Earth's Energy Budget With and Without Back Radiation

The above diagram is supposed to capture the essence of the science of CO2 global warming alarmism. We see massive "Back Radiation" of 324 W/m2 hitting the Earth's surface from the "Greenhouse Gases" below the Top of Atmosphere TOA, while the net radiative transfer from the surface to TOA is 26 W/m2, about 10 times as small.

The main "greenhouse gas" is water vapor with CO2 contributing maybe 10% to the total "greenhouse effect" of 33 C as the difference between the surface temperature and that of TOA.

 To estimate the effect of a doubling of CO2, one can argue as follows: The total "back radiation" from "greenhouse gases" is about 300 W/m2 and so the total effect of CO2 can be estimated to 30 W/m2, which according to Stefan-Boltzmann may correspond to a global warming of 7 C, which is the upper limit of CO2 alarmism, without taking any saturation reduction effect into account.

On the other hand, using instead of a nominal 300 W/m2, a net of 30 W/m2, we end up with 0.7 C as the upper limit, without saturation effect.

We thus have the following two estimates for global warming upon doubled CO2 to compare:

1. With "back radiation": 7 C
2. Without "back radiation": 0.7 C 

Here 1. is catastrophical, while 2. is harmless. 

We see the critical role of "back radiation" for CO2 alarmism.

But "back radiation" is fiction without physical reality, and so is then also CO2 alarmism. 

Of all scientific bluffs through the history of science, "back radiation" will be described as the biggest, as the bluff with potentially biggest effects for human civilization.

For a deeper analysis of "back radiation" see earlier posts in categories "radiative heat transfer" and "myth of back radiation".

Förslag från Lennart Bengtsson: Kontakta Pierrehumbert

Idag fick jag följande brev från Lennart Bengtsson:

Ett förslag till Claes Johnson

Eftersom Du under senare tid fört fram en okonventionell förklaring till atmosfärens värmebalans med konsekvenser för jordens klimat förslår jag att Du skall kontakta professor Raymond Pierrehumbert som jag anser speciellt kompetent att bedöma Dina hypoteser. Raymond Pierrehumbert är gästprofessor vid Stockholms Universitet detta läsår. Jag tror inte längre att jag själv, i brist på tid, kan fortsätta debatten utan noterar bara att vi har helt olika uppfattningar. Jag kopierat detta till professor Henning Rodhe som har haft huvudansvaret för att utarbeta KVAs senaste klimatyttrande samt till Lars Bern, Peter Stilbs och C-G Ribbing.

Lycka till

Jag har läst Prof Pierrehumbert's bok Principles of Planetary Climate (also here) och skall naturligtvis ta kontakt och försöka få till stånd en diskussion om speciellt Planck's strålningslag och värmetransport via strålning av betydelse för Jordens energibalans och klimat. Pierrehumbert grundar sin analys på tvåvägs transport via strålning och förefaller således anse att "återstrålning" har fysikalisk realitet, vilket är precis vad jag ifrågasätter. Förhoppningsvis kan vi etablera en konstruktiv diskussion om speciellt denna frågeställning.  

Jag noterar att LB inte motsäger min "hypotes" att "återstrålning" är icke-fysik, utan skickar mig, i brist på tid,  vidare till Pierrehumbert såsom varande "speciellt kompetent" att bedöma "hypotesen". 

Detta får väl anses vara ett fall framåt för min "hypotes", vilken om den skulle visa sig vara riktig, skulle kunna leda till att ihåligheten eller icke-fysiken hos den vetenskapliga grunden för koldioxidalarmismen avslöjas. 

Jag skall rapportera om diskussionen med Pierrehumbert, dvs om den kommer till stånd och inte omöjligörs av "brist på tid". Jag tror inte P kan beskrivas som "klimatskeptiker": Här är en programförklaring från Ps hemsida:

• At present, my central interest is in how climate works as a system. I wish to develop idealized mathematical models that can be used to address the big questions of climate science: How did the earth keep from freezing over during the Faint Young sun period in its history? Why did Earth keep its water while Venus got trapped in a runaway greenhouse? What possible past climates could exist on Mars? Why was the Eocene so warm on Earth? What was tropical sea surface temperature doing during the Last Glacial Maximum? This involves work at the interface of fluid dynamics and radiative transfer. My philosophy is to approach this using simplified models (albeit often ones involving some degree of computation) that can be understood completely, rather than full-blown General Circulation Models. Recently, I have been spending a great deal of my time thinking about the climates of the newly discovered extrasolar planets.
• The Earth receives about 1W/m2 more from solar absorption than it emits to space as infrared. It is a direct consequence of the bustling activities of Earth's human inhabitants. The rapid greenhouse gas increase has cut down the OLR, but...the Earth's temperature has not yet risen enough to restore the energy balance.

Den sista meningen kan ses som koldioxidalarmismens credo eller trosbekännelse, vilken alltså i Pierrehumberts bok förses med ett så övertygande vetenskapligt stöd att den bara kan ifrågasättas av sådana som förnekar att jorden är rund. Jag har inte stora förhoppingar att övertyga Pierrehumbert att skriva om sin bok...

Frågan är om LB har läst Ps bok och vad LB i så fall själv anser? Svaret kan vi bara gissa oss till...i brist på tid....

PS Här är den fortsatta korrespondensen med LB angående ev möte med Pierrehumbert:

Hej Lennart

För att reda ut om "återstrålning" är fysik, om nu denna fråga anses vara av vikt
för jordens energibalans, tror jag det mest konstruktiva vore ett direkt möte med inblandade där min analys kunde utsättas för granskning och eventuella oklarheter redas ut. Skulle Du kunna erbjuda Dig att arrangera ett sådant möte?

Vänliga hälsningar, Claes


hej

Det bästa vore att vända sig till Stockholms universitet. Föreslår att Du kontaktar Henning Rodhe eller någon vid KTH. Jag kommer att vara bortrest en stor del av tiden i mars och april och är just nu helt upptagen med egen forskning

Lennart 

Hej Lennart

Jag vill ogärna tränga mig på och kräva uppmärksamhet. Eftersom Du föreslog att jag skulle
ta kontakt med Pierrehumbert, så måste Du väl ha ansett att det skulle kunna vara meningsfullt.
Jag tycker då att Du kanske skulle kunna vara villig att presentera mig för Pierrehumbert och Henning Rohde och föreslå ett möte även om Du själv inte har tid att närvara.
Kan jag räkna med detta?

Vänligen, Claes

Något svar från LB på detta sista mail har inte inkommit.

CERES Satellite vs Surface Buoy Temperatures

The recent discussion on the Big Bluff of  DLR gets perspective in a WUWT post by Willis Eschenbach on CERES Calculated Surface Datasets:

• The CERES dataset is satellite data that is based on radiation measurements made from low earth orbit. The CERES data has two parts. The first part is observational data, measurements of downwelling and upwelling solar radiation and of upwelling longwave radiation. It is usually referred as the CERES “top-of-atmosphere” data. The official name is “CERES EBAF-TOA”, and it is available here.
• However, the second part of the CERES is not top-of-atmosphere observations from the satellite. Instead, it is calculated surface data based on the CERES TOA observations along with other satellite observations. It’s called the “CERES EBAF-Surface” dataset, and is available from the same location.
• As a result, I’ve always been concerned about the accuracy of the CERES surface data. After all, it’s just calculations, it’s not actual observations. So I got to thinking that I could “ground-truth” the CERES surface observations by using the TAO buoy data. It’s not a comprehensive test by any means, but the TAO buoys cover a region of great interest to me, the tropical Pacific. The TAO buoy data is available here.

Eschenbach is surprised to see that makes CERES and TAO surface temperatures observation agree.

But this is not surprising: To measure surface temperature at distance from satellite is possible, through the atmospheric window at clear sky.

Eschenbach is even more surprised to see agreement on DLR from CERES satellite and TAO surface data. 

Again this is no wonder, since DLR is computed in the same (unphysical) way from temperature measurements. By inventive "calculation" anything can be supported. 

Physical Quantum Mechanics 9: Big Lie More Convincing

In this sequence we argue that a second order real-valued form of Schrödinger's equation:

• $\ddot\psi + H^2\psi =0$       (1) 

may be to prefer before the standard first order complex-valued form:

• $i\dot\psi + H\psi =0$,            (2)

where $H$ is a Hamiltonian depending on a space variable $x$, the dot signifies differentiation with respect to time $t$, and $\psi =\psi (x,t)$ is a wave function. 

This is because (1) can be given a physical interpretation as a force balance, while the interpretation of (2) has baffled physicists since it was introduced by Schrödinger in 1926.  

Formally, (2) appears as the "square-root" of (1) and it is not strange that if (2) has a physical meaning then (1) as a "square-root" may lack physical meaning. 

The non-physical aspect of (2), first formulated for the Hydrogen atom with one electron and $x$ a 3d space variable, in the extension to an atom with $N>1$ electrons the space variable, is expanded to $3N$ dimensions with a 3d independent space variable for each electron. 

The standard Schrödinger wave function for an atom with $N$ electrons thus depends on $3N$ space variables, which makes direct physical interpretation impossible, and the only interpretation that physicists could come up with was in terms of a probability distribution, without physical meaning. 

This made Schrödinger very unhappy, as well as Einstein. But the newly born so promising modern physics could not be allowed to die in its infancy and so following the strong leadership by Born-Bohr-Heisenberg, the non-physical aspect of the standard Schrödinger equation was turned from catastrophe into a virtue as an expression of a deep mystical uncertain stochastic nature of atomistic physics beyond any form of human comprehension, yet discovered by clever physicists as something very new and modern and very Big.  

In this process, the non-physical aspect of (2) was helpful: If (2) already for a Hydrogen atom with one 3d space variable was deeply mystical as a "square-root" without physical interpretation, expansion to non-physical multi-d $3N$ space variables was just an expansion of the mystery and as such could only be more functional following a well-known device: The great masses (of physicists) will be more easily convinced by a Big Lie than a small one.

To the non-physical aspect of (2) could then be added non-computbality as an equation in $3N$ space dimensions asking for impossible a $googol=10^{100}$ flops already for small $N$. But it did not matter that (2) was uncomputable, since (2) anyway was unphysical and as such of no scientific interest and value, although very Big.

On the other hand, sticking to physics with (1) as a physical force balance, an atom with $N>1$ electrons may naturally be described as a system of $N$ wave functions each one depending on a 3d space variable, which can be given a direct physical meaning including extensions to radiation, and is computable as a system in 3d.

One may compare with another Big Lie, that of dangerous global warming by back radiation evidenced by a pyrgeometer from human emission of CO2, which is threating to send Western civilization back to stone-age. Physicists in charge of the basic physics of global climate including radiative heat transfer in the atmosphere, do not tell the truth to politicians and the people. One Big Lie thus appears to be compatible with another Big Lie and even demand it. The reckoning in the history of science to be written will be harsh, even if as of now nobody seems to care.

Another thing is that questioning a Big Lie may not be a small thing and may draw a big cost. But if Humpty Dumpty falls, then the Fall may be great.

Om Censur inom Akademi och Bloggosfär

Jag har erfarenheter av att ha blivit utsatt för censur avseende följande yttranden:

1. Den traditionella matematikutbildningen behöver reformeras i datorns tidevarv.
2. "Växthuseffekten" utgående från en tes om "återstrålning" saknar fysikalisk realitet. 

Det första yttrandet ledde till att jag blev avstängd från att undervisa förstaårselever vid Chalmers 1996 och 2007 lämnade Chalmers för KTH, där samma yttrande (i kombination med 2.) förorsakade censuringripandet av min bok Mathematical Simulation Technology 2010 (se DN och Ny Teknik och Metro), vilket jag beskriver i detalj under kategorierna KTH-gate, KTH-gate2 och KTH-gate3. KTH saboterade därigenom min professionella verksamhet med långtgående konsekvenser både för mig och mina tidigare doktorander nu professorer på KTH och andra ställen.

Det andra yttrandet ledde till att Lars Bern på Anthropocene stoppade mina vidare kommentarer med detta innehåll, och nu senast av Ingemar Nordin som inte tillät publikation på KlimatUpplysningen (KU) av en komplettering med detta innehåll av en artikel som jag levererat på inbjudan av KU.  

Att bli utsatt för censur är att bli tillrättavisad av högre makt för att man tänkt fel. Men Censuren tillrättavisar inte genom att argumentera och visa på vilket sätt man tänkt fel. Censuren slår till och säger Stopp: Denna tanke får icke yttras! Inte därför att tanken är felaktig och inte med verkligheten överensstämmande, utan därför att den inte är passande, och skälet till att den inte är passande behöver inte anges av den som förbjuder tanken att yttras. 

Att bli utsatt för censur är att bli utsatt för en form av övervåld på samma sätt som barnet och kvinnan förr kunde tystas vid matbordet eller församlingen av den stränge Fadern, och så görs även idag. Men idag finns bloggosfären som andningshål för alla de som tystats. Jag är glad för det.  

Men fallet med censuren på de "klimatskeptiska" bloggarna KU och Anthropocene visar att även klimatskepticismen har sina gränser, som icke må överträdas. "Återstrålning" får icke ifrågasättas!

Här går gränsen!  Eller hur Ingemar och Lars?

Lars säger sig vara utestängd från MSM, eller censurerad med andra ord, och Ingemar skriver om censur på KU, och borde väl då kanske vara extra uppmärksamma på att inte agera på samma sätt själva. Men det är kanske inte så det mänskliga psyket fungerar.

PS1 När KU refuserade kompletteringen till min artikel meddelade jag att då ville jag att artikeln togs bort från KU, vilket nekades av Ingemar med hänvisning att för detta skulle krävas en rättslig process. Genom att först introducera min artikel med varningsflagg och sedan censurera kompletterande information, kan därmed KU så misstrons och tvivlets frö bland KUs läsare och säkra sin roll som auktoritet vad gäller klimatupplysning. Bra jobbat.

PS2 Lennart Bengtsson skriver på Anthropcene med anledning av en ny alarmistbok av Naomi Klein:

• Även om den växande emissionen av växthusgaser är ett problem på lång sikt är det i dag inte ett akut problem.

Jag ställer följande fråga som kommentar:

• Vad menas med "problem" och "på lång sikt" och vilken vetenskap ligger bakom? 

Lars Bern låter inte denna fråga artikuleras på Anthropcene. Kommentaren stoppas. Man kan undra vad det är som ligger bakom ett sådant trist förhållningssätt? Det vore mig fjärran att censurera en kommentar av Lars Bern på min egen blogg. En annan kommentar #9 av en annan person med samma fråga släpps dock igenom. Censuren har underliga vägar.

Det konstiga är att själva kärnfrågan, om mänskliga utsläpp av koldioxid är ett problem eller inte, är så laddad att inte ens bland skeptiker till koldioxidalarmism kan denna fråga tas upp till diskussion.

Koldioxidalarmismens mantra har uppenbarligen blivit så befäst även bland skeptiker att skepticismen bara kan tillåtas att uttrycka att det "inte idag är ett akut problem"...

PS3 Lennart Bengtsson predikar sin halvkvädna halva alarmism i en kommentar:

• Däremot kan vi inte utesluta att människan påverkar det globala systemet och dit hör växthusgaserna. 
• Under ca 150 år har fysikerna känt till att koldioxid, metan och ett antal andra gaser påverkar jordens strålningsbalans och därmed temperaturen vid jordytan.
• ....det är faktiskt fortfarande svårt att identifiera bidraget från de ökande växthusgaserna mot bakgrunden av dessa väldiga variationer. 
• De flesta av oss som sysslar med klimatforskning menar i alla fall av vi kan se ett mindre bidrag från växthusgaserna och det återstår att se om det kommer att bli ett allvarligt problem eller inte. 

Vi läser att LB mörkar att vattenånga är den allt dominerande "växthusgasen". Vi läser att LB, som en av de som "sysslar med klimatforskning", "menar" att det finns ett "mindre bidrag från växthusgaserna" som kan bli ett "allvarligt problem eller inte". 

Så talar den Sveriges ledande klimatforskare, som skrivit KVAs uttalande i linje med den koldioxidlarmism som IPCC predikar. KVAs uttalande har givit svenska politiker carte blanche att satsa allt på att Sverige skall ta täten i jakten på koldioxid. Och Lars Bern, Lennart Bengtssons trogne eftersägare, meddelar trosvisst att läsaren av Anthropocene skall tro på Wikipedias framställning av "växthuseffekten" såsom grundad på "återstrålning". Hur är det möjligt att en tänkande teknologie dr kan ha kommit till denna övertygelse?   

KlimatUpplysningen 2: The Big DLR/Back Radiation Bluff

This is a reposting of an earlier post.

The Earth's energy budget is surveyed by

• pyrgeometers on ground measuring downwelling longwave radiation DLR (GEWEX)
• bolometers on satellites measuring outgoing longwave radiation OLR (ERBE and CERES)

where

• $DLR$ = heat flux from atmosphere to the Earth surface (in W/m2)
• $OLR$ = heat flux from atmosphere into outer space at 0 K (or 3 K)

operating according to the following algebraic formulas:

• $DLR  = V/K + \sigma T_i^4$ = $DLR$-Pyrgeometer Formula
• $OLR = E + \sigma T_i^4$ = $OLR$-Bolometer Formula 

where 

• $T_i$ is measured instrument temperature
• $V$ is voltage measured by pyrgeometer sensor and $K$ is a sensitivity coefficient
• $E$ is heat flux measured by a bolometer thermal link.

The Bolometer Formula is obtained from Stefan-Boltzmann's Law 

•  $E = \sigma (T_a^4 - T_i^4)$

where $\sigma = 5.67 \times 10^{-8}$ is Stefan-Boltzmann's constant, $T_a$ is the bolometric temperature obtained by calibrating the bolometer against a blackbody. Defining $OLR = \sigma T_a^4$ gives the Bolometer Formula with $OLR$ representing the heat flux from the atmosphere into outer space as stated. 

$OLR$ as reported by ERBE and CERES based on the $OLR$-Bolometer Formula is thus the heat flux from the Earth with atmosphere into outer space based on Stefan-Boltzmann's Law, and as such represents real physics: The Earth + atmosphere transforms shortwave heat energy received from the Sun into longwave heat energy which is returned to outer space as $OLR$.  This makes sense as true real physics.

We now turn to $DLR$, which we know by previous posts represents the BIG BLUFF of CO2 alarmism: The $DLR$-Pyrgeometer Formula seems to be an analog of the $OLR$-Bolometer Formula and the BIG BLUFF is now to argue that since the OLR-Bolometer Formula makes sense as an expression of Stefan-Boltzmann's Law, also the $DLR$-Pyrgeometer Formula makes sense. But this is not true!

The $DLR$-Pyrgeometer Formula is supposed to be an algebraic reformulation of  

• $\sigma (T_a^4 - T_i^4) = V/K$ with $DLR = \sigma T_a^4$,

where $\sigma (T_a^4 - T_i^4)$ is the heat flux between the atmosphere at temperature $T_a$ and the pyrgeometer at $T_i  > T_a$ according to Stefan-Boltzmann's Law, as measured by the (negative) voltage $V$. The BIG BLUFF is to give the algebraic reformulation a physical meaning with $DLR = \sigma T_a^4$ interpreted  as the heat flux from the atmosphere to the Earth surface. But this is not the physics:

• $\sigma T_a^4$ is heat flux from a blackbody into outer space at 0 K.
• $\sigma T_a^4$ is not heat flux from the atmosphere to the Earth surface because there is no such heat flux because $T_a <  T_i$.

We can see through the BIG BLUFF of CO2-alarmism with $DLR$ as heat flux from the atmosphere to the Earth surface with a warming effect:

$DLR$ is computed from a non-physical $DLR$-Pyrgeometer Formula which is deceptively similar to a physical $OLR$-Bolometer Formula, and the BIG BLUFF is to say that because $OLR$ is real so is $DLR$ and global warming. 

The BIG BLUFF of $DLR$ is

• cleverly constructed with a clever mixing of $OLR$ and $DLR$, 
• cleverly covered up in technical documents presenting the non-physical $DLR$-Pyrgeometer Formula as a version of the True Stefan-Boltzmann's Law, which expresses one-way heat flux from warm to cold,  
• hiding that the $DLR$-Pyrgeometer Formula represents a False Stefan-Boltzmann Law expressing two-way heat flux with in particular heat flux from a cold atmosphere to a warm Earth surface in violation with the 2nd Law of thermodynamics.      

Global warming alarmism is based on $DLR$ demonstrated by instrumental evidence as a scientific evidence of global warming by back radiation from "greenhouse gasses" including the trace gas CO2. But this is fabricated evidence without physics reality and so it is a BIG BLUFF.  It may be the BIGGEST SCIENCE BLUFF EVER, in the sense that it asks for diversion of massive resources into meaningless curbing of CO2 emissions with no doubt catastrophical consequences for large parts of the human population.  

It is not hard to see the bluff once you understand where to look and not get diverted away from what is really happening when the trick is performed.

PS Here is from the product specifikation of the Kipp and Zonen CG3 pyrgeometer:

• The CGR 3 is a pyrgeometer, designed for meteorological measurements of downward atmospheric long wave radiation. The CGR 3 provides a voltage that is proportional to the net radiation in the far infrared (FIR). By calculation, downward atmospheric long wave radiation is derived.

It could not be more clear: Net radiation is measured, DLR is derived.  The BLUFF! 

Negative Interest Rate: Interesting Experiment!

Switching the interest rate from positive to negative makes a stable system unstable and vice versa.

The Swedish State Bank decided yesterday to set the so-called repo interest rate to - 0.1%, thus a negative interest rate between the State Bank and commercial banks. Nobody knows how a monetary system with negative interest rate really works, and so it is an interesting experiment. It is also being tried in e.g. Switzerland, the land of banks, and by ECB.

A negative interest rate is like a negative friction or dissipation mechanism in a physical system, which is an unknown phenomenon: frictional and dissipative losses are positive or zero, but never negative!

So what does then negative dissipation mean in a mechanical system? Well, it changes the direction of time and thus switches the cause-effect relation. This means that a stable system becomes unstable and that conversely an unstable system may become stable.

Suppose now that our capitalistic system in its standard form with positive interest rate is unstable, which we all fear and which according to experience may well be an actual possibility. By switching the interest rate to be negative, we could then hope to stabilize this potentially unstable system and the negative aspects of the capitalistic system could be eliminated, right?

This must be the idea of Stefan Ingves as the boss of the State Bank, when he decides to set a negative interest rate. Ingves is a smart guy but the question is if the switch also turns stable systems into unstable systems, and if so what negative effects that could have on our economical system.

This connects to an earlier post on the relation between interest rate and inflation, where it seems that in the standard system, it is the inflation that sets the interest rate (to be essentially equal), and not the other way around, as is the mantra of Stefan Ingves. But with a switch to negative interest rate, the cause-effect relation would switch and thus Ingves dream of controling inflation by interest rate would come true. The only drawback would possibly be negative inflation...

KlimatUpplysningen 1: Värmeöverföring via Strålning

På inbjudan av Ingemar Nordin, KlimatUpplysningen KU, följer härmed en kort populärvetenskaplig beskrivning för tillkännagivande på KU av den teori för strålningsbaserad värmeöverföring, som jag lanserat i boken Mathematical Physics of Blackbody Radiation samt på bloggen Computational Blackbody Radiation i mer lättsmält form.

Det handlar om interaktion mellan strålning, som elektromagnetisk vågrörelse beskriven av Maxwell's ekvationer, och materia i form av atomer/elektroner med massa. Grundmodellen består av 

1. En uppsättning resonatorer (mass-fjäder system) = materia
2. Dämpningsmekanism agerande på resonatorer = utgående strålning
3. Drivning av resonatorer = inkommande strålning.

Jämvikt råder då resonatorerna vibrerar i resonans med inkommande frekvenser med sådan amplitud  att utgående energi (dämpningsenergi)  = inkommande energi, och en resonators amplitud ger ett mått på resonatorns temperatur. 

Spektrum som utgående energi av viss frekvens ges i denna modell av (kallas också Planck's strålningslag):

•  spektrum = konstant x temperatur x frekvens x frekvens

upp till en högsta möjlig sk cut-off-frekvens som skalar med temperaturen.

Cut-off beror på att utstrålning kräver viss koordination hos resonatorer och koordinationen minskar med kallare resonator (fingar styvnar i kölden). Inkommande frekvenser över cut-off kan alltså inte strålas ut, och inkommande energi lagras då istället i resonatorer som värme. Effekten blir att uppvärmning kräver strålning från varmare kropp. Värmeöverföring med strålning sker från varm till kall, aldrig från kall till varm. En varmare kropp har högre cut-off än en kallare och kan alltså stråla ut frekvenser som inte kan balanseras som utstrålning av den kallare. Resultatet blir uppvärmning av den kallare genom ingående strålning = utgående strålning från den varmare.

Modellen ger följande Stefan-Boltzmann lag för värmeöverföringen Q mellan två kroppar av temperatur T1 och T2 med T1 större än T2 (jfr referens):

• Q = sigma x (T1^4 - T2^4)

där sigma är Stefan-Boltzmann's konstant. Notera att lagen inte skrivs

• Q = sigma x T1^4 - sigma x T2^4,

eftersom det skulle indikera tvåvägs värmeöverföring inklusive s k "back radiation" från lägre till högre temperatur. Back radiation är lika ofysikalisk som "baklänges värmeledning", se vidare nedan.

Denna modell beskriver interaktionen mellan strålning och materia som ett resonansfenomen med högfrekvens-cut-off, där strålning i form av (stående) elektromagnetiska vågor interagerar med materia i form av vibrerande elektroner (i grunden enligt Coulomb's lag där accelererande elektroner generar varierande elektrisk fält). Värmeöverföringen är här envägs från varm till kall pga högfrekvens-cut-off. Modellen beskriver kraftbalansen mellan out-of-balance av resonatorn, dämpningskraften (Abraham-Lorentz kraft) och det inkommande elektriska fältet.

Notera att standardmodellen för interaktion mellan strålning-materia är QED (Quantum ElectroDynamics), som är avsevärt mer obegripligt än Quantum Mechanics, som redan det är mycket svårbegripligt enligt allmän utsago av världens mest begåvade fysiker. Min modell är snarast en klassisk kontinuum-mekanisk modell, och som sådan begriplig för det stora flertalet av ingenjörer och naturvetenskapare.  

Hoppas detta kan vara till någon Upplysning. Frågor emottages tacksamt och besvaras skyndsamt.

Observera att det inte finns några infraröda fotoner som i två filer överför värmeenergi fram och tillbaka mellan en varm och en kall kropp, via s k "back radiation". Om man tror att detta är fysik så blandar man ihop det med svartkonst. Back radiation finns inte beskriven i fysikböcker utan är ett fritt påhitt av uppfinningsrika s k klimatologer.

PS Om Jordens klimatsystem som luftkonditionering (se Slaying the Sky Dragon samt bloggposter under thermodynamics of global climate).

Atmosfären kan ses som en form av luftkonditionering som upprätthåller en konstant temperatur av 15 C på jordytan under en instrålning från Solen av 170 W/m2 genom transport medelst en kombination av konvektion, fasomvandling vatten-vattenånga och strålning av 130 W/m2 till en effektiv utstrålningsnivå på en höjd av 5 km med temperatur -18 C, samt med resterande 40 W/m2 direkt utstrålade från jordytan.

Av de 130 transporteras merparten om 100 via termodynamik (konvektion-fasomvandling), under en lapse rate av 6.5 C/km och den mindre delen 30 via strålning över ett temperaturfall av 33 C. Det är dessa 30 W/m2 som kan påverkas av atmosfärens sammansättning med vattenånga som huvudkomponent och koldioxid med bieffekt av högst 3 W/m2, mindre än 3% av totat 170 W/m2.

Variation av mängden koldioxid kan då uppskattas ha högst en effekt av 3% av 33 C, dvs högst 1 C och förmodligen betydligt mindre, dvs knappast mätbar.

Det är helt möjligt att termodynamiken fungerar som stabiliserande regulator under variation av de 30 W/m2 transporterade via strålning, så att effekten av mer eller mindre koldioxid inte alls är mätbar.

Jordens klimatsystem skulle kunna jämföras med en kastrull med kokande vatten med tillförsel av värme från en spisplatta underifrån och med avgång av värme från övre vattenytan i form av vattenånga, där en konstant vattentemperatur upprätthålls under ökat pådrag från plattan genom mer intensiv kokning.

Tigande som Härskarteknik

Lennart Bengtsson har som Sveriges främste klimatvetenskapare författat KVAs uttalande om den vetenskapliga grunden för klimatförändringar, vilken ligger till grund för nuvarande svenska klimatpolitik med mål att 2050 Sverige skall vara fritt från användning av fossil energi.

Lars Bern är klimatdebattör och driver bloggen Anthropocene, som har många läsare,  med LennartB som ofta förekommande gästskribent.

När jag ställer frågor till Lennart Bengtsson och Lars Bern, om den vetenskapliga grunden för den koldioxidalarmism som utrycks i KVAs uttalande, får jag bara tystnad som svar.

LennartB och LarsB  använder härmed en av härskarteknikens främsta redskap: Tigandet.
Tigandet  som etablissemangets sätt att hantera frågor från folket. Tigandet som uttryck för ägande av sanningen. Tigandet som svar på frågor som ifrågasätter etablissemanget.

Men tigande är inte vetenskap. Vetenskap är svar på relevanta frågor, om svar finnes, och annars ett sökande och ifrågasättánde. Vetenskap är inte tigande med mål att kväva frågor. Tigandet är ett trubbigt redskap som kan slå tillbaka.

Kanske Lennart och Lars förstår att tigandet är maktens och repressionens redskap när svaren saknas och inte skepticismens när målet är sökandet efter svar. Eller förstår dom inte.

PS LarsB straffar nu genom att inte längre tillåta några kommentarer från mig på Anthropocene. Mitt svar på denna bannbulla är följande, som alltså inte kommer att visas på Anthropocene:

Lars#13: Det är inte alls så att jag inte gillar LennartB eller LarsB. Tvärtom, jag har höga tankar om Er båda. Det finns en sak som motiverar mina frågor till LennartB, nämligen att LennartB författat KVAs klimatuttalande, vilket utgör grunden för nuvarande svenska klimatpolitik. Uttalandet bygger på en grundtes som säger att uppmätt uppvärmning under 1900talet beror på mänskliga utsläpp av koldioxid. Mina frågor till LennartB rör denna grundtes. That's all. Speciellt använder jag inte  som Du påstår kommentarer på Anthropocene för att framföra egna teorier, för det har jag mina egna bloggar, jag ställer bara frågor om de teorier som ligger till grund för KVAs uttalande. Jag tycker då att jag kan begära svar utan att själv bli trakasserad genom att åläggas munkavle.
Vänligen Claes

Så kombineras då tigande med munkavle, kanske ändå inte helt enligt upplysningens ideal eller den libertarianism som Anthropocene påstår sig uttrycka. LarsB upplever sig vara censurerad av gammelmedia men censurerar själv på sitt eget nymedium. 

Venus vs Earth: Atmospheric Mass, Pressure and Temperature

To help Lennart Bengtsson (as discussed in the previous post) to come up with his computation of the temperatures on Earth and Venus with switched atmospheric composition (with mass conserved), I suggest to take a look at the above picture comparing temperature and pressure through the atmospheres of Venus and Earth. We see that for pressure between 10 and 1000 bar the temperatures are pretty much the same (the difference can probably be explained from the fact that Venus is closer to the Sun), indicating that the composition of the atmosphere has little influence at the same pressure, and that it is the large mass and resulting high pressure that makes the surface of Venus about 450 C warmer than that of the Earth.

From the picture we can estimate an Earth-temperature of 15 C with Venus-atmosphere composition (2400 times as much CO2), and a Venus-temperature of 450 C with Earth-atmosphere composition. That is, no difference!

Lennart Bengtsson and Swedish Climate Politics vs Science

The roadmap of Swedish climate politics is a reduction by 2020 of 40% of the 1990 greenhouse gas emission with the goal of zero net emissions by 2050. The most ambitious plan in the world! My children and grandchildren will have to live under these conditions, whatever they may be.

Swedish climate politics is based on a statement by the Royal Swedish Academy of Sciences under the title The Scientific Basis for Climate Change. The main author of statement is Lennart Bengtsson, the most prominent climates scientist in Sweden today.

In a correspondence with Lennart Bengtsson on the main Swedish climate blog Climate Scam (Klimatupplysningen) I pose the following question to Bengtsson (see also previous post):

• What would the surface temperature be on Venus with the same composition of the atomosphere as that on the Earth (78% nitrogen, 21% oxygen, 0.04% carbon dioxide and 0.5% water vapor) with mass conserved?
• What would the surface temperature be on the Earth with the same composition of the atomosphere as that on the Venus (96.5% carbon dioxide, 3.5% nitrogen, 150 ppm sulfur dioxide and 20 ppm water vapor) with mass conserved?

I then get the answer 

• 1. Unfortunately I lack possibility to perform the necessary calculations.

I did not ask for a precise answer, just a rough back-on-the-envelop calculation. Bengtsson replies that he is not able to do such a calculation. I find this surprising and highly remarkable.

Let us compare with e.g. the following statements by Bengtsson in Towards Understanding the Climate of Venus and The Scientific Basis for Climate Change:

• 2. The main reason for the very high temperature of the surface of Venus is its atmospheric composition that consists of some 96% carbon dioxide as well as other constituents such as clouds of sulphuric acid and water vapor. 
• 3. Anthropogenic emission of greenhouse gases has led to an increase in the surface temperature of the Earth. 

I have asked Bengtsson what calculations he has made to come to the conclusions 2 and 3.

I have also asked if Bengtsson is unable to give a rough answer to my above question, how can it be that he can give so clear assessments to the similar questions behind 1 and 2. Assessments that serve as the scientific rationale of Swedish climate politics, the most ambitious in the world!

I will report the answers by Bengtsson when they get posted...

February 9: No response from B; it appears that indeed he is right when admitting: Unfortunately I lack possibility to perform the necessary calculations.

The world of science is often surprising and contradictory.

Physical Quantum Mechanics 8: Two-Electron Ions: Theory vs Observation

The atomic model studied in this sequence of posts (based on the sequence on Quantum Contradictions) takes the following form for the ground state of a two-electron ion: Find two real-valued wave functions $\psi_1(x)$ and $\psi_2(x)$ depending on a 3d space coordinate $x=(x_1,x_2,x_3)$ with non-overlapping supports, such that the function $\psi (x)=\psi_1(x)+\psi_2(x)$ minimizes the energy functional with integration over 3d space

• $\frac{1}{2}\int\vert\nabla\psi\vert^2 dx-\int\frac{N\psi^2}{\vert x\vert}dx+\int\int\frac{\psi_1^2(x)\psi_2^2(y)}{\vert x-y\vert}dxdy$, 

under the condition of charge conservation:

• $\int\psi_j^2(x)dx =1$ for $j=1,2$.

We are led to an approximate minimizer formed by the following half-spherically symmetric wave functions supported by two half-spaces filling 3d space

• $\psi_1(x)=\sqrt{\frac{2\alpha^3}{\pi}}\exp(-\alpha\vert x\vert )$ for $x=(x_1,x_2,x_3)$ with $x_3\ge 0$
• $\psi_2(x)=\sqrt{\frac{2\alpha^3}{\pi}}\exp(-\alpha\vert x\vert )$ for $x$ with $x_3\le 0$,

where $\alpha =N - 5/16$. Computing the first two integrals of the energy functional analytically and the third approximately by quadrature, we obtain the following expression for the ground state energy:

• $E(N)= \alpha^2 -2N\alpha + \frac{\alpha}{2-\frac{5}{16}}1.00$. 

We obtain the following values with experimentally observed values in parenthesis:

• $E(2) = -2.903$ for Helium ($-2.903$)
• $E(3)= -7.31$ for Li+ ($-7.28$)
• $E(4)= -13.72$ for Be2+ ( $-13.65$)
• $E(5) = -22.12$ for B3+ ( $-22.03$)
• $E(6)= -32.53$ for C4+ ($-32.41$)
• $E(7)= -44.94$ for N5+ ($-44.80$)
• $E(8)=-59.35$ for O6+ ($-59.19$) 
• $E(9)=-75.75$ for F7+ ($-75.60$)

We see a surprisingly good agreement within 0.1%. It is possible that with more precise quadrature the agreement is even better.

We may compare with the postulated standard 1s2 ground state of Helium consisting of two overlaying fully spherical wave functions, which gives a best value of -2.85 asking for so called perturbation correction, which effectively introduces electron separation.

We have thus found evidence that the ground state of Helium is not the standard 1s2 state with two overlaying spherical wave functions, without or with perturbation correction, but instead consists of two non-overlapping half-spherical wave functions. For illuminating graphics see here.

We thus consider a 3d 2-electron wave function $\psi (x) =\psi_1(x)+\psi_2(x)$ as a sum of two 3d 1-electron wave functions $\psi_1(x)$ and $\psi_2(x)$ with non-overlapping support, with clear physical meaning.

Such a wave function can be approximated in the standard multi-variable form $\psi (x,y)$ depending on a 6d space coordinate $(x,y)$, however without direct physical meaning. It is thus no wonder that a perturbation computation starting from a 1s2 configuration can have ground state energy in correspondence with observation, while the 1s2 configuration has not.

But if already the physical 3d 2-electron wave function gives good correspondence with observation, as we have seen, then there is no rational reason to seek approximations as 6d unphysical wave functions.  If this turns out to be correct, then quantum mechanics will require revision.

PS The ground-state can be computed by parabolic relaxation by time-stepping the system

• $\dot\psi_1 + H_1\psi_1=0$
• $\dot\psi_2 + H_2\psi_2=0$,

where

• $H_1 =-\frac{1}{2}\Delta -\frac{N}{\vert x\vert}+\int_{y_3 < 0}\frac{\psi_2^2(y)}{\vert x-y\vert}dy$ for $x_3> 0$
• $H_2 =-\frac{1}{2}\Delta -\frac{N}{\vert x\vert}+\int_{y_3 > 0}\frac{\psi_1^2(y)}{\vert x-y\vert}dy$ for $x_3< 0$

with rescaling in each time-step to conserve charge, and with the free-boundary fixed at $x_3=0$, starting e.g. from the above wave functions.

Why is it so Darn Hot on Venus, and so Comfortable on Earth?

The surface temperature on both Venus (460 C) and the Earth (15 C) is set by a common temperature of about 220 K at the top of the atmosphere (at 100 km for Venus and 10 km for Earth) and a common thermodynamic lapse rate = $g/C_p\approx 7C/km$ through the atmosphere, with $g$ gravitational constant and $C_p$ atmospheric heat capacity, see data presented by NASA. 

CO2-alarmism preaches that CO2 is a potent "greenhouse gas" capable of causing dangerous global warming, a risk which must be countered by drastic reductions of burning of fossil fuels. As a warning example the following data for Venus is presented: The atmosphere on Venus consists of 96% CO2 and the surface temperature is about 460 C. The conclusion is obvious: CO2 is a potent "greenhouse gas" capable of massive global warming, on Venus and hence also on Earth!

Lennart Bengtsson as leading Swedish meteorologist has authored a statement by the Royal Swedish Academy of Sciences entitled The Scientific Basis for Climate Change, which essentially gives pray to the IPPC CO2-alarmism and thus serves as the scientific basis of current Swedish climate politics aiming at a fossil-free society.

Bengtsson writes in his introduction to Towards Understanding the Climate of Venus (eds Bengtsson et al):

• The main reason for the very high temperature of the surface of Venus is its atmospheric composition that consists of some 96% carbon dioxide as well as other constituents such as clouds of sulphuric acid and water vapor. 

Bengtsson follows up in talk:

• Is it a risk that there will be a run-away climate on the Earth? 
• It can not be excluded that Venus has undergone a climate run away.

Bengtsson is frequent writer on the Swedish blog Anthropocene edited by Lars Bern, who also presents support of the idea that CO2 is a potent "greenhouse gas" on Earth because of the apparent "run-away-effect" of CO2 on Venus with reference to Skeptical Science.

Both Bengtsson and Bern thus propagate the idea that CO2 is a potent "greenhouse gas" and as such  is a potential threat to humans on Earth. On the other hand, both Bengtsson and Bern present themselves as skeptics to inflated CO2-alarmism, and so their message is a mixture of alarm and no-alarm, which does not ask for a change of current Swedish climate politics, unfortunately.

But is true what Bengtsson claims, that The main reason for the very high temperature of the surface of Venus is its atmospheric composition that consists of some 96% carbon dioxide..?

No, it is wrong. It is wrong because the very high surface temperature is an effect of
a thermodynamic (without radiation) lapse rate acting over a thick atmosphere from a top at 250 K, and the (dry adiabatic) lapse rate depends on the gravitational constant and heat capacity and not on the presence of 96% CO2.

This is in fact also acknowledged in Towards Understanding the Climate of Venus:

• So surface temperature on Venus is largely controlled by the altitude of the surface along a nearly uniform lapse rate with height. (P. Read in Chap 6 The Dynamics and Circulation of Venus Atmosphere). 
• Another factor (for the very high temperature of the surface of Venus) is the depth and size of its atmosphere, which insures that the temperature broadly follows a dry adiabatic lapse rate through a depth of some 70 km above the surface. (Bengtsson again)

Bengtsson thus sends the message (repeated by Bern) that The main reason for the very high temperature of the surface of Venus is its atmospheric composition that consists of some 96% carbon dioxide... which is in direct contradiction to the acknowledged fact that it is the thermodynamic lapse rate that sets the surface temperature.

In this way, Bengtsson can both serve as the scientific alibi of the current Swedish CO2-alarmistic climate politics, as e.g. the author of the Royal Academy statement, and appear as a critic of the same politics. 

It would be much better for both science and politics if Bengtsson decided to serve only one of these contradictory roles. Can we hope for such a change, Lennart?