*** Vapor de agua: retroalimentación radiativa

Cita de: metragirta en Miércoles 09 Julio 2008 02:37:05 am

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.

Je, Vigilant. Parece que me has leido el pensamiento. Es lo primero que quise comprobar. Además lo hice a nivel local en Los Rodeos con datos del INM y a nivel global con datos de GISS-NASA y de humedad absoluta y relativa de la página que dejó Antón.

En el caso de Los Rodeos la serie arranca en 1970 y se produce un fuerte calentamiento en los primeros años (hasta aprox 1980) que lleva a una disminución de la HR ya que la humedad absoluta aumenta, mientras  que la presión parcial de vapor de agua permanece casi constante en esos años. El déficit de saturación (evaporación) muestra un llamativo ascenso con una perfecta correlación inversa con la HR que finalmente no aumenta???

A nivel global, como ya sabemos, arrancamos en 1948 con un descenso de las temperaturas que lleva parejo un descenso de la humedad absoluta hasta mediados de los 70. Sin embargo, la presión parcial de vapor de agua desciende más que la humedad absoluta y por tanto también acaba descendiendo la HR. De nuevo el deficit de saturación indica una mayor evaporación que no corrige el descenso de la HR???

Posteriormente, en ambos casos, se produce un calentamiento gradual en el que tanto la presión parcial de vapor de agua como la humedad absoluta parecen ir de la mano y la HR se mantiene más o menos constante.

Cuando pueda dejo las gráficas, pero parece entreverse que en ambos casos esa mayor evaporación se ha traducido en un aumento de las precipitaciones y no en mantener constante la HR.

En cuanto a el IRT... tengo que digerirlo. En cualquier caso, muchas gracias por el esfuerzo. 

Como comentaba en otro tópic, estaba realizando unos nuevos cálculos de la retroalimentación, pero quería esperarme para citar bien la bibliografía e incluir gráficas y más apéndices, pero debido a que ya estáis comentando lo mismo, aprovecho para referenciar rápidamente el borrador y así publicarlo en el foro.

http://www.temps.cat/files/retroalimentacion_0.pdf

PD: Siento no poder atenderos, me tengo que ausentar

He encontrado este documento, en el que miran la variabilidad mensual para ver el efecto del vapor de agua en las temperaturas. Creo que (erróneamente) asumen que la variabilidad mensual de T se debe únicamente al contenido de vapor de agua, porque relacionan contenido de vapor de agua (en 10¹² toneladas) con la temperatura total del efecto invernadero (temperatura de superficie - temperatura efectiva (aplicando un albedo distinto según la estación del año)).

Y de la correlación les sale esta fórmula.

Supongo que será similar a tu cálculo, Vigilant, pero como no sé compararlos , te lo pongo por si te fuera de alguna utilidad para completar/comparar tus cálculos.

Saludos.

PD.- Este otro también parece interesante, aunque no me he entretenido en leerlo...

Por cortesía de Peter Pan, he actualizado el primer post con el siguiente artículo:

- I. M. Held and B. J. Soden (2000): Water vapor feedback and global warming

Añado también la información anterior, que también ha añadido él.

Concretamente es interesante la siguiente relación [F. Rákóczi & Z. Iványi (1999)]:

Tg – Te = 14.817 ln (Wc/10¹²t ) – 4.7318

Introduzco las unidades en el divisor para operar cambios de unidades. Lo cual podemos comparar con la relación que obtuve personalmente:
DT_H2O = 8'64 ºC · ln( 1+P/1mm )

Por lo tanto, debemos usar las mismas unidades, recordad que 1 unidad de 10¹²t de agua equivale a 1'95 mm de "columna de agua", por lo que podemos hacer que:

1/10¹²t ≈ 1/2mm

Tg – Te ≈ 14.817 ln (Wc/2mm) – 4.7318

Así pues, comparando ambas expresiones, obtenemos que:



A mí, sinceramente me gusta mucho más mi fórmula por varias razones:
- El efecto invernadero provocado por el vapor de agua es nulo cuando no hay vapor de agua, lógicamente.
- El efecto invernadero del agua se alcanza rápidamente con los primeros milímetros y luego se satura rápidamente, por lo que ahora, con (23 o 26 mm actuales), la temperatura sube directamente unos 0'3ºC según mi formulita y 0'6ºC según F. Rákóczi & Z. Iványi (1999). Esa discrepancia se debe a que yo he considerado un efecto neto del vapor de agua (integrando la nubosidad, alebdo, etc.), mientras que han considerado (supongo) sólo el efecto directo del vapor de agua, y me parece que no han restado bien el efecto indirecto.

Por lo tanto estoy contento porque dudo mucho que en mis cálculos haya sobrevalorado el efecto del vapor de agua, con lo cual deduzco que los cálculos orientativos que hice de la retroalimentación no son "descabelladamente altos", sino incluso podría ser al contrario. De hecho, en el último artículo que me ha pasado Peter Pan, se ve que el factor neto de retroalimentación del vapor de agua podría ser incluso superior a 2 (recordad que en mi aproximación he integrado todas las relaciones naturales relacionada con el vapor):



En definitiva, a falta de corregir algunos comentarios del cálculo que hice, creo que la estimación del "factor 2" como "efecto neto del vapor" es más que razonable.

Por cierto, a ver si alguien me ayuda a encontrar los datos de "columna de agua media global", de cualquiera de los organismo, por ejemplo del NVAP

http://eosweb.larc.nasa.gov/guide/nvap/images/nvap_figure1.gif

Creo que con "global means total comun vapor water precipitable data" o algo así debería aparecer, pero no lo encuentro. Es que necesito los datos ya integrados, no los valores de rejilla. Gracias

He estado mirando las webs de Sciamachy y el NVAP y parece que hay que solicitarlos por mail 

Sciamachy:
http://www.sciamachy.org/products/index.php?species=H2O

NVAP (NVAP_PW_MERGD_MNTHLY):
http://eosweb.larc.nasa.gov/GUIDE/dataset_documents/base_nvap_dataset.html

Data Access:
Contact Information:
Langley DAAC User and Data Services Office
NASA Langley Research Center
Mail Stop 157D
Hampton, Virginia 23681-2199
USA
Telephone: (757) 864-8656
FAX: (757) 864-8807
E-mail: [email protected]

¿Se lo pedimos a ver si nos los dan? 

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Referencias que he consultado:
Precipitable Water Column Retrieval from GOME Data
First retrieval of global water vapour column amounts from SCIAMACHY measurements
Towards a combined gome, sciamachy and gome-2 global total column water vapour data set

Uno de los puntos debiles de los modelos es que asumen de forma poco critica que a un forzamiento positivo del CO2 le sigue un forzamineto proporcionalmente mucho mayor del vapor de agua.  Y eso es lo que cada dia parece menos evidente.   Al contrario, hay indicaciones que apuntarian en sentido opuesto, a un efecto  autoregulador del vapor de agua que serviria para contrarestar el forzamiento radiativo del CO2.  Esto es  la disminucion de la humedad especifica en la troposfera alta-media.   Que el clima se autoregule tiene sentido, de lo contrario cualquier desequilibrio correria desembocado a una catastrofe inminentey la historia paleoclimatica de la tierra demuestra lo contrario.

No estoy de acuerdo. El efecto radiativo del vapor de agua es claramente positivo siempre, si no fuera así, sería completamente imposible explicar la temperatura actual de la Tierra, en la que hay un efecto invernadero de unso 33 o 35ºC, de los cuales unos 28-30ºC se deben exclusivamente a la retroalimentación positiva del vapor de agua. Es decir, si no existiese retroalimentación postiva, sería imposible que la Tierra estuviera 35ºC más caliente de lo normal, y más aún, nunca se habría alcanzado el invernadero del jurásico, que es de unos 50ºC, 15ºC más que ahora (ver apuntes sobre las relaciones bidireccionales temperatura-CO2).

El vapor de agua no puede frenar el calentamiento principalmente porque la condensación es mayor cuanto mayor es la humedad relativa, es decir cuanto más baja es la temperatura (por la noche, la manta de nubes evita que se enfríe el suelo) o cuando la humedad absoluta aumenta más rápido que la capacidad de contención de aire, sin embargo:

- La evaporación depende: de la humedad relativa, de la luz, del calor
- La capacidad de contención depende: de la temperatura del aire.

Se puede comprovar que la capacidad de contención aumenta más que el vapor, por lo que no puede frenarse la retroalimentación.

Fíjaos que la humedad relativa está bajando en todos los niveles, mientras que la humedad específica aumenta ligeramente en las capas bajas:



Comentarios de metragirta
https://foro.tiempo.com/climatologia/calentamiento+por+efecto+antropogenico+natural-t46476.0.html;msg2024226#msg2024226

Eso se debe claramente a que la capacidad de contención de vapor por parte del aire ha aumentado más que el propio vapor, por lo que la evaporación debería tender a aumentar en los próximos años, aunque siempre con ese desfase y por lo tanto favoreciendo la retroalimentación positiva.

Voy a calcular la capacidad de contención de capor de agua global a partir de la temperatura de cada nivel y lo comprobaremos.

Saludos

Saludos de un recién llegado interesado, que trata de aprender  y de entender.

Tengo una duda que a mí me parece importante. Tal vez lo interpreto mal, pero me parece ver díferencias de partida entre unos autores y otros. Por ejemplo, en lo que pone Vigilant:

Fíjaos que la humedad relativa está bajando en todos los niveles, mientras que la humedad específica aumenta ligeramente en las capas bajas.

Sin embargo, si le entiendo bien a Paltridge (que tenga razón es otra cosa) lo que plantea es que los modelos dan un feedback positivo basicamente porque mantienen una humedad relativa constante en todas las capas de la troposfera, incluidas las altas, según la troposfera se calienta. Y que el feedback no puede ser positivo si en la media / alta troposfera disminuye la humedad absoluta, aunque esta aumentara en las capas bajas.


En sus propias palabras, explicando su último trabajo publicado (Trends in middle- and upper-level tropospheric humidity from NCEP reanalysis data), que ya habéis puesto en el hilo de artículos científicos en contra del calentamiento antropogénico:

The paper did two things:

.../...

(2) It made the point (not an original point, but on the other hand one that is not widely known even among the cognoscenti) that water vapour feedback in the global warming story is very largely determined by the response of water vapour in the middle and upper troposphere. Total water vapour in the atmosphere may increase as the temperature of the surface rises, but if at the same time the mid- to upper-level concentration decreases then water vapour feedback will be negative.

Fuente: http://www.climateaudit.org/?p=5416

La verdad es que aunque recuerdo (más o menos) cual era el razonamiento para lo que afirma, explicado por otro, no me atrevería a citarlo de memoria, y no tengo el dato a mano (1). ¿Tiene Paltridge razón? Porque si la tiene,entonces Vigilant está  describiendo el sintóma de un feedback negativo:

Fíjaos que la humedad relativa está bajando en todos los niveles, mientras que la humedad específica aumenta ligeramente en las capas bajas.

Tampoco entiendo muy bien esto:

No estoy de acuerdo. El efecto radiativo del vapor de agua es claramente positivo siempre, si no fuera así, sería completamente imposible explicar la temperatura actual de la Tierra, en la que hay un efecto invernadero de unos 33 o 35ºC, de los cuales unos 28-30ºC se deben exclusivamente a la retroalimentación positiva del vapor de agua. Es decir, si no existiese retroalimentación postiva, sería imposible que la Tierra estuviera 35ºC más caliente de lo normal,

¿Por qué no puede explicarse un efecto invernadero de 33ºC a 35ºC, por efecto radiativo del vapor de agua (forzamiento) positivo, pero sin retroalimentación positiva? Creo que es lo que plantean todos los Lindzen, Spencer, Gray, etc. O Paltridge mismo en lo que acabo de citar. No sé, puede que estén equivocados, por supuesto, pero no me los imagino diciendo una bobada tan evidente, durante tantos años. Salvo que me haya perdido algo, que siempre puede ser.

En fin, saludos de nuevo, y gracias por mantener un foro tan bueno.

Edito, para precisar:

(1) Nota:

IPCC Fourth Assessment Report (Chapter 8 page 632):

    The radiative effect of absorption by water vapour is roughly proportional to the logarithm of its concentration, so it is the fractional change in water vapour concentration, not the absolute change, that governs its strength as a feedback mechanism. Calculations with GCMs suggest that water vapour remains at an approximately constant fraction of its saturated value (close to unchanged relative humidity (RH)) under global-scale warming (see Section 8.6.3.1). Under such a response, for uniform warming, the largest fractional change in water vapour, and thus the largest contribution to the feedback, occurs in the upper troposphere.

Casualidad.

Esto también promete ser interesante. R. Spencer anuncia la próxima publicación (si le dejan) de sus últimos trabajos sobre feedback en el sistema climático. Nubes.

Extraigo:

To use my favorite example, when researchers have observed that global cloud cover decreases with warming, they have assumed that the warming caused the cloud cover to dissipate. This would be a positive feedback since such a response by clouds would let more sunlight in and enhance the warming.

But what they have ignored is the possibility that causation is actually working in the opposite direction: That the decrease in cloud cover caused the warming…not the other way around. And as shown by Spencer and Braswell (2008 J. Climate), this can mask the true existence of negative feedback.

All 20 of the IPCC climate models now have positive cloud feedbacks, which amplify the small amount of warming from extra carbon dioxide in the atmosphere. But if cloud feedbacks in the climate system are negative, then the climate system does not particularly care how much you drive your SUV. This is an issue of obvious importance to global warming research. Even the IPCC has admitted that cloud feedbacks remain the largest source of uncertainty in predicting global warming.

Significantly, our new work provides a method for identifying which direction of causation is occurring (forcing or feedback), and for obtaining a more accurate estimate of feedback in the presence of clouds forcing a temperature change. The method involves a new way of analyzing graphs of time filtered satellite observations of the Earth (or even of climate model output).

Well…at least I thought it was new way of analyzing graphs. It turns out that we have simply rediscovered a method used in other physical sciences: phase space analysis. This methodology was first introduced by Willard Gibbs in 1901.

.../...

The fact that others have found phase space analysis to be a useful methodology is a good thing. It should lend some credibility to our interpretation. Phase space analysis is what has helped others better understand chaos, along with its Lorenz attractor, strange attractors, etc.

And the fact that we find the exact same structures in the output of the IPCC climate models as we do in the satellite observations of the Earth means that the modelers can not claim our interpretation has no physical basis.

And we can also use some additional buzzwords in the new article…which seems to help from the standpoint of reviewers thinking you know what you are talking about. The new paper title is, “Phase Space Analysis of Forcing and Feedback in Models and Satellite Observations of Climate Variability”.

It just rolls of the tongue, doesn’t it?

Fuente: http://www.drroyspencer.com/2009/03/set-phasers-on-stun/
 

Encima, cachondo, ¿eh?: It just rolls of the tongue, doesn’t it?  

Casualidad.

Citar

And we can also use some additional buzzwords in the new article…which seems to help from the standpoint of reviewers thinking you know what you are talking about. 

... me esta empezando a caer bien este tipo...

Saludos de un recién llegado interesado, que trata de aprender  y de entender.

Tengo una duda que a mí me parece importante. Tal vez lo interpreto mal, pero me parece ver díferencias de partida entre unos autores y otros. Por ejemplo, en lo que pone Vigilant:

Citar

Fíjaos que la humedad relativa está bajando en todos los niveles, mientras que la humedad específica aumenta ligeramente en las capas bajas.

Sin embargo, si le entiendo bien a Paltridge (que tenga razón es otra cosa) lo que plantea es que los modelos dan un feedback positivo basicamente porque mantienen una humedad relativa constante en todas las capas de la troposfera, incluidas las altas, según la troposfera se calienta. Y que el feedback no puede ser positivo si en la media / alta troposfera disminuye la humedad absoluta, aunque esta aumentara en las capas bajas.

Siento no poder dedicar más tiempo a este tema. Estoy realmente muy liado. Pero intentaré hacer una breve explicación:

El vapor de agua aumenta sólo si la precipitación aumenta menos que la evaporación, lógicamente. Lo cual es más complicado de comprobar teóricamente, pero veamos... La ley de Dalton nos dice que la tasa de evaporación aumenta cuando disminuye HR, es decir, cuando aumenta la temperatura. Me explico.

(1) Supongamos e (tensión de vapor) inicialmente constante, entonces si T aumenta, HR disminuye, ya que si aumenta T también aumenta e_s (tensión de saturación), y HR = e/e_s.

(2) Si disminuye HR, aumenta la tasa de evaporación, aumenta la tensión de vapor*, por lo que hay un factor corrector a HR+dHR, donde hemos añadido un diferencial dHR.

(1) y (2)  --> (3) Por lo que por lo que la tasa de evaporación aumenta siempre que sube la temperatura.

*Es decir, si aumenta la tasa de evaporación, aumenta la tensión de vapor, en segundo orden, por lo que eso supone un diferencial corrector para el punto (1). Me explico... aumenta la tensión de vapor, por lo que también aumenta la precipitación (pero siempre existe un desfase temporal de unos 7-10 días), por lo que necesariamente la columna vertical de agua será ligeramente mayor, en definitiva, volvemos al punto (1).

(1)' La tensión de vapor e, es casi constante,  e+de, es decir, añadimos un diferencial de tensión, de, por lo que si T aumenta con un orden superior a ese diferencial (lo cual es seguro por el razonamiento anterior), entonces HR disminuye, pero menos que lo calculado en el punto (1). Y además debemos tener en cuenta el punto (2), es decir, existe una retroalimentación negativa con el HR (no confundir con el forzamiento) -> hay un mecanismo de compensación que evita que HR disminuya cuando éste inicia una disminución!! Ese mecanismo hace que en "desfase" HR siempre sea ligeramente menor, pero tienda a ser constante.

En defintiva, a partir de Dalton podemos asegurar que HR no aumenta cuando aumenta la temperatura, por lo que, aunque aumente la precipitación, siempre habrá más contenido de agua en la atmósfera (a mayor temperatura), con lo cual aumenta el efecto invernadero natural asociado al agua. Además, según me han comentado, los modelos apoyan esa teoría de que HR no aumenta, como resultado, no como suposición.

Saludos

Sobre la supuesta retroalimentación negativa de Lidzen:
http://wattsupwiththat.com/2009/03/30/lindzen-on-negative-climate-feedback/

When temperature fluctuations lead to warmer temperatures, emitted heat radiation should increase, but positive feedbacks should inhibit these emissions by virtue of the enhanced ‘blanketing.’ Given the model climate sensitivities, this ‘blanketing’ should typically reduce the emissions by a factor of about 2 or 3 from what one would see in the absence of feedbacks. If the satellite data confirms the calculated emissions, then this would constitute solid evidence that the model feedbacks are correct.

...

From 1985 until 1989 the models and observations are more or less the same – they have, in fact, been tuned to be so. However, with the warming after 1989, the observations characteristically exceed 7 times the model values. Recall that if the observations were only 2-3 times what the models produce, it would correspond to no feedback. What we see is much more than this – implying strong negative feedback. Note that the ups and downs of both the observations and the model (forced by observed sea surface temperature) follow the ups and downs of temperature (not shown).

Traducción automática

Cuando las fluctuaciones de temperatura presentan máximos, la radiación térmica emitida debería aumentar, pero las retroalimentaciones positivas deben inhibir estas emisiones en virtud de la mejora del 'blanketing. "Dado el modelo de sensibilidades climáticas, esta" blanketing "normalmente debería reducir las emisiones en un factor de alrededor de 2 o 3 de lo que se ve en la ausencia de retroalimentación. Si los datos de satélite confirman las emisiones calculadas y, entonces ello constituiría una sólida evidencia de que el modelo de reacciones son correctas.

...

Desde 1985 hasta 1989 los modelos y las observaciones son más o menos lo mismo - que de hecho, han sido ajustados para que así sea. Sin embargo, con el calentamiento después de 1989, las observaciones característica superior a 7 veces el modelo de valores. Recordemos que si las observaciones son sólo 2da-3ra veces lo que los modelos de producción, que corresponden a ninguna respuesta. Lo que vemos es mucho más que esto - que implica fuerte retroalimentación negativa. Tenga en cuenta que los altibajos de las observaciones y el modelo (forzada por la temperatura superficial del mar observado) siguen los altibajos de la temperatura (no se muestra).

No estoy de acuerdo.
1) Si el modelo se cumpliera significa que es bueno, si no se cumple significa que no es bueno.
2) Si el modelo no se cumple no significa que la retroaliemntación positiva sea falsa, sino simplemente significa que no se está modelizando bien.
3) Para saber si hay retroalimentación positiva, lo que habría que compararse no es "modelo vs realidad" para la emisión exterior, sino lo que habría que hacer es:

Comparar emisión exterior de la Tierra versus emisión de capas bajas, de lal modo que la relación entre el aumento de ambos nos dará la respuesta.

Además puedo deciros que los datos de satélite no son "muy fiables", ya que tienen muchos errorres en cuanto a la correcciones. Por ejemplo: ver esto.

PD: Más adelante calcularé todo eso, que ahora estoy muy liado, sorry.