Menneskeskapt karbondioksid: Klimatrusselen – del 6

Dette er artikkel nr. 6 i en serie om klima og temperatur. I forrige artikkel så jeg litt på systematiske svingninger av temperaturen. Nå vil jeg se på karbondioksid i atmosfæren.

Klimaforandring og karbondioksid

Det synes å være vanskelig å komme bort fra at det faktisk har vært en økning i global temperatur i den tiden det foreligger målinger. Det er heller ingen tvil om at det er en korrelasjon mellom temperaturanomalien og økningen av karbondioksid i lufta. Men dette er ikke noe bevis for at det er en årsakssammenheng her. Prinsipielt kan ingen teorier bevises, bare motbevises. Men jeg kan ikke se at det er noe som ikke tilsier at teorien om at økningen av CO2 i atmosfæren er en årsak til temperaturøkningen har noe for seg.

Et annet stridsspørsmål her er om økningen i CO2 er menneskeskapt. Noen mener at det ikke er det det. La oss se litt på det. Men først litt om karbonkretsløpet i atmosfæren.

Karbonkretsløpet

Før den industrielle revolusjon var det lite menneskeskapt utslipp av karbon til atmosfæren, og kretsløpet var i balanse, med unntak av en liten del som ble bundet av planter og lagret i jorden som fossilt karbon. Figurer og grafer nedenfor viser mengde karbon, ikke karbondioksid. Når ett tonn karbon forbrenner til karbondioksid blir det til 3,67 tonn karbondioksid. 

Karbonkretsløpet før den industrielle revolusjon.

 Tallene er i gigatonn (milliarder tonn) Denne og neste figur er laget av Hanno Sandvik og brukt i hans artikkel i Naturen nr 6 2008 med tittelen: Hva global oppvarming ikke handler om. Figuren er tilgjengelige på  Wikipedia.

Før den industrielle revolusjon var det praktisk talt likevekt mellom de forskjellige karbonlagerne. Like mye gikk fram som tilbake, og litt ble lagret som fossilt karbon og ble over millioner av år til kull og olje. Men så ble dampmaskinen funnet opp, og menneskene kunne erstatte muskelkraft med mekanisk energi, og for å skaffe den økte behovet for energikilder. Og så oppdaget man at det var mer energi å hente fra kull, og etter hvert fra olje, enn man kunne skaffe ved å fyre med ved. Derfor ser karbonkretsløpet nå (2005) slik ut:
 

Karbonkretsløpet 2005

Figuren er tilgjengelig på Wikipedia.

Her har mennesket begynt å forsyne seg av fossilt karbon som slippes ut til atmosfæren i form av CO2, mens de andre kretsløpene er omtrent som tidligere. Unntaket er at noe mer karbon transporteres fra atmosfæren og ned i havet og inn i vegetasjonen, i alt en økning av transport fra atmosfæren på 5,8 gigatonn/år. Men det er ikke nok til å fjerne alt menneskene slipper ut. Derfor har innholdet av karbon i atmosfæren økt fra 573 gigatonn på 1700-tallet til 778 gigatonn i 2005

Det foreligger en betydelig mengde data for utslipp av karbondioksid fra forbrenning av fossilt brensel. Her har det vært en betydelig økning, og det er nærliggende å knytte dette til den industrielle revolusjon, og utslippene har akselerert slik følgende figurer viser.

La oss først se på begynnelsen av den industrielle revolusjon:

Karbonutslipp til atmosfæren ved starten av den industrielle revolusjon.

Det ser ut til at det menneskeskapte karbonutslippet begynte med at James Watt forbedret dampmaskinen slik at den ble brukbar. Og så tok det av, slik neste figur viser
Den totale kurven for menneskeskapt utslipp av karbon fram til 2007 er vist nedenfor. Tallene er i millioner tonn karbon pr år.

Utslipp av karbon til atmosfæren

 CO2-nivået i atmosfæren har vært vist i en tidligere artikkel, og er gjengitt nedenfor

Karbondioksid i atmosfæren

Så kan man jo spørre om det er noen sammenheng her mellom disse to kurvene, utslipp og konsentrasjon. Umiddelbart ser det slik ut. Begge har en økning som begynte omkring år 1800 og en tydelig økning siden 1850. Men en direkte sammenligning er ikke mulig, men jeg har forsøkt å sette opp en enkel modell for hva som skjer.

 Som å fylle et lekk badekar

Å slippe en gass ut i atmosfæren kan sammenlignes med å tappe vann i et badekar med et trangt utløp der du har glemt å sette i proppen. I begynnelsen stiger vannet, inntil vannstanden i karet blir så høy at vanntrykket presser like mye vann ut som det renner inn. Hvis vannkranen står bare så vidt åpen stabiliserer vannet seg på et lavt nivå. Så begynner du å skru opp kranen, og det renner mindre vann ut enn inn, inntil nivået igjen stabiliserer seg. Da er økningen i avrenningen blitt lik økningen i tilførselen. I badekarets tilfelle er det som renner ut proporsjonalt med vanntrykket (dvs vannstanden). Man kan tenke seg noe tilsvarende med CO2 i atmosfæren, selv om det er mer komplisert der.

Noe forsvinner raskt, havet tar opp en del, mens noe blir lenge og forsvinner sakte. Men for å få et slags begrep om sammenhengen mellom nivå og tilførsel, har jeg laget en enkel regnearkmodell og tilpasset denne til målte CO2-nivåer og historiske utslippstall.

Noen tall

Først noen tall. Utslippene er angitt i tonn karbon, men er i form av CO2. Utslipp av et tonn karbon gir 44/12= 3,67 tonn CO2. (Siden CO2 har ett atom karbon med atomvekt 12 g/mol og to atomer oksygen med atomvekt 16 g/mol). Etter litt regning hvor massen av klodens atmosfære og luftens midlere molekylvekt inngår, finner vi at når atmosfærens innhold av karbon i form av karbondioksid øker med en milliard tonn, øker konsentrasjonen av CO2 med 0,47 ppm (part per million). En økning på en ppm er ett CO2-molekyl pr million luftmolekyler. Den enkle modellen min sier at hvis 75% av det menneskeskapte karbonutslippet forblir i lufta og én prosent av det overskytende innholdet (det innholdet som er over basisverdien før den industrielle revolusjon) forsvinner hvert år, så passer det bra med det som er målt siden år 1900. Dette er vist i figuren nedenfor, sammen med de anslag denne enkle modellen gir for utviklingen framover ved forskjellige utviklinger av utslippet.

Antatt utvikling av CO2-nivået ved forskjellige scenarier og en svært enkel modell

Vær klar over at dette er basert på en enkel «badekarmodell» som ikke er ment å skulle konkurrere med de modellene seriøse klimaforskere bruker. Den kan likevel gi en indikasjon på hva man kan vente seg. Og den indikerer at hvis man skal ha håp om å stanse økningen av CO2 i atmosfæren må det handles nå. Da kan man ha håp om at økningen stopper opp rundt år 2050. Det er i alle fall tydelig at den økningen av CO2-nivået som er observert på en enkel måte kan utledes av det som menneskene har sluppet ut. Og så spørs det hva som kommer ut av klimatoppmøtet i København.

Neste artikkel er den siste i denne serien, og blir en oppsummering og ser på forskjellige faktorer som kan påvirke det globale klimaet.

4 kommentarer om “Menneskeskapt karbondioksid: Klimatrusselen – del 6

  1. Såvidt jeg skjønner er dette et av nøkkelpunktene i klimadebatten: Det finnes en kjent mekanisme for hvordan CO2 påvirker klimaet, mens mekanismene for hvordan f.eks. solaktivitet påvirker klimaet er ikke kjent. Dermed er CO2s effekt på klimaet et realistisk alternativ, mens dette med solaktiviteten er bare en ubekreftet hypotese?

    I tillegg kommer da data slik du har vist som viser at vi virkelig har sluppet ut MASSE CO2 siden den industrielle revolusjonen.

  2. I begge de to første artiklene i denne serien skrev jeg at den eneste kilden for energitilførsel til jordkloden er sola, hvis vi da ser bort fra jordvarmen, som tilsvarer ca 0,1 W/m2, mens sola gir i gjennomsnitt 340 W/m2. Og jordklodens energibalanse er hårfin, så selv små variasjoner i solstrålingen har stor innflytelse på temperaturen på kloden. I så måte er solas rolle ikke så vanskelig å forstå.

    I den debatten som foregår får jeg av og til inntrykk av at i alle fall noen mener at det bare er en ting som spiller en rolle. Noen ganger får jeg en følelse av at særlig de som mener at menneskelig aktivitet ikke har noe med global oppvarming å gjøre, griper et hvert halmstrå som flyter forbi for å bevise at det er andre årsaker.

    Men sannheten er nok at det ikke er bare én ting, men mange som griper inn i hverandre, og det vil være helt feil å mene at det er bare en bestemt årsak til klimaforandringer. I tillegg til solaktiviteten og CO2 er det sånne ting som aerosoler i atmosfæren, deri medregnet skyer, som jo er en tett ansamling av is- eller vann-aerosoler. Enkelte mener at skydannelse påvirkes av kosmisk stråling. Det hører forsåvidt med til barnelærdommen hos enhver fysiker at ladede partikler som med høy hastighet som passere gjennom en overmettet damp etterlater seg spor av tåke. Det var slik, ved siden av bruk av fotografisk emulsjon, at man visualiserte alfa- og beta-stråling da de først ble oppdaget. Og mengden kosmisk stråling som når jorden påvirkes av solens magnetfelt, så også her spiller sola en rolle.

    Det er også andre ting som er dårlig forstått når det gjelder sola. Solstrålingen som vi merker nede på bakken varierer overraskende lite. Men strålingen i UV-området, som absorberes i stratosfæren, varierer mye med solflekksyklusene, og det er ikke forstått hvordan dette kan påvirke klimaet. Det samme gjelder solstormer, partikler som slynges ut av sola, og som vekselvirker med den ytterste delen av jordas atmosfære.

    Det hele er faktisk ganske komplisert, men fortsatt mener jeg at nivået av drivhusgasser som CO2 og etter hvert også metan må spille en stor rolle. Og det er noe som mennesker skaper.

  3. Det er mye sammenblanding av vitenskap og politikk i denne debatten, tror jeg. Mange klimaskeptikere misliker kollektive løsninger.

  4. Ja, og politikk og vitenskap går ikke alltid så godt sammen. Politikere og samfunnet forøvrig forlanger klare svar, mens forskere helst ikke vil gi et klart svar hvis det ikke er minst 95% sannsynlighet for at det de sier er riktig, og selv da tar man gjerne litt forbehold. Og så blir det oppfattet av samfunnet forøvrig som uenighet mellom forskere, noe det nødvendigvis ikke er.

    I forbindelse med klimadebatten kan jeg anbefale å se på følgende:
    http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=seven-answers-to-climate-contrarian-nonsense&sc=WR_20091201
    Og
    http://www.scientificamerican.com/blog/60-second-science/post.cfm?id=climate-change-cover-up-you-better-2009-11-24&sc=WR_20091201

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut /  Endre )

Google-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google konto. Logg ut /  Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut /  Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut /  Endre )

Kobler til %s