Hversu lítið eða mikið er af CO2 í andrúmsloftinu? Umfjöllun um þetta og fleira á mannamáli, ef það er á annað borð hægt...

 

 

 

Hvað merkir það á mannamáli að styrkur CO2 í andrúmsloftinu sé 385 ppm?

Skilur einhver þá stærð? Er það mikið eða lítið? Líklega gera fáir sér grein fyrir hvað þetta þýðir á mannamáli. Tilgangur pistilsins er að reyna að skýra málið aðeins, svo og fáein önnur atriði.

(Gróðurhúsakenningin er algjört aukaatriði í þessum pistli, enda yfirgripsmikið mál.  Hér erum við að skoða almennt nokkra eiginleika þessarar frægu lofttegundar CO2 sem einnig gengur undir nafninu koltvísýringur eða jafnvel kolsýra. Sumt eru atriði sem ekki eru í daglegri umræðu).  

Vissulega virðist 385 ppm vera stór tala, en getur verið að hún sé örsmá?

385 ppm þýðir 385 milljónustu hlutar en það er aðeins 0,0385 %, eða því sem næst 0,039 %. Það eru heil 10.000 ppm í 1%.  Skammstöfunin ppm stendur fyrir "parts per million".

Með öðrum orðum: Aðeins 39 sameindir af hverjum 100.000 sameindum andrúmloftsins er CO2. 

Miðað við núverandi hraða á losun manna á CO2 tekur það um þrjú ár að bæta við einni sameind af 100.000, þannig að eftir þrjú ár verða væntanlega um 40 sameindir af hverjum 100.000 koltvísýringur.

Magn CO2 hefur aukist frá 0,0280 % í 0,0385 % frá því menn fóru að brenna kolum og olíu eftir að iðnbyltingin hófst fyrir um 250 árum.

Þar sem það er auðveldara að segja og skrifa 385 ppm en 0,0385 % er venjan að nota fyrri framsetninguna.

Á myndinni hér fyrir neðan má sjá hvernig styrkur CO2 í andrúmsloftinu hefur aukist síðan reglulegar mælingar hófust. (Smella tvisvar á mynd til að sjá stærri og læsilegri). Takið eftir að lóðrétti skalinn er frá 0 til 600 ppm eða 0,06%.

 

 

Myndin hér fyrir neðan er alveg eins rétt og myndin hér fyrir ofan. Samt virðist aukning CO2 vera miklu meiri. Hvers vegna? Jú, það er vegna þess að lóðrétti ásinn platar okkur. Myndin er þanin út eins og hægt er. Efri myndin gefur því réttari mynd þrátt fyrir allt, er það ekki?

 Hér virkar aukningin miklu meiri en á efri myndinni.

 

--- --- ---

 

Hve mikilli hækkun hitastigs veldur þessi örlitla viðbót CO2 í andrúmsloftinu?

Um það eru menn ekki sammála. Fræðilega veldur tvöföldun á CO2, t.d. úr 280 ppm í 560 ppm aðeins um 1°C hækkun hitastigs, ef ekkert annað kæmi til. Hvað er þetta "annað"?  Menn greinir á um hvort náttúran sé meðvirk, mótvirk eða hlutlaus. Þetta kallast "feedback" eða afturverkun.

Flestir virðast telja að náttúran sé meðvirk og magni  þessa hækkun hitastigs, þannig að tvöföldun CO2 gæti valdið t.d. 3°C hækkun hitastigs í stað 1°C. Sumir vísindamenn telja aftur á móti að náttúran sé mótvirk, þannig að hækkun hitastigs yrði minni en 1°C fyrir tvöföldun CO2.

Hér stendur hnífurinn í kúnni. Menn vita því miður ekkert um þetta í dag. Engar tilraunir eru til sem sýna fram á hvað er rétt. Þess vegna deila menn endalaust.

Dæmi um meðvirkni eða "positive feedback": Lofthiti hækkar aðeins -> Meiri uppgufun úr höfunum -> Meiri raki í loftinu en loftraki er öflug gróðurhúsalofttegund -> Enn meiri lofthiti ->Enn meiri uppgufun -> O.s.frv...

Dæmi um mótvirkni eða "negative feedback": Lofthiti hækkar aðeins -> Meiri uppgufun úr höfunum -> Meiri raki í loftinu sem veldur aukinni skýjamyndun -> Skýin valda minni inngeislun sólar -> Lofthitinn lækkar aðeins -> Lofthitinn finnur nýtt jafnvægi...

Málið er ótrúlega flókið eins og sjá má á myndinni sem er hér, og engin furða að það valdi endalausum deilum. Sum áhrif af þessum fjölmörgu sem sjást á myndinni vinna með, önnur á móti, en hver eru heildaráhrifin?

Meðvirkni?    Mótvirkni?

 

 

--- --- --- 

 

Ef tvöföldun CO2 veldur 1°C hækkun hvernig má það vera að fjórföldun veldur aðeins 2°C hækkun og áttföldun 3°C hækkun?

Þetta segir IPCC (Nefnd Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar) á vefsíðu sinni hér: Equilibrium GCM 2 x CO2 experiments commonly assume a radiative forcing equivalent to a doubling of CO2 concentration (for example from 300 ppmv to 600 ppmv). In fact the absolute concentrations are not especially important, as the temperature response to increasing CO2 concentration is logarithmic - a doubling from 500 to 1000 ppmv would have approximately the same climatic effect.

Ástæðan er sú að sambandið milli hitafars lofthjúpsins og styrks CO2 er logarithmiskt.  Á myndinni hér fyrir neðan sést þetta greinilega.  Takið eftir að fyrstu 20 ppm af CO2 hafa jafnmikil áhrif á hitastigið og öll hækkun CO2 frá 20 ppm upp í 300 ppm!

Það skiptir ekki máli hver hækkun hitastigsins fyrir tvöföldun CO2  er. Logaritmiska sambandið gildir alltaf eins og ferlarnir þrír sýna. Hækkunin er alltaf sú sama fyrir hverja tvöföldun í styrk CO2.

300 ppm -> 600 ppm, hækkun um 1°C      (Plús [eða mínus] áhrif vegna "feedback")
600 ppm -> 1200 ppm, hækkun um 1°C    (--"--)
1200 ppm -> 2400 ppm, hækkun um 1°C  (--"--)

 

 

(Á myndinni hér fyrir ofan eru þrír ferlar. Meðaltal hækkunar hitastigs við tvöföldun CO2 er um 1°C án "feedbacks". Það sem er áhugavert er hve ólínulegur ferillinn er og að áhrifin af hækkandi magni CO2 fara hlutfallslega síminnkandi. Ferlarnir byrja að breikka þar sem magnið er orðið 280 ppm (upphaf iðnbyltingar) og á breiði hluti ferlanna að sýna viðbótarhlýnun af mannavöldum, án nokkurrar afturverkunar (feedback).  Í dag er magnið 380 ppm, en yrði 560 ppm við tvöföldun). (Smella tvisvar á mynd til að sjá stærri og læsilegri).

 

 --- --- ---

 

Hvað valda náttúruleg gróðurhúsaáhrif mikilli hækkun hitastigs og hve mikil gæti hækkun hitastigs viðbótar gróðurhúsaáhrifum af mannavöldum verið?

Sem betur fer eru náttúrulegu gróðurhúsaáhrifin veruleg, því án þeirra væri ekkert líf á jörðinni. Hin náttúrulegu gróðurhúsaáhrif ná að hækka meðalhita jarðar um því sem næst 33°C, eða úr mínus 18° í plús 15 gráður.  Þar á vatnsgufan eða rakinn í andrúmsloftinu líklega mestan þátt, því vatnsgufan veldur 70-90% gróðurhúsaáhrifanna.

Það eru viðbótar gróðurhúsaáhrifin sem margir hafa áhyggjur af og stafa af losun manna á CO2 og öðrum gróðurhúsalofttegundum. Þessi viðbóta gróðurhúsaáhrif valda að hámarki 0,7°C hækkun hitastigs, en í reynd allnokkuð minni hækkun þegar náttúrulegar sveiflur hafa verið dregnar frá. Gróðurhúsaáhrif af mannavöldum valda því um 1 til 2% hækkun hitastigs umfram það sem hin náttúrulegu gróðurhúsaáhrif valda.  

Án hinna góðu gróðurhúsaáhrifa væri fimbulkuldi á jörðinni og lítið lífsmark .

 

 --- --- ---

 

Hvaða áhrif hefur aukið magn CO2 á gróður jarðar?

Áhrifin eru þau að gróðurinn vex hraðar og uppskera bænda verður meiri. Þetta eru hin jávæðu áhrif aukins magns CO2 í andrúmsloftinu. Myndin hér fyrir neðan er tekin fyrir utan gróðurhús á Íslandi, en bændur hleypa CO2 inn í gróðurhúsin til að ná meiri uppskeru. Plönturnar nota sólarljósið (eða raflýsinguna í gróðurhúsum) til að losa súrefnið (O) frá kolefninu (C). Þær hafa engar áhuga á súrefninu, en nýta kolefnið til að framleiða mjölvi og sykur Aukið magn CO2 í andrúmsloftinu hefur því góð áhrif á gróðurfar jarðar og ættu þess að sjást merki.

 

 

 --- --- ---

 

Er CO2 notað í matvælaiðnaði?

Vissulega. Brauð hefast eða lyftist vegna gerjunar á sykri og mjölvi, en við það myndast CO2 sem þenur deigið út. CO2 er að sjálfsögðu ómissandi í brauð, gosdrykki, bjór og kampavín  . 

 

 

Í þessum pistli var almennt fjallað um eiginleika koltvísýrings. Ekki var hjá því komist að minnast aðeins almennum orðum á gróðurhúsaáhrifin, bæði þau náttúrulegu og af mannavöldum.  Það væri þó efni í annan pistil að fjalla meira um þau áhugaverðu og flóknu mál.

 

Ítarefni:

Wikipedia: Carbon Dioxide

Hvert væri hitastig jarðar án gróðurhúsaáhrifa? Sjá útreikninga hér á Wikipedia.

 

 

 

 

 

Athugasemdir

[Marinó Már Marinósson, 1.2.2009 kl. 15:35]

Sæll

Mjög fróðleg grein hjá þér.    

[Ómar Bjarki Smárason, 1.2.2009 kl. 21:36]

Góður pistill hjá þér að vanda, Ágúst. Eins og þú bendir á, þá er hækkun í CO2 hagstætt gróðri og þar með grænmetisbændum og grasbítum. Kannski er þetta einmitt það sem við þrufum til að brauðfæða ört fjölgandi íbúa jarðarinnar, að því gefnu að það rigni nóg til að ræktun sé möguleg.

[Rafn Haraldur Sigurðsson (IP-tala skráð) 1.2.2009 kl. 21:49]

Maður kemur ekki að tómum kofanum hjá þér frekar en fyrri daginn. Takk fyrir góða grein.

Kveðja Rafn

[Ásgeir Kristinn Lárusson, 2.2.2009 kl. 09:35]

Takk fyrir pistilinn. En hvað er að frétta af súrefninu í andrúmsloftinu? Er það á einhverju mælanlegu undanhaldi?

[Gunnar Th. Gunnarsson, 2.2.2009 kl. 16:28]

Takk fyrir þetta Ágúst.

Einhversstaðar sá ég að kerðjuverkun á losun CO2 af náttúrulegum orsökum, gæti verið áhyggjuefni. Þegar jörðin hitnar um 1-2 gráður, þá losnar gríðarlegt magn co2 í freðmýrum og slíku.

[Gunnar Th. Gunnarsson, 2.2.2009 kl. 16:29]

Langar að bæta við;

Hvort línuritið ætli "rétttrúnaðarsinnarnir" noti yfir aukningu co2? 

[Ágúst H Bjarnason, 2.2.2009 kl. 17:45]

Ásgeir: Ég þekki ekki til þess að magn súrefnis hafi verið að breytast.  Minnir  þó að einhverjir hafi haft áhyggjur af því. Er það ekki um 20,95% ?

Annars er fróðleg síða um lofthjúp jarðar hér.

[Ágúst H Bjarnason, 2.2.2009 kl. 17:53]

Gunnar. Þetta sem þú nefnir um losun á CO2 vegna hlýnunar gæti verið dæmi um "positive feedback" eða meðvirkni.

Það er ekki bara í freðmýrum sem CO2 losnar við hlýnun. Sjórinn losar líka CO2 þegar hann hitnar, svipað og bjórinn sem stendur lengi í opinni flösku á hlýjum stað :-)

Stundum hafa menn talað um eggið og hænuna í þessu samhengi. Hvað kom á undan?

Ef skoðaðir eru ferlar sem sýna magn koltvísýrings í andrúmsloftinu í þúsundir ára ásamt hitastigi lofthjúpsins kemur merkilegt í ljós. Stundum hafa orðið gríðarlegar sveiflur í koltvísýringi samfara breytingum í hitastigi. Getur verið að hækkun hitastigs lofthjúpsins og sjávar valdi öðru jafnvægi í innbyrðis hlutfalli koltvísýrings í lofthjúpnum og hafinu? Hvort er það aukning koltvísýrings sem veldur hækkuðu hitastigi, eða öfugt? Við vitum hvað gerist þegar gosdrykkur er hitaður; kolsýran rýkur úr honum. 

[Ingimundur Kjarval (IP-tala skráð) 2.2.2009 kl. 18:37]

Gífurlega vel gerð grein hjá þér, rökföst og einföld. Til hamingju með hana. Hún ætti að sjálfsögðu að birtast í Morgunblaðinu eða Fréttablaðinu. Kv. Ingimundur Kjarval

[Hörður Þórðarson, 3.2.2009 kl. 11:09]

Góð grein hjá þér, Ágúst.

"Hér stendur hnífurinn í kúnni. Menn vita því miður ekkert um þetta í dag. Engar tilraunir eru til sem sýna fram á hvað er rétt. Þess vegna deila menn endalaust."

Það er nefninlega það. Við erum þáttakendur í tilraun sem gæti endað illa. Frekar vildi ég vera laus við þá mannlega tilraunastarfsemi  sem felst í því að breyta efnasamsteningu lofthjúpsins. Því miður virðist fátt geta orðið til að stöðva þessa tilraun og verðum við því bara að vona að niðurstaðan verði okkur í hag...

"Recent research carried out in 2008 in the Siberian Arctic has shown millions of tons of methane being released, apparently through perforations in the seabed permafrost,^[8] with concentrations in some regions reaching up to 100 times normal.^[9][10] The excess methane has been detected in localized hotspots in the outfall of the Lena River and the border between the Laptev Sea and the East Siberian Sea. Some melting may be the result of geological heating, but more thawing is believed to be due to the greatly increased volumes of meltwater being discharged from the Siberian rivers flowing north.^[11] Current methane release has previously been estimated at 0.5 Mt per year.^[12] Shakhova et al (2008) estimate that not less than 1,400 Gt of Carbon is presently locked up as methane and methane hydrates under the Arctic submarine permafrost, and 5-10% of that area is subject to puncturing by open taliks. They conclude that "release of up to 50 Gt of predicted amount of hydrate storage [is] highly possible for abrupt release at any time". That would increase the methane content of the planet's atmosphere by a factor of twelve,^[13][14] equivalent in greenhouse effect to a doubling in the current level of CO2."

http://en.wikipedia.org/wiki/Clathrate_gun_hypothesis

"In terms of climate change a little methane goes a long way. 251 million years ago some geologists believe that methane hydrate release brought a rapid end to 95% of life around – known as the Permian extinction – which brought to an end more species than the other mass extinction which ended the dinosaurs."

http://robertkyriakides.wordpress.com/2008/03/12/methane-hydrate-another-fossil-fuel-and-another-theory-of-global-warming/

[Ásdís Sigurðardóttir, 3.2.2009 kl. 23:06]

Góð lesning, takk fyrir mig. kveðja

[Sigurbjörn Svavarsson, 4.2.2009 kl. 11:12]

Vísindin í dag útskýra hlýskeið og jökulskeið með því að "líklega" hafi það gerst vegna halla jarðaráss gagnvart sólu. Þau hafa ekki heldur skýringu á minni sveiflum í gegnum aldirnar. Það er ljóst að á hlýskeiðum eykst losun Co2. Hafið sem bindur mest af "losanlegu" Co2 er mesti áhrifavaldurinn. Hringrásinn þar er, að heitu höfin losa en köldu höfin binda Co2. Hlýnun hafanna nú er of mikil til að hún geti verið af völdum mannanna, áhrif verka þeirra of lítil. Nær væri að líta til áhrifa sólarinnar.

Hafa verið gerðar rannsóknir á hve mikið af aukningu Co2 í andrúmsloftinu er af völdum aukinnar losunar úr höfunum? Það er augljóst að meðan sjór hitnar á norðurhöfum bindur hann ekki CO2 í eins ríku mæli. 

[Ágúst H Bjarnason, 4.2.2009 kl. 20:21]

Sæll Sigurbjörn

Ég verð að viðurkenna að ég hef ekki hugmynd um hvernig losun CO2 úr höfnum hefur breyst í takt við hlýnun sjávar. Efast reyndar um að nokkur viti það, því það hlýtur að vera erfitt að mæla þessháttar af einhverju viti.

Svo virðist sem meðalhiti sjávar hafi ekki hækkað síðastliðin 5 ár a.m.k. skv þessum mælingum með 3000 mælibaujum.  Þessar viðamiklu mælingar hófust ekki fyrr en árið 2003 þannig að erfitt er að segja hvað gerðist áratugina þar á undan.

[Hörður Þórðarson, 4.2.2009 kl. 20:26]

"Hlýnun hafanna nú er of mikil til að hún geti verið af völdum mannanna, áhrif verka þeirra of lítil."

 Takk, Sigurbjörn fyrir þessa fullyrðingu. Hún er skólabókardæmi um það sem ætti aldrei að tilheyra vísindalegri umræðu, það er einhvað er gripið úr lausu lofti og því slegið föstu án þess að nein haldbær rök eða rannsóknir liggji að baki.

Ég gæti allt eins sagt að tunglið væri or osti, af því bara, af því að það hlýrur bara að vera...

[Sigurbjörn Svavarsson, 5.2.2009 kl. 18:13]

Sæll Hörður. 

Þú þarft ekki annað en að "googla" þetta til að verða upplýstur um hitun hafanna, sem m.a. valda því að stór svæði í Kyrrahafi, Atlantshafi og víðar hafa hitnað mikið og eru orðin súrefnislítil sem aftur veldur miklum afföllum í lífríkinu. 

    Sparaðu þér yfirlætið.

[Gunnar Th. Gunnarsson, 5.2.2009 kl. 18:41]

Svo virðist sem meðalhiti sjávar hafi ekki hækkað síðastliðin 5 ár a.m.k. skv þessum mælingum

[Geir Ágústsson, 9.2.2009 kl. 22:40]

Hörður talar um tilraunastarfsemi.

Hún felst fyrst og fremst í því að hætta á að sjá til hvað gerist ef hinn frjálsi markaður er vafinn inn í bönd dýrrar orku og banns við notkun hinna hagkvæmu orkugjafa.