Miksi Marsissa on heikko kasvihuoneilmiö? Osa 3


Kuva 1. Planeetat Maa ja Mars suhteessa. Kuvapohja: Wikipedia/NASA

Kuva 1. Planeetat Maa ja Mars suhteessa. Kuvapohja: Wikipedia/NASA

Vatulointi on nyt kuulemma muodissa maassamme. Siis ensin sanotaan/luvataan/uhataan jotain tehdä ja sitten kerrotaan, että nyt perutaankin. Ehkäpä joku pääsee syyttämään minuakin siitä, että vatuloin, kun jo edellisessä kakkososassa pääsin puhtaaseen nollatulokseen, jolla Marsin selittäminen oli helppoa ja nyt sitten vielä jatkan. Jatkan kumminkin.

Mars ei nimittäin sittenkään ole Maa ja se mikä sopii Maalle, ei sovi Marsille. Tätä eroa pyrin osoittamaan kuvalla 2. Siinä on melkein samassa skaalassa ylempänä Maan ilmakehän säteilykäyrä ja alempana Marsin vastaava. Mukana sekä mallinnusta että mittausaineistoa.

On pari seikkaa, mihin kuvassa 2 pyydän kiinnittämään huomiota. Kuvissa on mukana kaikki mahdolliset viivanleviämiset mistä syystä tahansa. Maan ilmakehässä hiilidioksidin aiheuttama vähennys emissioon (≈ absorptio) on pinta-alaltaan jonkin verran suurempi kuin Marsissa. Kyseinen piikin pinta-ala on suorassa suhteessa säteilyenergiaan. Emissiossa vain piikin etumerkki on miinus. Mikäli oikein ymmärrän, kuvassa 2 tulee huomioiduksi myös Wienin siirtymälaki mittauslämpötilassa. Kyse on siitäkin, että Marsin pinnan säteilyhuippu on kauempana CO2:n absortiohuipusta kuin Maassa, johtuen Marsin alhaisemmasta lämpötilasta.  Se, onko mittauslämpötila keskiarvoa edustava, jää vähän epäselväksi, koska kuvan emissiokäyrä on 260 K:in mukainen ja Marsin keskimääräinen pintalämpötila lähellä 210 K:iä ja yläkaasukehä vielä kylmempää.

Kuva 3. Modran-simulaatio "Marsista".

Kuva 3. Modran-simulaatio ”Marsista”.

Yritin vielä suorittaa Marsin pakotearviota toisin, simulaattorilla. Valitettavasti ilmastotiede ei pyri universaaleihin tuloksiin, vaan pelkästään maassa sovellettaviin tuloksiin, joten Modran-simulaattorissakaan ei ollut planeetta Marsia. Kun asetin CO2:n osuuden 950000 ppm ja ilman paineen Marsin painetta vastaavaksi säätämällä korkeuden 30 km ja käytin kylmintä talvialuetta, sain karkean lukeman, mitä Marsissa voisi takaisinsäteillä, eli n. 20 W/m2. Huomioiden ilmakehän väärän suuntainen lämpötilagradientti (englanniksi lapse rate), pudottaisin lukeman hiha-arviona 10 W/m2.  Näitä lukuja voisi verrata samalla ”myllyllä” saatavaan Maan lukemaan, kun vain hiilidioksidi on ”kasvihuonekaasuna” 400 ppm:n osuudellaan. Vastaava pintatehoarvo on tuolloin n. 100 W/m2.  Jos tämä vastaisi hiilidioksidille arvioitua ”puhdasta” neljäsosan ns. kasvihuonevaikutusta 32 °C:n kokonaisuudesta, eli 8 °C, niin silloin Marsissa olisikin ns. kasvihuonevaikutusta 0,8…1,6 °C lineaarisesti arvioituna. ”Kasvihuonevaikutus” voisikin olla niin pieni, että se häviäisi NASAn taulukoista, kun toinen arvo on teoreettisesti laskettu ja toinen mitattu, ja molemmissa on virheensä.

Toinen  vastaus otsikon kysymykseen: Marsissa on kylmää, koska siellä on niin kylmää, ettei hiilidioksidin lähes olematon takaisinsäteily tuossa lämpötilassa riitä lämmittämään ”kasvihuonetta”. Perusongelmahan on tietenkin siinä, että aurinko on kaukana.

Sarjan 1 osassa nähty professori Yun antama selitys, että Mars on hyvin kylmä, onkin ihan kelvollinen. Edes vesi ei auttaisi Marsia, koska se olisi jäänä ja albedoa kasvattamassa. Mars pitäisi ensin lämmittää, sitten siellä alkaisi kasvihuoneilmiökin toimia ja lämmittää.

Tässä tarkastelussa on jäänyt oheen pöly, kaasukehän ohuus, planeetan pyörimisnopeus ja lämpötilagradientti. Noista pyörimisnopeus onkin lähes sama sekä Maalla että Marsilla. Näin se voinee vaikuttaa vain yhdessä jonkin toisen tekijän kanssa.  Lämpötilagradientti (englanniksi lapse rate) on erilainen Maassa ja Marsissa, muttei moninkertaisesti erilainen, kun huomioidaan mitattu gradientti eikä vain teoreettinen adiabaattinen gradientti. Pöly ilmeisesti vain vähentäisi hiilidioksidille jäävää vaikutusosuutta, niin ettei se ainakaan pelasta hiilidioksidia. Jäljelle jäänyt ohuutta en pysty tässä vaiheessa separoimaan erilleen. Ohuushan on mukana niin Marsissa kuin tuossa yläilmakehästä tehdyssä simulaatiossakin. Modranissa pelkkä lämpötilan alentaminen aiheuttaa outoja mutkia lämpötilagradientiin, joten sitäkään kautta ei ole luotettavaa mallinnusta saatavissa.

Tämä tällä kertaa. Jos selitys, että Marsissa on kylmää, koska siellä on kylmää, kuulostaa jotenkin vastaansanomattomalta, niin hyvä.

Linkkejä

http://pubs.giss.nasa.gov/docs/2010/2010_Schmidt_etal_1.pdf (LinkkiPDF) ”Gavin” ja kumppanit ovat tutkineet kasvihuoneilmiötä.

http://climatemodels.uchicago.edu/modtran/ (Linkki) Käyttämäni säteilysimulaatori.

6 responses to “Miksi Marsissa on heikko kasvihuoneilmiö? Osa 3

  1. Nyt on muistettava, että Marsin ohuessa kaasukehässä lämmennyt CO2 oikeasti säteilee, mutta Maan paksussa kaasukehässä absorboitunut säteily muuttuu typen, hapen ja vesihöyryn kineettiseksi energiaksi. Tämän jälkeen on paljon vaikeampi sanoa, miten konvektio, haihtuminen ja kondenssi siirtää lämpöenergiaa.

    Lämpötilan nousu pinnalla edellyttää nettojäähtymisen vähenemistä, mihin vaikuttaa tuulen, sateen ja pilvien muutokset.

    Lyhyesti sanottuna en usko, että havaitut muutokset voidaan mielekkäästi attribuoida CO2:lle. Mutta mikäs Yleä rajoittaisi, kun usko on luja mikä tahansa riittää puheenaiheeksi.

    Tykkää

    • Paljonhan sitä jää vielä hämärän peittoon. Vaikka Mars ja Maa pyörivätkin samaan tahtiin, onko Marsin yö kuitenkin suhteessa kylmempi?
      http://www-k12.atmos.washington.edu/k12/resources/mars_data-information/temperature_overview.html
      Näyttäisi olevan. Voinee aiheuttaa jonkin virheen.
      Toinen virhelähde voisi olla ”napajäätikkö”, johon tiivistyy n. 25% kaasukehästä. Siinähän vapautuu lämpöä ja vastaavasti sitoutuu sulaessa. Nämä tapahtuvat eri ilmakehissä!

      En paljoa kirjoittanut vedestä, vaikka se on maapallolla pääasiallinen ”kasvihuonekaasu”, koska Marsissa ei näin ole. Modran saattoi arvioida vedettömän tilanteen oikein tai sitten ei. Siitä voisi ehkä kirjoittaa ihan oman artikkelinsa.

      Tykkää

  2. Venuksessa tiheä CO2- pitoinen kaasukehä –> korkea lämpötila, Marsissa harva CO2-pitoinen kaasukehä + kauempana Auringosta –> matala lämpötila. Elikkä CO2 on selvästikin kasvihuonekaasu. Maassa vesihöyry suurin tekijä ja CO2 toisena. Ihmisen toimesta (fossiiliset polttoaineet, metsien hakkuut) lisääntynyt CO2 nostaa Maan keskilämpötilaa. Vääjäämättä. Mikä tässä on vaikeaa käsittää ?

    Tykkää

    • Oikeastaan on vaikea käsittää, mitä höpötystä Venuksen KHI on. Venuksessa on 90bar paine. Jos Venuksen paineen pudottaa yhteen baariin ja etäisyyden nostaa samaksi kuin Maalla on, valtavasta kuumuudesta ei ole jäljellä paljoa. Venuksen hirweä KHI on myytti, osa vihreän aatemaailman narratiivia.

      Narratiivissä ei ole merkitystä relevanteilla faktoilla, vaan tietämättömyys verhotaan iskulauseenomaisella faktalla tai faktoidilla. Totuusarvo peittyy oletetun relevanssin alle ja vastaväitteisiin reagoidaan jopa aggressiivisesti.

      Narratiivin voima perustuu tottumuksen, auktoriteetin tai enemmistön voimaan, ja sitä pitävät yllä pinnallista ymmärrystään yliarvioivat tahot, mutta myös ne, joiden etua tai tavoitteita narratiivi tukee.

      Skeptikon pitää ymmärtää narratiivin voima, koska narratiivi voi saada tietämättömän luulemaan pinnallista tietoa tai pelkkää käsitystä faktaksi.

      Miksi peili kääntää vasemman ja oikean, mutta ei ylös- ja alas-suuntia? Tämä kysymys on itsessään narratiivi, se tekee narratiivista retorisen kysymyksen, jonka pohtiminen saattaa johtaa narratiivin virheellisyyden havaitsemiseen.

      Vastaus: peili ei käännä vasenta ja oikeaa, vaan peiliä vastaan kohtisuoran akselin, jolloin ’kätiset’ objektit transformoituvat kuvassa. Ihmisen peilisymmetria ja kuvitteellinen käveleminen peilin taakse pää-jalat -akselin suunta säilyttäen saa ihmisen ajattelemaan, että peili vaihtoi peilisymmetriset puolet keskenään.

      Tykkää

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