AR4 WG1/ metaani

Ilmastotutkimukseen sekä sitä sivuaviin tutkimusaiheisiin liittyvät keskustelut

Valvoja: Hallitus

Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Yritin etsiä otsikkoon liittyvää asiaa WG1:n raportista. Löytyihän sieltä paljonkin siitä, miten metaania tulee lisää, jos lämpenee, mutta kohtuullisella työllä en löytänyt metaanin lämmitysvaikutuksesta mitään. Onko kukaan muukaan löytänyt sieltä tai yhtään mistään oikeasta tutkimuksesta tuota esim. 80-kertaista lämmitysvaikutusta hiilidioksidiin verrattuna?
Lorentz3
Viestit: 1884
Liittynyt: 23.12.2009, 13:55:45

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja Lorentz3 »

Täällä on jotain lisäselitystä, kerroin on kai vain noin 25:

http://www.darkoptimism.org/2008/09/03/ ... ion-guide/
Avatar
BorisW
Viestit: 1779
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja BorisW »

CO2-raportissa käytiin aiheesta keskustelua: http://www.co2-raportti.fi//index.php?page=ilmastouutisia&news_id=3077.

Olin hieman väräässä miten metaani huomioidaan. Murtojärvi oikaisi asiaa, johon minun piti vastata, mutta unohtui enkä vieläkään ole siihen ehtinyt.

Lähetin viestin kasvihuonekaasuspesialistini Jack Barrett esitti kysymykseeni seuraavaa:

The factor of 20 is correct, but misleading. It applies to additions of methane with CO2 at its present level and, more importantly it is for equal masses of the two gases being added. An equal mass of methane contains 44/16 more molecules than CO2. Molecule-for-molecule the comparison should be 20 x 16/44 = 7.3. That is inflated because the methane concentration is so low that any increases are on the steep part of the logarithmic curve of absorption versus concentration, whereas the addition of CO2 is well up on the curve with a much smaller gradient. Also methane absorbs at the edge of the terrestrial emission, whereas CO2 absorbs in the centre.

Tästä jatkoin ja Jack kommentoi:

Just to be quite clear on this CH4 vs CO2 issue, would it be correct to state as follows:?

When discussing the global warming potential of methane compared to carbon dioxide, it is true that at present concentrations (CH4 at 1.8 ppm and CO2 at 390 ppm) an addition of 1 ppm of CH4 into the atmosphere would possibly have a 20-25 times higher GWP than the addition of 1 ppm of CO2. However, in real life global methane concentration increased from 1.6 ppm in 1980 to 1.8 ppm around 2000 and has since remained virtually unchanged < http://cdiac.ornl.gov/trends/otheratg/b ... thane.html > and it is difficult to visualize what could cause an explosive addition of methane, taking into consideration the rather rapid breakdown of CH4 in the atmosphere due to oxidation to H2O and CO2.


Boris, The units for the gases are ppmv and the IPCC factor is based on ppm (parts per million by mass) so the 20-25 factor is correct for ppm, but it covers up the fact that 1 ppm of methane contains 44/16 more molecules than 1 ppm of CO2. Methane has a half-life of about 12 years in the atmosphere because it gets oxidized by reacting with OH radicals in the stratosphere. I don't regard methane emissions as any kind of problem, they are tiny and they are converted to CO2 quite rapidly.


The IR absorption by methane and hence its ability to trap energy is very limited compared to CO2 because the methane absorption band is on the very low shortwave flank of the emission spectrum of the Earth's surface heated by the Sun. CO2 on the other hand absorbs around the middle (high part) of the emission spectrum.

This is true.

According to Chris Colose using MODTRAN http://chriscolose.wordpress.com/2008/1 ... e-and-co2/ : If we introduce just one ppm of each gas into a greenhouse-free atmosphere, the OLR for CO2 drops by 6 W/m2 while the OLR drop for methane is only 2.2 W/m2. Methane actually intercepts outgoing radiation in a place on the spectrum that is less well-placed than that of CO2, for Earth-like conditions.

Yes.

Because of abundant water vapor globally in the atmosphere, this absolutely most important greenhouse gas absorbs in the same frequency band as methane and hence minimizes the effect of the latter gas.

Yes again, there is considerable overlap between the spectra of methane, nitrous oxide and water vapour in the region beyond 1250 cm^-1.

Furthermore, the global warming potential (GWP) is a very cryptic metric, which in my view can not be used as valid argument when discussing AGW. The explanations or definitions given in IPCC AR4 seem to be more of wishful thinking than based on real science.


Too harsh a comment, but GWP do distinguish between the GHGs to some extent.

IPCC AR4 Ch 2 p. 137:
Further, RF alone cannot be used to assess the potential climate change associated with emissions, as it does not take into account the different atmospheric lifetimes of the forcing agents. Global Warming Potentials (GWPs) are one way to assess these emissions. They compare the integrated RF over a specified
period (e.g., 100 years) from a unit mass pulse emission relative to CO2 (see Section 2.10).


I'm not sure that they are worked out properly, i.e., the 12 year lifetime of methane should reduce its GWP

Section 2.10.1 p 210:
Due to these difficulties, the simpler and purely physical GWP index, based on the time-integrated global mean RF of a pulse emission of 1 kg of some compound relative to that of 1 kg of the reference gas CO2 , was developed (IPCC, 1990) and adopted for use in the Kyoto Protocol. (BW: any improvement since KYoto?)

Again, this is OK if you take into account the different numbers of molecules in a kg of each gas.

Further on p211:
All GWPs given in this report use CO2 as the reference gas. The simplifi cations made to derive the standard GWP index include (1) setting g ( t) = 1 (i.e., no discounting) up until the time horizon (TH ) and then g(t) = 0
thereafter, (2) choosing a 1-kg pulse emission, (3) defining the impact function, I( .C) , to be the global mean RF, (4) assuming that the climate response is equal for all RF mechanisms and (5) evaluating the impact relative to a baseline equal to current concentrations (i.e., setting I( .C r (t)) = 0). The criticisms of the
GWP metric have focused on all of these simplifi cations (e.g., O’Neill, 2000; Smith and Wigley, 2000; Bradford, 2001; Godal, 2003). However, as long as there is no consensus on which impact function (I( .C) ) and temporal weighting functions to use (both involve value judgements), it is diffi cult to assess the implications of the simplifi cations objectively (O’Neill, 2000; Fuglestvedt et al., 2003).


And thus the whole GWP is based on radiative forcing of a specific greenhouse gas compared to CO2. As far as I understand the RF of CO2 is based on an unsubstantiated view that the observed increase in global warming excluding all other effects (especially TSI) is caused by the increase in CO2 during the same time span. This provides a value for the CO2 sensitivity of the climate system. According to the the text in IPCC SPM:
Most of the observed increase in global average temperatures
since the mid-20th century is very likely due to the
observed increase in anthropogenic GHG concentrations.
7 It is likely that there has been significant anthropogenic
warming over the past 50 years averaged over
each continent (except Antarctica) (Figure SPM.4). {2.4}
and Figure text:
Figure SPM.4. Comparison of observed continental- and global-scale changes in surface temperature with results simulated by climate models
using either natural or both natural and anthropogenic forcings. Decadal averages of observations are shown for the period 1906-2005 (black
line) plotted against the centre of the decade and relative to the corresponding average for the period 1901-1950. Lines are dashed where spatial
coverage is less than 50%. Blue shaded bands show the 5 to 95% range for 19 simulations from five climate models using only the natural
forcings due to solar activity and volcanoes. Red shaded bands show the 5 to 95% range for 58 simulations from 14 climate models using both
natural and anthropogenic forcings. {Figure 2.5}

However, if this is how sensitivity is calculated, then the big question is climate modelling and how solar activity (excluding insolation) has been included (viz. Svensmark, Shaviv, Abdussamatov etc.)


As you know, I'm very sceptical about the GCM results. They are all exaggerated when you look back over the periods they are supposed to deal with. But, I'm also of the view that the external effects on sensitivity are fairly marginal, maybe about 10% of the variations are due to them. That leaves CO2 at 90%.


En tähän yhteyteen ehdi tehdä kommenteista synteesiä, mutta yritän myöhemmin.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

"Also methane absorbs at the edge of the terrestrial emission, whereas CO2 absorbs in the centre."

Tämähän on juuri se juttu, mikä on puuttunut kaikista näkemistäni kirjoituksista, joissa on vaan kylmästi väitetty, että metaani on niin ja niin monta kymmentä kertaa hiilidioksidia pahempi. Siitä olen kirjoitellut täällä monta kertaa. Em. rataa menee tietenkin L3:n antama linkki.

Edelleen suosittelen Modtranin käyttöä, mistä hyvin helposti näkee tilanteen, jos ei ummista silmiään jostain uskonnollisesta syystä. Ohjelma ei edes anna metaanille edes yhtä suurta säteilypakotetta hiilidioksidin kanssa millään pitoisuuksilla.

Tästä Modtran löytyy, jos ette osaa käyttää, jota suuresti ihmetteleisin, voin neuvoa.

http://geoflop.uchicago.edu/forecast/do ... .orig.html
Avatar
BorisW
Viestit: 1779
Liittynyt: 08.08.2007, 10:38:11
Paikkakunta: Espoo
Viesti:

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja BorisW »

Tapsa kirjoitti:...

Edelleen suosittelen Modtranin käyttöä, mistä hyvin helposti näkee tilanteen, jos ei ummista silmiään jostain uskonnollisesta syystä. Ohjelma ei edes anna metaanille edes yhtä suurta säteilypakotetta hiilidioksidin kanssa millään pitoisuuksilla.


MODTRAN on todella mielenkiintoinen ohjelma, joka antaa hyvän käsityksen eri kaasujen ja myös vesihöyryn vaikutuksesta infrapunasäteilyn absorptiosta, mutta täytyy muistaa, että kasvihuonekaaujen lämpösäteilyä absorboiva ominaisuus on vain yksi, eikä edes tärkein, tekijä, kun puhutaan maan pinnan läheisistä lämpötiloista. Tärkeämpiä ovat etenkin haihtuminen merenpinnasta, vesihöyryn aiheuttama ilmamassan keveneminen, joka yhdessä lämmön kanssa kiihdyttää pystyvirtauksia ja sitä kautta tehostaa lämmön siirtymistä ylempiin ilmakerroksiin.

Vielä MODTRAN:sta sen verran, että kokeilemalla eri ilmastoparametreillä, kuten vaihtelemalla pilvisyyttä, eri kasvihuonekaasupitoisuuksia, ja jopa maantieteellistä aluetta, opitaan ymmärtämään miten eri tekijät vaikuttavat. Todella mielenkiintoista. Korostan jälleen kerran, että MODTRAN on yksinkertaistettu versio USA:n ilmavoimille etenkin lämpöhakuisten ohjusten toimintaa varten kehitetystä ohjelmasta.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Täyttä asiaa Boris.

Kannattaa muistaa myös, että Modtranissa voidaan vaihtaa katselukulmaa eli sillä voidaan simuloida myös ilmakehästä alas tulevaa säteilyä, mikä on oleellinen kasvihuonekaasuvaikutus. On samantekevää miten kilometrien korkeudessa ilmakehä absorboi, jos se ei säteile takaisin. Kannattaa siis valita "looking up" moodi ja korkeudeksi 0 km.

Näin tulokseksi saadaan, että CO2:n tuplaaminen lämmittää 0,3 astetta. Alas tuleva säteily lisääntyy tällöin 1,6 W/m^2. Kolmen asteen nousu, jota suurempia lukemia IPCC väittää tuplaamisesta tulevan edellyttää n. 14 W/m^2 säteilypakotetta. Positiivisille takaisinkytkennöille jää siis n. yhdeksänkertainen duuni, mikä on fysikaalinen mahdottomuus.
Tapsa
Valvoja
Viestit: 2944
Liittynyt: 19.02.2008, 16:35:15

Re: AR4 WG1/ metaani

Viesti Kirjoittaja Tapsa »

Edelleen Modtranista.

Jos valitsette looking up ja korkeudeksi 0 km, näette miten hallitseva vesihöyryn vaikutus on, kun poistatte kaikki muut kasvihuonekaasut. Käppyrä ei juuri muutu.
Vastaa Viestiin