Røverhistorie om NASA

Foto: Pixabay

Per Arne Bjørkum beretter i Geoforskning 6/10 at det er uenighet mellom Klimapanelet og NASA om hvordan drivhuseffekten virker, og hevder helt spesifikt at NASA mener at «varmetapet til universet skjer fra bakken».

Hvis det er en fundamental uenighet mellom Klimapanelet og NASA om basisen for drivhuseffekten, må man forvente at denne uenigheten er bredt omtalt i solide sekundærkilder, på alle store språk. Men Bjørkum viser ikke til noe slikt, og da er det nærliggende å gjette at denne uenigheten mellom Klimapanelet og NASA er konstruert på Bjørkums emerituskontor. Og at den bare finnes der.

Dette blir enda klarere hvis man har en basisforståelse av drivhuseffekten: Den har med klodens energibalanse å gjøre. Tilført energi er dominert av solen, mens tapet er dominert av varmestråling vekk fra jorda. Siden (som Bjørkum helt korrekt sier) nedre atmosfære er helt tett i store deler av det infrarøde spekteret, må varmetapet for de fleste frekvenser skje fra høyt oppe i atmosfæren, hvor luften er så tynn at varmestrålene ikke absorberes før de unnslipper.

Mer drivhusgasser betyr at unnslippelseshøyden øker. At dette varmer overflaten skyldes at temperaturen faller av oppover. Dess høyere unnslippelseshøyden er, dess varmere blir det ved overflaten, som elegant visualisert av Benestad.

Man kunne tenke seg at drivhusgassene påvirket gradienten, men (igjen har Bjørkum helt rett) det er ikke tilfelle: Gradienten bestemmes av luftens konveksjon.

Det er en liten finesse her: Konveksjonen kan bare gjøre gradienten mindre bratt, siden den innebærer at varm luft stiger. Det må altså være «noe» som gir konveksjonen et utgangspunkt å jobbe med. Dette «noe» er drivhusgassene, som tillater atmosfæren å kvitte seg med energi. Uten konveksjonen ville altså temperaturen avtatt mer med høyden. Med andre ord, drivhusgassene spiller en viktig rolle for gradienten, men dette endrer seg ikke når konsentrasjonen av drivhusgasser øker, fordi konsentrasjonen allerede er mer enn nok til å holde konveksjonen i gang.

Bjørkum hevder at «NASAs modell» innebærer at overflaten stråler til verdensrommet gjennom en ugjennomsiktig atmosfære. I henhold til konvensjonell tenkning er dette en motsigelse, en umulighet. Bjørkum gir ingen klar forklaring på hvordan han får dette til å henge sammen, og han har definitivt ikke dokumentert at NASA står bak en slik ufysisk modell.

 ***

Det er mye upresist i Bjørkums lange innlegg. Jeg nøyer meg med å kommentere noen få punkter.

1. Pierrehumbert (2011) forklarer at når et CO­₂-molekyl absorberer et foton, er det overveiende sannsynlig at energien overføres til andre molekyler i luften via kollisjoner. Bjørkum kaller dette «en gjetning».

Men fysikken gjetter ikke om slikt. Spektroskopien har en historie som går århundrer tilbake. Einstein publiserte sin artikkel om spontan og stimulert emisjon i 1917, og en rigorøs kvantemekanisk versjon av dette er lærebokstoff. Den viktige CO₂-laseren feirer sitt 60-års jubileum i år. Det har i minst et halvt århundre vært kjent at strålings-levetiden av et CO₂-molekyl eksitert i bøyemoden er rundt ett sekund, noe som gir rom for mange titusener de-eksitasjoner ved kollisjoner med nabomolekyler. (Dette er grundig diskutert i Amundsen og Landrøs artikkelserie, som jeg tidligere har anbefalt. Se kapittel 7 i pdf-versjonen.)

2. Bjørkum skriver «′Negative feedback′ betyr at det blir kaldere». Det er ikke riktig, naturligvis. Negativ tilbakekopling betyr at effekten av pådrivet reduseres, men det endrer ikke fortegn.

3. Bjørkum hevder gjentatte ganger at Bjørn Samset ikke har svart på hans spørsmål om vanndamp (se Geoforskning og Uniforum).

Etter mitt skjønn har Samset et al. forklart dette aldeles klart i Aftenposten: Vanndampen forsterker effekten av andre oppvarminger: «Slik er mer vanndamp en respons på økt CO₂-mengde, snarere enn en uavhengig kilde til oppvarming.», men er ikke en primærdriver. (Jeg har prøvd å få fram det samme i Geoforskning, se her og her.) Klimapanelet inkluderer m.a.o. effekten av vanndamp i sine anslag for CO₂ (og for andre effekter).

Bjørkum holder imidlertid på sitt, og argumentasjonen er forbausende banal: Han finner ikke troposfærisk vanndamp i Figur 7.7 i AR6 WG1 rapporten. La oss derfor sett litt nærmere på dette:

Den øverste linjen i Figur 7.7 viser CO₂-bidraget, som man ser er estimert til omtrent 1,0 °C.

Dette kan vi etter-regne! Myhre et al. (1998) ga en formel for strålingspådrivet av CO₂, gitt at alt annet holdes konstant. Den kan skrives som

(Formelen ble litt raffinert i AR6, men det gir beskjedne utslag).

Setter vi inn C₀ = 280 ppm (førindustriell verdi) og C = 420 ppm (dagens verdi), finner vi

Dette kan vi sette inn i Stefan-Boltzmanns strålingslov,

Med tallverdi for Stefan-Boltzmanns konstant og start-temperatur på 287 K, finner vi forventet temperaturendring:

Tallet i figur 7.7 er altså omtrent 2,5 ganger større enn det rå CO₂-bidraget.

Årsaken er at modellene bl.a. tar hensyn til tilbakekoplingen fra vanndampen: CO₂ øker temperaturen, noe som via Clausius-Clapeyron likevekten øker vanndampmetningen. Dette fører igjen til økt temperatur og enda mer vanndamp, og det hele konvergerer altså til en forsterkningsfaktor på rundt 2,5. I skarp kontrast til det Bjørkum hevder, og nøyaktig slik Samset et al. har forklart, er altså vanndampen i høyeste grad til stede i figur 7.7!

Et lite korollar: Klimapanelets anslag for stratosfærisk vanndamp inkluderer tilbakekopling fra troposfærisk vanndamp.

ARNE MARIUS RAAEN
Raaen er dr.ing. i fysikk, og har jobbet i Statoil og SINTEF.

PS. Jeg finner det instruktivt å lese Amundsen og Landrøs introduksjon til sin bok: «We don’t have the expertise or experience to be authorities on these topics. But we have investigated and read literature, and we would like to share our journey and what we’ve learned along the way with students and laymen and anyone who don’t mind getting caught reading something easy.»

Dette om en bok hvor jeg finner noe å lære på hver eneste side, og hvor noen av argumentene kan kreve atskillig innsats å følge. Forklaringen er nok enkel: Amundsen og Landrø er begge i forskningsfronten i sine primære fag, de vet hva det krever av innsats over år, og de innser at det samme er tilfelle i andre fag.