torsdag 26 augusti 2010

Intervju med Christian Azar

Här följer korrespondens med Christian Azar, Sveriges miljömäktigaste person:

Claes : Jag har diskuterat Din bok Makten över Klimatet i några poster på min prof blogg (där jag skriver ganska mycket om klimatmodellering): Jag ställer där följande fråga beträffande "växthuseffekten" som jag hoppas Du vill ge respons på:
  • Vilka är de huvudsakliga ursprungliga fysikvetenskapliga arbeten, där denna effekt dokumenteras? Jag har fler frågor, men vi kanske kan börja med detta.
  • Speciellt skulle önska att Du angav vetenskapliga referenser för den växthuseffekt Du beskriver, och som jag ifrågasätter på min blog Voodo-fysik enl Sveriges Miljämäktigaste Person.

Christian: Vill du specifera din fråga? Är det koldioxidens förmåga att absorbera värmestrålning du syftar på, eller empiriska mätningar som visar att utstrålningen minskat i de våglängdsområden där koldioxid absorberar? Eller är det studier som visar att koncentrationen av koldioxid gått upp som du är intresserad av?

Claes: Jag önskar veta vilken fysik som beskriver koldioxidens roll vad gäller temperaturen på jordens yta. Precisa referenser. Inte i vilka våglängdsområden CO2 absorberar eller huruvida koncentrationen ökat. Jag söker alltså svar på själva kärnfrågan vad gäller CO2 alarmismen: Vilken roll har CO2 för jordens klimat?

Christian: Låt mig ställa några frågor till dig så jag bättre förstår vad det är du inte förstår eller vad det är du inte håller med om, och det blir det lättare att komma vidare. I korthet, håller du med om följande påståenden:
  1. Det finns en naturlig växthuseffekt, alltså jordens temperatur vid ytan är högre än vad den skulle ha varit om vi inte hade haft en atmosfär med vattenånga och co2.
  2. Koldioxid och vattenånga har förmåga att fånga in värmestrålning (och återemittera denna).
  3. Koncentrationen av koldioxid ökar i atmosfären (och har gjort det sedan slutet av 1800 talet).
  4. Att denna ökning beror på mänskliga aktiviteter, framför allt förbränning av fossila bränslen.
  5. Att mer koldioxid i atmosfären leder till förstärkt växthuseffekt, alltså att utstrålningen till universum minskar, vilket leder till att temperaturen vid markytan måste öka. När temperaturen sedan ökar, ökar utstrålningen och det leder till att energibalansen återställs.
  6. I frånvaro av återkopplingsmekanismer skulle en fördubbling av koldioxidhalten i atmosfären leda till att temperaturen vid jordytan ökade cirka 1 grad (i snitt, när jämvikt inträtt).

Claes: Bra Christian att Du är villig att diskutera vetenskapen, fysiken, som beskriver växthuseffekten. Jag söker alltså solida precisa referenser från den vetenskapliga litt. Du svarar med att be mig ta ställning till några populära påståenden:
  1. Att atmosfären påverkar klimatet är en truism.
  2. Du klumpar ihop vattenånga och CO2. Detta är inte vetenskap. Vad menar Du med att värmestrålningen"återremitteras"? Vad är fysiken bakom detta? Ekvationer, modeller, data?
  3. Måhända har CO2 halten ökat, men varför?
  4. Måhända har CO2 halten ökat, men varför?
  5. Hur påverkar CO2 klimatet? Ekvationer, modeller, data?
  6. Vad är vetenskapen bakom 1 C?
Christian: Jag bad dig om svar på mina frågor för att veta var du står och vad det är för aspekter du faktiskt känner dig osäker på. Det är först då jag vet vilka referenser som kan vara av intresse för dig. Så jag skulle uppskatta om du verkligen ville svara, annars är det svårt att hjälpa dig. Så återigen, lite mer noggrannt.
  1. Du säger att det är en truism att atmosfären påverkar klimatet, men jag ville veta om du höll med om att atmosfären gör att markytan blir varmare. Håller du med om detta? Är det detta du vill ha referenser på? (Du kan själv beräkna temperaturen vid jordytan om jorden inte skulle ha haft någon atmosfär, eller så kan du ta medeltemperaturen för t ex månen som är betydligt lägre än jordens temperatur vid ytan.
  2. Du skriver att jag klumpar ihop vattenånga och koldioxid. Låt oss då ta dem för sig. Är det så att vattenånga absorberar och återemitterar värmestrålning? Gäller detsamma för koldioxid? Om det inte är vattenånga och koldioxid som ger atmosfären dess värmande effekt, vad är det då? Fysiken bakom absorption och återemittering finns i princip alla kursböcker som läses på grundkurser i fysik, så jag förstår inte riktigt vad din fråga är. Undrar du över om så är fallet? Kvantfysiken bakom strålning presenterades först av Planck år 1900. Integrerar man över varje frekvens får man stefan boltzmanns lag, alltså att utstrålning är proportionell mot temperaturen upphöjt till fyra (för en svartkropp). Jag är säker på att du kan allt det här, så jag förstår inte riktigt poängen med att vi ska diskutera det per epost. Om du inte litar på mig är det bara att ringa Gösta Walin. 3
  3. Måhända har co2 ökat skriver du. Menar du att du är osäker på detta? Varför kan du inte bara svara att ja, koncentrationen har ökat. Är du osäker på detta, så får du gärna säga det, så kan jag skicka referenser på det.
  4. Du undrar varför koncentrationen har ökat, och då är mitt svar huvudsakligen beroende på förbränning av fossila bränslen. Är det referenser till detta påstående du vill ha? Vad är ditt svar?
  5. 1 C per co2 fördubbling håller naturligtvis skeptiker som kan klimatfrågan med om (t ex Gösta Walin eller Richard Lindzen). Det är en komplicerad och en enkel räkning som ligger bakom. I korthet: Fördubblad halt av CO2 ger en förändrad strålningsbalans på cirka 4 W/m2 (komplicerad beräkning, vill du ha referens på detta? Det är dessa beräkningar som ger det approximativt logaritmiska beteende för strålningsbalans som funktion av co2 halt). Därefter är det bara energibalans: extra strålning som behålls måste balanseras av extra utstrålning. Denna räkning har vi med på grundkurserna i miljöfysik. Det finns inget kontroversiellt i detta. Jag har aldrig hört någon skeptiker ifrågasätta detta heller. Är det verkligen så att du ifrågasätter detta?
Claes: OK, jag försöker igen få Dig ange vetenskapliga referenser:
  1. Hur mycket påverkar CO2 temperaturen på jordytan?
  2. Vad menar Du med "återemittering". Är detta en fysikterm? Vad är fysiken bakom?
  3. Hur mycket har fossil förbränning ökat CO2 halten? Hur vet man det?
  4. Ref på 4 W/m2? Även om detta vore korrekt, hur kan en enkel energibalans säga något kvantitativt vad gäller ett mycket komplext fenomen? Med samma överslagsberäkning kan man ju säga att en förändring av ett spårämne inte kan förändra någon global temp, dvs 0 C istället för 1 C. Den som påstår att en liten förändring har en stor effekt, har en tuff uppgift framför sig, eller hur? Bara antydningar räcker inte i vetenskap. Tillsammans med en grupp klimatskeptiker arbetar jag nu i projektet Slaying the Sky Dragon: Death to the Greenhouse Effekt, med kommande bok, webforum et cet, där speciellt kalkylen bakom 1 C ifrågasätts. Vi framför alltså vetenskaplig kritik av själva grunden för klimatalarmismen, dvs denna påstådda klimatkänslighet om 1 C, exkl feedback. Därför vill jag veta precis hur Du motiverar 1 C? Det räcker då inte med att bara löst hänvisa till Walin eller Lindzen.
Christian: Jag noterar att du inte svarar konkret på mina frågor, därför tolkar jag dina svar på dem på följande sätt och skänker referenser till dig när det verkar lämpligt (siffrorna härrör alltså till mina frågor som jag ställde nedan).
  1. Ja, atmosfären påverkar jordens temperatur, men du vill inte ta ställning till om temperaturen ökar eller minskar (jämfört med ett fall där atmosfär saknas).
  2. Du vill inte säga att vattenånga och koldioxid har förmåga att absorbera och emittera värmestrålning. Betyder det på fullt allvar att du inte tror att dessa gaser har dessa egenskaper. Fysiken bakom absorptionen har att göra med att molekyler med dipolmoment interagerar kraftigt med elektromagnetisk strålning (detta vet du naturligtvis så det känns återigen märkligt att jag ska behöva maila det här till dig).
  3. Du har inte svarat på om koldioxid ökar i atmosfären (du medger ett måhända). Varför är det så svårt att säga att så är fallet?
  4. Min fjärde fråga undviker du att ta ställning till, men frågar nu istället mig om hur stor andel av ökningen som beror på förbränning av fossila bränslen. Mitt svar är följande: Ökningen sedan 1800 talets början till nu beror huvudsakligen på mänskliga aktiviteter, alltså förbränning av fossila bränslen, avskogning, markkol som avgår i samband med jordbruksaktiviter, och cementproduktion. Du kan också själv se att de utsläpp vi haft stämmer väl överens med den ökning som ägt rum om man samtidigt beräknar de mängder som absorberats i hav och i skogar. Om detta råder ingen kontrovers, därför känns det märkligt att vi ska behöva diskutera den frågan. Osäkerheter råder däremot kring hur stora utsläppen från avskogning varit, därför är det svårt att ge en exakt siffra på hur stora andel som kommer från förbränning men förbränningen dominerar kraftigt över avskogning så huvuddelen beror på förbränning från fossila bränslen. Nu är utsläppen från fossila bränslen på drygt 8 GtC/år. Avskogning på kanske 1-2 GtC. På den här websidan hittar du referenser som anger hur stora utsläppen varit genom historien. http://lgmacweb.env.uea.ac.uk/lequere/co2/carbon_budget.htm. Hoppas du finner den användbar.
  5. Referenser till 4 W/m2 per CO2 fördubbling (deltaF=5,35*ln(C/C0) om man ska vara noggrann, där F är förändring i strålningsbalans och C är koncentration och Co är preindustriell koncentration) finns det många, t ex:http://folk.uio.no/gunnarmy/paper/myhre_grl98.pdf. Hoppas du finner den användbar. Att beräkna radiative forcing är komplicerat eftersom man måste räkna lager för lager, beakta moln och överlappningar med andra växthusgaser, och att absorption påverkas av tryck). Om du menar att det finns några fundamentala fel i dessa beräkningar får du gärna säga till. Om hur sådana beräkningar går till kan du t ex läsa i Houghton, J., The physics of atmospheres, Cambridge University Press.
  6. Din sista fråga om hur man sedan räknar ut hur temperaturen påverkas av en förändring av strålningsbalansen med 4 W kan göras på olika sätt. Ett enkelt är att helt enkelt se hur mycket jordens temperatur måste öka för att utstrålningen med jorden ska öka med 4 W. Det är en enkel beräkning men den ger cirka 1 grad (exempel på referenser är Harvey, D., Global warming the hard science, 2000, sid 45). Hur mycket menar du att temperaturen ökar om strålningsbalansen påverkas med 4 W/m2? Slutligen, grundläggande beskrivningar av växthuseffekten är inte något man publicerar vetenskapligt nu, eftersom det är etablerad kunskap, men intressanta tidiga orginalartiklar hittar du t ex av Manabe, t ex Manabe & Strickler, i Journal of Atmospheric Sciences, 1964. Finns tillgänglig här:http://www.gfdl.noaa.gov/bibliography/related_files/sm6401.pdf.
Jag hoppas att dessa referenser är användbara för dig, och jag får önska dig lycka till i ditt arbete att försöka göra nya beräkningar på dessa områden. Kommer du på något nytt får du gärna höra av dig igen.

Claes: Det verkar som Du har missuppfattat situationen: Det är jag som frågar Dig i Din egenskap av Sveriges Miljömäktigaste Person, författare till Makten över Klimatet samt professor i klimatfysik vid Chalmers. Istället för att svara på mina frågor (tex vad "återemitterad" strålning är för något?) så ställer Du en massa frågor till mig och tilldelar mig fritt olika uppfattningar. Men Christian, det handlar inte om vad jag tycker eller vet eller inte vet: Frågan är vilken vetenskaplig grund Du har för Dina påståenden. Eller hur?

Tänk om Mona Sahlin vid TV-utfrågningen skulle kontra med att försöka pressa journalisterna till att redogöra för sina personliga inställningar i olika politiska frågor. Det skulle ju inte vara passande, eller hur? Varför väljer Du då själv denna taktik?

Angående Dina svar så noterar jag att radiative forcing på 4 W/m2 kommer från en komplicerad beräkning, och att slutsatsen 1 C är resultatet av en enkel beräkning. Men att bara säga att något är komplicerat är inte övertygande. Inte heller att säga att något är jätteenkelt, när alla vet att det inte är så. Eller hur? Ej heller att "växthuseffekten" är så "etablerad" att den inte längre behöver beskrivas vetenskapligt. Vad är i själva verket den vetenskapliga sanningen om "växthuseffekten"? Vad jag kan se är den bara ett påhitt.

Christian: Du frågade efter vetenskapliga referenser. Jag tyckte din fråga var för vag. Det finns en enorm uppsjö av vetenskaplig litteratur när det gäller växthuseffekten och därför ställde jag frågor till dig för att bättre förstå vad du var ute efter. När jag fått dina svar förstod jag vad du var ute efter, och nu har du fått ett antal referenser inom dessa områden. När det gäller frågan om att det är komplicerat att räkna ut förändringen i strålningsbalansen till följd av ökad halt koldioxid i atmosfären så har du fått referens även på det. Och återigen, om du finner fel i dessa beräkningar och är beredd att göra förbättrade sådana, önskar jag dig lycka till.

Claes: Dina ref känner jag väl till och finner ingalunda tillfredställande. Visst behövs det förbättring.

Låt oss tex granska Din huvudreferens till "växthuseffekten": Manabe-Strickler.
Det gäller alltså att teoretiskt förklara atmosfärens observerade temperaturprofil, vilket MS försöker göra som radiativ jämvikt med ad hoc "konvektiv justering" mot observerad troposfärisk lapse rate av 6.5 C/km. Men detta är ju bara hokus pokus: Det som skulle förklaras, nämligen 6.5 C/km, införs plötsligt som input i modellen som då saknar förklaringsvärde.

Jag anser att temp.profilen väsentligen sätts av termodynamik + gravitation,
med radiative forcing. Spec. kan profilen inte förklaras med enbart strålning; det är ju därför MS hittar på sin ad hoc justering: enbart strålning ger för stor lapse rate med temp på jordens yta runt 30 C.

Jag frågar Dig nu:
  • Vilket vetenskapligt förklaringsvärde har MS?
  • Anser Du att lapse rate bestäms väsentligen av strålning?
  • Kan man säga något vettigt om klimatet utan termodynamik? I så fall vad?
Christian: ???? (inget svar 15 sept...)

13 kommentarer:

  1. Det är nog en strategi hos alarmisterna att vara extremt luddiga och dubbeltydiga, utan klara referenser. Säkrast så, eftersom om en version av växthuseffekten visar sig ha uppenbara fel så kan man dra fram en annan ur rockärmen. Om man enbart fokuserar på absorption/emmision av fotoner är den reaktion som ofta nämns, dvs att en ensam CO2 molekyl absorberar en foton från jordytan och sedan sänder den tillbaka helt enkelt förbjuden. Om det senare ska ske måste andra molekyler blanda sig i reaktionen vilket omedelbart för oss in på termodynamik.

    Säg mig Claes, hur många i Sverige och Världen sysslar egentligen med termodynamik? Är det ett snart utdött släkte? Varför reflekterar ingen över hur man en gång lärde sig grundprinciperna:

    Värme flyter spontant från högre temperatur till lägre temperatur. Detta sker huvudsakligen genom

    1. Värmeledning
    2. Konvektion
    3. Värmestrålning

    När det inte längre sker någon netto värmeöverföring är temperaturen densamma överallt och jämvikt har infunnit sig.
    Varför ska det vara så svårt?

    SvaraRadera
  2. Ja, termodynamik har blivit till ett mysterium, som ingen verkar våga sig på att förstå, varken fysiker eller andra. Enl min mening beror detta på
    att statistik blandats in medan rationell vetenskap kastats ut. Jag jobbar på en begriplig version av termdyn som bygger på beräkning med ändlig
    precision istället för statistik, och som är både begriplig och meningsfull,
    se Computational Thermodynamics på min hemsida.

    SvaraRadera
  3. Några ytterligare reflektioner:

    "1 C per co2 fördubbling håller naturligtvis skeptiker som kan klimatfrågan med om (t ex Gösta Walin eller Richard Lindzen)."

    Åtskilliga alarmister som inte kan klimatfrågan håller också med om detta. Kan Christian Azar klimatfrågan? Då skulle han ju inte behöva referera till Lindzen. Den senare är för övrigt lite av en gåta för mig. En uppenabart begåvad person som förmodligen har alldeles för starka lojalitetsband till sin gamle handledare Goody, medförfattare till "Atmospheric Radiation, Cambridge Univ. Press (1989)" som ibland räknas som en av huvudreferenserna till växthuseffekten.

    Noteras ska dock att växthuseffekten i dess kanoniska form är så bisarr att IPCC inte ens vågar nämna den i sin rapport. Istället beskrivs den i termer som att "om koncentrationen av växthusgaser ökar sker utstrålningen till rymden från en högre höjd (lägre atmosfäriskt tryck om man ska vara pedant) med lägre temperatur, för att återställa energibalansen måste temperaturen vid detta referenstryck stiga till jordens svartkroppstemperatur och jortytans temperatur får man sedan genom att följa den adiabatiska gradienten ner till marken.

    Denna beskrivning är tydligen så suggestiv att den lyckats lura åtskilliga professorer genom åren. Detta trots att den inte är logiskt konsistent med andra delar av teorin som säger att stratosfären kyls av växthusgaserna.

    I själva verket är naturligtvis den sk växthuseffekten något annat. I sagoform skulle det kunna låta så här:

    I begynnelsen (dvs utan växthusgaser) var atmosfären en lugn isoterm luftpelare utan att något intressant någonsin hände. Plötsligt en dag kom växthusgaserna och något mirakulöst inträffade. Värme började helt plötligt transporteras från stratosfären ner till troposfären, en temperaturgradient uppstod helt av sig själv och blev till slut så brant att människorna fruktade för sina liv, de insåg nämligen att den inte skulle nöja sig förrän deras milda temperatur på -18 grader C hade förvandlas till ett bastuliknande inferno på 80 grader C. Räddningen kom dock till sist, konvektionen trädde in och reducerade uppvärmningen till 33 grader C och sedan dess lever vi alla i detta nålsöga av terrorbalans mellan den dödliga värmestrålningen och den avkylande gravitationen.

    Sålunda låter sagan om växthuseffekten. Låt oss hoppas att den snart förpassas till sagoböckerna.

    SvaraRadera
  4. Instämmer. Vi får se vad Christian Azar svarar...

    SvaraRadera
  5. I had to translate this from the Swedish. I agree that no believer in AGW understands Thermodynamics or for that matter Heat Transfer and Fluid Dynamics.
    It would appear that Azar has not read Gerlich & Tscheuscher 2009, International J Mod Phys B23, 275, which has some simple explanations. I suppose Chilinger et al 2008, Energy Sources Part A 30, 1-9 would be beyond his understanding as would Gerlich & Tscheuschner 2010 arXiv.1003.1508v2

    Cementafriend

    SvaraRadera
  6. Skärp dig, Claes. Utan att visa minsta tacksamhet över det stora (orimligt stora, är jag nästan böjd att säga) tålamod och beredvillighet till diskussion som Christian Azar här uppvisar, meddelar du att han "missuppfattat situationen" och att det minsann är du som ställer frågorna.

    Du efterfrågar precisa referenser, samtidigt som du vägrar att precisera vad det är du inte förstår eller inte accepterar. Med ditt "måhända" hit och "måhända" dit intar du i praktiken ett förhållningssätt där du avvisar klimatvetenskapen i största allmänhet utan att vilja sätta fingret på vad du i så fall skulle anse vara den springande punkten. Någon enskild precis referens som ensam bär upp hela klimatvetenskapen går naturligtvis inte att plocka fram, och det är därför som Christian på sitt beundransvärt tålmodiga och pedagogiska sätt försöker bena ut vad det egentligen är du frågar efter.

    Tag t.ex. det här med återemittering. Precis som Christian blir jag förbryllad över att en professor i tillämpad matematik som ägnat en hel karriär åt beräkningsmetoder för fysikaliska problem kör fast på det, och precis som Christian vill jag då gärna bena ut vad det är med återemitteringen du hakat upp dig på - härav frågan "Du vill inte säga att vattenånga och koldioxid har förmåga att absorbera och emittera värmestrålning. Betyder det på fullt allvar att du inte tror att dessa gaser har dessa egenskaper?"

    Med din vägran att svara på detta och att gå i verklig dialog, så reducerar du hela meningsutbytet till en variant på "varför-leken" - du vet den där leken som i stort sett varje normalbegåvat barn kommer på någon gång kring femårsåldern. Barnet frågar varför, och vad den vuxne än svarar replikerar barnet blixtsnabbt med "varför då", och så vidare ad infinitum. Barnet vinner alltid, den vuxne har inte en chans. På liknande vis kan du såklart försäkra dig om att "vinna" även denna diskussion, men nog borde man kunna begära att du höjer dig en smula över femåringens nivå? Ett första steg vore om du släppte hela tanken på att en diskussion är något man till varje pris måste "vinna", och istället se den som en möjlighet att faktiskt lära sig något.

    SvaraRadera
  7. Often it is thrown in your face something like

    "Do you deny that CO2 and H2O has the ability to absorb and emit infrared radiation?"

    It is the characteristic question of a person who doesn't want to discuss thermodynamics. As if it was selfevident that the Greenhouse Effect follows from this assumption. Molecules always exchange momentum with each other, either through direct collitions or through interaction with radiation (weather it be waves or photons, doesn't matter). The second law tells us that the net heat flow is always from higher temperature to lower temperature.

    By confusing radiation pressure with radiative heat transfer the GE proponents come up with a model that obviously violates the 2nd law.

    There is another interesting question that comes into my mind when I see the parallels drawn to the conditions on the moon. What is the surface temperature on the moon? Einstein once defined time as the entity measured by clocks. Suppose we would do the same with temperature. Define it as the entity measured by thermometers. Which thermometer? Suppose I would stand on the surface of the moon with a mercury bulb thermometer, what would it measure? If it measures a lower temperature than on the surface of the earth, who would be surprised?

    How do you define temperature in your world Claes?

    SvaraRadera
  8. Olle H: Varför skall jag svara på fullständigt triviala frågor, som om
    vattenånga och koldioxid har förmåga att absorbera och emittera värmestrålning?Naturligtvis, yes, men so what? Vad blir effekten av detta
    vad gäller jordytans temp? Jag söker svar på vetenskapliga frågor, men får bara triviala papegojsvar. Om det finns vetenskapliga ref till CO2s inverkan på klimatet, så kläm fram med dom.

    SvaraRadera
  9. Thermodynamically temperature is a measure of a certain form of internal energy. To measure temp ocf course could be tricky, since the internal energy in a sense is "hidden internally" and can reveal different aspects to
    different thermometers.

    SvaraRadera
  10. Claes läs IPCC rapporten med referenser...

    SvaraRadera
  11. Det har jag gjort. Men IPCC bedriver ingen vetenskaplig forskning, och
    vad jag vill ha är direkta referenser till vetenskapliga huvudresultat, inte
    omskrivningar i andra/tredje hand. Vilket vetenskapligt huvudarbete visar CO2s betydelse för klimatet?

    SvaraRadera
  12. Jag fortsatte med ny fråga angående Manabe-Strickler, spm påstås förklara "växthuseffekten". Vad svarar Christian?

    SvaraRadera
  13. Sveriges svar på Rasmus Benestad...uklar tale tyder som regel på uklar tanke. Merkelig hvordan man kan bli professor i et fag uten å kunne svare på enkle spørsmål.

    SvaraRadera