Af hverju hefur hlýnandi loftslag þau áhrif að úrhellisrigning verður algengari?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Af hverju hefur hlýnandi loftslag þau áhrif að úrhellisrigning verður algengari?
Fyrir réttum tveim öldum (árið 1824) birti franski verkfræðingurinn Sadi Carnot (1796–1832) grundvallarrit um varmavélar og það afl sem fá má úr eldi (Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance).^[1]

Þetta rit lagði grunninn að nútíma varmafræði og á grundvelli hugmynda sem þar birtust settu eðlisfræðingarnir Rudolf Clausius (1822-1888) og William Thompson (síðar Kelvin lávarður, 1824-1907) síðar fram annað lögmál varmafræðinnar.^[2]

Meðal þess sem fjallað var um í þessu riti voru skilyrði þess að gufa skipti um fasa og breytist í vökva, og hvert hámarksmagn gufu gæti orðið áður en það gerðist. Síðar áttu eðlisfræðingurinn Benoit Paul Emile Clapeyron (1799–1864) og áðurnefndur Clausius eftir að leiða út jöfnu sem kennd er við þá og lýsir nánar sambandi hita og mettunarþrýsings gufu.

Okkur er tamt að hugsa um gufu sem ský frá sjóðandi vökva, en í raun er slíkt ský örsmáir vatnsdropar, gufan sjálf er ósýnileg loftegund. Jafna Clausius og Clapeyron setur því mörk hversu mikið magn gufu getur orðið fyrir tiltekinn hita, og hvernig það magn vex með hita.^[3]

Einfaldast er að mæla magn vatnsgufu í lofti sem hlutþrýsting gufunnar sem einnig er kallað gufuþrýstingurinn. Það hámark sem gufuþrýstingurinn getur náð við tiltekinn hita er kallað mettunarþrýstingur og jafnan lýsir því hvernig þessi stærð vex með hita (sjá mynd).

Sveigði ferillinn á myndinni sýnir mettunarþrýsting sem fall af hita og skiptir myndinni í tvö svæði, annars vegar þar sem loft er mettað, og hins vegar þar sem loft er ómettað. Til að skilja þetta betur má hugsa sér að við höfum 10 °C heitt loft með 10 hPa gufuþrýstingi. Sé þessu lofti fundinn staður á myndinni sést að það er á ómettaða hluta myndarinnar. Sé loftið kælt niður að 0 °C þá færist það yfir í mettaða hlutann. Við það myndi gufan í loftinu þéttast og gæti myndað regndropa.

Þó fleira þurfi til þess að úrkoma falli en bara það eitt að gufa þéttist, þá er það magn vatnsgufu sem er til staðar hverju sinni einn þeirra þátta sem hefur áhrif á það hversu mikil úrkoman getur orðið.

Eins og myndin sýnir vex þetta magn með hita, og sé hiti á bilinu 0–20 °C er þessi vöxtur um 7,5 til 6,5 % fyrir hverja gráðu sem hitinn eykst. Þetta er ástæða þess að talað er um að aftakaúrkoma geti aukist um 7% fyrir hverja gráðu sem hlýnar.

Eins og kom fram hér að ofan þá er hámarksmagn vatnsgufu einungis einn þeirra þátta sem hafa áhrif á það hversu mikil aftakaúrkoma verður. Breytist fleiri þættir samfara hlýnun gæti aukning aftakaúrkomu orðið önnur. Í nýlegri rannsókn kom í ljós að hnattræn aukning mestu sólarhingsúrkomu hvers árs fyrir hverja gráðu hlýnunar hefur mælst 6,6% að jafnaði. Áhrif annarra þátta gera matið þó óvissara og óvissumörk þess mats voru á bilinu 5,1 til 8,2% (Sun o.fl., 2020).

Samkvæmt skýrslu Milliríkjanefndar Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar (IPCC) frá 2021 hefur úrhellisrigning líklega aukist á hnattrænum kvarða á síðustu áratugum (Seneviratne o.fl., 2021). Meðalúrkoma hefur hins vegar ekki breyst á sama hátt, á sumum svæðum hefur hún aukist en annars staðar hefur dregið úr henni.

Tilvísanir:

1. ^ Sjá hér: Physique » Thermodynamique - Bibnum Education. (Sótt 18.09.2024).
2. ^ Sjá nánar um það í svari eftir Jakob Yngvason við spurningunni Hver var Max Planck og hvert var framlag hans til vísindanna?
3. ^ Niðurstöður Clausius-Clapeyron-jöfnunnar eru oft orðaðar sem svo að heitara loft geti borið meiri gufu, en sú skýring er reyndar ekki rétt því jafna Clausius og Clapeyron lýsir eiginleika gufunnar ekki þess lofts sem gufan er í.

Heimildir:

• Seneviratne, S.I., X. Zhang, M. Adnan, W. Badi, C. Dereczynski, A. Di Luca, S. Ghosh, I. Iskandar, J. Kossin, S. Lewis, F. Otto, I. Pinto, M. Satoh, S.M. Vicente-Serrano, M. Wehner, and B. Zhou, 2021: Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1513–1766, doi: 10.1017/9781009157896.013.
• Sun, Q., X. Zhang, F. Zwiers, S. Westra, and L. V. Alexander, 2021: A Global, Continental, and Regional Analysis of Changes in Extreme Precipitation. J. Climate, 34, 243–258, doi: 10.1175/JCLI-D-19-0892.1.

Myndir:

• File:A man walks through heavy rain under an umbrella in Kigali, Rwanda. Emmanuel Kwizera.jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 20.09.2024). Myndina tók Emmanuelkwizera og hún er birt undir leyfinu Deed - Attribution-ShareAlike 4.0 International - Creative Commons.
• Graf: HB.

...