Vesihöyry ilmakehässä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Vesihöyryn kiertokulun logiikka on melkein unohdettu kasvihuonekaasuista keskusteltaessa. Yleensä viitataan siihen, että lämpötilan nousu kasvattaa vesihöyryn määrää. Näihän ei kuitenkaan ole suoraviivaisesti, vaan lämpötila vaikuttaa vain suhteelliseen kosteuteen vakiopaineessa.

Vakiopaineessa astiassa olevalla vedellä ja ilman kosteudella on tasapainotila ja kun mennään ilmakehään, tuo vakiopaine ei juuri muutu, vaan lämpötila saa aikaan hyvin pienen paineen muutoksen, joka käynnistää ilmavirtaukset.

Se paljonko ilmakehä voi sisältää vesihöyryä, on kaiketi riippuvainen siitä, paljonko ilmavirtaukset tuovat kuivempaa ilmaa alueille, jossa haihtumisen edellytykset täyttyy. Jos ilmavirtauksia ei olisi, hakeutuisi vesihöyryn määrä tasapinoon vallitsevan ilmanpaineen kanssa.

Jos nyt luen oikein kostean ilman mollier-käyrästöä, yli +7 asteisen ilman vesisisältö on 6g/kg vakiopaineessa, ja kun esim. wikipedia sanoo ilmakehän sisältävän noin 2g/kg, se vastaa 100% suhteellisella kosteudella -8°C ja kyllästysrajana tuo vastaisi -18°C.

Tuo 2 g tarkottaisi sitä, että vesihöyryn pitäisi olla keskimäärin sellaisessa ilmanalassa, jonka keskilämpötila olisi reilusti pakkasen puolella, tai vaihtoehtoisesti höyrystymisedellytykset ovat rajoitetut.

Onko joku pohtinut asiaa syvällisemmin?

Kommentit (14)

Vierailija

Kaikki tietokonesimulaatiot on nollan arvoisia siihen asti, että ne on verifioitu giganttisessa terraariossa.

Kaikki tulokset on epävirallisia drafteja ja hypoteeseja siihen asti.

Kaikki rahankeruu ja toimet on vailla laillista, uskottavaa perustaa siihen asti.

Kadun mies huomaisi miljardipanostusten hyödyn parantuneina sääennustuksina. Siitähän tässä on kyse. Sään ennustamisesta.
Epäilen että ne ovat mennet hukkaan, koska säätä ei osata ennustaa edes 24h päähän. Teoreettinen maksimi on 7 vrk (kaikki maailman tietokoneet)

o_turunen
Seuraa 
Viestejä10619
Liittynyt16.3.2005

Vesihöyryn osapaine vedenpinnan yläpuolella riippuu ainoastaan lämpötilasta. Ei ole hapen ja typen ja vesihöyryn osapaineilla mitään tekemistä toistensa kanssa. Tämä tarkoittaa sitä, että vettä höyrystyy tyhjäksi pumpattuun astiaan aivan yhtä paljon kuin astiaan, jossa on ilmaa.
Jos astiassa on vesihöyryä lämpötilan määräämä maksimäärä, niin sitten suhtellinen kosteus on 100%. Jos vettä on vähemmän, niin sitten suhteellinen kosteus on alle 100%.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.
Korant: Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Vierailija

Niin, niinhän tuo Wanha Kunnon Termodynamiikka sanoo, kukin kaasu ottaa seoksessa oman osuutensa aivan kuin se olisi yksin siinä !
Sama pätee tavallaan liuoksiinkin, vaikka vesiliuos on suolalla kyllästetty,
liukenee siihen vielä sokeria .

Vierailija

Tein tuossa pienen kokeen kerroskattilalla, johon sain hanasta kokeen alussa 50°C vettä. Huonelämpötila kokeen alussa oli 22°C ja ilman suhteelinen kosteus 37 %, joka vastaa Mollier-diagrammissa noin 6g/kg vesihöyrymäärä. Kokeen aikana kattilan yläpinnan tasolla lämpötila nousi noin 25°C ja suhteellinen kosteus 75 %, joka vastaa noin 15 g/kg vesihöyryä. Tämä siis noin 8 cm korkeudella vedenpinnasta.

Koe on aika hyvin tasapainossa Mollier piiroksen suhteen, kun olettaa, että kattila lauhtui muutaman asteen verran ja tuo 15 g/kg vesihöyrymäärä kohtaa kastepisteen olomuotorajan 20°C ja varsinainen kastepiste lienee vaatii lievää alijäähtymistä.

Käytännössä näin raju lämpötilojen ero, johtaa siihen, ettei synny kuin sumua, koska kastepiste on asettuu erittäin lähelle maan pinnan rajaa. Suotuisa mahdollisuus pilvienmuodostumiseen syntyy, kun haihtuvan pinnan ja siihen virtaavan ilman lämpötila ero on sellainen, että kohoava kostea ilma voi kohota minimissään muutamiin satoihin metreihin, ennenkuin se kohtaa kastepisteen. Tämän edellytyksenä on, ettei suhteellinen kosteus saa nousta liian korkealle.

Silmääni osui jostakin, että jääkaudet ja aavikoituminen liittyvät toisiinsa. Kun katselee Mollier diagrammia http://lvi.tky.fi/mollier.html , niin tulee mieleen, että luonnossa toimivat vesihöyrypumput edellyttävät riittäviä kuivan ilman lähteitä, joina aavikot oletettavasti toimivat. Kylmät yöt ja kirkkaat päivät laittavat pumpun toimimaan ja lisääntyvä pilvisyys alkaa säätämään prosessia.

Mitä enemmän katselen tuota Mollier kaaviota oman vaatimattoman koejärjestelyni pohjalta, sitä vakuuttuneemmaksi tulen, että vesihöyryn kiertokulku luonnossa muodostaa pumpun joka säätää luonnonolotilaa syklisesti pitkällä aikajänteellä, jossa jäätiköillä ja aavikoilla on keskeinen merkitys. Sekä liian kylmä, että liian kuuma aiheutta vesihöyrymäärän vähenemistä ilmakehästä erillaisin mekanismein ja vesihöyryn väheneminen puolestaan alkaa tehostamaan luonnon pumpun toimintaa, joka heilahtelee kuin heiluri näiden kahden arvon välillä pitkällä aikajänteellä.

Vierailija

Onkohan muuten sattuma, että kastepiste käyrän derivaatta on jotakuinkin 1 maapallon keskilämpötilan paikkeilla Celsius asteikolla mitattuna?

Vierailija

Aerosoleilla on rooli pilvien muodostumisessa. Asiaa alkaa tutkimaan myös SERN, joten asia on hieman hakusessa.

http://www.sana.fi/etusivu/ajassa/aeros ... ittotyota/
Hiukkaset vaikuttavat
tulevaisuuteemme

Pienen pienet hiukkaset vaikuttavat niin elämämme laatuun kuin maapallomme tulevaisuuteenkin.
Ensin ne huonot vaikutukset. Tiedämme spraymaalien vaarallisuuden ja pakokaasujen aerosolihiukkaset tunkeutuvat keuhkojemme solukkoihin ja sitä tietä verenkiertoon aiheuttaen pahimmassa tapauksessa sydän- ja hengitystiesairauksia.
Mutta on pienhiukkasilla hyvätkin puolensa.
– Vielä 1990-luvun alussa uskottiin, että ilma lämpenee nopeasti hiilidioksidipitoisuuden lisääntymisen vuoksi. Mutta jo silloin havaittiin, ettei tämä lämpeneminen noudatakaan ennusteita, Markku Kulmala kertoo.
Syyksi havaittiin ilmakehän aerosolit – Ne estävät liiallisen auringon säteilyn pääsemisen maan pinnalle, ja pilviä muodostamalla ne viilentävät maan pintaa, Kulmala kuvaa.
Hän ottaa esimerkin. – Normaalisti pilvi syntyy, kun kosteus on siinä 100 prosentin hujakoilla, jopa hiukan ylikin. Näin siksi, että ilmassa on näitä aerosoleja. Ilman niitä tarvittaisiin ehkä viidensadan prosentin suhteellinen kosteus ennen kuin syntyisi pilviä.

Boltasin

http://www.atm.helsinki.fi aerosolfi.html

Vierailija

Varmaankin aerosoleillakin on jotakin merkitystä, mutta toisaalta vesihöyryn kiertokulku muodostaa maapallon suurimman lämpöpumpun, jonka termodynaamisia ominaisuuksia nämä ilmastomallit eivät tunne kunnolla, mikä seikka myös tunnutaan tunnustettavan.

Tämä vesihöyryllä toimiva lämpöpumppu siirtää koko ajan energiaa maanpinnan tasolta stratosfäärin ylempiin osiin ja käyttöenergian tämä lämpöpumppu ottaa auringon säteilystä. Toisaalta voidaan myös ajatella, että kun vesihöyry lauhtuu ylempänä ilmakehässä, on se tavallaan myös valtava jäähdytyslaite, joka siirtää kylmää ylhäältä alas.

Tämän lämpöpumpun tehoa voidaan arvioida maailman sademäärän perusteella, joka arvioidaan 505000 km3. Kun veden höyrystymislämpö tunnetaan voidaan tästä laskea keskimääräinen teho noin 70 W/m2 (maapallon pinta-alayksikköä kohti), jonka tehon tämä lämpöpumpu siirtää maan- ja merenpinnalta ilmakehään. Jos sademäärät lisääntyvät, kasvaa tuo arvo sademäärän suhteessa ja jos vähentyvät, pienee tuo arvo vastaavasti.

Kun katselee selostuksia näistä simuloiduista ilmastomalleista, huomio kiinnittyy siihen, että vesihöyryn merkitystä ja konvektiota, jolla tuo vesihöyry nousee ylöspäin ei ole voitu tyydyttävästi mallintaa ilmastomallien mallintamisvälineillä. Jos väite, että ilmastomuutos lisää rajusti maapallon sademääriä, pitää paikkansa, lisää se samassa suhteessa tuon lämpöpumpun tehoa, koska veden höyrystyminen vaatii aina vakio määrän energiaa painoyksikköä kohti. Tästä näkökulmasta tuntuu aika kummallista väite, että vesihöyryn kiertokululla ei ole merkitystä sen nopeuden takia maapallon lämpötaloudelle ja että siinä tapahtuvat muutokset voidaan unohtaa merkityksettöminä.

Vierailija

Laskeskelin hiukan lisää tuon veden höyrystymisen jatkoksi.

Kun tiedämme maapallon sademäärän, on periaatteessa mahdollista ratkaista, paljonko sen höyrystyvän veden mukana nousee konvektion mukana muuta ilmaa, jos tiedämme tuon nousevan ilman kosteuspitoisuuden [g vettä/ilmakilo]. Kyseinen luku kuitenkin vaihtelee voimakkaasti riippuen siitä, missä lämpötilassa tuo haihtuminen tapahtuu, joten sen yksikäsitteinen ratkaiseminen on hyvin vaikeata.

Asiaa voisi kuitenkin lähestyä likimääräisesti maapallon keskilämpötilan kautta, joka on noin 14°C. Hyvä arvaus voisi olla, että haihtuvan vesihöyryn suhteellinen kosteus olisi keskimäärin noin 66%, joka vastaisi 14°C 6,5g vesipitoisuutta ilmakiloa kohti. Jos arvaus on likipitäenkään oikea, tarkoittaisi tämä sitä, että vesihöyryn mukana kulkee vuodessa noin 7,8x10^19 kg ilmaa. Soveltamalla tuohon sitten ilman ominaislämpöä 1,01 kJ/kg*K, päästään siihen, että potentiaalinen lauhtumisenergia lämpötilayksikön muutosta kohti olisi luokkaa 2,2x10^16 kWh/K. Kun tuo luku muutetaan tehoksi maapallon pinta-alayksikköä kohti, tullaan lukuun 4,9W/m2 jokaista lämpötila astetta kohti, jonka tämä ilma lauhtuu siinä konvektiokierrossa, jonka se on vesihöyryn mukana.

Tuon lauhtumisen määrän arviointi lämpötila-asteissa on vaikeaa, koska paine ja tiheysolosuhteet muuttuvat sitä mukaan, kun konvektio nostaa ilmaa ylöspäin. Jonkinlainen valistunut arvaus olisi jossakin 10-20°C välillä, ja jos valitsee siitä keskiarvon 15°C, tullaan siihen, että vesihöyryn mukana kulkevan ilman lauhdutusteho olisi jotakuinkin samaa luokkaa kuin itse vesihöyryn eli hiukan runsaat 70W/m2 jaettuna tasaisesti maapallon pinnalle.

Jos siis auringon säteilyteho maanpinnalla on keskimäärin 235 W/m2, jäähdyttää vesihöyryn kierto maan pintaa noin 70W/m2 ja vesihöyryn mukana konvektiossa olevan ilman kierto toisen noin 70 W/m2.

Vierailija

Tuosta tulee mieleen erään magneettikuvaus expertin lausuma kerran televisiossa. Toimittaja kysyi, että eikö tarkempi kuva helpota diagnoosia, johon expertti vastasi, että näin asian luulisi olevan, mutta tarkempi kuva tuo esille melkoisen määrän uusia syitä, joita ei aiemmin kyetty havaitsemaan.

Vaeinaemoeinen
Seuraa 
Viestejä12
Liittynyt29.10.2015

Vesi ei ole ilmakehässä ainoastaan vesihöyrynä, vaan myös vetenä pilvissä, joten veden määrää ilmakehässä ei voida arvioida pelkästään vesihöyryn määrän perusteella. Huomatkaa myös, että pilvet eivät pelkästään varjosta, vaan myös toimivat kasvihuonepeittona. Venus on kauttaaltaan paksun pilvipeiton alla ja silti siellä on yölläkin 400 C lämpötila. Myös maapallolla kuulas pilvetön taivas tietää pakkasyötä ja pilvisenä yönä on lauhempaa. Sekin kannattaa huomioida, että vesi sitoo lämpöenergiaa höyrystyessään, mutta sama höyrystymisenergia vapautuu lämpönä, kun vesihöyry tiivistyy vedeksi. Nojatuolifilosofi ohittaa helposti joko tieten / tietämättään faktoja, jolloin päättely voi johtaa vaihtoehtoiseen totuuteen / totuudenvastaiseen lopputulokseen.

vorrester
Seuraa 
Viestejä615
Liittynyt22.7.2005

Eipä ole tullut pitkään aikaa kirjoiteltua tänne!

Välillä kurkkinut mitä juttuja menossa.

Keskusteluun liittyen miettinyt pilvimuodostuksen merkitystä ilman lämpötilan säätelyssä.

Pilvihän syntyy jos lämpötila ja kastepiste saavuttavat toisensa. Jos lämpötila tai ilman kosteus muuttuu se myös vaikuttaa pilvien muodostukseen.

Ihan lähikuukausina oli uutis artikkeli grönlannin sulamisesta että sitä ei ole tehnyt lämpötila vaan lisääntynyt auringonpaiste. Eli pilviä on ollut vähemmän suodattamassa auringon säteilyä.

Kahta syytä miettinyt

Vähentynyt kosteus: Vesi nousee haihtumalla ilmakehään maanpinnalta ja meristä, Kaupungistuminen ja teho maatalous ei pidä näkyvästä vedestä, eli se imaistaan tehokkaan viemäröinnin ja ojituksen avulla pois. Laajat alueet kuivahtaa minuuteissa ja haihtuminen loppuu nopeasti. Ei ole kaupungeissa nähtävissä ukkoskuuron jälkeen tunteja höyryävää maata kun kosteus ja lätäköt haihtuu.  Pelloilla jää kasvukerrokseen kosteuttava vesi, muu painuu salaojiin . Myös sademetsien hakkaaminen on vähentänyt veden haihtumista "haihdutus kerroksen" puuttumisen takia.

Eli tämä ihmisen toiminta vähentää veden haihtumista muodostamaan uusia pilviä.

Lämpötila: Meillä on vanhaa syntiä jäljellä freonien / CFC yhdisteiden takia. CFC-yhdisteet pilkkovat otsonikerrosta n.100 vuotta kestävän elinkaarensa aikana. Nyt myös havaittu että korvaavat klooriyhdisteet ovat päässeet otsonikerroksen tasolle jossain määrin. Vaikka niiden piti olla turvallisia. yläilmakehän otsonin tärkeä toiminta on suodattaa auringon UV säteitä eri aallonpituisuuksina. Heikompi suodatus CFC vaikutuksesta päästää myös lämpöä sisältävää UV säteilyä alailmakehään maanpintaan asti. Osa suodattuu ja luovuttaa lämpöä pilvikerrokseen.

Tämä UV vaikutus nostaa lämpötiloja pilvikerroksessa ja pilvien muodostus vähenee kun kastepistettä ei muodostu.

Eli kokonaisuutena veikkaan lämpö/kosteus tasapainon muutoksia suuremmaksi syyksi ilmastohäiriöihin kuin sitä nyt arvioidaan olevan.

Aivopierun tunnistaa rivin alun merkistä *

Uusimmat

Suosituimmat