RealClimate: Variaciones no forzadas: mayo de 2023

May 24, 2023

Tomáš Kalisz dice

25 de mayo de 2023 a las 4:31

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

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

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

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

Suena bastante razonable.

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

“Su calor latente tiene, en el mejor de los casos, una contribución menor; como ya indicó Zebra, no elimina el calor al espacio, simplemente lo coloca más arriba en la atmósfera, por lo que el único efecto de enfriamiento sería si se restituyera una fracción mayor del IR. Emitido a esa altura escapó al espacio, pero dudo que haga una gran diferencia”.

Creo que en este tercer punto ambos podéis estar equivocados. Como parece que algunos científicos que se ocupan del clima todavía comparten y difunden la opinión según 3), me encantaría que los temas atrajeran la atención de los moderadores de este sitio de discusión. Como esto aún no ha sucedido, me esforzaré en hacer lo mejor que pueda e intentaré 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 mediante enlace

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

Es posible que vea la historia detrás de mis preguntas en RealClimate. Quizás podría caracterizarse como una "discusión no resuelta sobre el papel del agua en el clima de la Tierra", que traduje en la idea de un "experimento piloto de geoingeniería". En esta página de organización, pongo también algunas referencias que pueden ser relevantes para los temas actualmente discutidos.

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

Imaginemos a 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 promedio de aproximadamente 303 K (30 °C) y una temperatura de la esfera de aproximadamente 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 posibilitada por la 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 hipotética "cubierta de invernadero" como se describe anteriormente) representa claramente un máximo (permítanme llamarlo "límite de invernadero") del efecto invernadero que se puede lograr. bajo una determinada superficie albedo / atmósfera transparencia / insolación. Cualquier mecanismo de transferencia de calor no radiativo actuará como un "enfriamiento de la superficie" adicional y reducirá la temperatura superficial promedio, así como la diferencia respectiva entre la temperatura de la superficie y la temperatura radiativa promedio de la "cubierta" vítrea del invernadero.

Quizás noten mi incertidumbre sobre cómo abordar la ambigüedad del término “efecto invernadero” tal como se utiliza en los medios y en la vida diaria. Creo que sería mejor usar este término únicamente para el efecto en sí, en términos de la diferencia observada entre la temperatura superficial promedio de un planeta y su temperatura promedio de radiación en estado estacionario. Sin embargo, el mismo término se utiliza también 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" se utiliza a veces también para otros mecanismos que causan la diferencia de temperatura observada. Un ejemplo de estos mecanismos puede ser la retrorreflexión de la radiación superficial de onda larga causada por 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" energético de la Tierra elaborado para un período de tiempo seleccionado, la flecha para el flujo de calor latente es aproximadamente cuatro veces más gruesa que la flecha para el flujo de calor sensible. Creo que este hecho puede verse como un primer indicio de que, contrariamente a la suposición citada anteriormente, el enfriamiento de la superficie terrestre por flujo de calor latente puede desempeñar un papel importante en el clima terrestre. La segunda pista puede tomarse del libro de texto citado que afirma inequívocamente que la diferencia entre la temperatura promedio de emisión calculada para una Tierra hipotética con el mismo albedo pero sin atmósfera, que es de aproximadamente 30 °C, y la temperatura promedio observada en la superficie, 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 RealClimate fue simplemente la circunstancia de que algunos científicos todavía comparten y promueven activamente su opinión (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). Como ejemplo podría servir la feroz defensa de esta opinión por parte de los dirigentes del Czech Globe, un instituto de la Academia de Ciencias de la República Checa, publicada 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 guarda absoluto silencio 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 un frigorífico colocado en la habitación.

Personalmente, considero que estos argumentos en "cámaras cerradas" son una forma muy desafortunada de "defensa del clima", porque difundir argumentos injustos (si no entendí bien, incluso usted admite que una cierta parte del calor transportado a la atmósfera debe escapar al espacio, porque la Tierra no puede ser considerada en modo alguno como un sistema termodinámico cerrado en equilibrio termodinámico) por parte de personas que representan a una institución científica puede, en mi opinión, desacreditar la ciencia como tal.

Esperaba que los moderadores de esta discusión dieran un paso al frente y dejaran claro que términos como "equilibrio radiativo", "equilibrio energético", etc., tal como se utilizan habitualmente en el contexto de la ciencia climática, 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 terrestre) y no tiene nada que ver con la termodinámica. Desafortunadamente, los moderadores permanecen prácticamente invisibles en este sitio desde que publiqué mi primera pregunta a finales de marzo.

Aunque la relación mencionada anteriormente entre el 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 relación puede seguir siendo relevante, al menos porque Disponemos de medios técnicos para ello. Si mitigar de esta manera la influencia de la creciente concentración de gases de efecto invernadero sin condensación fuera realmente posible, tal vez podría representar una vía 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 podría tener efectos menos impredecibles que otras propuestas de “geoingeniería”, como la creación de aerosoles de sulfato en la atmósfera superior.

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

Volviendo a mis preguntas sobre la precipitación total anual. En vista de las explicaciones anteriores, sigo creyendo que encaja con el calor latente total transferido anualmente desde la superficie de la Tierra al espacio. Además, todavía no veo ninguna razón por la que su valor actual deba considerarse como un parámetro inmutable o como un parámetro que depende simplemente de la temperatura media de la Tierra. Me imagino que necesitamos cierto flujo de calor sensible porque la convección ayuda a mover el vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera, pero todavía no he encontrado ninguna explicación clara de que la relación actual entre el flujo de calor latente y el flujo de calor sensible ya esté en un cierto límite natural y no puede ser incrementado 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 respaldar 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 las olas de calor en el entorno urbano, explotación de la energía solar y restauración del ciclo global del agua" mediante el siguiente enlace para realizar comentarios:

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

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

SaludosTom