Beregner: Slik blir framtidens klima

T = (2*S*(1-α)/(σ*(2-ε)))^(1/4)

Modellen er ekstremt forenklet. Den regner ut jordas overflatetemperatur T, målt i Kelvin (du kan regne om til celsius ved å trekke fra 273,15).

Men den antar at jorda er en ensartet grå kule med en ensartet atmosfære – den tar blant annet ikke høyde for vind, fordamping og temperaturforskjeller ulike steder på kloden.

I modellen treffer en viss mengde solenergi, S, jordoverflaten, og litt av energien reflekteres direkte ut i verdensrommet igjen. Hvor mye solenergi som sendes ut igjen, avgjøres av den såkalte albedoverdien, α.

Resten av sollyset bidrar til å varme opp kloden, som deretter sender ut varmestråling. Mengden av varmestråling kan regnes ut ved bruk av Stefan-Boltzmanns konstant, σ.

En del av varmen fra jordoverflaten absorberes av atmosfæren, og resten fortsetter ut i verdensrommet. Hvor mye varme atmosfæren fanger opp, avgjøres av atmosfærens såkalte emmisivitet, ε.

Atmosfæren frigir deretter den absorberte varmen. Halvparten frigis ut i verdensrommet, og den andre halvparten sendes ned igjen mot bakken, der den bidrar til oppvarming av planeten.

Du kan i første omgang leke litt med modellen og regne ut det jordas temperatur ville være hvis vi ikke hadde en atmosfære.

Vi har allerede satt S, α og σ til de normale verdiene:

S = 342 W/m²
α = 0,30
σ = 5,67*10^-8 W/m²/K⁴

Atmosfæren vår har normalt en emmisivitet, ε, på 0,76. Hvis atmosfæren absorberte all varme fra jorda, ville ε være 1, og hvis atmosfæren var borte, ville ε være 0.

Oppgave 1: Juster emmisiviteten og regn ut hva jordas temperatur blir uten atmosfæren::

Emmisivitet:



Temperatur i celsius:

Is reflekterer en stor del av sollyset i verdensrommet, slik at det ikke varmer opp kloden. Hvis isen smelter, absorberer jorda mer sollys, og temperaturen stiger.

I den enkle modellen kan vi etterligne denne effekten ved å senke jordas albedoverdi, α.

Jordas albedoverdi er et gjennomsnitt av albedoverdien for planetens ulike typer overflate og skydekke. Den er derfor avhengig av hvor stor prosentdel av overflaten de enkelte typene utgjør, og hvor stor del av planeten som er dekket av skyer.

Oppgave 2: Juster prosentdelen av hver type overflate for å finne ut hva albedoverdien og temperaturen blir hvis all is på jorda smelter. Anta at havis erstattes av hav, landis erstattes av gress, og de andre verdiene forblir som før:

Andel av jordoverflaten (%):
Hav:
Havis:
Landis:
Ørken:
Skog:
Gress:

Andel av atmosfærens overflateareal (%):
Skyer:


Albedoverdi:
Temperatur i celsius:

Utslippene av karbondioksid varmer opp jorda fordi gassen absorberer varmen fra planeten.

Med andre ord hever karbondioksid atmosfærens emmisivitet, ε, altså den andelen av varmestrålingen fra jorda som atmosfæren fanger opp.

Du kan regne ut hvor mye emissiviteten endres hvis du kjenner gassens såkalte strålingspåvirkning, F, og klodens nåværende temperatur i Kelvin, T₀.

Stigning i emmisivitet = (2*F/(σ*T₀⁴))*1,7

Den første delen av formelen handler utelukkende om effekten av karbondioksid, mens tallet 1,7 er med for å ta høyde for at temperaturstigningen blant annet gir mer vanndamp i atmosfæren, og det øker emissiviteten ytterligere.

I år 2100 vil strålingspåvirkningen, F, trolig bli:

• 7 W/m², hvis vi fortsetter utslippene som i dag
• 2 W/m², hvis vi bremser utslippene kraftig

Oppgave 3: Regn ut hvor varm kloden blir i de to scenarier. Vi har stilt inn klodens nåværende temperatur til 287,2 K (14,1 ℃) og albedoverdien til 0,30:

Strålingspåvirkning til karbondioksid:



Stigning i emmisivitet:

Temperatur i celsius:

Andel av jordoverflaten (%):
Hav:
Havis:
Landis:
Ørken:
Skog:
Gress:

Andel av atmosfærens areal (%):
Skyer:

Solenergi (W/m²):


Nåværende emissivitet:

Strålingspåvirkning fra karbondioksid (W/m²):



Albedoverdi:
Endelig emmisivitet:
Temperatur i celsius: