Делает ли логарифмический характер глобального потепления недействительными заявления об изменении климата?

Утверждение, что «... эффективность CO2 как парникового газа логарифмически уменьшается с увеличением концентрации и с текущего уровня ~ 390 ppmv, ...» и что «неудобный факт» « хорошо замаскирован для любого непрофессионала» является одно из самых нелепых утверждений климатического скептика, которые я когда-либо видел. Основной показатель, используемый учеными-климатологами для описания воздействия углекислого газа, называется «чувствительность к климату» . Равновесная чувствительность климата — это количество потепления, которое мы ожидаем увидеть в результате удвоенияатмосферного СО2. Это прямо говорит вам (при условии, что вы понимаете логарифмы), что существует логарифмическая зависимость между концентрациями углекислого газа. Если ECS составляет 2°C при удвоении, это означает, что если мы поднимем CO2 от доиндустриальной равновесной концентрации (т.е. до 560 ppm с 280 ppm), то мы ожидаем увидеть повышение температуры на 2°C после того, как климатическая система полностью уравновесится. . Однако, чтобы получить следующее повышение на 2°C, вам потребуется снова удвоить атмосферный CO2 (т.е. до 1120 частей на миллион), а чтобы получить третье повышение на 2°C, вам нужно будет снова удвоить его, до 2240 частей на миллион.

Обратите внимание, что log ₂ (280) = 8,1293, log ₂ (560) = 9,1293, log ₂ (1120) = 10,1293 и log ₂ (2240) = 11,1293, поэтому, если мы имеем y=c*log ₂ (x), каждый раз мы удваиваем x, y увеличиваем на c, поэтому выражение чувствительности климата в °C на удвоение просто говорит о том, что зависимость является логарифмической, и это должно быть понятно даже тому, кто не знает, что такое логарифм. Константа c в этом уравнении — это ECS, если вы используете логарифм по другому основанию (например, ln или log ₁₀ ), то числовое значение c будет другим, но отношение такое же, просто его легче объяснить в терминах журнала ₂ . Это вряд ли ракетостроение!

Ясно, что здесь имеет место эффект «убывающей отдачи», но (i) климатологи вовсе не скрывают его, а явно указывают на него в форме, более понятной даже, чем логарифмы (ii) чтобы получить повышение на 2°C, вы бы нужно всего лишь удвоить уровень CO2 с доиндустриального уровня 280 частей на миллион, а мы уже подняли его до 400 частей на миллион, так что это далеко не невозможно, учитывая, что оценки ECS составляют около 1,5-4,5 ° C на удвоение.

«существует высокая достоверность того, что ECS крайне маловероятно ниже 1 ° C, и средняя степень достоверности того, что ECS, вероятно, составляет от 1,5 ° C до 4,5 ° C и очень маловероятно выше 6 ° C». IPCC AR5 WG1, стр. 924

Поищите в гугле "чувствительность к климату", или поищите в указателе докладов МГЭИК и прочитайте соответствующие разделы, далеко не замалчиваются, климатологи много об этом говорят .

Теперь, конечно, парниковый эффект является самоограничивающимся, для начала, чтобы этого не было, мы потребовали бы, чтобы светимость Солнца была бесконечной (поскольку CO2 влияет на радиационный баланс Земли, но в конечном итоге энергия исходит от солнца), или эквивалентно, чтобы разрешить бесконечную шкалу времени (что также невозможно ). Закон Стефана-Больцмана , который говорит, что мощность, излучаемая на единицу площади, возрастает в четвертой степени температуры, также является сильно ограничивающим фактором (но это не исключает очень высоких температур из-за парникового эффекта, например, на Венере, так что мало утешения ;о).

Короче говоря, логарифмическая зависимость не исключает повышения глобальной средней приземной температуры на 2°C, удвоения концентрации CO2 в атмосфере достаточное количество раз, и это произойдет (после восстановления радиационного баланса, что не произойдет сразу). Сколько удвоений для этого требуется, зависит от равновесной чувствительности климата, и согласно современным научным представлениям (изложенным в отчете IPCC AR5 WG1) ответ, скорее всего, будет одно удвоение (поскольку наиболее вероятное значение составляет немногим более 2°C на удвоение). ), но может быть и меньше, но очень маловероятно, что это число составляет два или более удвоения (поскольку ECS ниже 1°C практически исключается).

Да, логарифмический (правда, относительно количества СО ₂ в пробном объеме газа, а не его концентрации). Нет, это не отменяет изменение климата. Если вы хотите прочитать подробное объяснение обоих ответов, см. Скептическую науку — Насыщается ли эффект CO ₂ ? .

Ошибочное представление о том, что парниковый эффект «насыщается», что добавление большего количества CO ₂ практически не даст никакого эффекта, основано на простом непонимании того, как работает парниковый эффект.

Это краткое изложение, но я опускаю некоторые детали из-за нехватки места (и этот пост уже довольно длинный).

Верно, что действие СО ₂ логарифмически связано с числом атомов СО ₂ в данном объеме газа. Однако при этом упускается тот важный факт, что количество CO ₂ меняется с высотой из-за изменений атмосферного давления. В заданном объеме газа при низком давлении будет меньше атомов СО ₂ , чем в таком же объеме газа при более высоком давлении, даже если концентрация одинакова. Конечным результатом этого факта является то, что напрямую вызывает потепление земного шара не увеличение уровня CO ₂ на земле, а скорее увеличение уровня CO ₂ в верхних слоях атмосферы, где уровни CO ₂ намного ниже и таким образом, небольшие изменения имеют гораздо больший эффект.

В частности, то, что действительно вызывает глобальное потепление, — это увеличение высоты, на которой энергия излучается в космос. Энергия поступает на Землю от Солнца, где она поглощается землей и воздухом. Это заставляет их обоих нагреваться. Более теплые материалы излучают энергию, которая возвращается обратно в космос. Часть этого снова поглощается воздухом, который затем нагревается еще больше, излучая больше энергии. Это продолжается до тех пор, пока вы не достигнете верхних уровней атмосферы, где так мало газа, чтобы хоть как-то поглощать энергию, излучаемую в сторону космоса, которая уходит в космос. CO ₂ увеличивает количество энергии, поглощаемой атмосферой, но не изменяет количество излучаемой энергии.

Количество излучаемой энергии обратно пропорционально высоте, на которой она излучается. Это связано с тем, что на больших высотах холоднее, а более холодный воздух излучает меньше энергии. Таким образом, чем выше высота, на которой энергия улетучивается в космос, тем меньше общей энергии высвобождается и тем больше общей энергии задерживается, повышая температуру. Высота, которая определяет количество потерянной энергии, называется эффективным уровнем излучения (или некоторым вариантом «эффективного (излучение | излучение | излучение) (уровень | высота | высота)»).

Увеличение уровня CO ₂ повышает эффективный уровень излучения. Это связано с тем, что на данной высоте поглощается больше энергии, и, следовательно, тем выше вам нужно подняться, прежде чем энергия сможет выйти. А поскольку на этих больших высотах холоднее, уходит меньше энергии, нагревая планету. И на этих больших высотах CO ₂ не только не насыщен, но и на низких уровнях небольшие изменения особенно значительны.

Это не просто предположение, есть определенные вещи, которые вы ожидаете увидеть, если это произойдет. Одним из ключевых является стратосферное охлаждение. Поскольку в космос излучается меньше энергии, самые высокие уровни атмосферы также получают меньше излучения (поскольку эта энергия задерживается на более низких уровнях, как я объяснял в предыдущем абзаце). Таким образом, мы ожидаем, что эти уровни атмосферы будут охлаждаться, а нижние — нагреваться. Это именно то, что мы видим .

Кроме того, мы можем использовать спутники для непосредственного измерения исходящего излучения, чтобы увидеть, соответствует ли оно тому, что мы ожидаем от CO ₂ , блокирующего энергию от утечки. Все молекулы имеют определенный образец того, сколько света они поглощают на данной частоте, их спектр поглощения . Если СО ₂ действительно препятствует утечке энергии, это должно проявляться в уменьшении убегания энергии, что соответствует спектру поглощения СО 2 (поскольку СО _{2 блокирует} эту энергию). Это было проверено , и это именно то, что мы ожидаем от потепления, вызванного CO _{2 .}

Нет, это неправда, что это делает недействительными утверждения об изменении климата или необходимость ограничения дальнейшего увеличения концентрации CO ₂ , особенно в связи с потеплением (мы можем игнорировать такие вещи, как закисление океана, чтобы не зайти слишком далеко за пределы этого вопроса). Прежде всего, давайте посмотрим на источник. Является ли этот человек объективным ученым, делающим утверждения и анализ на основе профессиональных знаний или реальных исследований? Нет.

Источник, указанный в вопросе, является профессиональным, платным отрицателем науки о климате. Он наиболее известен созданием и раздуванием ложных противоречий путем искажения фактов, касающихся электронных писем между климатологами, и публикацией научно неверных неверных интерпретаций данных NOAA. Ему платит Институт Хартленда, который является фальшивым отраслевым «мозговым центром», оплачиваемым промышленными загрязнителями. В этом случае он, похоже, делает то же самое с выводами МГЭИК.

SourceWatch: Энтони Уоттс

Но то, что он платный подхалим, само по себе не означает, что он не прав. Наличие истории неправильного понимания науки само по себе не означает, что он ошибается здесь. Это привело бы к тому, что кто-то с меньшей вероятностью воспользуется сомнением, но если он ошибается, должно быть относительно простое объяснение того, почему и как он ошибается.

Вот объяснение того, что не так со статьей, которую цитирует и цитирует Уоттс:

Псевдонаучная болтовня Эда Хоскинса выявляет всех психов в WUWT

Прежде чем идти дальше, стоит вернуться к логарифмической зависимости между атмосферным CO ₂ и глобальной температурой поверхности. Короче говоря, это означает, что при каждом удвоении содержания CO ₂ в атмосфере температура поверхности будет повышаться на ту же фиксированную величину, между 1,5°C и 4,5°C, возможно, примерно на 3°C в среднесрочной перспективе (столетия). Многие отрицатели думают, что это означает, что при каждом удвоении CO ₂ температура будет повышаться намного меньше, но это неправильно. Он повысится примерно на такое же количество, когда CO ₂ удвоится (на обозримом уровне). Типичный отрицатель науки не занимается математикой.

Статья Эда повсюду, как собачий завтрак, но его главный очень неверный посыл заключается в том, что содержание CO ₂ может подняться до 1000 частей на миллион без каких-либо плохих последствий. Это просто не так.

Аргумент Эда состоит в том, что, поскольку влияние СО ₂ на температуру логарифмическое, при повышении оно будет иметь лишь незначительное влияние. Первая часть верная. Связь логарифмическая. Однако вторая часть относительная. То, что может показаться «крошечным влиянием», скажем, для суточных колебаний температуры, имело бы огромное влияние, если бы это было повышение средней приземной температуры по всему миру. С нашей точки зрения, воздействие на климат и закисление океана, а также повышение уровня моря будет чрезвычайно разрушительным по мере того, как выбрасывается все больше и больше CO _{2 .}

Повышение содержания CO ₂ в атмосфере с доиндустриальных времен (скажем, 280 частей на миллион) до 1000 частей на миллион будет означать увеличение в 3,5 раза. Это будет означать повышение глобальной приземной температуры где-то между 2,8°C и 8°C градусов или более.

Согласно анализу, проведенному Стивеном С. Шервудом и Мэтью Хубером, повышение средней температуры поверхности на 7°C приведет к тому, что температура по влажному термометру превысит 35°C в большей части мира, что выведет наши физиологические пределы за пределы допустимого. . Мы не сможем поддерживать внутреннюю температуру тела и перегреемся. Люди умирают от теплового удара каждый год и без того, чтобы температура по влажному термометру не превышала 35°C. Мы не можем выжить при температуре выше определенного уровня и влажности. Мы не можем потеть.

Мне было интересно, как Эд Хоскинс пришел к своему волшебному мышлению. По какой-то причине он вернулся к третьему оценочному докладу МГЭИК, на тринадцать лет назад, в 2001 г. Он написал:

цитирует те же отрывки, что и ОП здесь

Он думает, что что-то «хорошо замаскировано». Ну, это выглядит так, как будто оно "хорошо замаскировано", что сам Эд не может этого понять. Дело в том, что он не "радикально уменьшается". Он писал о том, что МГЭИК публикует мнения о влиянии СО ₂ до 1000 частей на миллион, но не показывает этого. Вместо этого он показывает диаграммы отрицателя Стива Миллоя , который признает, что то, что он пишет, — лженаука. (Это название его блога.)

Так публикует ли МГЭИК мнения о влиянии CO ₂ до 1000 частей на миллион? В последнем отчете МГЭИК было только четыре упоминания слов «1000 частей на миллион», и три из них относились к одному и тому же периоду в истории Земли, раннему эоценовому климатическому оптимуму. (Другой был ссылкой на устьица.) Вот два из них:

В раннем эоцене (от 52 до 48 миллионов лет назад) концентрация CO ₂ в атмосфере превышала ~1000 частей на миллион, когда глобальная средняя температура поверхности была на 9–14 °C выше (средняя достоверность), чем в доиндустриальных условиях. [IPCC AR5 WG1:TS.2.8 Изменения в углеродных и других биогеохимических циклах] EECO [ранний климатический оптимум] представляет собой последний раз, когда атмосферный CO ₂концентрации могли достигать уровня ~1000 частей на миллион (раздел 5.2.2.2). Не было значительных полярных ледяных щитов, а океанические и континентальные конфигурации, тип и распределение растительности значительно отличались от современных. В то время как смоделированные ТПВ в разумных пределах согласуются с реконструкциями (Huber and Caballero, 2011; Lunt et al., 2012) (вставка 5.1, рис. 1d), все еще существуют значительные расхождения между смоделированными и реконструированными среднегодовыми ТПМ, которые уменьшаются, если сезонные смещения в некоторых морских прокси рассматриваются для высокоширотных участков (Hollis et al., 2012; Lunt et al., 2012). Средней степени достоверности соответствует реконструированная глобальная оценка аномалии средней приземной температуры в диапазоне 8°C–14°C. [IPCC AR5 WG1: 5.3.1 Миры с высоким содержанием CO ₂ и температура]

Другими словами, последний раз, когда концентрация в атмосфере составляла 1000 частей на миллион или более, это было от 52 до 48 миллионов лет назад, а средняя глобальная температура поверхности была на 9–14 °C выше, чем в доиндустриальные времена в современную эпоху. . Вам кажется, что это незначительный эффект? Не кажется ли вам несущественным тот факт, что обширные участки земли станут непригодными для жизни, потому что температура по влажному термометру будет невыносима для людей?

Короче говоря, логарифмичность не ограничивает волшебным образом верхнюю границу. Если мы более чем удвоим атмосферный CO ₂ (в настоящее время около 400 частей на миллион) до 1000 частей на миллион, мы увидим большее потепление, чем указано в вопросе. И это также игнорирует множество других факторов, но, поскольку основная концепция неверна, нам не нужно углубляться в это.

Первая часть претензии:

эффективность CO2 как парникового газа логарифмически уменьшается с увеличением концентрации и с текущего уровня ~ 390 частей на миллион по объему (частей на миллион по объему). Соответственно, только ~5% эффективности CO2 как парникового газа остается выше текущего уровня.

Были опубликованы выражения с использованием логарифмических функций для радиационного воздействия и температуры.

Например, в «Новых оценках радиационного воздействия хорошо перемешанных парниковых газов» есть приблизительное выражение:

_{ΔF = 5,35ln} (C/C0 )

где «ΔF» — изменение радиационного воздействия, а «C» — концентрация CO2.

Однако, вопреки утверждению, логарифмическая функция , такая как ln(C), стремится к бесконечности, когда C приближается к бесконечности. Нет ограничений на количество форсирования при увеличении C.

Во-вторых, сразу становится очевидным, что приведенное выше уравнение является всего лишь приближением, действительным в ограниченном диапазоне, ln(C) стремится к отрицательной бесконечности, когда C приближается к 0, нелепое предсказание нулевой концентрации CO2 приводит к бесконечно отрицательной величине воздействия.

Более подробная формула доступна в разделе «Модельные прогнозы глобальных изменений климата » на стр. 9360:

ΔT = f(C) - f( _C0 )

f(x) = ln(1 + 1,2x + 0,005x ² + 0,0000014x ³ )

С ₀ = 315 частей на миллион по объему

где ΔT — изменение температуры

Утверждается, что приведенная выше формула действительна до 1000 частей на миллион по объему, где при повышении на 2 ° C по сравнению с 1958 годом уже превышено. Эта модель не рассматривает механизмы обратной связи.