Vanndampen igjen

Selvutnevnt «klimaanalytiker» Per Arne Bjørkum har oppfordret meg til å dokumentere at klimamodellene tar hensyn til vanndamp.

La oss starte med å ta et skritt tilbake. At våre CO₂-utslipp har betydning for klima har vært kjent lenge; Charney-rapporten kom i 1979. Manabe og Wetheralds endimensjonale konveksjons-strålingmodell fra 1967 har jeg framhevet tidligere. De samme forfatterne kom i 1975 med en av de første GCM (global circulation model­) for fenomenet.

Slike modeller har altså eksistert i mer enn 40 år, og blitt stadig raffinert etter hvert som regnekraften har øket. Siden vanndampen står for rundt 50 prosent av drivhuseffekten, burde det være opplagt at den må være med.

Når så Bjørkum nå hevder at vanndampen ikke er tatt hensyn til, må det være opp til Bjørkum å dokumentere at han har rett! At Bjørkum får sin «mistanke bekreftet» fordi NASA i et oppslag for et bredt publikum bruker ordet estimert kan ikke regnes som et argument.

I et innlegg i Uniforum prøver Bjørkum å bygge opp en argumentasjon. Utgangspunktet er at skyer varierer på så korte skalaer at det er aldeles uoverkommelig å diskretisere de fundamentale likningene tett nok. Siden Bjørkum tror at skyene er en helt nødvendig tilbakekopling for å hindre ubegrenset oppvarming pga. den «selvforsterkende vanndampen» (slik er det jo ikke!), konkluderer han med at vanndampen må tas ut av likningene.

Han sier eksplisitt: «Det som hindrer temperaturen i å stige i det «uendelige», er at mer vanndamp fører til at det blir mer skyer og de lave skyene virker avkjølende. Det er ingen faglig uenighet om dette.»

Premisset om diskretisering er korrekt nok, men så blir det mye feil.

• Selv om skyer ikke kan modelleres fra «first principles», kan man legge inn responsen basert på parameterne i systemet, som trykk, temperatur osv., såkalte parameteriseringer, og slik få med tilbakekopling fra skyene.
• Det andre som er feil er premisset om at mer vanndamp gir mer skyer. Dette følger vel naturlig hvis man tror at vanndampen styres av tilgangen, f.eks. fra «dampende skoger». Holder man seg til etablert fysikk og antar at vanndampmetningen styres av temperaturen, er det naturlig å åpne for at noe av den økende metningen hentes fra skyer – det blir altså mindre skyer. Data fra CERES tyder på at det er rett – solinnstrålingen har økt som et resultat av våre utslipp. Dette var påpekt allerede i 2009 av Trenberth og Fasullo.

Som alltid, når noen finner det nødvendig å hevde at det ikke finnes faglig uenighet, bør man sjekke spesielt grundig. Og være forberedt på at sannheten, som her, kan være omtrent motsatt.

Kan jeg så dokumentere at vanndampen er med? Da må det først presiseres at jeg aldri har kjørt en GCM, aldri lest en linje kildekode, og bare sett høyst overfladisk på dokumentasjon. Som amatør er jeg derfor fornøyd med å sannsynliggjøre.

I mitt forrige innlegg viste jeg resultater fra klimamodellen MODTRAN, som opplagt har vanndamp med. MODTRAN er en én-dimensjonal modell (som den banebrytende Manabe og Wetherald 1967), og den har begrenset oppløsning i frekvens. Jeg har tidligere vist til Pierrehumbert 2011, som viste den gode overenstemmelsen mellom satellittdata og en én-dimensjonal modell. Det ville jo være sært om vanndampen ble kastet ut når man gikk til 3D.

Så kan man se på beskrivelsen av en tidlig GCM, Manabe og Wetherald (1975). De sier eksplisitt «Three atmospheric gases are taken into account, i.e., water vapor, ozone and carbon dioxide. The distribution of water vapor is determined by the prognostic equations of the model or, in other words, the radiative computation is «coupled» with the hydrologic cycle.»

Pierrehumberts Principles of planetary climate (2010, har vært beskrevet å passe best for de som «crave death by mathematical physics») har et eget delkapittel om vanndamp-tilbakekopling.

De som vil ha mer kan jo sjekke dokumentasjonen for f.eks. atmosfæremodellen CAM 4.0. Mer lettlest er professor Steve Easterbrooks blogg-innlegg i forbindelse med Nobelprisen 2021. Hans TED-foredrag fra 2014 kan også anbefales.

Etterord

• Bjørkum hentet ut et sitat fra en NASA-side, som skulle understøtte hans argumentasjon. Jeg anbefaler alle å følge den lenken, og lese alt. Da vil man finne at NASA sier mye mer enn Bjørkums sitat, og at NASAs poenger i store grad faller sammen med det jeg har forklart.
• Bjørkum sier «vanndamp er en kraftigere drivhusgass enn CO₂, noe Raaen også er enig i». Jeg klarer ikke å finne hvor jeg har skrevet dette, og jeg prøver i det lengste å unngå slike tabloide forenklinger. Effekten av drivhusgasser avhenger av mengden, hvor absorpsjonen ligger i forhold til varmespekteret, overlapp med andre gasser, temperatur, trykk osv. For CO₂ og H₂O kommer i tillegg at vanndampmetningen avhenger av CO₂-nivået. «Carbon Dioxide Is Still King», som NASA skriver. Uten CO₂ forsvinner mye av vanndampen!
• Til slutt et utdrag fra et annet av Bjørkums innlegg: «Om klimaforskerne ikke var klar over det i starten, så ble de det etter hvert. På side 774 i tredje fagrapport, som kom i 2001, står det nemlig at: “In climate research and modelling, we should recognize that we are dealing with a coupled non-linear chaotic system, and therefore that long-term predictions of future climate state is not possible.” (min utheving). Her står det svart på hvitt at klimamodeller ikke kan gi rett svar.»

Dette kan man sammenlikne med Steve Easterbrooks oppsummering av selveste John von Neumanns innledning til en konferanse i 1955:

«In his opening speech to the conference, von Neumann divided weather prediction into three distinct problems. Short term weather prediction, over the span of a few days, he argued, was completely dominated by the initial values. Better data would soon provide better forecasts. In contrast, long-term prediction, like Phillips’ model, is largely unaffected by initial conditions. Von Neumann argued that by modelling the general circulation patterns for the entire globe, an “infinite forecast” would be possible—a model that could reproduce the large scale patterns of the climate system indefinitely. But the hardest prediction problem, he suggested, lay in between these two: intermediate range forecasts, which are shaped by both initial conditions and general circulation patterns.»

Klimamodeller kan gi svært verdifull innsikt, om man tror på von Neumann!

ARNE MARIUS RAAEN

Raaen er seniorforsker i Sintef Petroleum, men bemerker at dette innlegget er skrevet av ham som privatperson.

Referanser

Manabe, S og Wetherald, RT, 1975, The effects of doubling the CO₂ concentration on the climate of a general circulation model. J. Atmos. Res, 32, 3–15.

Trenberth, KE og Fasullo, JT, 2009, Global warming due to increasing absorbed solar radiation, Geop. Res. Lett, Vol. 36, L07706, doi:10.1029/2009GL037527.