RealClimate: Variaciones no forzadas: Mayo 2023

Tomáš Kalisz dice

25 de mayo de 2023 a las 4:31

Querido Piotr y querida cebra (disculpas por responderles a los dos a la vez),

Tengo la sensación de que hay tres puntos centrales en sus respuestas:

1) el vapor de agua es un importante gas de efecto invernadero (lo que ciertamente es cierto)

2) el agua condensada puede formar nubes que tienen una influencia muy diferente en el balance de radiación, dependiendo del carácter de la nube, sin embargo, existe evidencia de que cuando la temperatura promedio aumenta, el efecto invernadero del aumento de la concentración de vapor de agua (humedad absoluta) supera el efecto de albedo de nubes (principalmente porque, debido a la humedad relativa básicamente constante, la formación de nubes no aumentará sustancialmente)

Suena bastante razonable.

3) El enfriamiento de la superficie terrestre por transferencia de calor no radiativo en forma de calor latente no puede influir en EEI porque el calor de condensación solo calienta la troposfera y permanece en el sistema:

"Su calor latente tiene una contribución menor en el mejor de los casos: como Zebra ya indicó, no elimina el calor hacia el espacio, solo lo coloca más alto en la atmósfera, por lo que el único efecto de enfriamiento sería si una fracción mayor del IR fuera re- emitido a esa altura escapó al espacio. Pero dudo que haga una gran diferencia".

Creo que en este tercer punto, ambos pueden estar equivocados. Como parece que la opinión según 3) aún es compartida y difundida por algunos científicos que se ocupan del clima, me encantaría que los temas atrajeran la atención de los moderadores en este sitio de discusión. Como aún no ha sucedido, me esforzaré por hacer lo mejor que pueda y trataré de explicar mi razonamiento actual, así como las incertidumbres relacionadas con él.

En mi página de organización pública (un esquema interactivo dinámico en la aplicación web OrgPad), accesible por enlace

https://orgpad.com/s/VhvfDd5uRIP,

puede ver la historia detrás de mis preguntas en RealClimate. Tal vez podría caracterizarse como una "discusión no resuelta sobre el papel del agua en el clima de la Tierra", que traduje en una idea de un "experimento de geoingeniería a escala piloto". En esta página de organización, puse también algunas referencias que pueden ser relevantes para los temas discutidos actualmente.

En primer lugar, puede consultar la celda que comprende una explicación muy básica y aproximada del efecto invernadero de un libro de texto (Climatología física, Dennis Hartmann 2016).

Imaginemos la Luna dentro de una esfera de vidrio que tiene una transparencia perfecta para la luz solar y absorbe completamente la radiación infrarroja de onda larga. Suponiendo que el albedo superficial medio de la Luna y la Tierra sea el mismo, la esfera habría establecido un nuevo estado estacionario ("equilibrio") con una temperatura superficial media de unos 303 K (30 °C) y una temperatura de la esfera de unos 255 K. (– 18 °C), que es igual a la temperatura superficial promedio original de la Luna sin atmósfera.

Tan pronto como llenamos el vacío entre la esfera de vidrio con un gas, la situación cambia debido a una transferencia de calor adicional habilitada por convección térmica. La diferencia entre la temperatura superficial promedio y la temperatura promedio de la esfera de vidrio disminuirá, porque parte de la energía proveniente del Sol ahora se transporta a la esfera por convección y la temperatura radiativa promedio de la superficie disminuye en consecuencia.

La diferencia original de 48 K (entre la temperatura media de la superficie y la temperatura media de radiación de una "cubierta de invernadero" hipotética como se describe anteriormente) representa claramente un máximo (permítanme llamarlo "límite de invernadero") del efecto invernadero que se puede lograr bajo superficie dada albedo / atmósfera transparencia / insolación. Cualquier mecanismo de transferencia de calor no radiativo actuará como un "enfriamiento superficial" adicional y disminuirá la temperatura superficial promedio, así como la diferencia respectiva entre la temperatura superficial y la temperatura radiativa promedio de la "cubierta del invernadero" vítrea.

Puede notar mi incertidumbre sobre cómo lidiar con la ambigüedad del término "efecto invernadero" tal como se usa en los medios y en la vida diaria. Creo que sería mejor usar este término únicamente para el efecto en sí mismo, en términos de la diferencia observada entre la temperatura promedio de la superficie de un planeta y su temperatura promedio de radiación en estado estable. Sin embargo, el mismo término también se usa para un mecanismo específico que causa este efecto en las atmósferas planetarias, a saber, el "forzamiento radiativo", resultante de la presencia de "gases de efecto invernadero" que absorben la radiación superficial de onda larga de los cuerpos planetarios. Además, el término "efecto invernadero" también se utiliza a veces para otros mecanismos que provocan la diferencia de temperatura observada. Un ejemplo de estos mecanismos puede ser la retrorreflectancia de la radiación superficial de onda larga por parte de las nubes.

De todos modos, creo que podemos decir que cualquier mecanismo de transferencia de calor no radiativo "debilita" el efecto invernadero. En los famosos diagramas de Trenberth que muestran gráficamente los flujos de energía que participan en el "presupuesto" de energía de la Tierra hecho para un período de tiempo seleccionado, la flecha para el el flujo de calor latente es aproximadamente cuatro veces más grueso que la flecha para el flujo de calor sensible. Creo que este hecho puede verse como un primer indicio de que, contrariamente a su suposición citada anteriormente, el enfriamiento de la superficie de la Tierra por el flujo de calor latente puede desempeñar un papel importante en el clima de la Tierra. La segunda pista puede tomarse del libro de texto citado que afirma inequívocamente que la diferencia entre la temperatura de emisión promedio calculada para una Tierra hipotética con el mismo albedo pero sin atmósfera, que es de aproximadamente 30 °C, y la temperatura superficial promedio observada, que es de aproximadamente 15 °C C debe atribuirse al transporte de calor no radiativo desde la superficie.

Una de las razones por las que publiqué mis preguntas en el sitio de RealClimate fue simplemente la circunstancia de que su punto de vista (que el enfriamiento de la superficie de la Tierra por el flujo de calor latente tiene una importancia insignificante en la regulación del clima de la Tierra) aún es compartido y promovido activamente por algunos científicos. Como ejemplo podría servir una férrea defensa de este punto de vista por parte de los líderes de Czech Globe, un instituto de la Academia de Ciencias de la República Checa, publicado en octubre de 2022 en un periódico checo como respuesta a una crítica pública de su opinión Avex 4/ 2020 sobre el cambio climático.

Sus oponentes criticaron que Avex 4/2020 no dice nada sobre el papel del ciclo del agua en la regulación del clima, y ​​Czech Globe los describió en su respuesta como personas que desean enfriar una habitación cerrada abriendo la puerta de una nevera dispuesta en la habitación.

Personalmente, veo tales argumentos de "habitación cerrada" como un tipo muy desafortunado de "defensa climática", porque difundir argumentos injustos (si entendí correctamente, incluso usted admite que una cierta parte del calor transportado a la atmósfera debe escapar al espacio, porque la Tierra no puede ser considerada de ninguna manera como un sistema termodinámico cerrado en un equilibrio termodinámico) por parte de personas que representan a una institución científica puede, en mi opinión, desacreditar a la ciencia como tal.

Espero que los moderadores de esta discusión den un paso al frente y aclaren que los términos como "equilibrio radiativo", "balance de energía", etc., tal como se usan habitualmente en el contexto de la ciencia del clima, de hecho describen un mero estado estacionario (que todavía es idealizado, porque el „desequilibrio energético de la Tierra" probablemente no sea una excepción causada por la influencia humana, sino más bien una condición habitual del sistema de la Tierra) y no tenga nada que ver con la termodinámica. Desafortunadamente, los moderadores permanecen virtualmente invisibles en este sitio desde que publiqué mi primera pregunta a finales de marzo.

Aunque la proporción mencionada anteriormente del flujo de calor latente y sensible ciertamente refleja la circunstancia de que la mayor parte de la superficie de la Tierra está cubierta por agua, supongo que preguntar si podríamos o no "gestionar" de alguna manera esta proporción puede ser relevante, al menos porque tenemos medios técnicos para ello. Si mitigar la influencia del aumento de la concentración de gases de efecto invernadero sin condensación de esta manera fuera realmente posible, tal vez podría representar una forma alternativa o adicional hacia la mitigación del cambio climático. Podría ser más rápido y / o más barato que otros medios propuestos como la captura directa de dióxido de carbono del aire ambiente (DAC) y podrían tener efectos menos impredecibles que otras propuestas de "geoingeniería" como la creación de aerosoles de sulfato en la atmósfera superior.

En este sentido, veo bastante desafortunado que incluso revistas como Nature publiquen artículos sobre DAC (que personalmente veo como una idea totalmente inútil y potencialmente dañina, debido a los costos exorbitantes que serán inevitables si realmente intentamos lograr la "descarbonización" este manera), mientras que las opciones disponibles actualmente para una gestión activa del agua apenas han atraído la atención.

Volviendo a mis preguntas sobre la precipitación anual total. En vista de las explicaciones anteriores, sigo creyendo que encaja con el calor latente total transferido anualmente desde la superficie de la tierra hacia el espacio. Además, todavía no veo ninguna razón por la cual su valor actual deba considerarse como un parámetro inmutable, o como un parámetro que depende simplemente de la temperatura promedio de la Tierra. Puedo imaginar que necesitamos cierto flujo de calor sensible porque la convección ayuda a mover el vapor de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, pero aún no he encontrado ninguna explicación clara de que la relación actual entre el flujo de calor latente y el flujo de calor sensible ya está en cierto límite natural y no puede ser aumentado por ningún tipo de intervención humana.

Por estas razones, estoy buscando una discusión más profunda sobre estos temas. Como este sitio no permite presentaciones gráficas que a veces pueden apoyar y simplificar significativamente la argumentación, no dude en utilizar el clon de la página de organización mencionada anteriormente que diseñé especialmente para esta discusión y coloque sus argumentos y comentarios allí. Se puede acceder a esta página de organización pública con el título "Foro de debate: Mitigación de olas de calor en entornos urbanos, explotación de energía solar y restauración del ciclo global del agua" utilizando el siguiente enlace para comentar:

https://orgpad.com/s/6jf-rtG8wUP

Estaré muy complacido si los moderadores de esta discusión deciden contribuir también.

SaludosTom