*** Vapor de agua: retroalimentación radiativa

Cita de: anton en Domingo 06 Julio 2008 18:51:42 pm

Y los movimientos de los océanos pueden tener inercias de décadas, siglos y hasta de milenios.

Justo eso es lo que quiero decir, solo que Antón lo explica mejor.

La inercia térmica sirve para que los oceanos tarden más en calentarse y en enfriarse, con la presencia de una fuente o sumidero de calor. Pero la inercia térmica no puede provocar un calentamiento natural.

Además, si los oceanos se están calentando menos que los continentes y la baja troposfera es porque los oceanos están "absorbiendo" calor. Recordad que el calor se mueve de las masas de mayor temperatura a las masas de menor temperatura, y por tanto los oceanos no pueden ser fuente de calor en el momento en que su temperatura es menor.

Lo único que pueden hacer los oceanos es redistribuir el calor, así como aportar más vapor de agua que, a su vez incrementa el Efecto Invernadero.

No sé, a mí me parece que es así.

Saludos

Cita de: metragirta en Domingo 06 Julio 2008 18:56:03 pm

Cita de: anton en Domingo 06 Julio 2008 18:51:42 pm

Y los movimientos de los océanos pueden tener inercias de décadas, siglos y hasta de milenios.

Justo eso es lo que quiero decir, solo que Antón lo explica mejor.

La inercia térmica sirve para que los oceanos tarden más en calentarse y en enfriarse, con la presencia de una fuente o sumidero de calor. Pero la inercia térmica no puede provocar un calentamiento natural.

Además, si los oceanos se están calentando menos que los continentes y la baja troposfera es porque los oceanos están "absorbiendo" calor. Recordad que el calor se mueve de las masas de mayor temperatura a las masas de menor temperatura, y por tanto los oceanos no pueden ser fuente de calor en el momento en que su temperatura es menor.

Lo único que pueden hacer los oceanos es redistribuir el calor, así como aportar más vapor de agua que, a su vez incrementa el Efecto Invernadero.

No sé, a mí me parece que es así.

Saludos

No Vigilant. Una cosa es que la temperatura suba más en tierra y otra que ésta sea superior que en los océanos.

La temperatura media de los océanos es 0,8º C superior a la del aire que está por encima de éstos. En un balance neto, el aire jamás podrá calentar los océanos, ya que, tal como has dicho tú mismo, el calor se mueve de las masas de mayor temperatura a las masas de menor temperatura. Además, la energía necesaria para elevar la temperatura de una capa de agua de 1 cm de espesor en 1°C, es suficiente para incrementar la temperatura de una capa de aire de 31 m en la misma cantidad.

De ahí que suba más la temperatura en los continentes y en la troposfera, por la menor capacidad calorífica del aire. Son los océanos la fuente de calor y no al revés.  Y este calor, además de estar influido directamente por la radiación solar, puede estar influido también por la circulación termohalina, y por tanto reflejar procesos que lleven transcurriendo decenas e incluso centenares de años; procesos mágicos, que hacen que varíen su temperatura en escalas multidecadales de ciclos de unos 70 años, que pueden superponerse entre sí como ha ocurrido con AMO y PDO en los últimos 50 años. Realmente son 45 (1955-2000). Ahora están desacopladas, por eso en los últimos 10 años no hay tendencia alguna.   

La temperatura media de los océanos es 0,8º C superior a la del aire que está por encima de éstos.

Pero, si no me equivoco, eso es una "diferencia climática de equilibrio", es decir, el equilibrio (flujo neto = 0) no se alcanza cuando la diferencia de temperaturas entre el aire y los oceanos es cero, sino cuando es 0'8ºC, por razones de convección (e hidrostática).

Si los continentes se calienten más rápido que los oceanos efectivamente se debe a que el suelo tiene menos capacidad calorífica, pero ambos sistemas se calientan sobretodo por absorción de la radiación. Además, la emisión en onda larga de los oceanos y de la atmósfera queda "retenida" en la atmósfera, por lo que parte es reemitida hacia la superficie.

Hay que diferenciar "contacto térmico" (el equilibrio se alcanza a igual temperatura) de "interacción termodinámica" en la que los equilibrios se alcanzan cuando los flujos de masa y energía son estacionarios (balance neto es cero). En este sentido estricto, está habiendo un flujo de energía anómalo de la atmósfera a los oceanos en forma de onda larga, lo que se conoce como incremento del efecto invernadero.

No sé si me he explicado bien.

Supongo que sí te has explicado bien. Otra cosa es que yo me haya enterado de algo. La verdad es que me he quedado cual Coriolis en el polo. 

Sigo sin entender cómo la atmósfera puede calentar los mares.

Supongo que sí te has explicado bien. Otra cosa es que yo me haya enterado de algo. La verdad es que me he quedado cual Coriolis en el polo. 

Sigo sin entender cómo la atmósfera puede calentar los mares.

Resumiendo mucho, los oceanos reciben dos aportaciones energéticas, la luz VIS solar y la luz IRT de la atmósfera. A su vez, la atmósfera aproximadamente recibe sólo la luz IRT de los oceanos+tierra, ya que la atmósfera es prácticamente transparente a la luz VIS solar. Todo eso sin contar el flujo de calor sensible y latente procedente de los oceanos y continentes hacia la atmósfera. En cualquier caso, la clave está en que incrementando la capacidad invernadero de la atmósfera, los oceanos reciben una mayor fracción de luz IRT de la atmósfera, además de recibir la cantidad aproximadamente 'constante' de luz VIS solar, a no ser que disminuya la transmisividad atmosféria o incremente el albedo de la atmósfera.

En definitiva, hay muchos flujos que intervienen en intercabiar calor entre los diferentes elementos del clima, y esos intercambios no se reducen únciamente al flujo de convección o al de conducción de Furier que dependen de la diferencia de temperaturas entre otras cosas, sino que por ejemplo también tenemos el flujo de radiación atmosférico, que es un elemento adicional que modifica la temperatura de equilibrio de los oceanos, a pesar de que estos estén más calientes.

Saludos

Cita de: metragirta en Lunes 07 Julio 2008 22:38:28 pm

Supongo que sí te has explicado bien. Otra cosa es que yo me haya enterado de algo. La verdad es que me he quedado cual Coriolis en el polo. 

Sigo sin entender cómo la atmósfera puede calentar los mares.

Resumiendo mucho, los oceanos reciben dos aportaciones energéticas, la luz VIS solar y la luz IRT de la atmósfera. A su vez, la atmósfera aproximadamente recibe sólo la luz IRT de los oceanos+tierra, ya que la atmósfera es prácticamente transparente a la luz VIS solar. Todo eso sin contar el flujo de calor sensible y latente procedente de los oceanos y continentes hacia la atmósfera. En cualquier caso, la clave está en que incrementando la capacidad invernadero de la atmósfera, los oceanos reciben una mayor fracción de luz IRT de la atmósfera, además de recibir la cantidad aproximadamente 'constante' de luz VIS solar, a no ser que disminuya la transmisividad atmosféria o incremente el albedo de la atmósfera.

En definitiva, hay muchos flujos que intervienen en intercabiar calor entre los diferentes elementos del clima, y esos intercambios no se reducen únciamente al flujo de convección o al de conducción de Furier que dependen de la diferencia de temperaturas entre otras cosas, sino que por ejemplo también tenemos el flujo de radiación atmosférico, que es un elemento adicional que modifica la temperatura de equilibrio de los oceanos, a pesar de que estos estén más calientes.

Saludos

Vigilant,

si no me equivoco, la potencia de luz solar que llega actualmente a ras de tierra es un 10% menor que hace 100 años, por el efecto de la teoria del oscurecimiento global.
Según los estudios del tema, los W/m2 del sol han bajado un 10% en el ultimo siglo.
Esa energía es absorvida por el hollín y demás particulas de las capas bajas de la atmósfera, cosa que implica una subida de temperaturas en las capas bajas.

Eso contradeciría tu teoría.

saludos

Sigo sin verlo. Me parece insuficiente a todas luces.

La temperatura media global a nivel de superficie se ha elevado en 0,75 ºC desde 1900 hasta la actualidad. La temperatura superficial del Atlántico Norte lo ha hecho en 0,55 ºC en el mismo periodo. La energía necesaria para producir ese aumento en el mar es del orden de 3400 veces superior a la necesaria para aumentar la temperatura del aire. Si tal como has dicho en diversas ocasiones un forzamiento radiativo de 2 W/m2 causado por los GEIs ha supuesto un aumento de aprox 0,5 ºC en la temperatura del aire, en el Atlántico habría supuesto una auténtica ridiculez. Podemos buscar los procesos que queramos:  luz IRT, vientos, etc; lo único que puede subir así la temperatura del mar es la radiación solar y/o procesos internos mediante la circulación termohalina. Con cualquier otro factor no salen los números.     

Como siempre se puede argumentar que el tiempo de residencia del vapor de agua en la atmósfera es muy corto (10 días) y que por tanto el aumento de las temperaturas no puede explicarse por un aumento de las temperaturas de los océanos. Pero lo que no se ha dicho es que en tan solo 15 días se alcanza  de nuevo el 90% del valor anterior y que en 50 días estamos en el 99% y eso suponiendo que lo eliminásemos todo de golpe y porrazo, algo que no ocurre en la realidad. Es decir, es un equilibrio continuo y si suben las temparturas de los océanos, en el nuevo equilibrio la cantidad de vapor de agua será superior, ya que la evaporación depende de la tempertaura del océano, y por tanto lo será también la temperatura en la atmósfera.

De ahí las subidas/bajadas de temperaturas a nivel global en Niños/Niñas que sería la manifetación multianual de los ciclos multidecadales.

Por otra parte pongo seriamente en duda el efecto de retroalimentación radiativa del vapor de agua por un aumento de la temperatura superficial por efecto de los GEIs. Este ocurrira únicamente si la temperatura de los oceános lo permiten, ya que la evporación y por tanto el aumento del vapor de agua dependen de la temperatura del agua y no de la del aire. Algo que ya vimos entre 1945 y 1975,  con un crecimiento continuo de los GEIs y un descenso de las temperaturas a nivel global, como consecuencia del descenso de las temperaturas de los océanos. El vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero. 

Cita de: vigilant en Martes 08 Julio 2008 01:24:09 am

Cita de: metragirta en Lunes 07 Julio 2008 22:38:28 pm

Supongo que sí te has explicado bien. Otra cosa es que yo me haya enterado de algo. La verdad es que me he quedado cual Coriolis en el polo. 

Sigo sin entender cómo la atmósfera puede calentar los mares.

Resumiendo mucho, los oceanos reciben dos aportaciones energéticas, la luz VIS solar y la luz IRT de la atmósfera. A su vez, la atmósfera aproximadamente recibe sólo la luz IRT de los oceanos+tierra, ya que la atmósfera es prácticamente transparente a la luz VIS solar. Todo eso sin contar el flujo de calor sensible y latente procedente de los oceanos y continentes hacia la atmósfera. En cualquier caso, la clave está en que incrementando la capacidad invernadero de la atmósfera, los oceanos reciben una mayor fracción de luz IRT de la atmósfera, además de recibir la cantidad aproximadamente 'constante' de luz VIS solar, a no ser que disminuya la transmisividad atmosféria o incremente el albedo de la atmósfera.

En definitiva, hay muchos flujos que intervienen en intercabiar calor entre los diferentes elementos del clima, y esos intercambios no se reducen únciamente al flujo de convección o al de conducción de Furier que dependen de la diferencia de temperaturas entre otras cosas, sino que por ejemplo también tenemos el flujo de radiación atmosférico, que es un elemento adicional que modifica la temperatura de equilibrio de los oceanos, a pesar de que estos estén más calientes.

Saludos

Vigilant,

si no me equivoco, la potencia de luz solar que llega actualmente a ras de tierra es un 10% menor que hace 100 años, por el efecto de la teoria del oscurecimiento global.
Según los estudios del tema, los W/m2 del sol han bajado un 10% en el ultimo siglo.
Esa energía es absorvida por el hollín y demás particulas de las capas bajas de la atmósfera, cosa que implica una subida de temperaturas en las capas bajas.

Eso contradeciría tu teoría.

saludos

Yo no veo ninguna contraicción entre ambos textos

Por otra parte pongo seriamente en duda el efecto de retroalimentación radiativa del vapor de agua por un aumento de la temperatura superficial por efecto de los GEIs. Este ocurrira únicamente si la temperatura de los oceános lo permiten, ya que la evporación y por tanto el aumento del vapor de agua dependen de la temperatura del agua y no de la del aire. Algo que ya vimos entre 1945 y 1975,  con un crecimiento continuo de los GEIs y un descenso de las temperaturas a nivel global, como consecuencia del descenso de las temperaturas de los océanos. El vapor de agua es el principal gas de efecto invernadero. 

Míralo de este modo: Al aumentar la temperatura de la atmósfera baja la humedad relativa del aire, por lo que aumenta la evaporación y con ello aumenta la humedad específica, por lo que al final la humedad relativa se mantiene o disminuye ligeramente.

Además, insisto en que hay un flujo de energía de onda larga de la atmósfera hacia los oceanos.

Sigo sin verlo. Me parece insuficiente a todas luces.

La temperatura media global a nivel de superficie se ha elevado en 0,75 ºC desde 1900 hasta la actualidad. La temperatura superficial del Atlántico Norte lo ha hecho en 0,55 ºC en el mismo periodo. La energía necesaria para producir ese aumento en el mar es del orden de 3400 veces superior a la necesaria para aumentar la temperatura del aire. Si tal como has dicho en diversas ocasiones un forzamiento radiativo de 2 W/m2 causado por los GEIs ha supuesto un aumento de aprox 0,5 ºC en la temperatura del aire, en el Atlántico habría supuesto una auténtica ridiculez. Podemos buscar los procesos que queramos:  luz IRT, vientos, etc; lo único que puede subir así la temperatura del mar es la radiación solar y/o procesos internos mediante la circulación termohalina. Con cualquier otro factor no salen los números.     

Eso es parcialmente incorrecto. La ley terodiámica de "mezcla de masas calientes" es totalmente diferente a la ley termodinámica de Stephan-Boltzmann. Teóricamente los 2W/m² calientan igual para todos los cuerpos (negros), y por tanto calentarían igual en agua que tierra si la emisividad fuese igual; sin embargo la emisividad es ligeramente diferente.

Suponiendo que la energía que reciben los oceanos es igual a la que reciben los continentes y el aire, y sin tener en cuenta los flujos de energía no radiativa (sensble, latente, etc.), en primera aproximación el calentamiento global viene dado por la variación de las siguientes expresiones:

abs_{TOTAL ocean} ·E = e_{IRT ocean}· s·T⁴_ocean
abs_{TOTAL contin} ·E = e_{IRT continen}· s·T⁴_contin
abs_{TOTAL aire} ·E= e_{IRT aire}· s·T⁴_aire

Donde E es la energía radiativa total que incide sobre los oceanos, los continentes y el aire superficial. E = solar + IRT.
Donde 'abs' es la absortividad y 'e' es la emisividad. Nótese que he distinguido la emisividad para el IRT, ya que los cuerpos a temperatura ordinaria emiten luz a la banda del IR térmico, mientras que absorben en todas las longitudes de onda.

La absortividad en el IRT es igual a la emisividad en el IRT, mientras que en las bandas solares, la absortividad se calcula tomando 1-r-t, donde r es la reflectividad y t es la transmisividad. La transmisividad de los continentes y de los oceanos (en su conjunto profundo) lo tomaremos como cero. Sin embargo para el aire la transmisividad en el visible es muy importante, por lo que la absortividad del aire la mediremos directamente.

- Emisividad
- Reflectividad
- Absortividad del aire (ver este también)

Ahora sigo.

Hasta ahí de acuerdo, ¿no?

Ahora vamos a darle numeritos orientativos. Aproximadamente la energía radiativa que incide sobre las superficies (oceánica, coninental y aérea-superficial) es una suma de la energía centrada en la zona del visible (debida al sol y reflexiones difusas o especulares) y una energía centrada en la zona del térmico (debida a la emisión de la atmósfera global y la reemisión por efecto invernadero de la radiación emitida por la superficie y reemitida en la atmósfera hacia abajo). Vamos a suponer que esa energía que llega a 0 metros es igual independiente de lo que hay debajo de 0 metros (agua, aire o tierra)

E = E_VIS + E_IRT

Por tanto:

0'95·E_VIS + 0'99·E_IRT = 0'99· s·T⁴_ocean
0'80·E_VIS + 0'97·E_IRT = 0'97· s·T⁴_contin
0'10·E_VIS + 0'60·E_IRT = 0'60· s·T⁴_aire

Suponiendo que la energía de la banda del visible no ha cambiado en los últimos 40 años, el calentamietno de los oceanos viene dado por la ecuación:

 T⁴_{ocean fin} - T⁴_{ocean inic} = ΔE_IRT / s

Donde ΔE_IRT es el forzamiento radiativo de la atmósfera y 's' es la constante de Stephan-Boltzmann.

Sin embargo, parte de esa energía se emplea en evaporar, lo cual consume energía de los oceanos, por lo que se calientan "ligeramente" menos que lo que sugiere esa expresión. Otra parte de energía se usa en la convección y otros movimientos de geofluidosm es decir, no toda la energía absorbida se usa en reemitirla hacia el espacio, sino que parte de ella se emplea en la termodinámica de geofluidos (sin embargo podemos suponer que esa proporción de energía no radiativa no ha cambiado apreciablemente en los últimos 40 años).

No sé si me explico. Estoy simplificando mucho para no hacer muy pesado este hilo, ya que los balances de energía no son un tema sencillo. Pero conste que a pesar de la sencillez de mis cálculos, he procurado no faltar al rigor científico.

Saludos