Дает ли физика чувствительность климата к углекислому газу около 3°C?

В письме к редактору журнала Economist профессора Андерса Леверманна из Потсдамского института исследований воздействия климата говорится следующее:

Диапазон чувствительности МГЭИК поддерживается моделями, но не просто основан на них. Он глубоко укоренен в физике. Квантовая физика и термодинамика, те же физические законы, которые лежат в основе функционирования наших компьютеров и электростанций, дают базовую чувствительность климата около 3 °C. Это основано на фактах, что углекислый газ, водяной пар и метан поглощают инфракрасное излучение; более теплая атмосфера удерживает больше воды; лед и снег тают при потеплении.

Дают ли квантовая физика и термодинамика базовую чувствительность климата около 3 °C?

@RobZ Я пытался сосредоточиться на очень конкретном вопросе о том, насколько прогнозирование климата является физикой (или физической химией), а насколько модельной оценкой обратной связи. Я думаю, что это отдельный вопрос, на который можно ответить независимо от вопроса о том, дают ли модели правильный ответ, не в последнюю очередь потому, что этот вопрос сосредоточен на вещах, с которыми все должны согласиться, независимо от оценок модели. Так что дело не в том, верны ли модели, что является предметом вашего другого ответа.
@EnergyNumbers Возможно, это заслуживает редактирования, чтобы уточнить, что я хотел спросить, хотя я думаю, что некоторые читатели тупы и запутаны в том, как они интерпретируют то, что я спросил. Вопрос, который я хотел прояснить, заключается в том, что простая физическая химия предлагает чувствительность климата в отличие от значений, которые требуют сложных допущений моделирования. Даже отрицатели должны согласиться с тем, что атмосферный CO2 оказывает некоторое влияние; вопрос в том, насколько велик этот эффект по сравнению с (более спорной) степенью обратной связи от других факторов в моделях.
@EnergyNumbers Честное разъяснение, возможно, я что-то читаю в его словах. Его основное утверждение, тем не менее, по-прежнему состоит в том, что чувствительность в 3 степени возникает непосредственно из физики, что не то же самое, что говорить о необходимости сложных моделей с предположениями, не зависящими от физики.
@EnergyNumbers Продолжайте. Я рад, что вы пытаетесь. Я подозреваю, что наши взгляды не во многом совпадают, но я с радостью приму любые модификации, которые сделают вопрос лучше, не меняя сути.
@EnergyNumbers Не думаю, что это был я. Я заметил правку, но она исчезла к тому времени, когда я попытался просмотреть ее. Можем ли мы восстановить?
@EnergyNumbers Я бы предпочел больше контекста, но давайте посмотрим, как люди отреагируют на эту версию.
@Chad Это была и моя первая мысль. Это странно, но технически это не неправильно. «Квант» относится к отдельной единице, такой как одиночный фотон или одиночная молекула CO2. Его можно применить, хотя сейчас он редко используется таким образом, поскольку большинство из нас думают о «квантах» как об отдельных кварках, лептонах или бозонах и т. д. Я думаю, что это плохо написанное письмо, но не на 100% неверное.

Ответы (4)

Очень немногие не согласны с тем основным фактом, что парниковый газ СО2 нагревает климат, но без какого-либо механизма положительной обратной связи он добавляет не очень много: около 1°C-1,2°C на удвоение СО2.

Утверждение правильное, но очень обманчивое. При отсутствии обратных связей климатической системы чувствительность климата составляет от 1 до 1,2 °С на каждое удвоение содержания СО2 (в соответствии с МГЭИК). Однако влияние обратных связей больше, чем прямое воздействие повышенного содержания CO2. Это можно увидеть, не полагаясь на климатические модели, взглянув на мощные температурные циклы исторических ледниковых периодов (или переходы от ледника к межледниковью ). Эти циклы вызваны изменениями орбиты Земли, которые вызывают лишь небольшое изменение падающего излучения. См. здесь, например . Без обратной связи с климатом потребовалось бы гораздо большее изменение солнечной активности или огромное изменение концентрации CO2, чтобы вызвать ледниковый период.Крис Колоуз из Univ. Висконсин, Мэдисон дает хорошее объяснение эффектов обратной связи:

Чтобы представить это в перспективе, потребуется примерно пятикратное удвоение CO2 или 7-процентное увеличение общей солнечной радиации, падающей на Землю, чтобы произвести масштабы климатических изменений, типичных для переходов от ледникового периода к межледниковому.

Таким образом, ясно, не опираясь на модели, что эффект обратной связи должен быть больше, чем прямой эффект, иначе не могло бы быть ледниковых периодов.

Фраза «без какого-либо механизма положительной обратной связи» создает впечатление, что ученые думают, что существует альтернативный механизм, который повышает прогнозируемую температуру. Чувствительность климата без обратных связей можно довольно точно рассчитать на одном листе бумаги (см. здесь, например), и результат будет примерно 1 градус С. Но результат ни к чему не относится, потому что в реальном мире много обратных связей; вот почему в последние несколько десятилетий в науке о климате основное внимание уделялось пониманию обратных связей и количественной оценке их эффектов. Большинство из них хорошо изучены, их суммарный эффект чрезвычайно положительный (т. е. они усиливают колебания температуры), и, конечно же, все они основаны на физике, как это продемонстрировал Крис Колоз .

По мнению Джеймса Хансена, лучший источник информации об обратных связях — не модели, а палеоклиматические данные:

Модели несовершенны, и мы никогда не будем уверены, что они включают все важные процессы. К счастью, история Земли предоставляет удивительно богатую информацию о том, как наша планета реагировала на климатические воздействия в прошлом. Палеоклиматические записи дают, безусловно, самую точную оценку чувствительности климата и климатических обратных связей.

Хансен рассчитывает чувствительность климата в различных единицах и выражает ее как от 2 до 4 градусов по Цельсию при удвоении содержания СО2:

Таким образом, эмпирическая чувствительность климата с быстрой обратной связью, которую мы выводим из сравнения LGM и голоцена, составляет 5 °C/6,5 Вт/м2 ~ 3/4 ± 1/4 °C на Вт/м2 или 3 ± 1 °C для удвоенного содержания CO2. Тот факт, что граничные условия ледяного покрова и ПГ на самом деле являются медленными обратными связями климата, не имеет значения для целей оценки чувствительности климата к быстрой обратной связи.

Эта эмпирическая чувствительность климата включает в себя все обратные связи быстрого реагирования в реальной климатической системе, включая изменения водяного пара, облаков, аэрозолей, воздействие аэрозолей на облака и морской лед. В отличие от климатических моделей, которые могут только аппроксимировать физические процессы и могут исключать важные процессы, эмпирический результат включает все процессы, существующие в реальном мире, и физика является точной.

Водяной пар является прекрасным примером климатической обратной связи. Поскольку водяной пар очень хорошо поглощает инфракрасное излучение, он является очень сильным парниковым газом. Кроме того, более теплый воздух содержит больше водяного пара. Итак, предположим, что температура повышается из-за более высокого содержания CO2; атмосфера будет содержать больше водяного пара, что заставит ее поглощать больше солнечной радиации, заставляя ее нагреваться еще больше. Расчет воздействия CO2 без учета обратной связи водяного пара был бы значительной недооценкой без уважительной причины. Другие положительные обратные связи климата также хорошо известны климатологам, например, изменения отражательной способности из-за таяния снега и льда, выделение CO2 из океанской воды из-за повышения температуры океана и выделение метана из-за таяния вечной мерзлоты.

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .

Франсуа Жерве с физического факультета Университета Франсуа Рабле в Туре, Франция, писал в 2014 году, что антропогенный вклад в глобальное потепление при нынешней тенденции составляет 0,1 ° C при отсутствии обратных связей с климатом.

Он получил это число, найдя нынешнюю скорость антропогенного увеличения содержания углекислого газа в атмосфере и применив упрощенный физический расчет к температуре, основанной на излучении.

Оценка Жерве скорости антропогенного увеличения содержания углекислого газа основана на двух методах, которые, как он утверждает, дополняют друг друга: отношение C13/C12, а также изменение среднегодовой концентрации CO2 в атмосфере после вычета годовых колебаний до 600%. увеличивать.

Модель излучения Жерве представляет собой анализ вклада антропогенного углекислого газа в общее инфракрасное излучение Земли с использованием данных спутниковых инфракрасных спектрометров.

Полная версия статьи доступна для платного доступа, поэтому я не знаю, как Жерве оценил бы чувствительность климата к удвоению выбросов CO2.
Мне непонятно, что оценивает Жерве. Является ли 0,1 °C его оценкой современного потепления из-за текущих уровней CO2, но без учета обратных связей? Комментарии по поводу СО2 позволяют предположить, что его оценка антропогенного вклада в концентрацию СО2 может отличаться от принятой величины. Можете ли вы предоставить более подробную информацию о его предположениях и выводах?

Я читал все больше и больше отрицателей климата, указывающих на отсутствие роста за последние десять лет и утверждающих, что это свидетельствует о том, что теория изменения климата ошибочна, а предыдущие 100 с лишним лет тенденции являются случайностью.

Это реальное значение этого температурного плато объясняется в статье 2011 года из International Business Times.

Однако эти периоды, вероятно, продлятся всего около десяти лет, а затем возобновится потепление. Это исследование иллюстрирует одну из причин, по которой глобальные температуры не растут просто по прямой линии.

Университетская корпорация атмосферных исследований дает хорошее резюме по различным вопросам. В частности, их часто задаваемые вопросы напрямую касаются десятилетнего плато:

Важно отметить, что модели — не единственная причина, по которой ученые обеспокоены изменением климата. Более века — задолго до многих недавних научных достижений и задолго до появления компьютерных моделей — мы знали, что увеличение выбросов парниковых газов может привести к глобальному повышению температуры. Наблюдения за климатом за последнее столетие, в том числе с помощью инструментов и по поведению льда и растений, подтверждают, что планета нагревается.

Harvard News также объясняет:

Основной движущей силой дыры в потеплении является аэрозольное загрязнение — эти мелкие частицы», — говорит Лейбенспергер. «Они отражают падающий солнечный свет, поэтому мы видим охлаждающий эффект на поверхности».-climate-change/:

Суть статей в том, что десятилетний период непотепления является прямым следствием различных атмосферных выбросов, связанных с глобальным потеплением. Результатом этого является то, что если в будущем выбросы сократятся, линии тренда глобального потепления будут продолжать увеличиваться в течение длительного периода времени и фактически увеличиваться намного быстрее, как только будут сокращены «блокирующие» факторы, создаваемые выбросами. Кроме того, это означает, что это «скрытое» значение потепления приведет к большему общему повышению температуры, чем показывают текущие измерения температуры.

Добро пожаловать в Скептики! Только из вашего ответа непонятно, какую позицию вы занимаете. (Вы говорите, что понятие глобального потепления ошибочно, или что вы читали об этом утверждении?) Кроме того, предоставьте краткое изложение или цитату из каждого источника, чтобы было легче понять, о чем они говорят, и защитить против линкрот.
@matt, я вижу, что Дэниел обратился к основному вспомогательному аргументу, использованному во вступительной цитате (то есть о существовании плато). Я не уверен, что он ответил на фактическое утверждение (что «чувствительность к климату», как бы она ни определялась, составляет 1–1,2 ° C на удвоение). Вас устраивает такой подход?
Это интересное, хотя и ошибочное, обобщение того, что некоторые климатологи сказали о недавнем температурном рекорде после этого события (кстати, было бы более убедительно, если бы они сказали то же самое десять лет назад ) . вопрос, который я задал, касается не последних данных или предсказаний климата, а части теории, с которой не согласятся даже сторонники климатического отрицания: каково влияние CO2 при отсутствии обратной связи. Я должен проголосовать против, но я не хочу обескураживать вас.
@matt_black Может быть, вам стоит попробовать обрезать кавычки, которые вы используете, чтобы охватить только те части, о которых вы спрашиваете? Меня лично взбесила попытка журнала Economist сделать какое-либо климатическое заявление о крошечном десятилетнем периоде, но я воздержался от ответа, потому что это не было основной темой вашего вопроса; ясно, Даниэль попал в ловушку. Это случалось и раньше в ваших вопросах, и вам следует остерегаться этого при цитировании потенциально провокационных источников.
@Tacroy Справедливо указывает на отвлекающие моменты, но контекст имеет значение, и позвонить сложно. Что касается подстрекательства журнала Economist: я совершенно не согласен, я думаю, что они дали справедливое резюме текущего состояния знаний (но это пища для другого вопроса!)

Из сводного отчета ДО5 МГЭИК: «В настоящее время невозможно дать наилучшую оценку равновесной чувствительности климата из-за отсутствия согласия в отношении значений по оцененным линиям доказательств и исследований». Я не физик, и я подозреваю, что здесь нет никого другого, но это изменение в сообщении, похоже, указывает на отсутствие уверенности в фактическом воздействии дополнительного атмосферного CO2 на климат.

Боб, я думаю, вы обнаружите, что это означает, что они больше не дают наиболее вероятное значение, а просто диапазон значений, которые правдоподобны, учитывая то, что мы знаем. В этом нет ничего нового: когда какая-то величина неопределенна, вам все равно нужно смотреть на планки погрешностей/доверительный интервал/доверительный интервал, а не слишком сосредотачиваться на наиболее вероятном значении. Если бы они были менее определенными, доверительный/правдоподобный интервал был бы шире, именно так ученые сообщают об уверенности.
Цитата представляет собой сноску к пункту списка, который гласит: «... Равновесная чувствительность климата, вероятно, находится в диапазоне от 1,5 ° C до 4,5 ° C (высокая степень достоверности), крайне маловероятно, что менее 1 ° C (высокая степень достоверности) и маловероятно, что выше 6 ° C (средняя степень достоверности). ) [сноска здесь]. Таким образом, нижняя температура оцененного вероятного диапазона меньше, чем 2C в ДО4, но верхний предел такой же. Эта оценка отражает улучшение понимания, расширенный температурный рекорд в атмосфере и океане и новые оценки радиационного воздействия», что противоречит выводу Боба об «отсутствии уверенности».
Это одна из интерпретаций, Дикран. Другая заключается в том, что модели явно работали не очень хорошо и что должна быть причина, по выражению Гэвина Шмидта, «неспособности моделей соответствовать реальному миру». Наиболее правдоподобной причиной, по-видимому, являются, снова цитируя Гэвина Шмидта, «ошибочные предположения» относительно климатической чувствительности CO2. И в примечании к AR5 нет, по сути, ничего нового. Вы не можете перейти от раздела ДО4, посвященного чувствительности климата (9.6.2), к заявлению ДО5 и обоснованно заявить, что на самом деле ничего не изменилось. Оно имеет.
Я понимаю, как общаются ученые, так как я изучаю эту тему уже более 5 лет, и, по сути, AR5 говорит, что он больше не так уверен в чувствительности CO2 к климату. Если хотите, преуменьшите значение изменения, но я считаю, что оно имеет смысл.
Боб, единственное изменение состоит в том, что нижний предел доверительного интервала был уменьшен с 2°С до 1,5°С, и это почти все. Сказать, что это означает, что они «не так уверены в чувствительности CO2 к изменению климата», — просто преувеличение. Обратите внимание, что чувствительность климата почти одинакова независимо от источника воздействия, будь то солнце, CO2, аэрозоли и т. д. Что касается цитаты Шмидта, я скорее сомневаюсь, что остальная часть цитаты предполагает, что чувствительность климата была одним из факторов воздействия. «ошибочные предположения», которые он имел в виду, можете ли вы привести полную цитату?
«Хотя ошибки в математике, несомненно, существуют, несоответствие моделей реальному миру гораздо более вероятно из-за ошибочных предположений». Если не чувствительность к климату, то какие ошибочные предположения, по вашему мнению, он имел в виду? Модели включают множество переменных, но наибольшее внимание уделяется чувствительности к климату. Крайне маловероятно, что МГЭИК когда-либо будет вносить какие-либо кардинальные изменения от отчета к отчету, поэтому, когда я читал ДО5 (и я действительно читал разделы РГ I сводных отчетов по ТДО, ДО4 и ДО5), изменение уверенности значительное.
Что ж, Шмидт упоминает здесь пару вещей: «параметризация влажной конвекции, колебания Маддена-Джулиана, ENSO, проблема« двойного ITCZ ​​», смещения, дрейфы и т. Д.» realclimate.org/index.php/archives/2007/12/… . Чувствительность к климату — это вопрос, который привлекает наибольшее внимание в блогах, но это не означает, что он находится в центре внимания сообщества специалистов по моделированию климата. Обратите внимание, что климатические модели в любом случае не являются единственным источником оценок чувствительности климата, большая их часть исходит из палеоклиматических работ, поэтому критика моделей несколько нелогична.
Между прочим, диапазон от 1,5°C до 4,5°C — это именно то, к чему пришел отчет Чарни в 1979 году: «Мы оцениваем наиболее вероятное глобальное потепление для удвоения CO2 примерно в 3°C с вероятной ошибкой ± 1,5°C. ", а также смена... ;o) www.atmos.ucla.edu/~brianpm/download/charney_report.pdf
@DikranMarsupial Я бы не стал слишком доверять реконструкциям палеоклимата в качестве первичных доказательств, поскольку они не совсем последовательны и представляют собой область, в которой большая часть скептической критики науки о климате достигла цели (главным образом потому, что некоторые практики были статистически небрежны и потерпели неудачу) открыто говорить как об источниках данных, так и об используемых методах).
@matt_black Если вы можете привести пример рецензируемой журнальной статьи, подтверждающей вашу позицию, мне было бы интересно ее прочитать. Указание на методологические недостатки в оригинальной статье Манна недостаточно, поскольку с тех пор аналогичные результаты были получены с использованием различных статистических методологий (в том числе самим Манном), к которым эта критика не относится.
@bob кстати, я думаю, что очень маловероятно, что чувствительность к климату была одним из предположений, на которые ссылался Шмидт, по той простой причине, что чувствительность к климату является эмерджентным свойством моделей, а не предположением (т.е. это следствие предположений , если бы это было предположение, для его оценки нельзя было бы использовать модели).
Мы ушли от темы здесь, и я частично виноват в этом.
[скептики] Слово, столь заметное в верхней части этой страницы, конечно же, фарс. Вы, ребята, все это знали, но мне потребовалось некоторое время, чтобы понять. Этот сайт так же скептически относится к AGW, как и skepticalscience.com. Другими словами, он «скептически относится к глобальному потеплению». Я сожалею о каждой секунде, потраченной впустую на этот зазывал веб-сайта. Для кого-то невежество — это блаженство, так что с моим уходом вы снова сможете дышать парами друг друга и быть блаженными.
@DikranMarsupial Проблема обсуждается здесь с обширными комментариями от скептиков, не относящихся к климату. Ключевой вопрос заключается в том, что некачественная методология получила широкое признание, потому что она дает ответ в соответствии с «консенсусом». Это не хорошая наука, а предвзятость подтверждения в эпических масштабах. В результате я скептически отношусь к большинству результатов палеоклимата.
@matt_black & bob, извините, меня не впечатляют ad-hominems (т.е. нападки на источник аргумента, а не на его содержание). Дебаты о климате переполнены подобными вещами, и все, что они делают, это душит продуктивное обсуждение науки.
Дает ли физика чувствительность климата к углекислому газу около 3°C?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v