Myhren yhtälö, Modtran ja Ollila


Kuva 1. MODRAN-simulaation yhdet asetukset. Oikealla puoliskolla näkyvä punainen nuoli lisätty tarkastelu korkeutta kuvaamaan. Ks. lisätietoja tekstistä.

Ilmastotutkimuksiaan vertaisarvioiduissa julkaisuissa julkaissut tri Antero Ollila kirjoitti pienen artikkelin WUWT-blogiin. Sen kommenttiosuudessa Ollilan kysymykset saivat sitten minutkin kaivelemaan MODTRAN-simulaattorilla asioita esille. Kysehän on kaasuseoksen IR-spektrin kvantitatiivisesta analysoinnista. Itse olen menneisyydessä käyttänyt orgaanisten yhdisteiden tunnistamiseen IR-spektroskooppia, mutta näillä kahdella analyysimenetelmällä ei ole kovinkaan paljon yhteistä. Jälkimmäinen suoritetaan kiinteästä aineesta (KBr-tabletti) pyrkien tunnistamaan yhdisteen sormenjälkiä, eikä ainamäärällä ole muuta väliä, kuin että se on sopivissa rajoissa. Ilmastotieteessä taas kvantitatiivisuus on ehdoton vaatimus. Että en ala tässä esiintymään ilmakehän IR-spektrien asiantuntijana, sitä vihjailen.

Olennainen asia on se, että tri Ollila kyseenlaistaa Myhren CO2-pakoteyhtälön kertoimen, arvoltaan 5,35. Ollilan mukaan sen pitäisi ollakin 3,12. Vuonna 1998 julkaistu Myhren ja kumppaneiden työ on klasikko ilmastotieteessä (LinkkiPDF). Aiempi IPCC:n käyttämä arvo oli korkeampi, ollen 6,3. Tämä tarkoittaa, että hiilidioksidin uskottu ilmastonlämpenemisvaikutus väheni Myhren ansiosta vähän, muttei ehkä riittävästi. Nick Stokesin WUWT-kommentin perusteella tämä arvo on saatu leveäkaistaista säteilymallia käyttäen, eikä sille ole dataa. Ollila taas käyttää kapeakaistaista mallia laskelmissaan. En usko, että tämä menetelmällinen ero on syynä tuohon lukemien suureen eroon, vaan syytä pitää hakea muualta. Hyvä kuitenkin jo tässä vaiheessa huomauttaa, että Myhre ja kumppanit ilmoittivat huomioineensa vain hyvin sekoittuneiden kasvihuonekaasujen konsentraatiomuutosten suorat pakotevaikutukset. Ero ei siis voine johtua seurannaisvaikutuksista eli palautteista.

Modtran-simulaattorilla pitäisi pystyä laskemaan hetkellisiä säteilytilanteita (Linkki). Onhan se muutaman kerran ollut esilläkin täällä Roskasaitilla. Kun huomioi Myhren rajauksen, Modtran voisi antaa selvyyttä tähän pakotekertoimeen. Ehdinkin jo taulukoida koko joukon Modtranin antamia arvoja, kun sitten saamieni arvojen osumattomuus ennakko-oletuksiin sai minut vilkaisemaan, mitä aiemmin oli tehty. Willis Eschenbach oli ihmetellyt jo nelisen vuotta sitten Modtranilla saamiaan pieniä CO2-pakotearvoja (Linkki). Niinpä aloinkin sitten tehdä simuloinnit 17 kilometrin korkeutta vastaavasti, kun Pekka Pirilä antoi kommenteissa selityksen, ettei Modtran hanskaa stratosfäärin jäähtymistä, mutta 17 km korkeudelta arvot ovat lähempänä oikeaa. Kuvassa 1 näkyy, miten 17 kilometrin korkeudessa on tietynlainen käännekohta tai raja.

Kuva 2. Pakotekerroin n. 5.

Kuva 3. Pakotekerroin n. 4,4.

Nick Stokes löysi muuten kätevästi ”oikean” CO2-ilmastopakotteen arvon käyttämällä Modtranissa vain tropiikkiasetuksia. Samalla periaatteella Modtranista löytää oikean arvon mihin tahansa tarkoitukseen. Kuvissa 2 ja 3 on näkyvissä ainakin se, että pilvisyydellä on vaikutusta. Pintalämpötila on Modtranissa sama molemmissa tapauksissa, vaikka reaalimaailmassa pilvipeite vaikuttanee myös pintalämpötilaan, tosin varsin monimutkaisesti, kun erilaiset tilanteet huomioidaan. Modtran siis antaa tuloksen säteilytilanteesta ennen hitaita palautevaikutuksia.

Loppujen lopuksi uskoisin pääosan Myhren ja Ollilan arvojen erosta johtuvan vesihöyryn erilaisesta käsittelystä. Modtranilla saa muutettua Water Vapor Scale -arvoa, jolla on melkoinen vaikutus lopputulokseen, mutta kun en saa noita arvoja kiinnitettyä mihinkään tunnettuun mittaukseen, niin tämä jää tältä osin roikkumaan ilmaan. Hyvä varmaan huomauttaa, ettei Ollila ole käyttänyt tutkielmissaan Modtrania laskentaan.

En siis varsinaisesti saanut vahvistettua tri Ollilan tuloksia Modtranilla, kun en alkanut hakemalla hakemaan sellaisia parametreja, joilla tulee osuma lähelle Ollilan arvoa. Modtranin arvot osuvat etupäässä Myhren ja Ollilan arvojen väliin, joten ei sitä vahvistusta oikein tule Myhrellekään. Ollilan WUWT-artikkelin kommenteista saan käsityksen, ettei Myhren arvoa ole vahvistettu oikein mitenkään. Vähän hämmästyttävää, kun haiskahtaa luonnontieteeseen sopimattomalta auktoriteettiuskolta.

Mainokset

15 responses to “Myhren yhtälö, Modtran ja Ollila

    • Kattava vastaus olisi varmaankin kirjan paksuinen, mutta lyhyesti:
      Mitä suurempi CO2-pakotearvo on, sitä suurempaksi voidaan arvoida ihmisen osuutta lämpenemiseen muun ohessa. Onhan CO2-lisäys ilmakehässä pitkälti ihmisten syyksi luettua.
      Pieni CO2-pakote: vaikkapa ilmakehän vesihöyryllä ja pilvillä on suurempi rooli kuin mallinnetaan. Edelleen sitten voidaan puhua positiivisista kytkennöistä jne., mutta toisena vaihtoehtona voisi olla merien rytmiikan vaikutus.
      Pakote joka tapauksessa kuvaa maapallon ulos virtaavan lämpösäteilyn vajausta, joka milteipä väistämättä pitää näkyä lämpiämisenä jossakin ilmakehän ulkoreunan sisäpuolella.
      Pahoittelen vastausviivettä. Olin poissa koneen ääreltä.

      Tykkää

  1. 5.35 antaa ymmärtää, että lisä-CO2 lämmittää nyt jo yli 2 watin eristävyydellä /m2, mutta herkkyysarvo on edelleen haarukassa 1.5-4.5°C/280ppm CO2. Jos Myhre olisi epätarkka tai epärelevantti, se selittäisi miksi havainnot tukevat pientä lämpenemistä.

    Muuten huvittaa, kun Gore julisti kuinka tämä on peruskoulufysiikkaa! Jooei, vaikeaa on.

    Tykkää

  2. CERES-mittausten perusteella ei OLR:ssä vuosina 2000-20017 ole tapahtunut mitään merkittävää nousua eikä laskua. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on tällä välin noussut lähes 10%. Eikö tämän pitäisi näkyä OLR:ssa? Vai pitäisikö OLR:n ollakin korkeampi? CO2 ei pelkästään absorboi vaan myös emittoi IR:ää,mikäli ei ole luovuttanut energiaansa törmäilemällä happeen ja typpeen. Miten siis OLR:n vajaus syntyy CO2:n lisääntyessä?

    Tykkää

  3. Climate4you tosiaan esittää useita kuvia OLR:stä, lämpötilasta ja CO2:sta. OLR:llä ja hiilidioksidilla ei juurikaan ole mitään korrelaatiota, korkeintaan lievästi positiivinen. HadCRUT3:n data trooppisen alueen ilman lämpötilasta korreloi kohtalaisesti NOAA:n OLR-arvojen kanssa. Sen sijaan UAH TLT-lämpötila-anomalia ja CERES OLR korreloivat varsin hyvin (https://okulaer.wordpress.com/2017/01/22/4241/#more-4241).
    Toistan siis kysymykseni:
    mitä CO2-pakotteella on tekemistä merien ja ilmakehän lämpenemisen kanssa?

    Tykkää

  4. Jos seuraat Spencerin ja Kristianin keskustelua pidemmälle, niin havaitset, että Spencerillä ei ole muuta argumenttia Kristiania vastaan kuin, jonka jo mainitsitkin, että CO2 lämmittää ilmakehää ja takaisinkytkennät poistavat tämän vaikutuksen OLR:stä. Eikö sinusta ole ihmeellistä miten takaisinkytkennät ovat negatiivisesti täsmälleen samansuuruisia kuin CO2:n positiivinen vaikutus? Mutta: mistä löytyy selitys fysikaaliselle mekanismille, miten CO2 lämmittää ilmakehää? Niinkuin Spencer sanoo kommenteissaan OLR-tulokset eivät tue eivätkä kumoa tätä vaikutusta. Missä selitys luuraa? Edelleen: takaisinkytkentöjen suuruuksista eikä edes etumerkeistä ole mitään yleisesti hyväksyttyä tietoa. Minun mielestäni paljon uskottavampi selitys on Kristianilla: OLR seuraa maanpinnan lämpötilojen muutoksia, jotka taas ovat seurausta auringonsäteilystä ja meristä.

    Tykkää

    • Maarit, tarkoitatko että kun CO2 tuottaa pakotevaikutuksen watteina, niin sen pitäisi vähentää ulossäteilevää lämpösäteilyä noin saman määrän watteja?

      Näinhän se ei ole. CO2 lisää (tai ainakin muuttaa) IR-pingistä, mutta lähes kaikki pallot lopulta joutuvat ulos. Pitkän aikavälin epäbalanssin suuruus on huomattavasti pienempi kuin monivuotinen poukkoilu enso-mäkiä ylös alas.

      OLR heiluu siis lähinnä miten sattuu keskiarvon yli ja ali, ja hiilidioksidimäärän muutoksella on hyvin pieni ja epäinhimillisen vaikeasti erotettavissa oleva osuus. Hiilidioksidin määrällä on aivan onneton vaikutus suhteessa muutokseen.

      Olen ihmetellyt tätä OLR-höpinää. On tietysti mahdollista, että olen itse ymmärtänyt väärin, mutta GHE:n vaikutus OLR:ään on todella pieni.

      Tykkää

      • Erkki: Risto sanoo tuolla ylempänä: ”Pakote joka tapauksessa kuvaa maapallon ulos virtaavan lämpösäteilyn vajausta, joka milteipä väistämättä pitää näkyä lämpiämisenä jossakin ilmakehän ulkoreunan sisäpuolella.” Minulla ei ole tähän mitään lisättävää, sillä minähän en usko, niinkuin tällä ja naapurisaitilla on jo useasti tullut ilmi, hiilidioksidin lämmittävään vaikutukseen.

        Tykkää

      • Erkki: huomasin käyttäväni uskoa verbiä. Uskonasioistahan hiilidioksidin suhteen on kysymys, koska fysikaalista näyttöä ei ole, kuten vaikka OLR:kin osoittaa.

        Tykkää

      • ’Erkki: Risto sanoo tuolla ylempänä: ”Pakote joka tapauksessa kuvaa maapallon ulos virtaavan lämpösäteilyn vajausta, joka milteipä väistämättä pitää näkyä lämpiämisenä jossakin ilmakehän ulkoreunan sisäpuolella’

        Juu, näkyy se pitkän aikavälin lämpiämisenäkin, mutta se ei ole ’ulos’ virtaavan säteilyn vajaus.

        Se hiilidioksidin pakote vastaa kohonneen pintalämpötilan lisäämää lisäenergiavuota pinnalta ilmakehään. TOA OLR pysyy hirmu hyvin balanssissa.

        Tämä johtuu energian vaihdon mittakaavasta. Aurinko säteilee ihan pirusti ja lähes sama energia säteilee lähes samaa tahtia pois maasta. Epäbalanssi on marginaalinen ilmiö.

        Tykkää

  5. Epäilyttää kovasti Myhren ja kumppaneiden pakotteen laskentakaava xln(C/Co), sekä esim. Sks:n edelleen jalostama xlnC, nämä kun sallivat mielivaltaisen Co2 pitoisuuden, lienevät korkeintaan jotain likiarvoja pienellä vaihteluvälillä. Käsittääkseni Co2 noudattaa Beer-Lambertin lakia. Vai miten on?

    Liked by 1 henkilö

    • Katsotaan, saanko blogiartikkelia aiheesta aikaiseksi, mutta ainakin tässä kommenteissa menen siitä, mistä aita on matalin: tri Ollila ei protestoi Myhren kaavan periaatetta, vaan kerrointa (x). Niin tyydyn tässä siihen. Jonkinlainen yksinkertaistushan se joka tapauksessa on.

      Ehkä tähän voi vielä tehdä sen huomautuksen noista kaavioistani, joissa x-akselilla on CO2-pitoisuus eikä suhde C/Co. Niin tämä ”virhe” ei vaikuta kertoimeen, vaan ainoastaan vakiotekijään. Onhan ln(C/Co) = ln(C)-ln(Co).

      Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

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

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -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 )

w

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.