Mitt blogginlägg om den ökande globalstrålningen som även publicerats av Nya Tider och senast av Dagens Kalmar har väckt en del uppmärksamhet. En läsare eller flera har ställt frågor om detta till professor Lennart Bengtsson som är en expert på området. Jag fick ett mejl med hans synpunkter som jag tänkte redovisa som lite söndagsläsning. Ett tack till läsaren som skickade mig svaren från Lennart Bengtsson. Men för de som inte läst mitt blogginlägg så finns det här. Läs det först.

https://thoralfsblogg.com/2020/06/29/globalstralningen-har-okat-med-10-procent/

Här nedan kommer sedan professor Lennart Bengtssons syn på den ökade globalstrålningen.

Globalstrålningen

Under de senaste decennierna har globalstrålningen ökat i Sverige liksom i större delen av Europa. Jag har i samband därmed fått ett antal förfrågningar från allmänheten som tolkat detta som en orsak till den observerade temperaturökningen sedan slutet på 1970-talet. Denna not skall försöka sätta denna observation i ett djupare sammanhang.

Med globalstrålning avses den inkommande solstrålningen från hela himlavalvet som träffar en horisontell yta. Den omfattar således inte bara den direkta solstrålningen utan även den indirekta solstrålningen som följd av spridning i luften. Figur 1 visar globalstrålningen från åtta stationer i Sverige för perioden 1983-2018.  Den heldragna kurvan visar ett ungefärligt 10-års medelvärde.

Den långsiktiga ökningen ligger på drygt 50 kWh/m2 på årsbasis. Globalstrålningen för helåret 2018 är exceptionellt högt och ligger på cirka 1050 kWh/m2, vilket är en avsevärd mängd. (1000 kWh/år = 114 W/m2 som ett års- och dygnsmedelvärde) . Ökningen under 35 år uppgår till ca 6W/m2. Som jämförelse motsvarar den direkta effekten av en koldioxidfördubbling 3.7 W/m2 (https://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html) Se tabell 2 i referensen. Den ekvivalenta koldioxideffekten (det normaliserade bidraget från alla antropogena växthusgaser) har en direkt strålningseffekt på 3,1 W/m2 räknat sedan industrialismens början (Ibid) ( Se vidare IPCC, 2014)

Innan jag tar upp frågan om globalstrålningen är det nödvändigt att först studera de totala energiflödena. Figur 8 i boken ( L Bengtsson: Vad händer med klimatet) visar de fullständiga energiflödena inkluderande solemissionen, värmestrålningen från jordyta och atmosfär samt flödena av sensibelt och latent värme från jordyta till atmosfär. Globalt sett balanseras dessa energiflöden så när som en obetydlig mängd på cirka 0, 5 W/m2 som anrikas i jordsystemet och värmer upp detta. Drygt 90% härav hamnar i havet. Detta är verifierat med temperaturmätningar

När det gäller ett mindre område måste vi därtill ta hänsyn till all nettoenergi i form av värme och vattenånga som transporteras utifrån. Låt oss som ett exempel studera den europeiska landytan begränsad av latituderna 72.5°N och 35°och longituderna 15°W och 40°E. Den inneslutna landytan(havsytan ej inkluderad) uppgår till 7,9 millioner km2 eller  1,55 % av den totala jordytan.

Baserat på dagliga analyser vid ECMWF av strålning, temperatur, vind och luftfuktighet är det möjligt att beräkna de olika energiflödena genom hela atmosfären. För det europeiska landområdet befinner sig dessa flöden i approximativ jämnvikt vid jordytan liksom vid atmosfären övre gräns (mätningar från satellit). För perioden 1979-2019 uppgår globalstrålningen vid jordytan i års- och dygnsmedelvärde till 119 W/m2 med en positiv trend på cirka 6 W/m2 för hela perioden. Räknat över året är landytan i approximativ energibalans eftersom värmekapaciteten är ytterst ringa på landytor. Atmosfären över området är däremot inte i statisk värmebalans utan får ett tillskott på 42 W/m2 genom nettotransport av värme och vattenånga. Samma mängd värme går förlorat över området då utstrålningen vid atmosfärens övre gräns är 42 W/m2 större än instrålningen. Det är stora variationer över året med stora värmeförluster vintertid och motsvarande förstärkt värmetransport med vinden.  Även nettotransporten av energi med vindarna har en positiv trend under samma period som uppgår till cirka 3 W/m2.

Sammanfattningsvis gäller att såväl globalstrålning ( infallande solstrålning vid jordytan) som förstärkt värmetransport från  lägre latituder har positivt påverkat temperaturen över den europeiska landytan under perioden 1979-2019.

Tre viktiga vetenskapliga frågor måste klargöras:

.1.  Hur länge har ökningen av globalstrålningen pågått?

2. Vad kan vara orsaken till ökningen?

3. Vad är orsaken till den förstärkta värmetransporten i atmosfären  över Europa?

Diskussion

Globalstrålningen har studerats under en längre tiden under programmet GEBA ( Global Energy Balance Archive). Universitet i Zurich (Wild et al, 2017) är arkivansvarig. Intressant nog finns de längsta kontinuerliga mätningarna från Stockholm som går tillbaka till 1922, Figur 2. Figur 2 visar hur globalstrålningen i Stockholm varierat under snart 100 år. Den visar först en ökning på cirka 20 W/m2 under åren 1922 till 1950, sedan en nedgång på nästan lika mycket till 1985. Därefter åter en tydlig långsiktig uppgång på minst 10 W/m2. Liknande värden finns för de flesta europeiska stationer, Figur 3. 

Wild et al., 2017 tolkar resultatet som att atmosfären har t perioder av ”brightening” och ”dimming” och menar att det sannolikt beror på atmosfären halt av aerosoler vilket påverkat globalstrålningen genom att luften helt enkelt blivit renare. En annan möjlig förklaring är variationer/ändringar i atmosfärcirkulationen som påverkat molnbildningen.

Det är viktigt att framhäva att trenden i globalstrålning över det europeiska området är regional och någon global trend kan inte observeras. I andra områden på jorden som över delar av Asien har globalstrålningen minskat något under samma tid som ökningen över Europa Inte heller har man noterat någon tendens till kraftigare emission från solen i mätningar med satelliter utanför atmosfären.

Min konklusion är därför att den ökade globalstrålningen, det vill säga den infallande solstrålningen vid jordytan, beror på minskat molntäcke över området och främst under sommarhalvåret (se i figur 1 situationen under 2018) till dels beroende på minskande partikelutsläpp samt långperiodiska eller systematiska molnändringar till följd av ändringar i atmosfärcirkulationen.

Regionala variationer i molnighet bestäms i hög grad av atmosfärcirkulationen ( jämför åren 2017 och 2018 i figur 1)

För att studera växthuseffekten är det nödvändigt att inkludera hela den globala cirkulationen på grund av de stora energimängder som transporteras främst i atmosfären. Vintertid får Sverige i genomsnitt ett energibidrag på mer än 100 W/m2 utifrån genom atmosfärströmningen.

Sammanfattning

Det finns inga trovärdiga förklaringar att variationen i globalstrålningen beror på variationer i solemissionen utan i stället orsakas av variationer i molnighet ellerav aerosoler i atmosfären. I indikation att så kan vara fallet är att det finns observationer(se bifogade referenser) att den diffusa delen av globalstrålningen är negativt korrelerad med den direkta delen av strålningen. Varför har vi då en period av minskande trend av aerosoler under perioden 1922 till 1950 och för perioden efter 1980. Och varför fanns det en period av ”dimming” och därmed ökande aerosolbelastning under åren 1950 till 1980?

Det intressanta är vidare att perioderna av dimming och brightening är direkt kopplade till de globala temperaturvariationerna.

Variationer i aerosolbelastningen påverkar också den hydrologiska cykeln då ökade aerosoler innebär ökad absorption av globalstrålning i atmosfären och reducerad avdunstning till följd av minskad strålningsforcing vid jordytan.

En annan förklaring kan vara uttorkning över land som minskar molnighet och ökar globalstrålningen.

Ytterligare en förklaring kan vara en förskjutning av väderzonerna genom att de vandrande lågtrycken har valt nordligare banor över det europeiska området.  Detta kan bero på naturliga variationer eller vara en följd av en systematisk klimatuppvärmning.

Lennart Bengtsson/23.11.2020

Min kommentar.

Varför lägger IPCC ingen energi och tid på att utreda globalstrålningens effekter på den globala medeltemperaturen? Är koldioxidhypotesen det enda som får forskas på?