Climate Sensitivity - Improving Estimates

https://eos.org/research-spotlights/improving-estimates-of-long-term-climate-sensitivity?utm_source=eos&utm_medium=email&utm_campaign=EosBuzz030819

New modeling casts doubt on the suitability of running experiments with fixed sea surface temperatures to understand the effects of cloud aggregation on Earth’s climate.

Definition of climate sensitivity:
Climate sensitivity is the equilibrium temperature change in response to changes of the radiative forcing. ... The climate sensitivity specifically due to CO₂ is often expressed as the temperature change in °C associated with a doubling of the concentration of carbon dioxide in Earth's atmosphere.

For coupled atmosphere-ocean global climate models (e.g. CMIP5) the climate sensitivity is an emergent property: it is not a model parameter, but rather a result of a combination of model physics and parameters. By contrast, simpler energy-balance models may have climate sensitivity as an explicit parameter.
${\displaystyle \Delta T_{s}=\lambda \cdot RF}$
The terms represented in the equation relate radiative forcing (RF) to linear changes in global surface temperature change (ΔT_s) via the climate sensitivity λ.(https://en.wikipedia.org/wiki/Climate_sensitivity)

Radiative Forcing:

Radiative forcing or climate forcing is the difference between insolation (sunlight) absorbed by the Earth and energy radiated back to space.^[1] The influences that cause changes to the Earth’s climate system altering Earth’s radiative equilibrium, forcing temperatures to rise or fall, are called climate forcings.^[2] Positive radiative forcing means Earth receives more incoming energy from sunlight than it radiates to space. This net gain of energy will cause warming. Conversely, negative radiative forcing means that Earth loses more energy to space than it receives from the sun, which produces cooling.
Typically, radiative forcing is quantified at the tropopause or at the top of the atmosphere (often accounting for rapid adjustments in temperature) in units of watts per square meter of the Earth's surface. Positive forcing (incoming energy exceeding outgoing energy) warms the system, while negative forcing (outgoing energy exceeding incoming energy) cools it. Causes of radiative forcing include changes in insolation and the concentrations of radiatively active gases, commonly known as greenhouse gases, and aerosols.

 

Absorptionsspektren für CO2 und H2O-Dampf

Versuch, die sog. Klimaskeptiker zu überzeugen vom AGW

A. Die Physik, die hinter dem Klimawandel steckt.

Um die ¨ewigen¨ Klimaskeptiker zu überzeugen, habe ich überlegt, wie man eine Analogie zur Absorption von CO2 und H2O im Infraroten Licht auf das sichtbare Licht übertragen kann.
Dazu scheint es sinnvoll, KMnO4 zu benutzen. Der Versuch besteht aus zwei Teilen.
I. der Nachweis von Absorption im Spektrographen.
II. Der Nachweis der Energieabsorption anhand einer Temperaturerhöhung des Lösungsmittels.

Zu I.
man leitet weißes Licht durch eine Küvette und sieht beim Ausgang des Spektrografen ein kontinuierliches Spektrum.
Dann gibt man etwas KMnO4 hinzu. es sollte eine Absorptionsbande erscheinen. Gibt man mehr hinzu, so sollte die Absorption stärker werden. Damit ist der Beweis erbracht, dass KMnO4 sich im Sichtbaren ähnlich verhält, wie CO2 oder H2O im Infraroten.

Zu II.
Der Versuchsaufbau ist genau wie unter I. Allerdings wird jetzt der Energieverlust aufgrund der Absorption gemessen. Die Hypothese lautet:
Wenn es einen Energieverlust durch diese Absorption gibt, dann müsste sich das Lösungsmittel (in diesem Fall Wasser) erwärmen. Dies könnte mit einem sehr genauen Thermometer gemessen werden (Beckmann-Thermometer).

Spektrale Verteilung der Lichtabsorption von KMnO4

Die Spektrale Absorption von KMnO4 wird im folgenden anhand von Artikeln aus dem Internet dargestellt.

Hier ist das Absorptionsspektrum von Kaliumpermanganat dargestellt (potassium permanganate). Dabei ist eigenartig, dass die Absorption größer als "1" ist. Die weiter unten dargestetllte Kurve (Abb. 4) enthält dieses Problem nicht!

Es ist besser, das ganze in Farbe darzustellen:

Das linke Spektrum stammt von weißem Licht - es durchstrahlt reines Wasser. Das rechte ist an der grünen Stelle getrübt. das entspricht dem obigen Bild in Bezug auf die Absorption durch KMnO4.

In einem anderen Artikel  wird (s/w) die Absorption von KMnO4 so dargestellt:

These: Lichtabsorption macht sich in Temperaturerhöhung bemerkbar

Die absorbierte Lichtenergie müsste sich bemerkbarmachen durch eine geringe - sehr geringe - Temperaturerhöhung der Lösung.

Diese Anordnung müsste in einem eigenen Versuch verifiziert werden. Dazu benötige ich also eine Lichtquelle mit weißem Licht, einen Spalt, durch den das weiße Licht geht, Linsen für den parallelen Strahlengang, eine Küvette, Kaliumpermanganat, einen Spektrographen bzw. eine Anordnung von Prismen, sowie für den zweiten Versuch ein genaues Thermometer, mit dem man eine Genauigkeit von 0,01°C erreichen kann.

Die Anordnung könnte dann so aussehen:

Als Prismenspektrometer:

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/Versuchsaufbau.svg

oder:

Oder mit einem Gitterspektrographen:

Wird noch ergänzt !






B. Politiische Aspekte

Es gibt noch einen politischen Aspekt, der nachdenklich macht, hier ein Link aus der Internetzeitung Project-Syndicate:

https://www.project-syndicate.org/bigpicture/getting-to-green?barrier=accesspaylog

(Wird fortgesetzt!)