Beregner: Sådan bliver fremtidens klima

T = (2*S*(1-α)/(σ*(2-ε)))^(1/4)

Modellen er ekstremt forsimplet. Den udregner Jordens overfladetemperatur, T, målt i Kelvin (du kan omregne til celsius ved at trække 273,15 fra).

Men den antager, at Jorden er en ensartet grå kugle med en simpel ensartet atmosfære – den tager blandt andet ikke højde for vind, fordampning og temperaturforskelle forskellige steder på kloden.

I modellen rammer en vis mængde solenergi, S, jordoverfladen, og noget af energien reflekteres direkte ud i rummet igen. Hvor meget solenergi, der sendes ud igen, afgøres af den såkaldte albedoværdi, α.

Resten af sollyset bidrager til at opvarme kloden, som derefter udsender varmestråling. Mængden af varmestråling kan regnes ud ved brug af Stefan–Boltzmanns konstant, σ.

En del af varmen fra jordoverfladen absorberes af atmosfæren, og resten fortsætter ud i rummet. Hvor meget varme atmosfæren opfanger, afgøres af atmosfærens såkaldte emissivitet, ε.

Atmosfæren frigiver herefter den absorberede varme. Halvdelen frigives ud i rummet, og den anden halvdel sendes tilbage ned mod Jorden, hvor den bidrager til opvarmning af planeten.

Du kan i første omgang lege lidt med modellen og regne ud, hvad Jordens temperatur ville være, hvis vi ikke havde en atmosfære.

Vi har allerede sat S, α og σ til deres normale værdier:

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

Vores atmosfære har normalt en emissivitet, ε, på 0,76. Hvis atmosfæren absorberede alt varme fra Jorden, ville ε være 1, og hvis atmosfæren var væk, ville ε være 0.

Opgave 1: Justér emissiviteten, og regn ud, hvad Jordens temperatur bliver uden atmosfæren:

Emissivitet:



Temperatur i celcius:

Is reflekterer en stor del af Solens lys ud i rummet, så det ikke varmer kloden op. Hvis isen smelter, absorberer Jorden mere sollys, og temperaturen stiger.

I den simple model kan vi efterligne denne effekt ved at sænke Jordens albedoværdi, α.

Jordens albedoværdi er et gennemsnit af albedoværdien for planetens forskellige typer overflade og skydækket. Den afhænger derfor af, hvor stor en procentdel af jordoverfladen de enkelte overfladetyper udgør, og hvor stor en del af planeten, der er dækket af skyer.

Opgave 2: Justér på procentdelen af hver type overflade for at finde ud af, hvad albedoværdien og temperaturen bliver, hvis al Jordens is smelter. Antag, at havis erstattes af hav, landis erstattes af græs, og de andre værdier forbliver som før:

Andel af jordoverfladen (%):
Hav:
Havis:
Landis:
Ørken:
Skov:
Græs:

Andel af atmosfærens overfladeareal (%):
Skyer:


Albedoværdi:
Temperatur i celsius:

Vores udledning af kuldioxid opvarmer Jorden, fordi gassen absorberer varmen fra planeten.

Med andre ord hæver kuldioxid atmosfærens emissivitet, ε, dvs. den andel af varmestrålingen fra Jorden, som atmosfæren opfanger.

Du kan regne ud, hvor meget emissiviteten ændres, hvis du kender gassens såkaldte strålingspåvirkning, F, og klodens nuværende temperatur i Kelvin, T₀.

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

Den første del af formlen handler udelukkende om kuldioxidens effekt, mens tallet 1,7 er med for at tage højde for, at temperaturstigningen bl.a. giver mere vanddamp i atmosfæren, og det øger emissiviteten yderligere.

I år 2100 vil strålingspåvirkningen, F, formentlig blive:

• 7 W/m², hvis vi fortsætter med at udlede kuldioxid som i dag
• 2 W/m², hvis vi bremser udledningen kraftigt

Opgave 3: Regn ud, hvor varm kloden bliver i de to scenarier. Vi har indstillet klodens nuværende temperatur til 287,2 K (14,1 ℃) og albedoværdien til 0,30:

Kuldioxids strålingspåvirkning:



Stigning i emissivitet:

Temperatur i celsius:

Andel af jordoverfladen (%):
Hav:
Havis:
Landis:
Ørken:
Skov:
Græs:

Andel af atmosfærens overfladeareal (%):
Skyer:

Solenergi (W/m²):


Nuværende emissivitet:

Kuldioxids strålingspåvirkning (W/m²):



Albedoværdi:
Endelig emissivitet:
Temperatur i celsius: