Trudne rozmowy z ChatGPT - cz. 4
O roli pary wodnej i słońca w efekcie cieplarnianym
Czwarta część rozmowy dotyczącej roli pary wodnej i słońca w efekcie cieplarnianym.
Część czwarta – jaka jest rola pary wodnej i słońca
Pytanie: Wracając do gazów cieplarnianych - jaka jest rola pary wodnej w efekcie cieplarnianym?
ChatGPT: Para wodna odgrywa kluczową rolę w naturalnym efekcie cieplarnianym i jest najbardziej obfitym gazem cieplarnianym w atmosferze Ziemi. Jej obecność jest fundamentalna dla utrzymania temperatury na poziomie umożliwiającym życie na naszej planecie. Para wodna przyczynia się do efektu cieplarnianego w następujący sposób:
Absorpcja promieniowania podczerwonego: Para wodna pochłania część promieniowania podczerwonego (ciepła) emitowanego przez powierzchnię Ziemi, które inaczej uciekłoby w przestrzeń kosmiczną. Absorbowane ciepło jest następnie reemitowane we wszystkich kierunkach, w tym z powrotem w kierunku powierzchni Ziemi, co przyczynia się do ocieplenia atmosfery.
Sprzężenie zwrotne: Para wodna działa przez mechanizm sprzężenia zwrotnego z innymi gazami cieplarnianymi, takimi jak CO2. Wzrost temperatury spowodowany emisjami CO2 prowadzi do zwiększenia parowania wody, co z kolei zwiększa stężenie pary wodnej w atmosferze i dodatkowo wzmacnia efekt cieplarniany. Jest to pozytywne sprzężenie zwrotne, ponieważ większa ilość pary wodnej prowadzi do dalszego wzrostu temperatury.
Chmury: Para wodna jest również odpowiedzialna za formowanie chmur, które mogą mieć zarówno efekt ogrzewający, poprzez absorpcję i reemisję promieniowania podczerwonego, jak i chłodzący, poprzez odbijanie światła słonecznego z powrotem w przestrzeń. Wpływ chmur na klimat jest złożony i zależy od ich rodzaju, wysokości i innych czynników.
Warto zauważyć, że choć para wodna jest potężnym gazem cieplarnianym, jej stężenie w atmosferze jest w dużej mierze determinowane przez temperaturę atmosfery (tj. jest efektem, a nie przyczyną obecnego globalnego ocieplenia). Inne gazy cieplarnianie, takie jak CO2, CH4 i N2O, mają dłuższy czas życia w atmosferze i są emitowane bezpośrednio przez działalność ludzką, co czyni je głównymi celami polityki klimatycznej mającej na celu ograniczenie globalnego ocieplenia.
Pytania: Piszesz: "Para wodna odgrywa kluczową rolę w naturalnym efekcie cieplarnianym i jest najbardziej obfitym gazem cieplarnianym w atmosferze Ziemi." Jaki jest jej procentowy udział w efekcie cieplarnianym?
ChatGPT: Para wodna jest najważniejszym gazem cieplarnianym w atmosferze Ziemi i odpowiada za znaczną część naturalnego efektu cieplarnianego. Jej procentowy udział w całkowitym naturalnym efekcie cieplarnianym jest przedmiotem badań naukowych, ale ogólnie uznaje się, że para wodna wraz z chmurami odpowiada za około 50% do około 75% naturalnego efektu cieplarnianego. Pozostała część przypisywana jest innym gazom cieplarnianym, takim jak dwutlenek węgla (CO2), metan (CH4), podtlenek azotu (N2O) i fluorowane gazy cieplarniane.
Warto zaznaczyć, że para wodna działa w atmosferze poprzez mechanizm sprzężenia zwrotnego: wzrost temperatury powoduje zwiększenie parowania wody, co z kolei zwiększa stężenie pary wodnej w atmosferze, wzmacniając efekt cieplarniany. Chociaż para wodna ma kluczowe znaczenie dla efektu cieplarnianego, jej koncentracja jest regulowana przez temperaturę atmosfery i nie jest bezpośrednio kontrolowana przez działalność ludzką, w przeciwieństwie do CO2 i innych gazów cieplarnianych emitowanych przez spalanie paliw kopalnych i inne procesy przemysłowe.
Pytanie: Piszesz, że uznaje się iż "para wodna wraz z chmurami odpowiada za około 50% do około 75% naturalnego efektu cieplarnianego." Kto uznaje i jak się mają do tego badania Dr Wallace Broeckera, który tak widział antropogeniczny (spowodowany przez człowieka) wkład w "efekt cieplarniany" (wyrażony jako % całości - włączając w to parę wodną): 95% wkładu w efekt cieplarniany to para wodna (z czego człowiek wytwarza zaledwie 0,001%), CO2 to 3,618% (człowiek produkuje 0,117%), metan to 0,360% (wkład człowieka to 0,066%), tlenek azotu – 0,950% (człowiek 0,047%), inne gazy cieplarniane jak chlorofluorowęglowodory – 0,072% (wytwarzane przez ludzi – 0,047%). Za efekt cieplarniany w 99,72% odpowiada natura a wkład człowieka to zaledwie 0,28%.
ChatGPT: Dr Wallace Broecker był pionierem w dziedzinie nauk o klimacie i miał znaczący wkład w zrozumienie naturalnych i antropogenicznych procesów wpływających na klimat Ziemi. Jego prace często koncentrowały się na cyklu węglowym, zmianach klimatycznych i ich długoterminowym wpływie na środowisko. Przypisywanie konkretnych procentowych wkładów do efektu cieplarnianego poszczególnym gazom, w tym roli pary wodnej, oraz rozróżnianie między wkładami naturalnymi a antropogenicznymi, jest jednak przedmiotem bieżących badań i dyskusji wśród naukowców.
Współczesne nauki o klimacie uznają, że para wodna jest głównym gazem cieplarnianym w atmosferze i odgrywa kluczową rolę w naturalnym efekcie cieplarnianym, ale również podkreślają, że jej obecność i cykl w atmosferze są silnie zależne od temperatury. To oznacza, że wzrost stężenia innych gazów cieplarnianych, takich jak CO2, CH4 i N2O, prowadzi do wzrostu temperatury, która z kolei może zwiększać ilość pary wodnej w atmosferze, co działa jako sprzężenie zwrotne wzmacniające efekt cieplarniany.
Należy jednak zwrócić uwagę, że różne źródła mogą podawać różne szacunki dotyczące procentowego wkładu poszczególnych gazów cieplarnianych do efektu cieplarnianego, a także wkładu antropogenicznego. Współczesne badania i raporty, takie jak te publikowane przez Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu (IPCC), podkreślają znaczący wpływ działalności ludzkiej na wzrost stężenia gazów cieplarnianych w atmosferze, zwłaszcza CO2 związane z paleniem paliw kopalnych, i jego rolę w obserwowanym globalnym ociepleniu.
Podsumowując, choć natura odpowiada za znaczną część efektu cieplarnianego, szczególnie poprzez obieg pary wodnej, to wzrost stężenia antropogenicznych gazów cieplarnianych ma kluczowe znaczenie dla tempa i skali obserwowanych zmian klimatycznych. Działalność ludzka, choć stanowi niewielką część całkowitych emisji gazów cieplarnianych w skali geologicznej, ma znaczący wpływ na klimat, szczególnie w kontekście ostatnich dekad.
Pytanie: Cały czas cytujesz wypowiedzi IPCC, który opiera się głownie na modelach i może się mylić, jak twierdzi wielu naukowców. Czy podany przez Dr Wallace Broeckera procentowy udział pary wodnej w efekcie cieplarnianym jest prawidłowy?
ChatGPT: W dyskusji o roli pary wodnej w efekcie cieplarnianym i udziale poszczególnych gazów cieplarnianych, ważne jest zwrócenie uwagi na różne źródła naukowe i sposoby ich interpretacji. Wypowiedzi i badania Dr. Wallace'a Broeckera miały ogromny wpływ na rozwój nauk o klimacie i zrozumienie globalnego cyklu węglowego. Jego prace często podkreślały znaczenie pary wodnej oraz CO2 w regulowaniu klimatu Ziemi.
Szacunki dotyczące procentowego udziału pary wodnej w efekcie cieplarnianym, które przypisuje się Dr. Broeckerowi, mogą różnić się od współczesnych konsensusów naukowych reprezentowanych przez instytucje takie jak IPCC. IPCC, opierając się na licznych badaniach i modelach klimatycznych, wskazuje na złożoność efektu cieplarnianego, gdzie para wodna odgrywa kluczową rolę, ale jej wpływ jest także wzmacniany przez emisje innych gazów cieplarnianych pochodzenia antropogenicznego, takich jak CO2, CH4 i N2O.
Ważne jest, by rozumieć, że para wodna działa w atmosferze poprzez mechanizmy sprzężeń zwrotnych, które są zależne od temperatury. Wzrost stężenia CO2 i innych gazów cieplarnianych powoduje ocieplenie, które zwiększa zdolność atmosfery do zatrzymywania większej ilości pary wodnej, co dalej wzmacnia efekt cieplarniany – jest to tzw. sprzężenie zwrotne pary wodnej.
Podane przez Ciebie wartości, przypisywane Dr. Broeckerowi, wskazujące na dominującą rolę pary wodnej w efekcie cieplarnianym i minimalny antropogeniczny wkład w ten proces, mogą być przedstawione w sposób uproszczony i nie oddają pełnej złożoności interakcji w systemie klimatycznym. Współczesne badania podkreślają, że choć para wodna jest głównym gazem cieplarnianym, to antropogeniczne emisje CO2 i innych gazów mają kluczowe znaczenie dla obserwowanych zmian klimatycznych, ponieważ inicjują one wzrost temperatury, który następnie prowadzi do zwiększenia koncentracji pary wodnej i intensyfikacji efektu cieplarnianego.
Podsumowując, rola pary wodnej w efekcie cieplarnianym jest kluczowa, ale jej wpływ nie może być rozpatrywany izolowanie od wpływu gazów cieplarnianych emitowanych przez działalność ludzką. Wkład antropogeniczny, chociaż proporcjonalnie mniejszy w kontekście bezpośrednich emisji, ma znaczący wpływ na system klimatyczny przez indukowanie sprzężeń zwrotnych, które wzmacniają naturalny efekt cieplarniany.
Pytanie: Widzę olbrzymią sprzeczność w tym co piszesz - z jednej strony przytaczasz, że para wodna jest głównym gazem cieplarnianym, a jednocześnie przyznajesz, że "sama w sobie całkowita redukcja antropogenicznych emisji wszystkich głównych gazów cieplarnianych przy ich obecnych śladowych zawartościach w atmosferze nie gwarantuje bezpośredniego zmniejszenia globalnej temperatury o 1,5 stopnia Celsjusza". To w jaki sposób logicznie wytłumaczyć, że antropogeniczne emisje CO2 i innych gazów mają kluczowe znaczenie dla obserwowanych zmian klimatycznych? Że przy tak małym oddziaływaniu "inicjują one wzrost temperatury"? Czemu pomijasz rolę słońca?
ChatGPT: Rozumiem, że kwestie te mogą wydawać się sprzeczne, ale pozwól, że postaram się wyjaśnić, jak te elementy łączą się w zrozumieniu zmian klimatycznych.
Rola pary wodnej: Para wodna jest faktycznie głównym gazem cieplarnianym i naturalnie występującym komponentem efektu cieplarnianego, który pomaga utrzymać ciepło w atmosferze. Jednakże, zawartość pary wodnej w atmosferze jest w dużym stopniu zależna od temperatury – cieplejsze powietrze może zawierać więcej pary wodnej. Wzrost stężenia CO2 i innych gazów cieplarnianych pochodzenia antropogenicznego powoduje początkowe ocieplenie, które zwiększa zdolność atmosfery do zatrzymywania pary wodnej, co z kolei wzmacnia efekt cieplarniany – jest to mechanizm sprzężenia zwrotnego.
Wpływ antropogenicznych emisji CO2: Chociaż procentowy udział antropogenicznego CO2 (i innych gazów cieplarnianych) w atmosferze może wydawać się niewielki, ma on dysproporcjonalnie duży wpływ na bilans energetyczny Ziemi. CO2 ma długotrwały wpływ na klimat, ponieważ pozostaje w atmosferze przez setki, a nawet tysiące lat, kumulując się i stopniowo zwiększając efekt cieplarniany. To właśnie dlatego, mimo że jego bezpośrednie stężenie jest „śladowe”, jego długotrwała obecność i akumulacja mają kluczowe znaczenie.
Rola Słońca: Słońce jest podstawowym źródłem energii dla systemu klimatycznego Ziemi, a jego aktywność wpływa na klimat. Jednakże, obserwowane zmiany klimatyczne, szczególnie te odnotowane w ostatnich dziesięcioleciach, nie mogą być w pełni wyjaśnione przez naturalne zmiany w aktywności słonecznej. Badania naukowe wskazują, że choć aktywność słoneczna ma wpływ na klimat, wzrost globalnej temperatury i zmiany klimatyczne obserwowane ostatnio są głównie spowodowane przez wzrost stężenia gazów cieplarnianych pochodzenia antropogenicznego.
Kompleksowość systemu klimatycznego: System klimatyczny Ziemi jest niezwykle złożony i obejmuje interakcje między atmosferą, hydrosferą, biosferą, kriosferą i litosferą. Zmiany klimatyczne są wynikiem zarówno naturalnych procesów, jak i działalności ludzkiej. Wkład antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych jest uważany za kluczowy czynnik przyspieszający zmiany klimatyczne w erze przemysłowej.
Podsumowując, chociaż para wodna jest głównym gazem cieplarnianym, to antropogeniczne emisje CO2 i innych gazów cieplarnianych inicjują procesy, które prowadzą do globalnego ocieplenia poprzez zwiększenie stężenia pary wodnej i inne mechanizmy sprzężenia zwrotnego. Współczesne badania klimatyczne uwzględniają zarówno naturalne czynniki, takie jak aktywność słoneczna, jak i antropogeniczne wpływy na system klimatyczny, dążąc do kompleksowego zrozumienia zmian klimatu.
Pytanie: Skoro sama w sobie całkowita redukcja antropogenicznych emisji wszystkich głównych gazów cieplarnianych przy ich obecnych śladowych zawartościach w atmosferze nie gwarantuje bezpośredniego zmniejszenia globalnej temperatury o 1,5 stopnia Celsjusza, to w jaki sposób wkład antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych może być uważany za kluczowy czynnik przyspieszający zmiany klimatyczne?
ChatGPT: To, że całkowita redukcja antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych nie gwarantuje bezpośredniego zmniejszenia globalnej temperatury o 1,5 stopnia Celsjusza, wynika z złożoności systemu klimatycznego Ziemi oraz z opóźnień inherentnych dla tego systemu. Jednak kluczowe znaczenie antropogenicznych emisji gazów cieplarnianych dla przyspieszania zmian klimatycznych jest dobrze udokumentowane i wynika z kilku kluczowych czynników:
Kumulacja w atmosferze: Gaz cieplarniany, taki jak CO2, ma zdolność do długotrwałego pozostawania w atmosferze — od kilkudziesięciu do nawet tysiąca lat. To oznacza, że emitowany przez działalność ludzką CO2 nie jest szybko usuwany z atmosfery, lecz kumuluje się, zwiększając efekt cieplarniany w dłuższej perspektywie.
Wzrost stężenia ponad poziomy naturalne: W ciągu ostatnich dekad stężenie CO2 i innych gazów cieplarnianych wyraźnie wzrosło ponad poziomy uznawane za naturalne przed erą przemysłową. To wzrost stężenia, przekraczający naturalne wahania, jest bezpośrednio związany z działalnością ludzką, taką jak spalanie paliw kopalnych i zmiany użytkowania ziemi.
Sprzężenia zwrotne: Zmiany w stężeniu gazów cieplarnianych inicjują szereg sprzężeń zwrotnych w systemie klimatycznym, które mogą albo wzmacniać (pozytywne sprzężenie zwrotne), albo osłabiać (negatywne sprzężenie zwrotne) pierwotne ocieplenie. Na przykład, wzrost temperatury powoduje zwiększenie parowania wody, co z kolei zwiększa stężenie pary wodnej w atmosferze – najsilniejszego gaz cieplarnianego – dodatkowo wzmacniając efekt cieplarniany.
Rola innych gazów cieplarnianych: Oprócz CO2, antropogeniczne emisje metanu (CH4), podtlenku azotu (N2O) i fluorowanych gazów cieplarnianych również przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Choć ich łączna objętość jest mniejsza niż CO2, ich potencjał do wzmacniania efektu cieplarnianego, pomiar na molekułę, jest znacznie większy.
Zrozumienie przez badania i modele: Obszerne badania naukowe, włączając analizy rdzeni lodowych, obserwacje satelitarne, i zaawansowane modele klimatyczne, wskazują na związek między wzrostem stężenia gazów cieplarnianych pochodzenia antropogenicznego a wzrostem średnich temperatur globalnych.
W skrócie, choć redukcja emisji gazów cieplarnianych nie gwarantuje natychmiastowego i bezpośredniego zmniejszenia globalnej temperatury o dokładnie 1,5 stopnia Celsjusza, ograniczenie tych emisji jest kluczowym krokiem w zmniejszaniu długoterminowego ryzyka i skali zmian klimatycznych. Antropogeniczne emisje gazów cieplarnianych są uznawane za kluczowy czynnik przyspieszający zmiany klimatyczne ze względu na ich zdolność do zmiany bilansu energetycznego Ziemi, co zostało potwierdzone przez szeroki konsensus naukowy.
CDN…
"Panie Mariuszu - jak można Pana wesprzeć?" - zadał mi pytanie jeden z moich subskrybentów. Blog na Substacku jest to hobby czasochłonne, ale nie planowałem tej działalności, jako źródła dodatkowego dochodu (do tej pory mam jednego płatnego subskrybenta ochotnika). Ale jeśli ktokolwiek uważa, że warto udzielić mi wsparcie finansowe - to poniższa zrzutka daje taką możliwość. Za każdą wpłatę - serdecznie dziękuję :)