Lämmittääkö CO2 ilmakehää?


Kuva 1. Kaasujen energiaabsorptio ilmakehässä. Mukaelma Wikipedian alkuperäiskuvasta

Kuva 1. Kaasujen energia-absorptio ilmakehässä. Mukaelma Wikipedian alkuperäiskuvasta

Ilmakehän energiavirrat ovat jonkin verran vaikeatajuisia. Esimerkiksi kuvan 1 tilanteessa ilmakehän yläosassa esitetään maahan saapuvan energiaa 235 W/m2, mutta maan pinnalle saapuukin ja pinnasta poistuu kaavion mukaan 492 W/m2, siis yli kaksinkertainen määrä energiaa. Jonkinlainen energiamonistin eli ikiliikkuja tulee tietenkin ensimmäiseksi mieleen, koska energia näyttäisi lisääntyvän. Jätän toistaiseksi ilmastotieteilijöiden selviteltäväksi ikiliikujansa ja siirryn rajallisempaan ongelmaan, joka on kuvassa 1 esitetty korostetuin tekstein. Lämmittääkö maasta lähtevää lämpösäteilyä absorboivat kaasut ilmakehää? Ja erikoisesti, lämmittääkö hiilidioksidin absorptio.

Törmäsin WUWT-sivustolla fyysikko Tom Vonkin vierailijakirjoitukseen(Linkki), josta hän sanoo, että: my post tries to show that if there is LTE , time symmetry and energy equipartition , then not anything goes in collisional processes.

Suomennos: kirjoitukseni pyrkii osoittamaan, että jos LTE(=paikallinen termodynaaminen tasapaino), reversiibeliys ja energian tasanjakautuminen on voimassa, mitään ei siirry törmäysprosesseihin.

Tuo tarkoittaa siis sitä, ettei CO2:n absorboima säteily lämmittäisi ilmakehää, sen N2-molekyylejä.

Vonkin esityksen pääosa löytynee hänen reaktioyhtälöstään 3, jossa absorptiostaan virittyneen hiilidioksidimolekyylin energiaa siirtyy typpimolekyylin liike-energiaksi ja takaisin:

CO2* + N2 ↔ CO2 + N2⁺ (3)

Mitä itse ymmärrän, niin reaktion kulkeminen takaisinpäin on se Vonkin peruste, miksei ilmakehä lämpene. Lukuisat kommentoijat ovat kiistäneet Vonkin väitteen kirjoituksen kommenttiosuudessa ja nettihaulla löytää aiheesta lisää, englanniksi toki vain. Sivumennen sanottuna Vonk ei kuitenkaan kiistä takaisinsäteilyä. Hänen yksinkertaistetussa kaksikaasuisessa ilmakehässään takaisinsäteily vain jää pelkästään hiilidioksidille. Enkä näe tässä mitään vastaanväittämistä.

Mitä väitän vastaan, on se, että vaikka kaikki virityksestä kotoisin oleva törmäysenergia palautuisikin CO2-molekyyleille, niin siinä tapauksessa, ettei hiilidioksidia olisi läsnä, ei typpimolekyylienkään nopeus lisääntyisi.  Ja klassisen kineettisen kaasuteorian(Linkki) mukaan kaasun kineettinen energia ja lämpötila ovat suorassa suhteessa toisiinsa. Niinpä typpimolekyylien nopeuslisä on yhtä kuin lämpeneminen. Vonkin malli toimisi pimeässä kammiossa, missä virittyneiden hiilidioksidimolekyylien määrä olisi tasapainossa typpimolekyylien aiheuttamien törmäysten kanssa tai ehkä kahden molekyylin tapauksessa.  Korkeammasta lämpötilasta tuleva absorboituvia aallonpituuksia sisältävä säteily nostaa virittyneiden CO2-molekyylien osuutta kaikista CO2-molekyyleistä ja täten myös typpimolekyylien keskimääräistä nopeutta törmäysten kautta. Ilmeisestikään kaikki asetetut alkuehdot eivät täyty ilmakehässä?

Miltei sama englanniksi lyhyesti:

Short english version: This is kind of comment to Tom Vonk and his already closed blogpost in WUWT. I think that his simplistic model works only in dark chamber or maybe in an atmosphere of two molecules, one CO2  and one N2. When some CO2 molecules absorbs extra radiation from outside then also average kinetic energy of nitrogen molecules increase as shown his equation (3) and this is same thing as a heating of the atmosphere. Probable  all of his preconditions are not true in the atmosphere?

Advertisements

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s