe i – og er en av grunnene til at siste fagrapport (AR6 WG1, 2021) er på hele 4 000 sider.
Ifølge NASAs (justerte) modell, kommer altså energien som drivhusgassene forvalter fra bakken, dvs. den er intern. Det er derfor likegyldig for den pågående temperaturøkningen hvor drivhusgassene («speilene») kommer fra – om de er menneskeskapt eller om de kommer fra naturen. Det eneste som betyr noe, er den totale mengden.
IPCC ser det ikke slik. For dem blir energien som de menneskeskapte drivhusgassene, hovedsakelig CO2 og CH4, forvalter, likestilt med en ekstern energikilde, noe som dette utdraget fra AR6 WG1 (2021) viser (mine uthevinger):
«The change in the net, downward minus upward, radiative flux (expressed in W/m2) due to a change in an external driver of climate change, such as a change in the concentration of carbon dioxide (CO2), the concentration of volcanic aerosols or the output of the Sun » (AR6 WG1, 2021; Annex VII: Glossary).
Vi har derfor to ulike modeller for de pågående menneskeskapte klimaendringene, IPCCs og NASAs (justerte) modell. Spørsmålet blir da hvilken vi bør foretrekke. Jeg er ikke i stand til å vurdere hvilken modell som er mest presis, men det er uansett ikke et pålitelig kriterium (jf. Newtons teori for forplantningshastigheten til lyd i luft). Historien har imidlertid lært oss at når to modeller som gjør krav på å forklare det samme, bør vi velge den enkleste, jf. Ockhams barberkniv. Vi burde derfor ha valgt NASAs strålingsmodell for lenge siden.
Det er imidlertid ikke bare et valg mellom enkle og kompliserte modeller. De har også ulike forutsigelser om hva vi har i vente. Både NASAs opprinnelige og (matematisk) justerte modell kommer med andre utsagn om hva vi har i vente enn det IPCCs modell gjør.
Ifølge IPCC må vi redusere CO2-innholdet i atmosfæren for å senke temperaturen, mens i ifølge NASAs (justerte) modell vil temperaturen synke selv om CO2-innholdet i atmosfæren forblir det den er. Da vil nemlig tilbakestrålingen (fra «speilene») til bakken stabilisere seg umiddelbart. Energien som utveksles mellom jordens overflate og drivhusgassene vil imidlertid minke etterhvert som en stadig større andel av den fordeler seg nedover i havet og jordskorpen. Derfor vil temperaturen på jordas overflate synke og stabilisere seg et sted mellom temperaturen på 1800-tallet og dagens.
Dette bare understreker hvor viktig det er å avgjøre hvilken klimamodell vi bør stole mest på, IPCCs eller NASAs (justerte).
PER ARNE BJØRKUM
Klimaforsker og professor emeritus i geologi ved Universitetet i Stavanger
