## onsdag 16 juni 2010

### Elementary Climate Mathematics: CO2 Cooling

We condense the previous post into:
• The atmosphere of the Earth acts like a cooling system by transporting heat absorbed from the Sun to the top of the atmosphere TOA from where it is radiated to outer space.
• 240 Watts/m2 is radiated from a TOA at 5 km altitude at a blackbody temperature of 255 K.
• The heat absorbed by the Earth surface is transported to TOA mainly by thermodynamics (convection including evaporation/condensation) and partly by radiation.
• The theoretical isentropic thermodynamical lapse rate is 10 K/km.
• The observed lapse rate is about 7 K/km.
• The 3K reduction of lapse rate is a result of evaporation at the ocean surface (subtracting heat)  and condensation towards TOA (adding heat).
• The effective lapse rate of 7 K/ km sets the Earth surface temperature to 288 ~  255 + 7 x 5 K.
• Increasing evaporation decreases the lapse rate, and thus the surface temperature.
• Increasing greenhouse gases GHG  = reduced heat transport by radiation = increased evaporation/condensation required to keep heat balance.
• Ergo: Increasing GHG reduce surface temperature = global cooling.
• More CO2 = Global Cooling!
Do you believe it?

To help reaching a conclusion, note that the above argument combines thermodynamics and radiation, while the claimed GHG global warming is based on radiation only. You may also recall that a refrigerator/air conditioner works by thermodynamics of expansion-evaporation-cooling + compression-condensation-warming just like in the above model of the atmosphere.
A refrigerator working by radiation only would be wonderful, but nobody has been able to
construct such a device.

#### 40 kommentarer:

1. Jag håller med om att avkylning är en mer intuitiv slutsats än uppvärmning. Hoppas bara det inte sår några nya frön i huvudet på politikerna, "Stoppa vattenångan, vi går mot en ny istid". Samma Anders här som tidigare.

2. Det finns ingen anledning för ens politiker att förlita sig på felaktig fysik.

3. Claes, ser du inte själv något konstigt i att det skulle bli kallare på ytan av att du försvårar för värmetransport från denna? Det är som om du skulle bli kallare av att ta på dig en extra tröja.

För det första finns det ingen anledning till att lapse rate skulle sjunka för att vi får mer CO2, för det andra, vad som däremot sker, är att det du kallar toppen av atmosfären, den effektiva höjd vid vilken atmosfären blir så genomskinlig att strålning läcker ut i rymden, ökar.

Sen tar naturligvis riktibga klimatmodeller med både strålning, konvektion, latent värme och en massa annat i mycket större detalj än vad du gör. En modell som enbart tar med strålning ger spektakulärt fel resultat.

4. Tanken är att detta kräver mer termodyn avdunstn vilket är avkylande

5. More CO2 = Global Cooling is the same conclusion reached by physicists OG Sorokhtin, GV Chilingar, and LF Khilyuk:

6. Yes it is the same type of argument

7. Claes, du kan bara få mer avdunstning om temperaturen stiger.

8. På vattenytan ja, men kanske inte strax ovanför.

9. Man kan kanske se det som ett kylskåp som genererar mer kyla under ökad energitillförsel.

10. Vad menar du t ex med avdunstning strax ovanför en vattenyta? Där finns inget flytande vatten som kan avdunsta, och hur skulle avdunstningen från detta icke-existerande vatten öka för att temperaturen sjunker?

Vad hade du att säga om påpekandet att höjden för tropopausen stiger när man ökar halten CO2 och att det ger en uppvärmande effekt t o m i din förenklade "modell"?

Du liknar jorden vid ett kylskåp, men den existerande växthuseffekten är på +33 grader. Ett mycket konstigt kylskåp. Vad tror du temperaturen skulle vara om man tog bort all CO2 och andra växthusgaser i atmosfären?

Jag har sagt det förut och jag säger det igen. Skriv ihop en artikel av dina spekulationer där du klart och tydligt visar hur du tänker, för nu är det bara helt obegripligt.

11. Thomas

I tropopausen är växthuseffekten -37 grader. Ett ganska magnifikt kylskåp.

12. Utan kylning skulle yttemp kunna vara 32 C = -18 + 5 x 10 C räknat med en teoretisk lapse rate på 10 C/km och TOA temp på -18 C på en höjd av 5 km. Kylningen minskar lapse rate till 7 K/km och därmed yttemp til 15 C. Är grundtanken.

13. Menar du med detta att du anser att jorden skulle ha en yttemperatur på 32C utan växthusgaser?

14. Nej utan termodyn avkyln

15. Det du beskriver skulle du möjligen kunna få på en planet utan vatten. Där det är torradiabaten som styr, men konvektionen är fortfarande en avgörande faktor för att kyla jorden. Utan den skulle du få en gradient mycket större än 10 C/km.

Min fråga om vad du tror skulle hända på en jord utan några växthusgaser kvarstår.

16. 18 C snarare

17. Och hur skulle det gå till? En kropp vid 18 C strålar ut mer energi än jorden tar emot från solen, och eftersom den tänkta atmosfären är genomskinlig för IR finns inget som hindrar den energin att försvinna direkt ut i rymden.

18. Det beror väl på emissiviteten?

19. Om TOA värms med UV till - 18 C så skulle netto 240 = 4 x 60 W kunna radieras från jordyta vid 22 C till TOA enl dQ = 4 dT.

20. Claes, jag utgick från att emissiviteten inte skulle ändras, vad utgick du ifrån när du sa att temperaturen skulle bli 18C?

Dina ekvationer är lika felaktiga som vanligt. Jordytan skulle enligt Stefan-Boltzmanns lag stråla ut över 400 W/m^2. Kan du inte förklara energbalansen med konventionell fysik? Hur mycket anser du att markytan strålar ut respektive tar emot i ditt scenario? Finns det några andra relevanta energiflöden? Vad menar du ens med TOA när atmosfären inte har någon väldefinierad topp utan bara avtar exponentiellt?

21. Jag använder SB: Jordytans temp 42 C (snarare än 22 C) och TOA temp - 18: Differens 60 C: Enligt SB flödar då 4 x 60 W från jordytan till TOA = 240 W = inkommande = värmebalans.

Detta är alltså ett scenario utan växthusgas och enbart strålning för värmebalansen: Temp 42 C. Med termodynamik sänks temp, och än mer med växthusgas.

TOA är en den nivå från vilken utstrålning sker som svartkropp: Temp
- 18 C.

Är detta så konstigt?

22. Claes, du använder en felaktig ekvation som inte har mycket gemensamt med den riktiga SB. Enligt den flödar nämligen 640 W/m2 från ytan vid dina nya 42 C. Detta är dubbelt så mycket som inflödet från solen!

Du tror att du kan ha en "TOA" med svartkroppsstrålning trots att vi just postulerat en atmosfär som är genomskinlig för IR. Någon sådan finns inte, strålningen från jordytan går rätt ut i rymden.

Venus måste vara rena fryshuset givet hur mycket växthusgaser den planeten har.

Dina resonemang är extremt konstiga för att inte säga rätt ut felaktiga och okunniga.

23. Nej Thomas, det är Du som inte rätt förstår SB: Strålningen
från en kropp med temp T_k till en omgivning med lägre temp T_o är
prop mot T_k^4 - T_o^4. Det är meningslöst att tala om rundgång med
strålning ut T_k^4 och in T_o^4. Eller hur? Okunnighet delar jag i så fall med många klimatvetenskapare, som inte verkar förstå termodynamik
och missförstår strålning.

I resonemanget är TOA en materiell gas som kan ta emot UV och stråla
ut IR. Det hela är hypotetiskt och föga intressant. Mer givande är att
betrakta den situation som föreligger, eller hur?

24. Claes, din ekvation dQ = 4 dT har inte ens matchande enheter! Du får olika resultat beroende på vilka enheter du väljer att räkna med. (Du menar kanske dQ/Q=4 dT/T vilket är vad man får för små temperaturskillnader).

Att ta med rundgången av energier är mycket viktigt om man skall få rätt svar vilket du med dina felaktiga resonemang tydligt demonstrerat. Innan du själv förstår termodynamik skall du nog undvika att kritisera andra för detta.

I exemplet utan växthusgaser finns ingen "materiell gas som kan ta emot UV och stråla
ut IR" vid någon TOA! Själva grundfrågan var ju vad som händer *utan* växthusgaser. Det var den frågan du försökte svara på ovan och i rask följd lyckades komma fram till fyra olika svar.

Och vad tror du egentligen om Venus? Är det inte lustigt hur dess nedre atmosfär kan ha ungefär samma temperaturgradient som på jorden trots den våldsamt höga koncentrationen växthusgaser?

25. Visst dQ = 4 dT är en förenklad form av den deriverade formen dQ = 4 c T^3 ~4 Q/T dT ~ 4 dT med Q/T ~ 280 / 288 ~ 1.

Som sagt, rundgång av energier är fysikaliskt tveksamt, likaväl som i ekonomi. Rundgång kostar och måste upprätthållas av nån mekanism,
Om Venus vet jag att den höga yttemp beror på det höga trycket, och inget har att göra med att atm består av CO2.

Som sagt, istället för hypotetiska situationer med oklara hypoteser, är det bättre att titta på en verklig situation med klara förutsättningar, eller hur?

Har Du läst min bok Computational Thermodynamics? Finns under books på min hemsida.

26. Claes, OK så din ekvation är en approximation som gäller på ett ungefär med SI-enheter på jorden. Då blir det i alla fall aningen mindre obegripligt även om du fortfarande har hela fysiken fel.

Rundgång av energi är vad du har och det behövs ingen ytterligare energi för att upprätthålla denna. Varför skulle sådan behövas? Vad du säger är att en yta med en viss temperatur som enligt S-B strålar ut en viss energi helt plötsligt skulle sluta med detta om man för fram en platta med motsvarande temperatur framför denna. Hur skulle detta gå till? Om du har rätt skulle den konventionella beskrivningen för värmeflöde mellan kroppar vara fel även i laboratorieskala. Tror du inte man skulle upptäckt det, och om man nu inte gjort det, skulle det inte smaka med ett nobelpris om du kan visa på ett sådant grundläggande fel?

Högt tryck ger inte hög temperatur så din förklaring till Venus temperatur håller inte.

Jag har inte läst din bok, och givet vad du skriver på bloggen känns det heller inte så motiverat. Jag har läst tillräckligt med "alternativ fysik" i mina dagar.

27. Jo komprimering av gas ger högre tryck. Läs min bok, tex.

Om omgivningen till en kropp har samma temp som kroppen, strålar då kroppen ut till omgivningen?

28. Claes, en gas värms upp när den komprimeras, men den värmen är temporär, den kyls bort. Ett cykeldäck blir varmt när man pumpar det, men det förblir inte varmt bara för att det är välpumpat. Venus har haft sin atmosfär alldeles för länge för att någon värme från tiden den bildades skall kunna finnas kvar.

En kropp strålar mot omgivningen enbart beroende av dess egen temperatur och emissivitet, omgivningens temperatur har ingen betydelse.

29. Atmosfären är i ständig circulation-expansion-kompression, på samma sätt som ett läckande cykeldäck (tyvärr det vanliga).

Vad strålning egentligen är, är fortfarande förborgat för människan.
Det är i alla fall inte en skur av fotoner som en svart kropp tros spruta ut.

30. Claes, ja, atmosfären är i cirkulation, men det värmer den inte! Stigande luft kyls, sjunkande värms, men nettoeffekten är noll.

Om trycket i sig kan förklara värmen på jorden och venus så blir konsekvensen att du kan bygga en evighetsmaskin som drivs av denna temperaturskillnad.

Huruvida vi vet vad strålning "verkligen" är kan diskuteras, men QED ger i alla fall en beskrivning som matchar alla gjorda experiment med många storleksordningar större noggrannhet än vad som krävs för dessa beräkningar. Om du anser att vår förståelse av svarkroppsstrålning är fel på ett signifikant sätt, bygg ett experiment som visar på detta och håva in nobelpriset!

31. Vad är då teorin för svartkroppstrålning? Av en stor kropp som jorden? EInsteins fotoner som gav ett Nobelpris? Som sagt atmosfären funkar ung som kylskåp och är ingen evighetsmaskin

32. Arm intar ett mellanläge mellan isentropisk med termodyn och isotermisk med fullt transparent atm utan dynamik och temp - 18 C. Det senare är väl vad kallar utan växthusgas?

33. Planck's lag beskriver svartkroppsstrålning från en kropp, även av en kropp så stor som jorden. Redan Planck hade med att strålningen skickades ut som paket, fotoner. Atmosfären fungerar inte som ett kylskåp och onekligen är den ingen evighetsmaskin. Därför kan inte ditt påstående om att Venus är varmt pga det stora trycket vara sant.

34. Planck trodde inte själv på sina kvanta som fysikaliska. Einstein trodde inte på sina fotoner. Varför skall vi tro på sånt?

35. Om en teori ger rätt resultat i alla experiment finns goda skäl att acceptera den som en preliminär sanning, och det är allt vetenskapen kan prestera. Vi har i alla händelser verifierat QED till långt mer än nödvändig precision för att frågan skall vara ointressant för hur man skall tolka jordens klimat.

36. Vad QED säger om globalt klimat o svartkroppstråln är oklart. Varför låtsas något annat?

37. Jag får väl vänta med spänning på när du publicerar alla dina revolutionerande teorier. Du tycks i alla fall ha åsikter om det mesta.

38. Som sagt, material att läsa finns på min hemsida.

39. "Falsi fication Of
The Atmospheric CO2 Greenhouse Eff ects
Within The Frame Of Physics"
http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0707/0707.1161v4.pdf