Derimot.no

Derimot: Global kjøling: Hvordan naturen kjøler seg selv ned. – Derimot

by Auto Feeder · 21. juli 2024

derimot.no:

Av Willis Eschenbach

Dette er et todelt innlegg. Den første delen er å korrigere en forglemmelse i mitt siste innlegg med tittelen Rainergy.

Den andre delen er å bruke den nye informasjonen til å analysere effekten av skyer på El Nino-regionen.

Så til første del. I mitt innlegg «Rainergy» la jeg merke til at det tar ~ 80 watt per kvadratmeter (W/m2) over et år for å fordampe en kubikkmeter sjøvann. Dermed kjøler fordampningen som skaper ~1 meter årlig nedbør overflaten med – 80 W/m2.

Så her om dagen tenkte jeg «Skitt! Jeg glemte Virga!»

Virga er regn som faller fra en sky, men som fordamper fullstendig før det treffer bakken.

Fig.1. Virga diagram

Her er poenget: Når virga’en fordamper, er det akkurat som fordampning fra overflaten. Den kjøler ned både regndråpene og luften rundt.

Det er det som fører til de kalde stormvindene medført av regnet som treffer bakken vertikalt og spredte seg rundt bunnen av stormen. Du kan se alt dette skje i denne fantastiske time-lapse-videoen, med den vertikale medførte vinden som treffer overflaten, sprer seg utover innsjøen og til slutt agiterer trærne i forgrunnen. Til venstre i videoen kan du også se virga falle og fordampe før den treffer bakken.

[embedded content]

Kort video, kun 52 sekunder.

Og det er ikke bare virga’en. Alle regndråpene fordamper når de faller, og det er derfor regnet nesten alltid er så kaldt.

Så jeg begynte på et arbeide med å se hvor mye regn som fordamper helt før det treffer bakken. Jeg kunne ikke finne mye om emnet, men noen få artikler sa at 50 % til 85 % av regnet fordamper. Se f.eks. Sub-sky regnfordampning i Nord-Atlanterhave t som sier 65 %

Dette er fornuftig, fordi det enorme overflatearealet til de hundretusenvis av små vanndråpene tillater store mengder fordampning.

Og her er grunnen til at alt dette er viktig. Jeg hadde estimert fordampningskjølingen forbundet med en meter regn til -80W/m2 per år. Det er energien det tar å fordampe den meteren med sjøvann.

Men jeg hadde oversett den ekstra avkjølingen fra selve regnets fordampning. Gitt at noe i størrelsesorden halvparten av regnet fordamper, vil det gi ytterligere 40W/m2 kjøling. Og mer til poenget, det er ikke inkludert i nedbørsdataene – det kan ikke være det, det har fordampet.

Nå som jeg sa, det er ikke mange studier, og fordampningshastigheten avhenger av en rekke variabler. Så det jeg har gjort er å ta anslaget om at ikke halvparten, men en fjerdedel av regnet fordamper før det treffer bakken. Det gir en konservativ verdi for den fordampende avkjølingen av regnet før det treffer bakken, selv om den sannsynligvis er høyere.

Dette gir et revidert estimat av fordampningskjølingen forbundet med en meter regn som ikke -80 W/m2 for et år per meter regn som jeg hadde trodd, men -100 W/m2 per meter regn.

Slik slutter den første delen. Så til den andre delen:

Med mitt nye estimat av forholdet mellom nedbør og fordampningsavkjøling, og funderer over noen ideer om Ramanathan, bestemte jeg meg for å se på variasjonene i total sky-avkjøling av havoverflaten i området for El Nino/La Nina-fenomenet. Til å begynne med viser den blå boksen nedenfor plasseringen av det som kalles «NINO34»-området – 5°N til 5°S og 170°W til 120°W. Havoverflatetemperaturen i dette området indikerer tilstanden til Nino/Nina-endringen.

*Fig. 2. Gjennomsnittlig overflatetemperatur og plasseringen av NINO34-området. Gjennomsnitt fra mars 2000 til februar 2023*

Og her er temperaturen i NINO34-området over CERES-satellittperioden. Legg merke til at fenomenet er kjent som «El Nino», en referanse til Kristusbarnet, fordi det topper seg rundt desember eller november. Og når det er en full Nino/Nina-endring, treffer den bunnen rundt desember/november ett år senere (blå områder). Jeg diskuterer dette videre i mitt innlegg La Nina-pumpen.

Fig. 3. Månedlige havoverflatetemperaturer i NINO34-området. Legg merke til de store svingningene fra ~25°C til 30°C, som gjør dette området verdifullt for å undersøke forholdet mellom havoverflatetemperaturen (SST) og ulike sky-parametere.

Nå vet de som er kjent med arbeidet mitt at min teori er at skyer fungerer som en sterk termoregulator av overflatetemperaturen. Når havet varmes opp, er teorien min at cumulusfelt dannes tidligere på dagen og dekker mer av overflaten, og reflekterer mer av sollyset tilbake til verdensrommet.

Og når havet varmes ytterligere opp, dannes det tordenvær som avkjøler overflaten på en rekke måter. Dette forhindrer at jorden overopphetes.

La meg starte med spørsmålet om økningen i styrken og varigheten til cumulusfeltene. Dette gjenspeiles i sky-området uttrykt som en prosentandel av overflatearealet. Her er det diagrammet.

*Fig. 4. NINO34 månedlige skydekningsprosenter og havoverflatetemperaturer.*

Nå er dette mest interessant. Når temperaturen stiger fra ca. 26°C til sitt maksimum i underkant av 30°C, dobles det totale sky-området, fra 40 % til 80 %. Dette påvirker i stor grad mengden solskinn som når overflaten, som vi vil se i en graf nedenfor av den strålingseffekten av nettoskyen. Og som det fremgår av den nære samsvar mellom temperatur og skydekning vist i figur 4, er mengden og styrken av skydekket helt klart en funksjon av temperatur og lite annet.

Deretter skyhøyde. Dette er et indirekte mål på antall tordenvær i området. Her er grafen som viser endringen i antall tordenvær med skiftende havoverflatetemperatur.

*Fig. 5. NINO34 månedlige sky-topphøyder og havoverflatetemperaturer.*

Stor endring

Igjen ser vi en veldig stor endring. Når havoverflatetemperaturen går fra ~26°C opp til like under 30°C, tredobles skytoppene nesten, fra 5 km opp til nesten 15 km. Og igjen, antall tordenvær er også helt klart en funksjon av temperaturen og lite annet.

Med disse endringene i tankene kan vi se på kjøle-effektene av disse sky-endringene. Figur 6 nedenfor viser endringene i netto overflateskyens strålingseffekt. Netto overflateskyens strålingseffekt er den fulle effekten av skyene på strålingen som når overflaten. Skyer avkjøler overflaten ved å reflektere solskinnet tilbake til verdensrommet og ved å absorbere solstråling. De varmer også opp overflaten ved å øke den langsgående langbølgestrålingen. Netto overflateskyens strålingseffekt er summen av disse forskjellige fenomenene.

*Fig. 6. NINO34 månedlig netto overflate-sky sin strålingseffekt og havoverflatetemperaturer.*

Merk at ved alle havoverflatetemperaturer avkjøler skyene havoverflaten NINO34. Og etter hvert som temperaturen øker, øker strålingskjølingen, og ikke bare litt – kjølingen går fra -10 watt per kvadratmeter (W/m2) til nesten -60 W/m2 kjøling.

Det er også verdt å merke seg at effekten ikke er lineær – små avvik i temperatur forårsaker ikke økningen i overflaten en netto strålingskjøling som er forårsaket av store temperaturøkninger. Dette vises ved at de store toppene i den blå linjen strekker seg høyere enn toppene i den svarte linjen.

Da kan vi også se på de kjølende effektene av regnet. Som diskutert ovenfor innebærer en meter regn fordampende kjøling av overflaten i størrelsesorden 100 W/m2. Dette gjør at vi kan konvertere nedbørstall til tall for fordampningskjøling, som vist i figur 7 nedenfor.

*Fig. 7.NINO34 månedlig nedbør og fordampeningens kjøle-effekt og havoverflatetemperaturer. Merk at datasettet er ett år kortere, fordi nedbørsdataene slutter i 2021*

Her ser vi den samme femdoblingen i kjøling med økende temperatur, men i større skala. Nedbørskjølingen går fra -50 W/m2 når NINO34-området er kjølig til -350 W/m2 når området varmes opp. Og denne effekten er også ikke-lineær, som vist av toppene i den blå linjen.

Og til slutt kan vi kombinere de separate effektene av netto-overflateskyens strålingsendringer og nedbørens fordampningsavkjøling for å få den totale kjøleeffekten av skyene på NINO34-området, som vist i figur 8 nedenfor.

Fig. 8. NINO34 månedlig total nedkjøling på grunn av skyer. Dette er summen av nedbørens fordampende kjøle-effekt og overflateskyens strålingskjøling. Igjen er datasettet ett år kortere fordi nedbørsdataene slutter i 2021

Som dette viser har skyene en veldig sterk avkjølende effekt på NINO34-området. Ved topp-temperaturer avkjøler skyene overflaten med en hastighet på -400 W/m2. I tillegg øker kjølingen raskere og raskere etter hvert som temperaturen stiger, og setter et hardt tak på hvor varmt NINO34-området kan bli.

… og alarmistene er bekymret for en endring i CO2-pådriv i samme periode på 0,7 W/m2?

Det går tapt i støyen sammenlignet med 400 W/m2 skykjøling.

Til slutt, vær klar over at denne enorme økningen i skyrelatert kjøling ikke bare skjer i NINO34-sonen. Det forekommer hvor som helst i havet der temperaturen overstiger ca. 25°C. Å se på NINO34-sonen er verdifullt fordi temperaturen endres så mye der, og avslører den nære sammenhengen mellom temperatur og total sky-avkjøling. For en større oversikt, her er et spredningsdiagram av gjennomsnittlige havoverflatetemperaturer for rutenett fra 2000 til 2021, kontra gjennomsnittlig total sky-avkjøling i rutenett. Legg merke til at i tillegg til den raskt økende avkjølingen ved temperaturer varmere enn ~25°C, er effekten av skyene avkjølende over alle deler av havet.