Wat er in de discussie in wetenschappelijke kring over het broeikaseffect nu eigenlijk โbroeitโ
Het is wellicht nuttig om nog eens het gezonde en ongezonde deel van de standaard greenhouse theorie (SGHT) uiteen te zetten, zoals Noor van Andel en ik dat zagen. Dit naar aanleiding van recente discussies over stukken van Postma (over het fundamenteel ontkennen van de SGHT) en Nahle (de behandeling van een broeikasmodel dat wetenschappelijk voor de aardse atmosfeer van geen betekenis is).
Atmosfeer + oppervlak worden door straling van de zon S opgewarmd. De top van de atmosfeer zendt bij evenwicht de zelfde hoeveelheid als IR uit, OLR (outgoing long wave radiation). S=OLR. Neem aan, de optische dichtheid (OD) neemt een beetje toe. dan wordt OLR kleiner terwijl S constant blijft. Atmosfeer en oppervlak worden wat warmer. Tot dat de OLR weer naar zijn oorspronkelijke waarde teruggaat en weer gelijk aan S wordt. Maar ondertussen is de warmte inhoud van atmosfeer + oppervlak wel toegenomen.
Tot zover het ‘gezonde’ deel van de broeikas theorie. (Gebaseerd op uitsluitend stralings-fysica).
Het ongezonde deel begint met de veronderstelling dat dit op de waterplaneet een nieuwe permanente toestand zal blijven. Als de oppervlakte temperatuur toeneemt, neemt de waterverdamping toe, koelt het oppervlak af. Met de damp wordt latente warmte in de atmosfeer gebracht. Bij condensatie komt deze in de atmosfeer weer vrij. Dus om te beginnen is het effect dat de atmosfeer relatief warmer wordt dan het oppervlak. Maar hoe gaat de warmere atmosfeer zich nu gedragen? Die gaat meer stralen, zowel richting heelal als richting oppervlak. In de back-radiation zit de potentie dat toch de oppervlakte temperatuur weer wat gaat stijgen. Volgens AGW aanhangers zelfs sterker dan alleen van CO2 toename mag worden verwacht, omdat warme lucht meer waterdamp kan vasthouden. Dit noemt men dan het ‘versterkte’ broeikas effect. (Nog steeds geen ongezonde toepassing van stralings-fysica.) Maar blijft die lucht wel warmer?
Hier begint het meer gecompliceerde probleem met de gecombineerde massa-warmte processen, waarop Noor van Andel zich dus heeft geworpen. En dat mag je niet modelmatig op een enkele plaats bekijken. Hier begint de mondiale beschouwing waarbij er van wordt uitgegaan dat de relatief warme equatoriale zone, met een sterke convectie in feite de gemiddelde oppervlakte temperatuur van de hele planeet bepaalt. (Dat is klassieke klimatologie). De sterke convectie in de equatoriale zone, met aan de top dikke cumulus wolken, dringen hoger in de atmosfeer door en hiervan wordt een versterkte uitstraling richting heelal verwacht (zie ook Spencer die meent dat de uitstraling richting heelal in klimaatmodellen ernstig is onderschat).
Klimaatmodellen, waarop AGWers zich baseren, komen aan de behandeling van de wolkvorming in het geheel nog niet toe. Zie verder Noor van Andelโs laatste stukje in SPIL”waarom de modellen de mist in gaan”.
Waarom houden de AGWers toch hun opvatting vol? Dat zit hem hierin. Je kunt berekenen dat de back radiation waarop de SGHT berust, gedeeltelijk van H2O afkomstig is maar ook van CO2. Dus moet CO2 een bijdrage aan het broeikaseffect leveren. Dat zou waar zijn, als er bij toename van CO2, niets anders verandert. De AGW antagonisten zeggen nu, er verandert wel degelijk wat, en de processen die daarbij een rol spelen, houden de oppervlakte temperatuur binnen nauwere grenzen, dan van een verwachte terugstraling van CO2 (theoretisch) mag worden verwacht.
Mensen als Nahle gaan een stap verder, en stellen dat de OD in de atmosfeer voor de oppervlakte temperatuur in het geheel niet van belang zijn. (Zie Wood). Dat kan best waar zijn als de OD hoofdzakelijk het gevolg is van de andere meteorologische processen en niet het omgekeerde. Maar de argumenten die Nahle en Postma gebruiken zijn niet overtuigend en soms zelfs in strijd met de natuurkunde wetten.
De veronderstelling zou zijn dat als er sprake is van een hogere luchttemperatuur daardoor meer vocht in de atmosfeer komt
Vervolgens ontstaat er volgens de schrijver meer cumulusbewolking.
Die bewolking zou als warmtepomp ( natadiabaat) gaan functioneren.
Zou dat het effect zijn dan zou ook de tropopauze versneld moeten opwarmen.
Dat is in de praktijk tot op heden niet waargenomen.
Ook zou er dan veel meer slecht weer zoals zoals onweersbuien, windhozen en orkanen voorkomen.
Daar is tot op heden niets van gebleken
Het effect van stratiforme bewolking is naar mijn mening veel interessanter.
Bij een stabiele atmosfeer zal deze wolkensoort als deken werken en verhinderd met name ล nachts de warmte uitstraling.
Daarnaast werkt deze bewolking overdag als "spiegel" en kaatst een deel van het zonlicht direct terug.
De vraag is welke werking het meest effect heeft op de warmtehuishouding
Ondanks uw afkeur voor numerieke modellen is het de enige manier om kwantitatieve uitspraken te doen over de stralingsbalans van de atmosfeer. Natte-vingerwerk en kwalitatieve argumenten, zoals hier gepresenteerd, snijden weinig hout.
Het is altijd makkelijk roepen dat de modellen de wolken niet goed representeren. In het IPCC AR5 rapport wordt er een heel hoofstuk gewijd aan het effect van wolken en aerosolen. Iets om naar uit te kijken, dunkt me.
Ik maak mijn borst sowieso al nat voor IPCC AR5.
Kolencentrales waren altijd numero uno als het ging om uitstoot van CO2 en opwarming. Totdat China ze ging bouwen en ze plotseling zouden zorgen voor meer aerosolen en verhullende afkoeling.
Ik raak er meer en meer van overtuigd dat niemand het klimaatsysteem begrijpt; het is gewoon nog veel te ingewikkeld. Het kost al alle mankracht om te begrijpen wat er op kwantumschaal gebeurt in een kubieke centimeter, millimeter of micrometer, ja een nano- of picometer ruimte.
Klimaatwetenschap lijkt me vergelijkbaar met menswetenschap: het object van studie is vooralsnog veel te ingewikkeld en je kunt er geen experimenten mee doen zonder ethische grenzen te overschrijden.
@Marc
Het klimaatsysteem is ingewikkeld, maar dat is geen excuus om geen poging te doen om het te begrijpen. Op sommige gebieden is er veel vooruitgang geboekt sinds AR4. Bijvoord de zeespiegel bijdrage van ijskappen en gletsjers. In AR4 kon men daar nauwelijks iets over zeggen (het werd dan ook niet meegenomen in de projecties). Onder andere vanwege satelliet observaties van GRACE is de massabalans van de ijskappen nu veel beter te schatten.
De onzekerheidsmarge van de temperatuurprojecties zal niet kleiner geworden zijn, vrees ik.
@Hugo
Je verwart denk ik warmte met temperatuur.
Voor zover ik het uitgevogeld heb werkt het als volgt:
Toename van CO2 veroorzaakt vooral een hogere oppervlaktetemperatuur, en slechts enige verhoging van de luchttemperatuur.
Die betekent vooral meer verdamping, en daardoor een sterkere en diepere convectie.
Die gaat vervolgens netjes volgens de natte adiabaat, maar reikt zoals gezegd hoger. Dan komt hij (dus) uit op een koudere temperatuur dan vóór de opwarming van het oppervlak.
Op die hoogte is de toegenomen CO2 en H2O concentratie juist verkoelend, zodat de extra mee omhoog genomen latente warmte (die vreemd genoeg dus in koudere lucht opgesloten zit) alsnog uitgestraald kan worden.
Dan wordt het moeilijk: waar gaat die lucht heen, wanneer kan hij weer dalen en waarom, en wat is de rol van de cirrus bewolking daarbij…
Maar dat was hier de vraag niet.
Theo
Ik geef in mijn vrije tijd als hobby wat les in meteorologie op een gecertificeerde vliegschool en meen vanuit deze praktijk te weten hoe waterdamp zich gedraagt in de lucht.
Uitgangspunt van de modelberekening is dat middels co2 de luchttemperatuur hoger zou worden en als gevolg van deze hogere luchttemperatuur de lucht meer vocht kan bevatten.
Vervolgens zou waterdamp werken als extra broeikasgas waardoor de temperatuur met een factor 2,5 sneller zou toenemen.
Wat ik kort aangaf is, wat de werking van wolken in de lucht is op de wijze waarop warmtetransport en stralingsblokkade plaats vindt in de atmosfeer. Kennelijk ben ik niet duidelijk genoeg geweest.
Toelichting
Culumus wolken ( stapelwolken genoemd) werken als warmtepomp omdat de afkoeling in de wolk nat adiabatisch plaats vindt en de temperatuur van de lucht binnen de wolk altijd hoger is als de temperatuur van de omringende lucht. Daardoor krijg je veel warmtetransport omhoog zowel door de naar boven gepompte lucht als door het water wat in de bovenste luchtlagen de warmte afgeeft en als onderkoelde regen en hagel naar beneden komt.
De wijze waarop door stratusbewolking werkt is weer heel anders. Stratusbewolking komt voor in een stabiele atmosfeer wanneer de lucht boven de de wolk warmer is als in de wolk.
Hij blijft dan hangen en vormt naar beneden toe een deken die de uitgaande warmtestraling voor een groot deel blokkeert en is van bovenaf te zien als een reflectielaag die het zonlicht voor een deel terug kaatst.
zonlicht wordt in stratus bewolking overdag gereflecteerd en in de nachtelijke uren zal de warmte uitstraling vanaf de grond worden tegengegaan. ( zoek het begrip dagelijkse gang maar eens op)
Tot zover de theorie
De Praktijk
De essentie in de praktijk is dat het meeste zonlicht tussen de keerkringen binnen komt en veel daarvan boven water.
Water reflecteert een deel daarvan en een groot deel wordt ook geabsorbeerd in de bovenste 30 meter.
Veel zonlicht zal dan ook zorgen voor verwarming van het zeewater.
Worden de oceanen warmer dan zal er ook meer water gaan verdampen en krijg je meer bewolking. Bedenk daarbij wel dat warm water veel meer warmte (energie) kan opnemen als lucht.
Zou de lucht iets warmer worden b.v. 1 tot 3 graden boven het zeewater dan heeft dat nauwelijks effect op de watertemperatuur.
warme lucht gaat in principe omhoog en warmt het water niet of nauwelijks op.
Je kunt geen ei bakken onder een warmtebron.
De essentie is dan ook dat zeewater verdampt als er energie ( zonlicht die wordt omgezet in warmte) aan wordt toegevoegd en daarmee zou dan ook meer bewolking moeten gaan ontstaan ( de zonne activiteit is daarvoor bepalend)
Warme lucht kan meer vocht bevatten maar gemiddeld 1 of 2 graden warmer op grond niveau betekent in de praktijk b.v dat de wolkvorming tussen de 100 en 200 meter hoger zal plaats vinden.
Verder zal dat niet veel effect hebben binnen de troposfeer.
Wat modellen
Ik denk dat voor een goed model ook veel begrip van de materie nodig is.
Ik ben zeker niet tegen modellen maar wel tegen simplistische voorstellingen van de praktijk.
Met name weersvoorspelling gaat nu aardig maar bedenk dat de eerste modellen daarvoor rond 1947 zijn ontwikkeld.
We hebben nu ongeveer 3 veel gebruikte weermodellen die vaak een gelijke uitkomst geven maar soms ook ieder een totaal andere.
Christo schreef:
Het is, wat mij betreft, een zaak van de pot verwijt de ketel.
Een numeriek model is niets anders dan een vertaling van denkbeelden over de werkelijkheid om praktische redenen: het doorrekenen gaat sneller.
Het vervaardigen van een numeriek model heeft wat valkuilen: de programmeur begrijpt de fysica niet en/of de fysicus kan niet programmeren.
Het is verbijsterend dat er wel veelgeprezen peer-review wordt toegepast op de bevindingen aan de hand van modelresultaten maar niet op de source code van het model.
Ik zie reikhalzend uit naar de eerste volledige publicatie van de sourcecode van een model.
Dat zou de geloofwaardigheid ten goede komen.
Boels069Het is niet alleen een kwestie van straling.
Je geeft al aan dat een numeriek model niets anders is dan een vertaling van denkbeelden over de werkelijkheid om praktische redenen: het doorrekenen gaat sneller.
Dat betekent dat je de werkelijkheid moet kennen en vertalen naar het model. Als daar belangrijke zaken ontbreken dan heb je niets aan je model en is er sprake van een "misbaksel"
Dat betekent dat je de uitkomsten altijd moet toetsen aan de werkelijkheid. Op dit moment kijken sommige wetenschappers wat vreemd op van hun beeldscherm en vragen zich af waarom de werkelijkheid zo raar is.
Wat waterdamp betreft in de lucht het volgende.
Met name bij cumulusbewolking en bij fronten ( warme, koude of occlusie) zie je bij toenemen van de afkoeling door het stijgen van de lucht waterdamp condenseren en als water, hagel of sneeuw weer uit de lucht vallen.
Als je naar een cumuluswolk kijkt die klimt zal je zien dat uiteindelijk de top bereikt wordt waarna je wat vegen ziet. Op die hoogte is vrijwel alle waterdamp gecondenseerd en voor een groot deel naar beneden gevallen.Deze processen vinden plaats in de troposfeer, dat is de laag om de aarde waar het weer zich afspeelt.
Als je naar veel studieboeken kijkt zie je dat de troposfeer om de aarde ligt en wordt begrenst door de tropopauze.
Op het plaatje vaak een mooie cirkel.De werkelijkheid is anders.
Deze tropopauze zit op de evenaar boven de 10 km en op de polen op ongeveer 4 km Dit is een gevolg van het feit dat koude lucht een hoger soortelijk gewicht heeft.Binnen die troposfeer pendelt warmte van beneden naar boven en wordt uiteindelijk als infrarood uitgestraald.
Daarnaast kaatsen sommige wolken het zonlicht deels terug naar de ruimte zodat er beneden minder warmte wordt gevormd.
Anderen wolken belemmeren deels de uitstraling op grondniveau.In de wolken wordt waterdamp met het klimmen van de hoogte gecondenseerd en komt in de vorm van regen, hagel en ijs naar beneden.
Daarnaast condenseert er veel vocht bij het stromen van lucht van een laag stuk land of zee tegen b.v. een berg, of bergrug op wat op de toppen weer veel regen en zelfs sneeuw kan geven.
Ook lucht wat van een warm naar een koud gebied stroomt laat veel vocht condenseren en regent uit.
Dit zijn maar enkele voorbeelden.in die troposfeer vindt het transport van lucht en en dus ook warmte plaats binnen wolken maar ook daarbuiten.
In een lage drukgebied stijgt de lucht waardoor daar altijd wolkvorming optreed.
In een hogedruk gebied daalt de lucht langzaam waardoor wolken oplossen en er veel uitstraling van de bodem kan plaats vinden.Dit soort complexe systemen zijn nauwelijks in een model te pakken.
Probeer dat maar eens in een model te krijgen en ga dan berekenen hoeveel uitstraling er plaats vindt op de tropopauze en daarboven.
Hoeveel zonlicht wordt teruggekaatst en hoeveel er op grondniveau wordt omgezet in warmte etc.Nogmaals als je, zoals tot voor kort in veel in klimaatmodellen is gedaan, dit complexe systeem niet mee kunt nemen zijn je voorspellingen met recht waardeloos te noemen.
Hugo Matthijssen schreef:
"Probeer dat maar eens in een model te krijgen …"
Ik zie dat niet als probleem als (ondermeer) programmeur in ruste. ;-)
Het gaat om perfecte communicatie tussen wetenschapper en programmeur (en uiteraard zo perfect mogelijk wetenschappelijk inzicht van de wetenschapper).
Voor de programmeur is het een kwestie van: u vraagt, wij draaien.
@Hugo
Ik denk dat je de bestaande gedachten over CO2 correct weergeeft. Maar misschien zitten daar wel foute aannames in.
Zo ga je er van uit dat de lucht opwarmt door méér CO2. Maar is dat wel zo?
Ik denk dat het zó zit:
In een evenwichtssituatie in een volume lucht (zeg een m3, ergens laag boven de grond) heeft de temperatuur een waarde aangenomen waarbij de uitstraling door broeikasgasmoleculen even groot is als hun absorptie.
Dat geldt dan voor elk CO2 molecuul in dat volume. Als je extra moleculen toevoegt, geldt daar bij die temperatuur óók voor dat ze evenveel zullen uitstralen als absorberen. Een CO2 verdubbeling geeft dus geen opwarming. Wel verdubbelt de terugstraling door CO2 naar het stralend oppervlak, dus dat warmt wél op. Ook verlaat minder energie de aarde, dus is er een broeikaseffect. Maar op de luchttemperatuur is er in deze vereenvoudigde situatie geen invloed.
Als de IR absorptie in het luchtvolume al in verzadiging is, wordt er bij méér CO2 niet méér opgenomen, maar wel méér uitgestraald. Dan is de CO2 verdubbeling zelfs verkoelend voor de het luchtvolume.
In de praktijk is er een verstoring van deze ideale situatie door het optreden van convectie. Hierdoor is er wél een licht opwarmend effect in de lage luchtlagen. Dat komt omdat daar warmte afgevoerd wordt, en daardoor de evenwichtstemperatuur niet bereikt wordt. Méér CO2 trekt de temperatuur dan dichter naar de evenwichtstemperatuur toe.
In de hoge luchtlagen is een CO2 toename echter in alle gevallen (al dan niet verzadigd, al dan niet ingevoerde warmte door convectie) verkoelend.
Dit zijn maar gedachten van een nogal eigenwijze leek die probeert het klimaat te begrijpen, maar tot nu toe hebben de deskundigen waarmee ik sprak ze wel bevestigd. Ik ben benieuwd wat jij en Arthur er van vinden.
@Hugo
Nog een twijfelpuntje:
In de meeste meteorologische redeneringen is de hoogte van de tropopauze een soort gegeven. Je gaf al aan dat die verschilt, maar als reden gaf je het gewicht van de lucht. Dat vind ik te kort door de bocht.
Ik denk dat de hoogte van de tropopauze het resultaat is van alle klimaatprocessen tezamen, maar met name van de opgetreden convectie.
Zoals gezegd geeft een tropische storm een enorme convectiekolom, die, in ieder geval op die plek, de tropopauze kilometers omhoog drukt. Bij voldoende stormen duwt dat de tropopauze in het hele gebied omhoog. Die lucht kan niet dalen, zoals Van Andel ook beschrijft, tot de latente warmte eruit weggestraald is. Dat gebeurt tijdens het "afzakken" (in twee betekenissen) naar de subtropen, waar een lagere tropopauze is omdat daar bijna geen diepe convectie is.
Vandaar mijn gedachte dat de hoogte van de tropopauze een resultante is en geen uitgangspunt.
Wederom, Hugo en Arthur, wat denken jullie ervan?
Iets boven de tropopauze is de luchttemperatuur ongeveer 50 graden Celsius onder 0.
Op de evenaar wordt dat niveau op grotere hoogte bereikt omdat de lucht op grondniveau op het land de 50 graden makkelijk kan bereiken.
Een verschil van 100 graden Celsius tussen boven en beneden. Deze luchtkolom tot de tropopauze is daar gemiddeld 10 km hoog. dat kun je meten met vliegtuigen
Op de pool is de temperatuur op de grond vrijwel gelijk met de temperatuur in de buurt van de tropopauze. Een verschil van 0 graden
Gemiddeld is de luchtkolom op de evenaar en op de polen even zwaar en veroorzaakt een gemiddelde druk van 1013 (hpa 76 cm kwik) op grondniveau
dat kan alleen als het soortelijk gewicht van de lucht op de evenaar een stuk lager is.
Boven de tropopauze is geen weer met uitzondering van enkele cb-en die daar net doorheen breken. Dat geeft de turbulentie als je op 10 km vliegt.
Convectie draagt daar mede aan bij door de lucht op grotere hoogte op te warmen niet door de luchtstroming. Er vindt geen ophoping van lucht plaats. lucht stroomt op grondniveau van een hoge naar een lage drukgebied. Daar stijgt het omhoog en stroomt bij een hogedrukgebied weer omlaag. er ontstaat zo een kringloop.
Theo
ik begin het verhaal met de visie van het ipcc en de koppeling met waterdamp zoals zij dat simplistisch voorstellen.
vervolgens geef ik mijn beeld daarbij weer vanuit de praktijk.
Boels069
Het is duidelijk dat programmatechnisch een model wel is te maken.
Het probleem is echter dat de materie zodanig complex is dat de waarden en invloed van de verschillende parameters afzonderlijk nauwelijks vast te stellen zijn omdat zij elkaar allemaal wederzijds beïnvloeden.
@ Hugo Matthijsen
Hartelijk dank voor je uitleg over ‘wolken’. Maar ik heb nog steeds veel vragen en de handboeken op mijn boekenplank geven daarop geen antwoorden. (E.g. D.A. Randall (ed), General Circulation Model Development AP 2000. Zijn er meer recentere?)
Weet je iets meer, of waar iets te vinden, over de temperatuur gradiënt binnen een wolk? Die lijkt mij van belang om beter het stralingsproces waaraan zij deelnemen te begrijpen. (Ik ga nu wat speculeren en als dat onzin is hoor ik het graag).
De top van de wolk zal vooral richting heelal uitstralen. Wat is diens emissietemperatuur? De bodem van de wolk straalt richting oppervlak. Wat is daar de emissietemperatuur? Wat is het verschil tussen dag en nacht? Je spreekt van de reflectie van zonlicht aan de top, zeker van belang omdat dan minder tot het oppervlak doordringt, maar is de absorptie niet ook van groot belang, omdat deze de top-emissietemperatuur zal verhogen? En bij een dikke stapelwolk niet die aan de bodem. In vergelijking tot de omringende lucht, zal de gradiënt in de wolk een eigen leven leiden, vanwege diens hogere warmtecapaciteit.
Je spreekt een paar keer over de ‘deken’werking die uitgaande warmtestraling zou ‘blokkeren’. Vanuit het oogpunt van de fundamentele beschouwing van straling transferprocessen heb ik daar wat moeite mee. Het macro en lokale effect kennen we wel; in een bewolkte nacht neemt de oppervlakte temperatuur minder snel af dan bij een heldere hemel. Maar wat is het moleculaire mechanisme en welk klimatologisch effect heeft het op mondiale schaal ? We hebben te maken 50 procent wolkbedekking en 70 procent oceaan oppervlak. De essentie van het betoog in mijn bovenstaand blog is de veronderstelling dat in de equatoriale zone, waar 50 procent van de zonenergie binnen komt, feitelijk het klimaat op mondiale schaal wordt bepaald. De reden voor de veronderstelling vermeldde ik niet. Die is dat de jaarlijkse fluctuatie van de gemiddelde mondiale temperatuur, verrassend precies de temperatuurfluctuatie van de oppervlakte oceaanwatertemperatuur in de tropische oceaan volgt. Zij het met een kleinere amplitude. De zeewater temperatuur stijgt niet boven 29 C want dan gaat de diepe convectie een rol spelen, die door de tropopause (op 10 km hoogte) heen dringt, tot op 18 km hoogte. Daar doet de aambeeld cumulus zijn uitstralingswerk en daarom lijkt het mij vooral belangrijk om de processen in deze wolk te proberen te begrijpen. Ik denk dat in dit, uit klimatologisch oogpunt belangrijke, gebied de dekenwerking nauwelijks een effect zal hebben, of met andere woorden dat de straling transferprocessen van ondergeschikte betekenis zijn. De ‘stoommachine van de natuur’ noemt K. Emanuel dit belangrijke gebied in zijn boek ‘Orkanen’ . Volgens hem is dan de top van het aambeeld op min 73 C, reden waarom de uitstraling naar het heelal relatief laag is. En deze in de gematigde klimaatzone relatief hoog, zelfs hoger dan de zoninstraling. En daarbij moet mijns inziens de plaatselijke bewolking een belangrijke functie vervullen. En de eigenschappen daarvan waarop mijn eerdere vragen betrekking hebben.
Je zegt, je ziet ook een belangrijke rol in cirrus. Is dat wel zo, in relatie tot de oppervlakte temperatuur? Immers, kijken we van boven naar beneden dan zal de onderliggende atmosfeer zich als even optisch dicht gedragen, als van beneden naar boven. Het ‘atmospheric window’ is even smal.
Nog even over mijn twijfel over de terminologie ‘dekenwerking’ en het blokkeren van uitgaande straling als iets te simpele verklaring. De werking van fotonen komt pas tot uitdrukking na absorptie. Ze warmen een laag op, dus ook de bodem van een wolk. Die dus weer een deel van de ontvangen warmte naar omlaag kàn uitstralen. Maar wat gebeurt er in de wolk? De bodem geeft ook straling door naar boven. Of vindt ook hier transport naar boven plaats, in de wolk, via convectie? (zoals aan het aardoppervlak). Natuurlijk zie ik wel in dat een bewolking het ‘atmospheric window’ verkleint. Maar is dat het belangrijkste effect? Of raakt ook door bewolking de convectie nabij het oppervlak van streek? Daar kunnen zweefvliegers uit ervaring misschien iets over zeggen, of zijn het nooit nachtvlinders? Zover ik weet gaan ze ’s morgens om 10.00 vm de lucht in omdat er dan pas bruikbare thermiek is.
@Arthur en Hugo
Er beginnen toch verschillen in inzicht op te duiken die interessant zijn.
Ik vind in Arthur's verhaal veel terug van wat ik ook probeerde duidelijk te maken:
1. De tropische stormen dringen diep door bóven de 12 km die wel als tropopauze aangeduid wordt.
Wat is dan die tropopauze?
De grens waaronder het weer of het klimaat zich afspeelt?
Moeilijk houdbaar aangezien de tropische stormen steeds duidelijker de grote motor achter ons klimaat lijken te zijn, en wezenlijke processen daaromheen zich tot 18 km afspelen.
Voor het klimaat lijkt zelfs de methaan omzetting naar ijskristallen in de mesosfeer nog belangrijk, en dan zitten we op 60 km hoog.
Dus definiëren we de tropopauze misschien beter als het punt waar de adiabatische afkoeling stopt.
Dan ligt de tropopauze op de polen dus met -50C op de grond, zoals Noor van Andel eens uitriep, en zit ie in de tropen soms met -80C op 18 km.
2. De opgestegen lucht in de tropische storm, met daarin de latent heat, hoopt zich niet op, maar zit gevangen tussen de warmere lucht erboven en de koudere eronder. Die moet daar dus een tijd blijven hangen, tot er méér warmte uitgestraald is en hij kan dalen (zie fig 2 in CO2 and Climate v.7 van Noor).
Het enige wat deze lucht kan doen is afdrijven naar de subtropen, en dat gebeurt dan ook.
Hoeveel warmte daarbij kan worden uitgestraald (en op welke wijzen) is in mijn ogen een heel bepalend onderdeel van het klimaatmechanisme.
Arthur
Het nadeel van veel informatie in een kort stukje is dat dingen door elkaar gaan lopen.
Er zijn in principe 2 soorten wolken cumulus- en stratusbewolking
Cumulus
Je kunt een cumulus zien als een verticale wolk die loopt vanaf enkele honderden meters tot aan de tropopauze
Een cb is een "stapelwolk" die vanaf een laag niveau kan doorlopen tot ongeveer 10 km en incidenteel meer
Incidenteel zijn er uitzonderingen met neme boven zeer warme tropische gebieden daar zijn wel resten van cumuluswolken tegengekomen tot meer dan 20 km hoog.
In deze wolken vindt warmtetransport plaats door convectie en door waterdamp.
Met name waterdamp heeft een sterk aanjagende functie.
onverzadigde lucht daalt 1 graad per 100 meter ( kengetal werkelijkheid kan wat afwijken in bepaalde situaties)
in stijgende verzadigde lucht waarin waterdamp geleidelijk condenseert door afkoeling geeft deze condenserende waterdamp warmte af aan de lucht. in de cumuluswolk neemt de temperatuur af met ongeveer 0,7 graad per 100 meter.
Op de wolkenbasis heeft de temperatuur binnen de cumuluswolk en daarbuiten dezelfde waarde daar boven neemt het temperatuurverschil in de lucht binnen en buiten de wolk steeds meer toe met het toenemen van de hoogte waardoor lucht met grote snelheden naar boven wordt gejaagd.
Dit proces loopt door tot alle waterdamp is omgezet in regen en ijs met name hagel en dit uitregent.
stratus
Stratiforme bewolking zijn horizontale wolken die een groot gebied kunnen afdekken met name bij warmtefronten.
Deze vorm van bewolking blijft horizontaal op zijn plaats als de luchtlaag boven de wolk warmer is als de lucht in de wolk.
Deze wolken hebben een geheel andere werking.
Liggen zij op laag niveau tot enkle honderden meters dan vormen zij met name in de nacht een belemmering voor de warmte uitstraling vanaf de grond
bevind deze stratusbewolking zich op grote hoogte dan kaatsen zij het zonlicht terug naar het heelal.
Een goed voorbeeld is een woestijn
De zon levert straling die op grondniveau wordt omgezet in warmte.
omdat de bodem erg droog is dringt deze warmte maar enkel cm in de grond.
temperatuur overdag rond 16.00 uur is dan 55 graden.
na zonsondergang gaat de bodem uitstralen en zal dan in de nacht snel zijn warmte verliezen en kan de temperatuur dalen tot min 30 of meer 85 graden verschil is geen uitzondering.
Nu bij ons meet veel stratus op verschillende hoogten.
Er komt minder zonlicht op de bodem overdag temperatuur 16 graden en de lage stratusbewolking houdt de warmte uitstraling tegen temperatuur aan het eind van de nacht 10 graden. verschil 6 graden.
Nu bij ons een warme voorjaarsdag zonder bewolking overdag b.v. 20 graden en op klompniveau aan het einde van de nacht ( 1 uur na zonsondergang) door de uitstraling enkele graden vorst verschil dag nacht 25 graden.
Bij ons zijn de verschillen bij helder weer veel geringer omdat er minder zonlicht binnen komt door de hoek die de zon maakt met ons oppervalk en door de bufferwerking van water en vochtige grond waarin warmte dieper kan doordringen.
Theo
Het weer is niet statisch maar de lucht is constant in beweging
Definitie tropopauze
De tropopauze is een grens de temperatuur neemt boven die grens niet meer af en gaat iets daarboven met het toenemen van de hoogt juist weer stijgen.
kun je prima meten.
Daarom vindt je daarboven geen weer meer (met uitzondering met weinig voorkomende zeer grote cb-en)die er doorheen prikken.
Ik gaf eerder aan dat cb-en tot aan de tropopauze voorkomen. dat is de algemene regel incidenteel kan het voorkomen dat er enkele hoger komen met name in zeer vochtige tropische gebieden.
De hoogte van de tropopauze is afhankelijk van de gemiddelde temperatuur van de luchtkolom.
In de tropen wordt door convectie erg veel warme lucht naar boven gestuwd.
op de pool niet. Vanaf de grenzen van het poolgebied komt incidenteel wel weer warme lucht binnen o.a. als grote hoeveelheden lucht zich verplaatsen van gematigde gebieden in de richting van de pool. Afgelopen winter was dit het geval veel warme lucht vanaf midden Amerika naar de noordpool.
Dan krijg je tot ver naar de pool toe sneeuw.
Het is dan ook geen statische situatie. gemiddeld loopt de tropopauze dan naar net buiten de pool (8 km) en naar het gematigde gebied toe geleidelijk op tot 10km (Dit zijn geen exacte waarden het varieert)
waarom doet het klimaat niet wat het moet doen?
http://www.knmi.nl/cms/content/99595/op_zoek_naar…
goed dat het KNMI dat kan verklaren
@ Hugo
De verdwenen warmte.
Toen Noor van Andel (NvA) in zijn seminar in het KNMI (september 2010) uitlegde hoe volgens hem de oppervlakte temperatuur en de optische dichtheid van de atmosfeer door de waterhuishouding worden geregeld, voerde hij als sterke aanwijzing daarvoor de waargenomen versterkte uitstraling (OLR) aan. De eerste reactie uit de zaal was, (o.a. van GJvO) dat deze waarnemingen niet betrouwbaar waren. Hierna gingen GJvO en NvA een uitvoerige gedachtewisseling via e-mail aan, die ik CC heb kunnen volgen. NvA kwam in de loop van de tijd met meer aanwijzingen, onder andere de oceaanwater temperatuur, werden ook deze waarnemingen aanvankelijk als significant betwijfeld. Het deed NvA verzuchten, “hoe is het toch mogelijk dat men a priori waarnemingen in twijfel trekt als deze met een theorie (SGHT) niet kloppen. Je zou het omgekeerde verwachten, als een theorie niet met de waarnemingen klopt, dan moet er iets mis zijn met de theorie”. Vervolgens gaf NvA een uitleg hoe de temperatuurschommelingen over de laatste decennia samen vielen met de Pacific decadel oscillations (PDO). Deze vindt men beschreven in zijn laatste notitie (de zogenaamde ‘version 6', op deze web-site climategate.nl nog wel terug te vinden) die wij thans voor een publicatie aan het bewerken zijn.
Kennelijk kan GJvO nu niet meer om de significantie van de waarnemingen heen en herhaalt in feite de argumenten van NvA . Met één verschil, dat nog steeds niet wordt overwogen dat de SGHT (standaard greenhouse theorie) aan herziening toe is.
Ik lees in het stuk van GJvO een tamelijk krampachtige poging om de SGHT kost wat kost in stand te houden.
Arthur
De vraag is hoe lang zij het volhouden om waarnemingen te ontkennen en middels waarschijnlijkheden te verklaren dat hun modellen juist zijn.
Wat mij nu zorgen baart is deze zeer gekleurde informatie op lagere en middelbare scholen als feiten worden onderwezen.
Met name kinderen zijn erg gevoelig en krijgen nu het idee dat het 5 voor 12 is en zij opgescheept worden met een onleefbare wereld.
Hoe zou dat te doorbreken zijn?
@ Hugo
“Hoe lang houden ‘ze’ SGHT nog vol? En hoe zou dat te doorbreken zijn?”
Het lijkt me door op de (on)logica te wijzen. Maar geheel onlogisch is de SGHT zelf niet. Zie mijn oorspronkelijke blog, als je deze uitsluitend of straling transfer processen baseert. Waar GJvO niet aan wil is de raad van Shakespeare: (Hamlet) there are more things in heaven and earth, Horatio, than are dreamt of in your philosophy.
De onlogica van GJvO begint in onze ogen, denk ik, dat hij begint met wijzen op ‘verdwenen warmte’ Als er geen opwarming is, dan is er ook niets verdwenen
@Hugo
Ik snap het verband tussen het SG van lucht en de tropopauze niet.
Je beaamt mijn definitie dat de tropopauze de hoogte is waarop de temperatuurdaling door de lokale adiabaat stopt. Dan is het toch gewoon een temperatuurgrens?
De luchtkolom loopt er gewoon doorheen en gaat (zij het met steeds lagere dichtheid) door tot 100 km.
Theo
De tropopauze is een temperatuur grens.
Daaronder neemt de temperatuur af met de hoogte rond de tropopauze blijft de temperatuur even gelijk en boven de tropopauze neemt de temperatuur weer toe.
Onder de tropopauze kun je het weer waarnemen daarboven niet.
Deze grens wordt mede bepaald doordat de lucht niet meer stijgt als de lucht daarboven warmer is.
Dit in grote lijnen.
De meeste warmte wordt opgewekt op grondniveau binnen tussen de keerkringen. Daar wordt op onze aarde het meeste zonlicht omgezet in warmte
De lucht op de evenaar wordt daardoor opgewarmd en stroomt naar boven.
er ontstaat een warme luchtkolom.
Die lucht moet ergens heen zodat boven in de troposfeer de lucht naar de keerkringen stroomt en geleidelijk afkoelt. ( daar wordt warmte deels ook uitgestraald naar de ruimte).
De afgekoelde lucht daalt boven de keerkringen langzaam naar beneden en stroomt op grondniveau weer naar de evenaar waar het wordt opgewarmd.
Een eindeloze kringloop.
Door deze kringloop ontstaan de passaatwinden. Deze winden stromen in dat gebied dan ook vrijwel constant.
( vergelijk het maar met een hete radiator in een kamer waar een soortgelijke stroming plaats vindt)
Doordat bij het draaien van de aarde de lucht op de evenaar per dag een grotere afstand aflegt als de lucht op een van de keerkringen zal de luchtstroming ( wind) iets schuin op de evenaar staan.
Dit is de hoofdstroom enorme hoeveelheden lucht worden zo rondgepompt en er ontstaat een zeker evenwicht in de luchtbewegingen.
Daarnaast is er het weer onder de tropopauze. Dat heeft lokaal en tijdelijk invloed op de luchtstromen en wordt beperkt door de grens van de tropopauze. De meeste cb-en zijn dan ook al uitgeregend en komen niet boven de tropopauze.Incidenteel met name bij grote weerssystemen zoals orkanen en geklusterde onweerswolken boven tropische wateren kan een systeem door de grens van de tropopauze heen breken.
De hoeveelheid lucht die daarmee naar boven wordt "gepompt" is in vergelijking met hoeveelheden bewegende lucht in het bovengenoemde beschreven systeem relatief gering en heeft slechts tijdelijk enige invloed. De grens van de tropopauze wordt daardoor niet anders.
Het zal duidelijk zijn dat er boven de evenaar de lucht een veel hogere temperatuur heeft dan de lucht recht boven de polen.
Boven de polen kom je vrijwel geen opwarming tegen zodat de luchtkolom relatief erg koud is.
Wat betreft de hoogt van de kolom het volgende.
De luchtdruk is op zeeniveau gemiddeld over de gehele aarde gelijk. 1013 hpa. Door lokale weersystemen kan de luchtdruk lokaal wat schommelen tussen 970 en 1040 ( schatting) De schommelingen komen lokaal grondniveau voor. Door de stroming tussen hoge en lage drukgebieden op grondniveau en een tegengestelde stroming in hogere luchtlagen wordt dit weer gecompenseerd.
Uitgangspunt is dan ook dat luchtkolom op de evenaar gemiddeld per cm2 evenveel gewicht heeft als de lucht op de pool.
Verklaring van het hoogteverschil:
1e De luchtkolom met een gelijke oppervlakte op grondniveau weegt op de pool even veel als op de evenaar.
2e het soortelijk gewicht van de lucht boven de evenaar is lager omdat warme lucht uitzet. ( denk maar aan een warme luchtballon)
3e Doordat de kolom lucht even zwaar is en het soortelijk gewicht van de kolom lager is is er een hoogteverschil tussen de kolommen lucht op de evenaar en op de pool.
TheoJe maakt ook een opmerking over de luchtkolom die doorloopt tot 100 km.Daarover het volgende:
De luchtdruk op zeeniveau is gemiddeld 1013 hpa.
Op 10.000 ft ( ongeveer 3 km ) is de druk ongeveer 700 hpa.
Op die hoogte ben je als piloot verplicht om een zuurstofmasker mee te nemen als er geen drukcabine in je toestel zit)
Je krijgt daar boven de 3 km onvoldoende ademlucht.Wat de exacte druk op 10 km is weet ik niet maar kun je ongetwijfeld opzoeken. Ademen kun je daar al lang niet meer een ideale omgeving voor vliegtuigrampen films. Door de lage druk op die hoogte kun je veel langere afstanden afleggen op je brandstofvoorraad omdat de luchtweerstand daar veel lager is.
De luchtkolom loopt misschien door tot 100 km ( Waar ligt de grens. hoeveel luchtmoleculen moet je nog tegenkomen?)
De praktijk is dat de meeste massa lucht beneden de 10 km te vinden is.
Ik zoek geen excuus om de queeste naar begrip te staken, integendeel. Ik vrees alleen dat het huidige niveau van inzicht tekort schiet waar het gaat om het doen van al te stellige uitspraken.
Van die stellige uitspraken heb ik als gediplomeerd literatuurwetenschapper en als 'huiskamer exact-wetenschapper' mijn neus meer dan vol.
Intussen lees ik hier een lijst reacties waarheen ik nog een aantal malen moet terugkeren om ze allemaal te verwerken; er is hier een hoop interessante informatie gepasseerd in de afgelopen twee dagen.
http://www.nasa.gov/images/content/581689main_201…
Hurricanes:
http://www.nasa.gov/mission_pages/hurricanes/arch…
Boels069Mooi zo,n hurricane.
Een tijdelijke extra warmtepomp die lucht van zeeniveau tot voorbij de tropopauze pompt.
Hij wordt gevoed door de permanent verzadigde lucht boven het opgewarmde oceaanwater aan het eind van het seizoen.
Wat je ziet is de lucht die naar de kern toe loopt en naar boven gezogen wordt.
Wat je niet ziet is dat de diezelfde lucht afgekoeld elders weer omlaag komt.
Mooi te zien is ook dat een hurricane snel uitdooft als hij boven land niet meer gevoed wordt.