Klimatkalkylator: Så blir framtidens klimat

T = (2*S*(1-α)/(σ*(2-ε)))^(1/4)

Modellen är extremt förenklad. Den räknar ut jordens yttemperatur, T, mätt i Kelvin (du kan räkna om till Celsius genom att subtrahera med 273,15).

Men den förutsätter att jorden är ett enhetligt grått klot med en enkel enhetlig atmosfär – den tar exempelvis inte hänsyn till vind, förångning och temperaturskillnad på olika platser i världen.

I modellen träffar en viss mängd solenergi S jordytan och en del av energin reflekteras rakt ut i rymden igen. Hur mycket solenergi som skickas ut igen avgörs av det så kallade albedovärdet, α.

Inserted code (7) Resten av solljuset bidrar till att värma upp jorden, som därefter skickar ut värmestrålning. Mängden värmestrålning kan beräknas genom att använda Stefan–Boltzmanns konstant, σ.

En del av värmen från jordytan absorberas av atmosfären och resten fortsätter ut i rymden. Hur mycket värme atmosfären fångar upp avgörs av atmosfärens så kallade emissivitet, ε.

Atmosfären friger därefter den absorberade värmen. Den ena hälften friges ut i rymden och den andra hälften skickas tillbaka mot jorden, där den bidrar till uppvärmningen av planeten.

Du kan leka lite med modellen första gången du använder den och räkna ut vad jordens temperatur skulle vara om vi inte hade något atmosfär.

Vi har redan satt S, α och σ till sina normala värden:

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

Vår atmosfär har vanligtvis en emissivitet, ε, på 0,76. Om atmosfären skulle absorbera all värme från jorden skulle ε vara 1 och om det inte fanns någon atmosfär skulle ε vara 0.

Uppgift 1: Justera emissiviteten och räkna ut vad jordens temperatur skulle bli om vi inte hade någon atmosfär:

Emissivitet:



Temperatur i Celcius:

Is reflekterar en stor del av solens ljus ut i rymden så att det inte värmer upp jorden. Om isen smälter absorberar jorden mer solljus och temperaturen stiger.

I den enkla modellen kan vi härma denna effekt genom att minska jordens albedovärde, α.

Jordens albedovärde är ett genomsnitt av albedovärden för de olika typerna av yta som finns på planeten och av molntäcket. Det avgörs därför av hur stor procentandel av jordytan de olika typerna av yta utgör och hur stor del av planeten som är täckt av moln.

Uppgift 2: Justera procentdelen för de olika typerna av yta för att se vad albedovärdet och temperaturen blir om all is på jorden smälter. Antag att havsis ersätts av hav, landis ersätts av gräs och att övriga värden förblir som tidigare:

Andel av jordytan (%):
Hav:
Havsis:
Landis:
Öken:
Skog:
Gräs:

Andel av atmosfärens ytarea (%):
Moln:


Albedovärde:
Temperatur i Celsius:

Våra koldioxidutsläpp värmer upp jorden eftersom gasen absorberar värmen från planeten.

Det innebär att koldioxid ökar atmosfärens emissivitet, ε, det vill säga den andel av värmestrålningen från jorden som atmosfären fångar upp.

Du kan beräkna hur mycket emissiviteten förändras om du känner till gasens så kallade strålningspåverkan, F, och jordens nuvarande temperatur i Kelvin, T₀.

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

Den första del av formeln handlar uteslutande om koldioxidens effekt, medan talet 1,7 finns med för att ta höjd för att temperaturökningen bland annat ger mer vattenånga i atmosfären och detta ökar emissiviteten ytterligare.

År 2100 kommer strålningspåverkan, F, troligtvis att bli:

• 7 W/m², om vi fortsätter med att släppa ut koldioxid som i dag
• 2 W/m², om vi bromsar utsläppen kraftigt

Uppgift 3: Beräkna hur varm jorden blir i de två olika scenarierna. Vi har satt jordens nuvarande temperatur till 287,2 K (14,1 ℃) och albedovärdet till 0,30:

Koldioxids strålningspåverkan:



Ökning i emissivitet:

Temperatur i Celsius:

Andel av jordytan (%):
Hav:
Havsis:
Landis:
Öken:
Skog:
Gräs:

Andel av atmosfärens ytarea (%):
Moln:

Solenergi (W/m²):


Nuvarande emissivitet:

Koldioxids strålingspåverkan (W/m²):



Albedovärde:
Slutlig emissivitet:
Temperatur i celsius: