Category Archives: vetenskap / utbildning

The Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground

Below is a picture of a greenhouse. With one of those you can grew tomatoes in places were it normally is too cold for tomatoes.

greenhouseHow does it work?

The greenhouse is made of glass. Glass is transparent to sunlight (apart from the UV light which is why you don’t get tan / skin cancer in a greenhouse). The heat from the sun can enter the greenhouse but it can’t get out.

How is this related to the atmospheric greenhouse effect with the warming planet and so on?

This story begins in 1824 when Joseph Fourier (when he got bored working on his transforms) noticed that the earth is warmer than its distance from the sun justifies. He suggested that the atmosphere acts as an insulator. As in a glass greenhouse two conditions have to be met for this to work:

  1. The atmosphere has to be transparent to sunlight. If you look up on a clear day you can easily convince yourself that this is indeed the case.
  2. The atmosphere has to be absorbing emission from the earth. This emission is infrared and therefore invisible (the earth is twenty times colder than the sun so the radiation has twenty times longer wavelength or 10 micrometers instead of 500 nanometers). Luckily there are instruments that can measure this and indeed: Some of the elements in the atmosphere, notably CO2 and water vapour do absorb radiation from the earth.

So the atmosphere is a functioning greenhouse. The next step was realizing that humanity can actually make this greenhouse more efficient by emitting CO2. This step was taken in 1896 by Svante Arrhenius who also tried to quantify the effect: On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. He concluded that doubling the amount of CO2 in the atmosphere would increase the temperature of the earth by 5 degrees C.

Following this there has been a long debate (saturation blah blah, aerosols blah blah, clouds blah blah, absorption band widening blah blah, atmospheric layers blah blah) regarding the size of the effect. The interesting thing is that 117 years of scientific debate has changed very little. The latest estimate from the IPCC puts it at 1.5-4.5 degrees C.

Fortunately (from a scientific point of view), we also have experimental data to compare with. Faced with the question: What will happen if we release a thousand billion tons of CO2 into the atmosphere? Mankind has actually gone ahead and done the experiment. A graph with CO2 levels versus temperatures looks like this: (CO2 here, temp here).

temp vs c02

The results can vary a little depending on your starting temperature and how long you think the delay between emissions and temperature rise is (I picked 5 years, a number I got from the same place Irish bankers find bailout estimates) but it doesn’t matter all that much for the end result.

 

 

 

To sum up: We have a scientific theory that has been largely unchanged for 117 years and which is verified by experiment. There are still some important questions of course:

  1. Exactly how big is the effect? Lower or higher than the current 3 degree C estimate?
  2. What is the cost of doing nothing? A temperature increase could be nice for some people and bad for some people.
  3. What is the cost of doing something? Obviously there are some problems associated with changing the worlds energy system.

BUT THERE IS NO EXCUSE FOR LISTENING TO THE TIN FOIL HAT BRIGADE RAMBLE ON ABOUT THE WHOLE THING BEING A HOAX! THEY ARE FLAT EARTHERS AND SHOULD BE TREATED AS SUCH.

Skulder och klimat

Martin Wolf har skrivit en alldeles utmärkt artikel i FT (betalvägg men det går att läsa med registrering). Han gör en intressant jämförelse mellan skulder, där debatten är närmast hysterisk med tal om att vi skuldsätter våra barn, och växthuseffekten, där det råder konsensus om att göra ingenting. Hur påverkar då dessa två problem våra barn?

Skulder innebär att några av våra barn kommer att ha fodringar på andra. Blir skulderna för höga kan dom helt enkelt skrivas av. Dom som ärvt stora tillgångar kommer då att bli sura men det har dom rimligen råd med.

Växthuseffekten innebär att planeten våra barn skall bo på kommer att ha stora miljöproblem.

Att någon kan anse att skulder är ett större problem för våra barn än växthuseffekten är en gåta.

30 miljarder ton är rätt mycket koldioxid

IEA har kommit ut med en rapport som jämför koldioxidutsläpp med producerad energi (SvD, IDG). Så här har det sett ut dom senaste 40 åren (svart kurva är koldioxidutsläpp i miljarder ton per år, blå kurva är energiproduktion i miljarder ton oljeekvivalenter, grön kurva är svart / blå kurva alltså koldioxid / energi).

iea co2

Ökningen av världens koldioxidutsläpp visar inte ens en tendens att minska. Även om det råder debatt om exakt hur mycket världens temperatur ökar när koldioxidhalten i atmosfären ökar så är det ingen tvivel om att den ökar. Förr eller senare leder detta till problem.

Följdaktligen är det bekymmersamt att mängden koldioxidutsläpp per producerad energi inte minskar. Vad beror nu detta på? Går inte tekniken framåt? Såhär säger IEA:

“Coal use expanded elsewhere, particularly in Europe, where coal’s share of the power generation mix increased at the expense of natural gas.”

Världen använder alltså i allt större utsträckning kol för att producera energi, detta är det allra sämsta alternativet. Vad kan då göras? Åter IEA

“At the highest level, it stresses that the true cost of energy must be reflected in consumer prices, through carbon pricing and the phase-out of fossil-fuel subsidies.

Det måste alltså kosta att släppa ut koldioxid och EUs futtiga 3€ per ton räcker inte. Groda.eu håller naturligtvis med.

För övrigt är det intressant att jämföra kvoten mellan koldioxidutsläpp och energi (2.4) med vad man får med enklast möjliga formler för förbränning:

C + O2 -> CO2: 44 gram koldioxid per 12 gram kol, kvoten bilr alltså 3.67

CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O: 44 gram koldioxid per 16 gram metan, kvoten blir alltså 2.75

 

Ersätt alla lärare med Jan Björklund

Dagens citat står Stockholms gymnasiedirektör Marie-Louise Hammer Åberg för. Hon tycker att skolorna borde sluta slösa pengar på lärare.

Skolorna måste titta på antalet tjänster och tjänstefördelningen. Den stora kostnaden är personalen.

Groda.eu har ett förslag för hur vi skall kunna skapa världens bästa skola utan att behöva blanda in dom där jobbiga lärarna som bara vill ha lön hela tiden:

  1. Köp in en storbilds TV till varje skola.
  2. Avskeda alla lärare.
  3. Filma när Jan Björklund förklarar alla ämnen från riksdagshusets balkong.

Har tyska forskare uppfunnit lasern?

En tysk forskargrupp har fått en hel del uppmärksamhet i media med en artikel i Science där dom beskriver hur de har lyckats åstadkomma temperaturer under den absoluta nollpunkten.

Groda.eu’s första tanke var: Har dom återuppfunnit lasern? Negativa Kelvingrader (temperaturer under den absoluta nollpunkten) innebär att höga energinivåer har större sannolikhet att vara populerade än låga energinivåer (inverterad population). Detta är en förutsättning för en fungerande laser.

I en laser rör det sig dock om elektroniska energinivåer, en titt på abstractet visade att det i artikeln rörde sig om energinivåerna för atomernas rörelser:

Absolute temperature is usually bound to be positive. Under special conditions, however, negative temperatures—in which high-energy states are more occupied than low-energy states—are also possible. Such states have been demonstrated in localized systems with finite, discrete spectra. Here, we prepared a negative temperature state for motional degrees of freedom.

För ett system med bara två energinivåer är det hela inte särskilt konstigt. Om båda nivåerna har samma sannolikhet att vara populerade är temperaturen oändligt hög. Trattar man in lite mer energi så det blir ännu varmare slår temperaturen över från oändlig till minus. För system med obegränsat antal energinivåer är det hela omöjligt, eftersom oändlig temperatur då innebär oändlig energi. Groda.eu antar att tyskarna har studerat ett sorts mellantillstånd, med ett begränsat antal energinivåer.