OLR ja SST


Kuva 1. Maan säteilytase Nasan mukaan.  "The-NASA-Earth's-Energy-Budget-Poster-Radiant-Energy-System-satellite-infrared-radiation-fluxes" by NASA - http://science-edu.larc.nasa.gov/energy_budget/. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:The-NASA-Earth%27s-Energy-Budget-Poster-Radiant-Energy-System-satellite-infrared-radiation-fluxes.jpg#mediaviewer/File:The-NASA-Earth%27s-Energy-Budget-Poster-Radiant-Energy-System-satellite-infrared-radiation-fluxes.jpg

Kuva 1. Maan säteilytase Nasan mukaan.

Tulipa lyhyt otsikko, kun käytin lyhenteitä. OLR = poistuva lämpösäteily ja SST = meren pintalämpötila.

Nyt kiinnostuksen kohteena on se, miten hyvin meren pinta toimii lämpenemisen hidastajana. Vaikka kuva 1 onkin maakeskeinen, siitä näkyy kuitenkin se, että vesi eri muodoissaan on myös säteilytasapainossa merkitävä tekijä. Pilvet heijastavat merkittävän määrän auringonvaloa, maan pinnasta tapahtuvasta heijastuksesta osa on lumen ja jään tuotosta. Esimerkiksi takaisinsäteilystä niin iso osa on pilvien aikaansaamaa, että laitoin kuvaan kasvihuonekaasut lainausmerkkeihin.  Hyvänä esimerkkinä tästä pilvien osuudesta saa tutkimuksesta(Linkki), jossa pyrittiin osoittamaan, että kasvihuonekaasujen lisääntyvä takaisinsäteily lämmittää merta. Mittaus tehtiin kuitenkin pilvien aiheuttaman takaisinsäteilyn vaihtelun avulla, koska kaasujen aiheuttamana muutos on mittaamattoman vähäinen. Tähänhän tutkijakin viittaa puhuessaan pilvien mitatusta n. 100 W/m2 pakotteesta verrattuna vähäiseen oletettuun 4W/m2 pakotteeseen, joka saataisiin hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistamisesta. Mikäänhän ei sinänsä olisi estänyt tekemästä mittausta korotetussa CO2-pitoisuudessa tai hyödyntäen hiilidioksidin kausivaihtelua. Ja tässä puhuttiin vain pilvien takaisinsäteilystä, ei veden muista takaisinsäteilyvaikutuksista.

Ajattelin lähestyä ongelmaa siitä kulmasta, että meren pintalämpötilaa kohotetaan yhdellä asteella ja katsotaan, mitä muutoksia siitä seuraa, ennen kaikkea OLR-osuuteen. Resurssien niukkuudesta johtuen kokeellinen osuus sivuutetaan ja poimitaan jo toisten tekemiä havaintoja laskemien pohjaksi.

Merien pintalämpötilan keskiarvoa onkin vaikea löytää yhtenä lukemana, mutta tyydytään virtuaaliseen muutokseen +17°C…+18°C ja lasketaan arvot neliömetriä kohti. Käyttämällä emissiivisyysarvoa ε = 0,984 saa alla näkyvät veden säteilyarvot, eli 5,48 W/m² lisäyksen asteen lämpötilan kohoamisesta.

t (°C) F (W/m²) ΔF (W/m²)
17 395,46
18 400,94 5,48

Höyrynpainetaulukko taas kertoo, että vastaava lämpötilan muutos tuottaa n. 6% lisäyksen höyrynpaineeseen, jonka siirtäisin mielelläni suoraan kuvan 1 latenttiin lämpöön, ja saisimme tästä vielä n. 5 W/m² lämpövirran pois merestä. Vaan tutkimusten mukaan latentin lämmönsiirron ja pintaveden lämpötilan suhde ei olekaan yksikäsitteinen, vaan riippuu muistakin tekijöistä.  Tässä siis järjestelmän monimutkaisuus estääkin suoraviivaisen ratkaisun ja osaltaan antaa tukea mallien käytölle.

Onneksi asiaa on tutkittu kokeellisesti tai havainnoiden(LinkkiPDF). Chang-Hoi Hon johtamien korealaistutkijoiden onnistui määrittää karkeasti meriveden pintalämpötilan (SST) ja poistuvan säteilyn (OLR) korrelaatio. Tulokset vaihtelivat menetelmästä riippuen 1,73 W m−2K−1…4,52 W m−2K−1. Korkeampi noista arvoista on suurempi kuin uskottu hiilidioksidin kaksinkertaistamisen aiheuttama pakote. Tämä viittaisi siihen, ettei meripallo lämpeäisi ehkä astettakaan atmosfäärinsä hiilidioksdipitoisuuden kaksinkertaistuksesta. Kun maapallo on vain n. 72% meripallo, pintameriveden lämpötilan kohoaminen yhdellä asteella ei todennäköisesti kompensoisi 4 W/m² nettopakotteen vaikutusta.

Kuviessa 2 on OLR vuosilta 1979-95 ja kuvassa  3 on kymmenvuotisjakso päättyen ennen viime vuoden alkua. Muutoksia on havaittavissa alueellisesti melkoisesti, joskaan kuvista ei pysty kokonaismuutosta sanomaan, joskin säteilyhuippujen väheneminen näkyy. Esimerkiksi projektion liioittelmakin pohjoiskalotti on alkanut säteillä selvästi enemmän ja vastaavasti eteläkalotti entistä vähemmän. Vastaavista SST-kartoista kuvissa 4 ja 5 ei pysty yhtä merkittäviä eroja havaitsemaan. Noiden kuvaparien eräs ero on sitten se, että OLR-kartoissa on maanpintakin mukana.

Mene ja tiedä, näkyykö kuvien 2 ja 3 erossa ”kasvihuoneen” lämmöneristeen paraneminen, joka lähinnä tarkoittaisi pilvisyyden lisääntymistä. Opimmehan ylempänä, että pilvi on paljon tehokkaampi ”kasvihuonekaasu” kuin mikään kaasu. Siitä ei kuitenkään näyttäisi olleen seurauksena merien pintalämpötilan näissä kuvissa selvästi näkyvää kohomista. Ehkä selvin päätelmä kuvista on, etteivät OLR ja SST ole kovin suorassa suhteessa toisiinsa, kuten itse alkujaan kuvittelin.

Päätän tällä erää näihin kuviin.

Kuva 2. Pitkäaikainen keskiarvo poistuvasta säteilystä

Kuva 2. Pitkäaikainen keskiarvo poistuvasta säteilystä

OLR2b

Kuva 3. OLR kymmenen vuoden keskiarvona.

SST1a

Kuva 4. Kuvan 2 ajanjakson keskimääräinen meren pintalämpötila.

SST2

Kuva 5. SST kymmenen vuoden keskiarvona.

 

 

 

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