Klimaatgevolgen van het proces van verzadiging van stralingsabsorptie in gassen

Ga naar de bron: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666496823000456

Download deze publicaties in pdf.

Toepassingen in de ingenieurswetenschappen

Deel 17, maart 2024 , 100170

Jan Kubicki, Krzysztof Kopczyński, Jaroslaw Młyńczak

https://doi.org/10.1016/j.apples.2023.100170Krijg rechten en inhoud

Onder een Creative Commonslicentievrije toegang

Abstract

Dit artikel biedt een kort overzicht van onderzoek naar de impact van antropogene toename van atmosferische CO ₂ -concentratie op het klimaat van de aarde. Er wordt een vereenvoudigde analyse uitgevoerd van resonante stralingsabsorptie in gassen. Voortbouwend op het materiaal uit de geciteerde artikelen worden theoretische en empirische relaties tussen stralingsabsorptie en de massa van het absorberende materiaal gepresenteerd. Het concept van verzadigingsmassa wordt geïntroduceerd. Er wordt speciale aandacht besteed aan het fenomeen van thermische stralingsabsorptieverzadiging in koolstofdioxide. Door de verzadigingsmassa van CO ₂ te vergelijken met de hoeveelheid van dit gas in de atmosfeer van de aarde en de resultaten van experimenten en metingen te analyseren, wordt de noodzaak van voortgezet en verbeterd experimenteel werk gesuggereerd om vast te stellen of extra uitgestoten koolstofdioxide in de atmosfeer inderdaad een broeikasgas is.

Betekenisverklaring

• De impact van antropogene toename van de atmosferische CO2-concentratie op het klimaat van de aarde wordt geanalyseerd. • Het concept van verzadigingsmassa wordt geïntroduceerd. • Door de verzadigingsmassa van CO2 te vergelijken met de hoeveelheid van dit gas in de atmosfeer van de aarde, en de resultaten van experimenten en metingen te analyseren, wordt de noodzaak van voortgezet en verbeterd experimenteel werk gesuggereerd om vast te stellen of extra uitgestoten koolstofdioxide in de atmosfeer inderdaad een broeikasgas is.

Trefwoorden

Kooldioxide, Absorptiespectrum, Verzadigingsmassa ,Thermische straling, Broeikasgas

1. Inleiding​

Door de overlapping van de absorptiespectra van bepaalde atmosferische gassen en dampen met een deel van het thermische stralingsspectrum van het aardoppervlak, absorberen deze gassen de genoemde straling. Dit leidt tot een stijging van hun temperatuur en de heruitzending van straling in alle richtingen, ook richting de aarde. Als gevolg hiervan stijgt de temperatuur van het aardoppervlak met een toename van de concentratie van het stralingsabsorberende gas. Door de waargenomen continue stijging van de gemiddelde temperatuur van de aarde en de gelijktijdige toename van de concentratie koolstofdioxide in de atmosfeer, is erkend dat de toename van de atmosferische koolstofdioxideconcentratie die verband houdt met menselijke activiteit de oorzaak kan zijn van klimaatopwarming.

Dit fenomeen werd al opgemerkt doorArrhenius (1896). De Verenigde Naties, bezorgd over klimaatverandering, hebben het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) opgericht om objectieve wetenschappelijke informatie over klimaatverandering te verstrekken. Het IPCC bereidt uitgebreide beoordelingsrapporten voor over kennis over klimaatverandering, de oorzaken ervan, mogelijke gevolgen en reactieopties. IPCC-rapporten zijn beoordelingen van gepubliceerde literatuur en worden opgesteld door honderden experts uit verschillende vakgebieden. Daarnaast worden er sinds 1995 VN-klimaatconferenties (bekend als Conference of the Parties – COP) gehouden om te onderhandelen over acties met betrekking tot klimaatbeleid. Auteurs van verschillende boeken en publicaties verwijzen naar de IPCC-rapporten. Ze zijn het vaak eens over de geloofwaardigheid van de voorspellingen van het IPCC (Anderson et al., 2016;Ramanathan 1988;Karl en Trenberth 2003;Hansen et al., 1981;Kellogg-1987). Deze voorspellingen leveren overtuigende argumenten dat als reactie op de aanhoudende uitstoot van CO ₂ en andere broeikasgassen in de atmosfeer, het wereldwijde klimaat aanzienlijk zal blijven opwarmen. Individuele studies benadrukken echter verschillende details die vaak niet in IPCC-rapporten zijn opgenomen. Bijvoorbeeld studiesMadden en Ramanathan (1980)de mogelijkheid van klimaatopwarmingsvertragingen aantonen vergeleken met de projecties op basis van wiskundige modellen, veroorzaakt door, onder andere, de thermische traagheid van de oceanen. Bovendien wordt de noodzaak van meer onderzoek om klimaatprocessen beter te begrijpen benadrukt door de auteur van (Jaïn 1993). In de meeste gepubliceerde werken wordt de negatieve impact van door de mens veroorzaakte toename van de atmosferische CO ₂ -concentratie op het klimaat van de aarde echter als vaststaand beschouwd, en wordt er veel aandacht besteed aan de gevolgen van klimaatverandering. Naast het smelten van gletsjers en de stijgende zeespiegel worden vaak lokale problemen benadrukt. Bijvoorbeeld inWoolway et al. (2020)wordt gesteld dat klimaatverandering een van de ernstigste bedreigingen voor de ecosystemen van meren wereldwijd is.

Soms wordt, naast het verminderen van de CO2 _– uitstoot, voorgesteld om dit gas uit de atmosfeer af te vangen (Breyer et al., 2019Er worden ook methoden voorgesteld die erop gericht zijn het broeikaseffect te compenseren door het albedo te verhogen (Goldblatt et al., 2013;Akbari et al., 2009).

Er zijn echter studies die de noodzaak erkennen van meer substantiële aanvullingen of wijzigingen in de computermodellen die door het IPCC zijn aangenomen. Dit omvat het benadrukken van de rol van wolken in de aangenomen modellen (Mitchell 1989;Abbood en Al-Taai 2018;Alados-Arboledas et al., 1995;Sakurai et al., 2005). In sommige onderzoeken, zoalsTrenberth en Fasull (2009), wordt opgemerkt dat de aangenomen modellen geen rekening houden met het feit dat het broeikaseffect dat wordt veroorzaakt door toenemende broeikasgassen en waterdamp (als feedback) wordt gecompenseerd door een afname van de bewolking en dus een toename van de stralingsemissies. De noodzaak van een serieuzere overweging van aerosolen in het uitgevoerde onderzoek wordt ook benadrukt. Bijvoorbeeld, studie (Landsberg 1970) stelt dat door mensen geproduceerde aerosolen, vanwege hun optische eigenschappen en mogelijke invloed op de vormingsprocessen van wolken en neerslag, een groter probleem vormen dan CO ₂ . Bovendien,Wild (2016)toont aan dat subtiele veranderingen in aerosolen boven grote oceaangebieden, versterkt door aerosol-wolkinteracties, de binnenkomende zonnestraling aanzienlijk kunnen veranderen en bijgevolg de temperaturen van het zeeoppervlak kunnen veranderen. De auteur vanPalmboom (1999)besteedt veel aandacht aan de nauwkeurigheid van beschrijvingen, waarbij onder andere wordt gesteld dat fouten bij het simuleren van lokale lucht-zee warmtestromen het directe effect van een verdubbeling van CO ₂ kunnen overtreffen . De auteur van (Shine en de F Forster, 1999Uit het onderzoek blijkt dat het onderzoek dat waargenomen klimaatveranderingen toeschrijft aan menselijke activiteit, slechts een deel van alle mechanismen in overweging neemt die deze veranderingen aansturen. Daarom kunnen de conclusies alleen onbetwistbaar zijn als al deze mechanismen in aanmerking worden genomen.

De auteur van studiesStallinga (2018)EnStallinga (2020)Verwijst naar ijskernboringen, die vaak worden gepresenteerd als bewijs voor de invloed van CO ₂ -concentratie op de temperatuur van de aarde. Op basis van de sterke correlatie die is waargenomen tussen de concentratie CO ₂ die is opgesloten in luchtbellen in ijs en temperatuur (gemeten via zuurstofisotopenverhoudingen die zijn gevonden in vergelijkbare ijskernboringen), toont de auteur de relatie aan tussen CO ₂ -concentratie en luchttemperatuur. Zoals echter is aangetoond, kan deze relatie niet worden verklaard door het broeikaseffect, aangezien de resultaten praktisch gezien in ordes van grootte verschillen. Aan de andere kant verklaart de wet van Henry met betrekking tot de uitstoot van CO ₂ uit de oceanen deze verschijnselen heel goed.

Het gebruik van huidige wiskundige modellen bij het voorspellen van klimaatverandering wordt door de auteur van dit artikel sterk in twijfel getrokken.Idso (1998). Op basis van de analyse van uitgevoerde experimenten wordt gesteld dat de complexiteit van het klimaatsysteem van de aarde nauwkeurige voorspelling van wereldwijde klimaatveranderingen erg moeilijk maakt voor algemene circulatiemodellen en waarschijnlijk de oorzaak is van de waargenomen afwijkingen. Daarom wordt aangenomen dat de momenteel gebruikte modellen nog geen geschikte basis bieden voor de ontwikkeling van rationeel beleid met betrekking tot potentiële klimaatveranderingen.

Uit het gepresenteerde literatuuronderzoek blijkt dat er nog veel werk te verzetten is op het gebied van klimaatverandering, vooral op het gebied van experimentele studies die een definitief antwoord kunnen bieden op veel omstreden kwesties.

2. Vereenvoudigde beschrijving van resonante stralingsabsorptie in gassen

Zoals in de inleiding is opgemerkt, is de basis voor het overwegen van bronnen van klimaatverandering de absorptie van straling in gassen. Om dit fenomeen beter te begrijpen, gebruiken we een vereenvoudigd model dat wordt beschreven inKubicki et al. (2022)dat dit proces verklaart. In dit model kan de voortplanting van straling in een absorberend gas, waarbij verstrooiingsprocessen worden verwaarloosd, worden beschreven door de Schwarzschild-vergelijking. Ervan uitgaande dat de optische dikte evenredig is met de massa m van de absorberende substantie per oppervlakte-eenheid loodrecht op de richting van de stralingsvoortplanting, heeft de vergelijking de vorm:(1)𝐷𝐼𝜆𝐷𝑀=−alfa·𝐼𝜆+Ikwaarbij I _λ de stralingsintensiteit is bij een specifieke golflengte λ ,Ik=alfa·𝐵𝜆(𝑇), α – absorptiecoëfficiënt, B _λ (T) – Kirchhoff-Planck-functie geassocieerd met de emissie van straling door een gas.

Opgemerkt dient te worden dat de Kirchhoff-Planck-functie een sterke afhankelijkheid van de stralingsintensiteit van de temperatuur van het gas introduceert. In het geval van de atmosfeer van de aarde wordt deze functie beïnvloed door talrijke factoren die niet direct verband houden met straling.

Voor monochromatische straling, bij afwezigheid van extra warmtebronnen, absorbeert het gas straling binnen een smal frequentiebereik, terwijl de emissie van straling van het gas plaatsvindt bij alle mogelijke overgangen. Daarom wordt slechts een zeer klein, verwaarloosbaar deel van het vermogen toegewezen aan de frequentieband van de invallende bundel. Als gevolg hiervan transformeert de Schwarzschild-vergelijking in de vergelijking die de wet van Lambert-Beer beschrijft.(2)𝐷𝐼𝜆𝐷𝑀=−alfa·𝐼𝜆

De oplossing voor straling met een specifieke golflengte λ is natuurlijk de exponentiële functie:(3)𝐼=𝐼0en−alfa·𝑀waarbij I ₀ – de beginintensiteit van de straling is.

Absorptie van straling, gedefinieerd als de verhouding van geabsorbeerde stralingsenergie tot de invallende stralingsenergie binnen een bepaalde tijd, heeft de volgende vorm:(4)𝐴=𝐼0−𝐼𝐼0=1−en−alfa·𝑀

Voor een voldoende grote waarde van m , die kan worden bereikt door de concentratie van de absorberende substantie te verhogen, wordt de intensiteit van de straling verwaarloosbaar klein. Het verder verhogen van de concentratie van het gas draagt ​​niets bij, omdat de straling in kwestie praktisch niet wordt onderzocht. Deze toestand wordt de verzadiging van de absorberende substantie genoemd.

Bij continue straling kan de kwalitatieve weergave van de optredende processen worden geïllustreerd met behulp vanfiguur 1van referentie (Kubicki et al., 2020b).

Na het passeren van opeenvolgende lagen van het medium neemt de intensiteit van de straling bij de frequentie ν _o relatief snel af, terwijl bij andere frequenties de veranderingen langzamer of niet-bestaand zijn. Als gevolg hiervan ondergaat het stralingsspectrum veranderingen, waarbij het de vorm aanneemt van 2, 3, 4, 5. Uiteindelijk wordt in het spectrum van de doorgelaten straling een specifiek trechtervormig gebied gevormd dat samenvalt met het absorptiespectrum. Straling met een dergelijk spectrum kan niet worden geabsorbeerd omdat het spectrum ervan niet overlapt met het absorptiespectrum. In het geval dat het absorptiespectrum echter een lineaire structuur heeft, zoals het geval is bij CO ₂ , treedt er een bijkomend effect op waarbij de rol van “vleugels” in de oscillerend-rotatielijnen toeneemt. Naarmate het centrale deel verzadigd raakt, wordt de lijn breder, wat leidt tot een verdere toename van de stralingsabsorptie (Fig. 2) (Kubicki et al., 2020a).

Daarom hebben we te maken met twee tegengestelde verschijnselen, elk met verschillende effecten. Bovendien is de frequentieafstand tussen de lijnen beperkt, en voor voldoende grote absorptie zullen de lijnen elkaar gaan overlappen. Daarom, in de overwegingen gepresenteerd inKubicki et al. (2022), werd een vereenvoudigd model aangenomen waarin het verbredende effect van de oscillerende-rotatielijnen werd verwaarloosd, en werd aangenomen dat de stralingsintensiteit voldoende klein is om de toename in gastemperatuur geassocieerd met zijn absorptie te negeren. In dit geval was de oplossing voorVergelijking (1)want dit scenario heeft de vorm:(5)𝐼=(𝐼0−Ikalfa)en−alfa𝑀+Ikalfa

Door deze waarden in de absorptievergelijking te substitueren en een notatie te introduceren𝜓=1−Ikalfa𝐼0, we hebben:(6)𝐴=𝐼0−𝐼𝐼0=𝜓(1−en−alfa𝑀)

Opgemerkt dient te worden dat wanneer de stijging van de gastemperatuur die samenhangt met de stralingsabsorptie wordt verwaarloosd, een overschatte waarde van de stralingsabsorptie in het gas wordt verkregen.

Uit de gevoerde overwegingen volgt dat zowel inVergelijking (4)EnVergelijking (6), de waarde van absorptie is beperkt. In het eerste geval kan het niet groter zijn dan 1, en in het tweede geval kan het niet groter zijn dan de waarde van ψ kleiner dan één. Daarom moet er voor een voldoende grote massa m verzadiging optreden, en verdere toename van de massa zal resulteren in een verwaarloosbare toename van de absorptie. Deze conclusie lijkt triviaal, aangezien, ongeacht de gemaakte vereenvoudigingen, de geabsorbeerde stralingsintensiteit niet groter kan zijn dan de invallende stralingsintensiteit, en dus kan de absorptie nooit een waarde van 1 overschrijden.

Het verzadigingsverschijnsel werd al opgemerkt doorAngström (1900), die op basis van experimenten en analyses de hypothese van Svante Arrhenius in twijfel trok dat het voortdurende gebruik van fossiele brandstoffen de planeet zou opwarmen (Arrhenius 1896). In 1972,Schack (1972)Op basis van zijn overwegingen toonde hij aan dat bij een concentratie van 0,03% koolstofdioxide in de lucht het absorptieproces in de troposfeer verzadigd is.

Rekening houdend met het verzadigingsproces bewees Dieter Schildknecht in zijn werk ook (Schildknecht 2020) dat, in tegenstelling tot wat het IPCC rapport beweert, de impact van de door de mens veroorzaakte toename van CO ₂ op het klimaat van de aarde zeer gering is.

Het is opmerkelijk dat er relatief weinig empirisch onderzoek is in de beschikbare hedendaagse literatuur, hoewel in de vaak geciteerde werken (Goody en Yung, 1989), benadrukken de auteurs de noodzaak van experimentele bepaling van coëfficiënten in de gepresenteerde vergelijkingen voor stralingsabsorptie in gas.

Daarom werd in dit artikel geprobeerd het belang van empirische studies over het verzadigingsproces van stralingsabsorptie in gas te benadrukken, en werd er meer ruimte aan besteed. In de beschreven experimentele werken werden pogingen gedaan om de fundamentele vraag te beantwoorden: wat is de verzadigingsmassa van het absorberende gas, d.w.z. de massa waarboven verdere toename in absorptie als “verwaarloosbaar” kan worden beschouwd? Het is noodzakelijk om een ​​nauwkeurigere definitie van de term “verwaarloosbaar” te geven, en daarom werd de definitie aangenomen waarin de verzadigingsmassa, m _s , wordt gedefinieerd als de massa van de opgeloste absorberende substantie in het gas per oppervlakte-eenheid loodrecht op de richting van de stralingsvoortplanting, waarvoor de absorptie 95% bereikt van de maximale waarde die absorptie asymptotisch nadert met een toename van deze massa.

In het geval van een gas met een specifieke druk en temperatuur dat zich in een cel met vensters bevindt, kan de massa ervan onder andere worden bepaald met behulp van de hieronder gepresenteerde experimenten.

3. Voorbeelden van experimentele bepaling van verzadigingsmassa

Een voorbeeld van monochromatische stralingsabsorptie in een gas is de absorptie van 3,39 µm straling, uitgezonden door een He-Ne laser in methaan.Afbeelding 3illustreert de overlapping van een deel van het transmissiespectrum van methaan met het spectrum van deze straling.

Om de verzadigingsmassa van methaan voor deze straling te bepalen, wordt de experimentele opstelling getoond inAfbeelding 4werd gebruikt, waardoor de nadelige effecten van langzame instabiliteiten van de gaslaser op de meetresultaten konden worden geëlimineerd.

De gesplitste lichtbundel, onderbroken door een roterende schijf met een enkele opening, passeerde afwisselend de testcuvette waarin specifieke delen methaan werden geïnjecteerd, en de referentiecuvette werd gevuld met lucht. Als resultaat werden de signalen afgebeeld inAfbeelding 5werden verkregen op de oscilloscoop.

Op basis van deze signalen werd de absorptie voor de i-de methaanconcentratie bepaald met behulp van de formule:(7)𝐴𝑖=1−𝐵𝑖𝜂·𝐴𝑖waar𝜂=𝐵0𝐴0, en ao, bo – waarden van de signalen voor een methaanconcentratie van nul.

De uitgevoerde metingen maakten het mogelijk om een ​​afhankelijkheidsgrafiek te maken van de absorptie van de gebruikte straling op de massa van het geïnjecteerde methaan, zoals gepresenteerd inAfbeelding 6.

Op basis van deze grafiek werd de verzadigingsmassa van methaan voor straling van 3,39 µm bepaald. Deze massa was ongeveer ∼ 2,7·10–3 kg/m ² .

Als voorbeeld van continue stralingsabsorptie kan de absorptie van thermische straling in koolstofdioxide worden genoemd, zoals beschreven inKubicki et al. (2022), werd gekozen. Het schematische diagram van het experiment dat in het artikel wordt beschreven, wordt gepresenteerd inAfbeelding 7.

Er werd gebruik gemaakt van een thermische stralingsbron zoals beschreven in (Kubicki et al., 2020a), die bestond uit een glazen vat gevuld met verwarmde minerale olie tot een specifieke temperatuur. Op één vlakke zijde van dit vat werd een grafietlaag aangebracht, die de gebruikte thermische straling uitzond. De absorptiecel die inKubicki et al. (2022)werd geconstrueerd als een horizontale PVC-buis met een lengte van 1 m en een diameter van 150 mm, afgedicht met polyethyleenfolievensters. Door de koolstofdioxideconcentratie in de absorptiecel te variëren, werd de absorptie van thermische straling gemeten bij olietemperaturen van 78,6 °C en 109,5 °C. De temperaturen werden willekeurig gekozen, maar op een manier die een betrouwbare meting van de stralingsintensiteit mogelijk maakte en de invloed van de temperatuur op de verzadigingsmassawaarde aantoonde. Op basis van de uitgevoerde metingen werden absorptiekarakteristieken van thermische straling als functie van de geïnjecteerde koolstofdioxidemassa verkregen voor deze temperaturen (Afbeelding 8).

De bepaalde verzadigingsmassa ms op basis van de geplotte grafiek is 0,57 kg/m ² voor een temperatuur van 78,6 °C en 0,66 kg/m ² voor een temperatuur van 109,5 °C. Opgemerkt dient te worden dat in de atmosfeer van de aarde, voor de momenteel aangenomen concentratie van CO ₂ – 400 ppm, de hoeveelheid koolstofdioxide per 1 m ² horizontaal oppervlak mz > 6 kg/m ² is . Door de horizontale as van de grafiek uit te breiden vanAfbeelding 7met deze waarde verkrijgen we het beeld dat inAfbeelding 9, wat erop duidt dat er momenteel sprake is van een veelvoud van overschrijding van de verzadigingsmassa voor koolstofdioxide in de atmosfeer van de aarde.

Er moet echter worden opgemerkt dat, in tegenstelling tot de gebruikte cuvette, de verticale structuur van de atmosfeer veranderingen ondergaat in zowel druk als temperatuur. Niettemin rijst de vraag of de extra uitgestoten koolstofdioxide in de atmosfeer thermische straling zal absorberen.

4. Verschijnselen die de hypothese van het verzadigingsproces van thermische stralingsabsorptie in de atmosfeer van de aarde bevestigen

4.1 . Absorptie van thermische straling van de maan door koolstofdioxide

Het is bekend dat het door de zon verlichte oppervlak van de maan een temperatuur heeft van ongeveer 110°C en daarom thermische straling moet uitzenden (geholpen door verstrooide infraroodstraling van de zon). Wanneer deze straling het aardoppervlak bereikt, moet het door de hele atmosfeer heen, waarbij het onder andere in wisselwerking treedt met het daarin opgeloste koolstofdioxide. Als gevolg hiervan zou er een beschreven dip moeten zijn in het spectrum van deze straling, waardoor de overlap met het absorptiespectrum van CO ₂ wordt verminderd , en bijgevolg zou de absorptie van deze straling door extra koolstofdioxide moeten afnemen. Om deze hypothese te testen, werd een experiment beschreven in (Kubicki et al., 2020b) En (Kubicki et al., 2020b) werd uitgevoerd om deze genoemde absorptie te bepalen. Het experiment bestond uit twee delen. In het eerste deel, uitgevoerd in het laboratorium, werd een maansimulator gebruikt in de vorm van een lichaam dat was verhit tot een temperatuur van 110 °C. De thermische straling die door deze simulator werd uitgezonden, werd afwisselend door een cuvet met CO ₂ en een referentiecuvet gevuld met lucht geleid volgens het schema dat is weergegeven inAfbeelding 10Hierdoor kon de stralingsabsorptie in de CO ₂ -cuvet worden gemeten.

De uitgevoerde metingen lieten zien dat de absorptie van straling in koolstofdioxide in de cuvet ongeveer 14% was. In het tweede deel van het experiment, weergegeven inAfbeelding 11werd gebruik gemaakt van straling van de Maan.

Deze keer passeerde de gebruikte straling, voordat deze door de ingebrachte cuvetten ging, eerst de atmosfeer van de aarde. Het bleek dat de absorptie van deze straling in koolstofdioxide in de cuvet (dezelfde cuvet als in het eerste deel van het experiment) praktisch verwaarloosbaar was. Er kan duidelijk worden geconcludeerd dat extra koolstofdioxide geen thermische straling absorbeert die is uitgezonden door het verwarmde oppervlak van de maan en door de atmosfeer van de aarde is gegaan. Dit roept de vraag op of er in het geval van thermische straling van het aardoppervlak, die in tegengestelde richting door de atmosfeer gaat, ook een verzadigingsproces zal optreden en of deze straling door koolstofdioxide in de cuvet zal worden geabsorbeerd.

4.2 Vergelijking van periodieke veranderingen in de mondiale concentratie van CO ₂ in de atmosfeer met periodieke veranderingen in de mondiale temperatuur

In de studie (Humlum et al., 2013), toonden de auteurs aan dat pieken van cyclische veranderingen in de lucht- en watertemperatuur wereldwijd voorafgaan aan pieken van cyclische veranderingen in de atmosferische CO ₂ -concentratie (Afbeelding 12_{). Deze bevinding ondersteunt de hypothese dat uitgestoten CO 2} als gevolg van verzadigingsprocessen niet direct een stijging van de wereldwijde temperatuur veroorzaakt. In plaats daarvan suggereert het dat een stijging van de temperatuur waarschijnlijk leidt tot de uitstoot van koolstofdioxide uit de oceanen.

5. Conclusies​

Het gepresenteerde materiaal laat zien dat ondanks het feit dat de meeste publicaties proberen een catastrofale toekomst voor onze planeet af te beelden vanwege de door de mens veroorzaakte toename van CO ₂ en de impact daarvan op het klimaat van de aarde, de getoonde feiten ernstige twijfels oproepen over deze invloed. Zonder in te gaan op de nauwkeurigheid van de gebruikte modellen, moeten we de mogelijkheden om betrouwbare invoergegevens voor deze modellen te verzamelen, nauwkeurig onderzoeken. Deze gegevens zijn direct gerelateerd aan de temperatuurverdeling op het aardoppervlak en in de atmosfeer, de verdeling van de waterdampconcentratie in de atmosfeer, de verdeling van de windsnelheid en -richting en de verdeling van aerosolen en deeltjes in de atmosfeer (wolken, aerosolen boven fluctuerende oceanen). Het is duidelijk dat gelijktijdige metingen van deze variabelen over de hele wereld niet haalbaar zijn en het middelen ervan in situaties waarin sterke niet-lineaire afhankelijkheden bestaan, kan leiden tot aanzienlijke fouten. Bovendien vertoont de atmosfeer een hoge dynamiek, wat dergelijke metingen verder compliceert. Daarom is het niet verrassend dat de resultaten in verschillende belangrijke werken zoalsSchildknecht (2020)EnHarde (2013), verschillen sterk van die van het IPCC, dat algemeen wordt beschouwd als de enige betrouwbare autoriteit. Dit suggereert ondubbelzinnig dat de officieel gepresenteerde impact van antropogene CO ₂ -toename op het klimaat van de aarde slechts een hypothese is in plaats van een onderbouwd feit. Het oplossen van deze dilemma’s vereist verder experimenteel werk om de resultaten van theoretische studies in elke mogelijke fase te verifiëren. Om de vraag te beantwoorden of de extra uitgestoten CO ₂ in de atmosfeer inderdaad een broeikasgas is, zou het onder andere nodig zijn om aanvullend onderzoek te doen naar een stralingsbron met een temperatuur die vergelijkbaar is met de temperatuur van het aardoppervlak en de absorptie van thermische straling te meten in een mengsel van CO ₂ en lucht bij verschillende temperaturen en drukken, zoals het geval is in de atmosfeer van de aarde op verschillende hoogten. Het zou ook nuttig zijn om veldstudies uit te voeren met behulp van een geschikte ballon, zoals voorgesteld in (Kubicki et al., 2020b). Door de absorptie van de thermische straling van de aarde in atmosferische CO ₂ onder atmosferische druk te meten in een cuvet die in de mand van een ballon in de bovenste lagen van de troposfeer is geplaatst, kunnen we resultaten verkrijgen die veel controversiële kwesties definitief zouden oplossen. Als bijvoorbeeld zou blijken, net als in het geval van thermische straling van de maan, dat er geen merkbare absorptie is van de thermische straling van de aarde in CO ₂ , zou dit betekenen dat het spectrum van de straling die in de ruimte wordt uitgezonden, zoals gepresenteerd in de illustratievefiguur 1, vertoont een “trechter” die is ontstaan ​​als gevolg van absorptie in gassen en waterdamp in de atmosfeer. Opgemerkt moet worden dat CO ₂ -absorptielijnen op verschillende hoogtes smaller zijn dan CO ₂ -absorptielijnen onder atmosferische druk, en dus kan met gezag worden gesteld dat we te maken hebben met atmosferische verzadiging, en dat de extra CO ₂ die in de atmosfeer wordt uitgestoten, ongeacht de hoogte, geen broeikasgas zal zijn.

De bedoeling van de auteurs van dit artikel is echter niet om iemand aan te moedigen om de natuurlijke omgeving te degraderen. Steenkool en aardolie zijn waardevolle chemische hulpbronnen en vanwege hun eindige reserves moeten ze spaarzaam worden gebruikt om ervoor te zorgen dat ze voor toekomstige generaties meegaan. Bovendien draagt ​​intensieve steenkoolwinning direct bij aan degradatie van het milieu (landdrainage, verandering van landschap, tektonische bewegingen). Er moet ook rekening mee worden gehouden dat vaak gebruikte verouderde verwarmingssystemen die steenkool verbranden en verouderde verbrandingsmotoren die worden aangedreven door aardolieproducten veel giftige stoffen uitstoten (die niets te maken hebben met CO ₂ ). Daarom lijkt het erop dat inspanningen voor hernieuwbare energiebronnen moeten worden geïntensiveerd, maar ongefundeerde argumenten, met name die welke economische ontwikkeling belemmeren, mogen niet voor dit doel worden gebruikt.

In de wetenschap, en met name in de natuurwetenschappen, moeten we ernaar streven een waarheidsgetrouw beeld van de werkelijkheid te schetsen, voornamelijk door middel van empirische kennis.

Verklaring van de auteursbijdrage van CRediT

Jan Kubicki: Conceptualisatie, Data curatie, Formele analyse, Onderzoek, Methodologie, Validatie, Visualisatie, Schrijven – originele conceptversie. Krzysztof Kopczyński: Supervisie, Validatie, Schrijven – review & editing. Jarosław Młyńczak: Formele analyse, Validatie, Visualisatie, Schrijven – review & editing.

Verklaring van concurrerende belangen

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen of persoonlijke relaties kennen die van invloed zouden kunnen zijn op het werk dat in dit artikel wordt beschreven.Aanbevolen artikelen

Beschikbaarheid van data

• Er zijn geen gegevens gebruikt voor het in het artikel beschreven onderzoek.

Referenties

1. Abbood en Al-Taai, 2018ZM Abbood , OT Al-TaaiBerekening van absorptie en emissie van thermische straling door wolkendekARPN J. Eng. Appl. Sci. , 13 ( 2018 ) , blz. 1819 – 6608https://www.researchgate.net/publication/330353157_Calculation_of_absorption_and_emission_of_thermal_radiation_by_clouds_coverGoogle geleerde
2. Akbari et al., 2009H. Akbari , S. Menon , A. RosenfeldWereldwijde afkoeling: wereldwijd stedelijke albedo’s verhogen om CO _{2 te compenseren}Klimaatverandering , 94 ( 2009 ) , pp. 275 – 286 ,10.1007/s10584-008-9515-9Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
3. Alados-Arboledas et al., 1995L. Alados-Arboledas , J. Vida , FJ OlmoDe schatting van thermische atmosferische straling onder bewolkte omstandighedenInt. J. Climatol. , 15 ( 1995 ) , blz. 107 – 116 ,10.1002/joc.3370150111Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
4. Anderson et al., 2016TR Anderson , ED Hawkins , PD JonesCO ₂ het broeikaseffect en de opwarming van de aarde: van het baanbrekende werk van Arrhenius en Callendar tot de huidige aardsysteemmodellenEndeavour , 40 ( 2016 ) , blz. 178 – 187 ,10.1016/j.endeavour.2016.07.002Bekijk PDFBekijk artikelBekijk in ScopusGoogle geleerde
5. Ångström, 1900K. ÅngströmZorg ervoor dat de waterdamp en de kohlensaüres worden vervangen door de absorptie-erdatmosphäreAnn. Phys. , 308 ( 1900 ) , blz. 720 – 732Angstrom1900Engels.pdf (justproveco2.comBekijk bij uitgever KruisrefBekijk in ScopusGoogle geleerde
6. Arrhenius, 1896S. ArrheniusOver de invloed van koolzuur in de lucht op de temperatuur van de grondFilos. Mag. J. Sci. , 41 ( 1896 ) , blz. 237 – 276 ,10.1080/14786449608620846Bekijk bij uitgever Google geleerde
7. Breyer et al., 2019C. Breyer , M. Fasihi , C. Bajamundi , F. CreutzigDirecte opvang van CO2 uit de lucht _: een sleuteltechnologie voor ambitieuze klimaatveranderingmitigatieJoule , 3 ( 2019 ) , blz. 2053 – 2065 ,10.1016/j.joule.2019.08.010 Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
8. Goldblatt et al., 2013C. Goldblatt , T. D. Robinson , KJ Zahnle , D. CrispLage gesimuleerde stralingslimiet voor onbeheerste broeikasklimatenNat. Geosci. , 6 ( 2013 ) , blz. 661 – 667 ,10.1038/ngeo1892Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
9. Goody en Yung, 1989RM Goody , YL YungAtmosferische straling: theoretische basisOxford University Press ( 1989 ) , blz. 1989Google geleerde
10. Hansen et al., 1981J. Hansen , D. Johnson , A. Lacis , S. Lebedeff , P. Lee , D. Rind , G. RussellKlimaatimpact van toenemende hoeveelheid atmosferische koolstofdioxideWetenschap , 213 ( 1981 ) , blz. 957 – 966 ,10.1126/wetenschap.213.4511.95Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
11. Harde, 2013H. HardeStraling en warmteoverdracht in de atmosfeer: een allesomvattende benadering op moleculaire basis internationaalJ. Atmos. Sci. ( 2013 ) , blz. 1 – 30 ,10.1155/2013/5037272013 PDF zoeken… Google geleerde
12. Humlum et al., 2013O. Humlum , K. Stordahl , JE SolheimDe faserelatie tussen atmosferische koolstofdioxide en de mondiale temperatuurGlob. Planeet. Verandering , 100 ( 2013 ) , pp. 51 – 69 ,10.1016/j.gloplacha.2012.08.008Bekijk PDFBekijk artikelBekijk in ScopusGoogle geleerde
13. Idso, 1998SB -IDSODoor CO ₂ veroorzaakte opwarming van de aarde: een sceptische kijk op mogelijke klimaatveranderingClim. Res. , 10 ( 1998 ) , blz. 69 – 82 ,10.3354/cr010069Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
14. Jaïn, 1993PC JaïnBroeikaseffect en klimaatverandering: wetenschappelijke basis en overzichtVernieuwen. Energie , 3 ( 1993 ) , pp. 403 – 420 ,10.1016/0960-1481(93)90108-SBekijk PDFBekijk artikelBekijk in ScopusGoogle geleerde
15. Karl en Trenberth, 2003TR Karl , KE TrenberthModerne wereldwijde klimaatveranderingWetenschap , 302 ( 2003 ) , blz. 1719 – 1723 ,10.1126/wetenschap.109022Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
16. Kellogg, 1987WW KelloggDe invloed van de mensheid op het klimaat: de evolutie van een bewustzijnKlimaatverandering , 10 ( 1987 ) , pp. 113 – 136 ,10.1007/BF00140251 PDF zoeken… Bekijk in ScopusGoogle geleerde
17. Kubicki et al., 2020aJ. Kubicki , K. Kopczyński , J. MłyńczakVerzadiging van de absorptie van thermische straling door atmosferische koolstofdioxideIAPGOŚ , 10 ( 2020 ) , blz. 77 – 81 ,10.35784/iapgos.826A Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
18. Kubicki et al., 2020bJ. Kubicki , K. Kopczyński , J. MłyńczakWpływ wzrostu stężenia CO2 met atmosfeer in het proces dat promieniowania termicznego absorbeertBiul. WAT , 69 ( 2020 ) , blz. 15 – 34 ,10.5604/01.3001.0014.8870BPDF zoeken… Bekijk in ScopusGoogle geleerde
19. Kubicki et al., 2022J. Kubicki , K. Kopczyński , J. MłyńczakAbsorptiekarakteristieken van thermische straling voor koolstofdioxideIAPGOŚ , 12 ( 2022 ) , blz. 4 – 7 ,10.35784/iapgos.2998Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
20. Landsberg, 1970HIJ LandsbergDoor de mens veroorzaakte klimaatveranderingen: menselijke activiteiten hebben het klimaat van verstedelijkte gebieden veranderd en kunnen in de toekomst het wereldwijde klimaat beïnvloedenWetenschap , 18 ( 1970 ) , blz. 1265 – 1274 ,10.1126/wetenschap.170.3964.1265Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
21. Madden en Ramanathan, 1980RA Madden , V. RamanathanKlimaatverandering detecteren als gevolg van toenemende koolstofdioxideWetenschap , 209 ( 1980 ) , blz. 763 – 768 ,10.1126/wetenschap.209.4458.7Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
22. Mitchell, 1989JFB- MitchellHet broeikaseffect en klimaatveranderingRev. Geophys. ( 1989 ) , blz. 115 – 139 ,10.1029/RG027i001p00115Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
23. Palmer, 1999TN PalmerEen niet-lineair dynamisch perspectief op klimaatvoorspellingJ. Clim. , 12 ( 1999 ) , blz. 575 – 591 ,10.1175/1520-0442(1999)012<0575:ANDPOC>2.0.CO;2Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
24. Ramanathan, 1988V. RamanathanDe broeikastheorie van klimaatverandering: een test door een onbedoeld mondiaal experimentWetenschap , 240 ( 1988 ) , blz. 293 – 299 ,10.1126/wetenschap.240.4850.29Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
25. Sakurai et al., 2005A. Sakurai , SS S. Maruyama , T. NishikawaHet effect van driedimensionale stralingswarmteoverdracht in wolkenvelden met behulp van de stralingselementmethodeJ. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. , 93 ( 2005 ) , blz. 79 – 87 ,10.1016/j.jqsrt.2004.08.013Bekijk PDFBekijk artikelBekijk in ScopusGoogle geleerde
26. Schack, 1972A.Schack ​Er is sprake van een kooldioxydegehalte in het luchtklimaat in de omgevingPhys. Bl. , 28 ( 1972 ) , blz. 26 – 28 ,10.1002/phbl.19720280106 Bekijk bij uitgever Google geleerde
27. Schildknecht, 2020D. SchildknechtVerzadiging van de infraroodabsorptie door koolstofdioxide in de atmosfeerInt. J. Mod. Phys. B , 34 ( 2020 ) , Artikel 2050293 ,10.1142/S0217979220502938Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
28. Shine en de F Forster, 1999KP Shine , PM de F ForsterHet effect van menselijke activiteit op de stralingsforcering van klimaatverandering: een overzicht van recente ontwikkelingenGlob. Planeet. Verandering , 20 ( 1999 ) , blz. 205 – 225 ,10.1016/S0921-8181(99)00017-XBekijk PDFBekijk artikelBekijk in ScopusGoogle geleerde
29. Stallinga, 2018P.Stallinga ​Signaalanalyse van het klimaat: correlatie, vertraging en feedbackJ. Data Anal. Inf. Proces. , 6 ( 2018 ) , pp. 30 – 45 ,10.4236/jdaip.2018.62003Bekijk bij uitgever Google geleerde
30. Stallinga, 2020P.Stallinga ​Uitgebreide analytische studie van het broeikaseffect van de atmosfeerAtmos. Clim. Sci. , 10 ( 2020 ) , blz. 40 – 80 ,10.4236/acs.2020.101003Bekijk bij uitgever Google geleerde
31. Trenberth en Fasull, 2009KE Trenberth , JT FasullOpwarming van de aarde door toenemende geabsorbeerde zonnestralingGeophys. Res. Lett. , 36 ( 2009 ) , blz. 1 – 5 ,10.1029/2009GL037527 Bekijk bij uitgever Google geleerde
32. Wild, 2016M. WildDecennialange veranderingen in stralingsstromen aan land- en oceaanoppervlakken en hun relevantie voor de opwarming van de aardeWIREs Klimaatverandering , 7 ( 2016 ) , pp. 91 – 107 ,10.1002/wcc.372 Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde
33. Woolway et al., 2020RI Woolway , BM Kraemer , JD Lenters , CJ Merchant , CM O’Reilly , S. SharmaWereldwijde reacties van meren op klimaatveranderingNat. Rev. Earth Environ. , 1 ( 2020 ) , blz. 388 – 403 ,10.1038/s43017-020-0067-5Bekijk bij uitgever Bekijk in ScopusGoogle geleerde

Geciteerd door (1)

• Meervoudig warmteterugwinningssysteem voor een industriële thermische schilpersmachine – Experimentele studie met energie- en economische analyses2024, Energieën

© 2023 De auteurs. Uitgegeven door Elsevier Ltd.

Alle content op deze site: Copyright © 2024 Elsevier BV, haar licentiegevers en bijdragers. Alle rechten zijn voorbehouden, inclusief die voor tekst- en datamining, AI-training en vergelijkbare technologieën. Voor alle open access-content gelden de Creative Commons-licentievoorwaarden.