Feedback
En l’actualitat tothom més o menys ha sentit a parlar del canvi climàtic i l’efecte hivernacle. Una altre cosa en realitat és saber si tothom entén el mateix quan es parla d’aquest dos conceptes. Quan el mateix món acadèmic no es posa d’acord en molts aspectes relacionats amb el clima, és il·lús pensar que la població general tingui una visió única dels esdeveniments actuals i futurs que afecten al clima. Tot hi així els conceptes Canvi Climàtic i Efecte Hivernacle són dos conceptes no ambigus que intentaré descriure de forma senzilla.
Per Canvi Climàtic s’entén exactament el que anuncia el seu nom: que el clima canvia. Senzillament és el pas d’un estat climàtic concret a un de diferent. És una situació molt freqüent que ha succeït diverses vegades en la vida del nostre planeta i unes quantes durant temps històrics. És un fet traumàtic pels essers vius però una característica del clima que per sort la seva freqüència és petita comparada amb la vida de la major part d’aquests essers, permeten períodes de tranquil·litat.
L’Efecte Hivernacle és una qualitat de la nostra atmosfera que ha permès la vida gràcies a mantenir una temperatura agradable on l’aigua pot estar en fase líquida. El mecanisme és molt senzill, l’energia del Sol arriba a nosaltres en forma de radiació de totes les freqüències de l’espectre electromagnètic, on la major part de l’energia pertany a freqüències del visible i properes. L’atmosfera és transparent al visible i translúcida a algunes altres de puntuals, això és una sort perquè ens salva de les radiacions d’alta energia, infrarojos i microones. La radiació visible arriba a la superfície del planeta reflexant-se la major part i tornant a sortir a l’espai, i a la vegada absorbint una part d’aquesta que escalfa la superfície (terra i mar). Tot cos pel mer fet de tenir temperatura emet radiació, la temperatura també fixa la franja de freqüències on es radiarà la major part de l’energia, sent més alta la freqüència de transmissió màxima quan més alta és la temperatura; si al Sol hi ha uns 5.000 K de temperatura i la seva radiació màxima està al visible, la superfície terrestre volta els 300 K quedant la seva radiació màxima en una freqüència més baixa que pertany a l’infraroig la qual no és transparent a l’atmosfera, quedant atrapada.
Aquests és el mateix mecanisme que els dels hivernacles, d’aquí el nom. Tot hi així hi ha una diferencia entre els nostres hivernacles i l’atmosfera, el vidre o plàstic dels hivernacles és un agent passiu que no es veu afectat per l’efecte que produeix (augment de temperatura)*, per tant el seu comportament és lineal i sempre es comporta igual; però l’efecte hivernacle de l’atmosfera es veu afectat per l’increment de temperatura que produeix ell mateix i per tant el seu comportament no és lineal.
Que vol dir lineal. Suposem un fenomen A, el qual depèn d’una o diverses variables Vn i la relació entre A i Vn està establerta per un o diversos paràmetres Kn (A=ΣKnxVn); lineal serà si cap Kn ó Vn tenen dependència funcional amb A, és a dir si és possible aïllar completament A**. En el cas de d’hivernacle la temperatura interior serà funció de la potència de radiació, del vidre i del temps d’exposició, i cap de les tres coses depenen de la temperatura interior; però l’atmosfera treballa diferent perquè bàsicament absorbeix la radiació i aquesta s’escalfa, com que l’absorció depèn de la temperatura ja tenim un paràmetre que te una dependència funcional amb el fenomen.
Per això hem d’entendre com funciona l’hivernacle de la nostre atmosfera. Quan escalfem menjar en un microones, l’aparell bombardeja el menjar amb radiació electromagnètica del rang de les microones, en especial al voltant d’una freqüència en la qual les molècules d’aigua tenen una ressonància; això augmenta la seva excitació (energia cinètica) i en el posterior procés de termalització*** acaba escalfant-ho tot. Però no només hi ha aquesta freqüència màgica que pot absorbir l’aigua, aquesta en te més en la franja de les microones (no tots els microones treballen a la mateixa freqüència) i sobretot en l’infraroig. L’atmosfera fa una cosa similar, els gasos hivernacle tenen diferents freqüències d’absorció en la zona de l’infraroig i com que de gasos hivernacle hi ha uns quants, l’atmosfera absorbeix una bona quantitat de les freqüències de l’infraroig que s’emeten de la superfície que escalfen l’aire, i deixa escapar l’altre part de la radiació. L’atmosfera la composen majoritàriament Nitrogen i Oxigen molecular que no intervenen en l’efecte permetent així que també bona part de les freqüències absorbibles puguin també escapar; per això la concentració de gasos hivernacle condiciona l’efecte que pot anar des de l’infern de Venus al món gèlid de Mart.
Des del començament de la revolució industrial s’ha observat un increment del CO2, que és un gas hivernacle, associat a l’augment de la temperatura. Tant és així que podem posar les dues gràfiques de costat i semblen calcades. Com que la revolució industrial ha anat associada a la crema de combustibles fòssils alliberant CO2 capturat per la vegetació durant milions d’anys, s’ha interpretat que l’augment de CO2 era fruit d’això i l’escalfament la conseqüència lògica. Però estudis sobre testimonis de gel han mostrat que això passa sempre que hi ha escalfament i sense necessitat de cremar combustibles, de la mateixa manera que passa l’inrevés quan hi ha refredament. És a dir el CO2 i la temperatura van sincronitzats. No cal dir que això ha creat força polèmica, però cal explicar perquè passa això.
D’entrada el CO2 no és el gas hivernacle principal ni molt menys. El principal gas hivernacle és l’aigua (H2O) que és el tercer gas més abundant de l’atmosfera, un 4% del volum. L’aigua te una singularitat, quant més calent és l’aire més aigua hi cap, això s’anomena humitat relativa; quan puja la temperatura baixa la humitat relativa però no perquè disminueixi la quantitat absoluta d’aigua dissolta, més aviat augmenta però com que també augmenta la capacitat d’absorció la humitat relativa disminueix, i amb la disminució de la humitat relativa augmenta l’evaporació perquè l’aire és més àvid d’aigua. Més temperatura més concentració d’aigua a l’atmosfera, més aigua més absorció per tant més temperatura i... d’això s’anomena retroaccions o feedback.
De feedbacks hi ha de molts tipus, els negatius tendeixen durant un temps a contrarestar els canvis donant una aparent estabilitat al clima, els positius per altre costat el que fan és accelerar un procés. I en aquest segon grup està la participació del CO2. El CO2 és absorbit pels mars gràcies a l’onatge i les pluges, això és degut a que el CO2 és molt més soluble en aigua que el Nitrogen i l’Oxigen com també ho són el metà (CH4) i l’amoníac (NH3) tots dos també gasos hivernacle. La solubilitat d’aquests depèn de la temperatura així que a més temperatura menys CO2, CH4 i NH3 absorbeix l’aigua líquida, i el ja dissolt s’escapa cap a l’atmosfera augmentant la concentració d’aquests gasos. Més concentració de gasos hivernacle més temperatura que significarà més alliberament i menys absorció. També hem de pensar que si la pluja captura CO2 també ho fa la neu, per tan les neus perpetues tenen gran quantitat de CO2 capturat, si l’escalfament les fa disminuir aquest CO2 també s’allibera ajudant a l’acceleració del procés. Aquest mecanisme mostra la correlació entre augment de CO2 i augment de temperatura, si no s’observa augment significatiu del NH3 i el CH4 és degut a l’atmosfera els oxida amb relativa rapidesa, que en el cas del metà passa a engruixir les files del CO2; dins del mar la cosa és diferent perquè es converteixen en hidrurs (o hidròxid pel NH3) acumulant-se i quedant allotjats al fons marí (ja hi ha alguna petrolera que vol aprofitar el Hidrur de CH4, si arriba a temps i no s’ha evaporat). Pel que fa el refredament igual, baixa la temperatura l’aigua (líquida i solida) absorbeixen els gasos hivernacle i es produeix l’acceleració cap al refredament.
Així l’augment del CO2 i les temperatures no són culpa nostra? Be aquesta afirmació no l’ha fet ningú encara****, el que segurament passa és que al nostre CO2 s’hi ha de sumar el CO2 que pertoca per la temperatura (que segurament és el més). També s’ha observat que en erupcions volcàniques tot hi l’augment del CO2 la temperatura va baixar; l’explicació està en el feedback negatiu de la pols en suspensió (cendres) que redueix la radiació solar, i l’aigua que a part de feedbacks positius com el primer exposat també te d’altres de negatius; observant-se també un retorn a les concentracions de CO2 anteriors a l’erupció amb relativa rapidesa.
Actualment estem en una situació no nova com és el canvi climàtic que per les qüestions esposades en un altre escrit ens semblen noves. Com humans busquem explicacions senzilles i solucions fàcils, però el nostre clima és una cosa molt complexa que tot just hem començat a estudiar i encara estem molt lluny de comprendre suficientment. L’èxit de la meteorologia actual dona una falsa impressió de control, el secret d’aquesta és una potència de càlcul estadístic que ha sabut parametritzar molt bé les actuals condicions de normalitat, les quals d’aquí no massa temps deixaran de ser vàlides. L’actual discussió sobre el clima està molt enverinada per la urgència dels esdeveniments, la mala fe i cobdícia d’uns quants, i la bona fe ignorant de molts; que tot plegat ens porta a l’immobilisme de la dispersió.
Per Canvi Climàtic s’entén exactament el que anuncia el seu nom: que el clima canvia. Senzillament és el pas d’un estat climàtic concret a un de diferent. És una situació molt freqüent que ha succeït diverses vegades en la vida del nostre planeta i unes quantes durant temps històrics. És un fet traumàtic pels essers vius però una característica del clima que per sort la seva freqüència és petita comparada amb la vida de la major part d’aquests essers, permeten períodes de tranquil·litat.
L’Efecte Hivernacle és una qualitat de la nostra atmosfera que ha permès la vida gràcies a mantenir una temperatura agradable on l’aigua pot estar en fase líquida. El mecanisme és molt senzill, l’energia del Sol arriba a nosaltres en forma de radiació de totes les freqüències de l’espectre electromagnètic, on la major part de l’energia pertany a freqüències del visible i properes. L’atmosfera és transparent al visible i translúcida a algunes altres de puntuals, això és una sort perquè ens salva de les radiacions d’alta energia, infrarojos i microones. La radiació visible arriba a la superfície del planeta reflexant-se la major part i tornant a sortir a l’espai, i a la vegada absorbint una part d’aquesta que escalfa la superfície (terra i mar). Tot cos pel mer fet de tenir temperatura emet radiació, la temperatura també fixa la franja de freqüències on es radiarà la major part de l’energia, sent més alta la freqüència de transmissió màxima quan més alta és la temperatura; si al Sol hi ha uns 5.000 K de temperatura i la seva radiació màxima està al visible, la superfície terrestre volta els 300 K quedant la seva radiació màxima en una freqüència més baixa que pertany a l’infraroig la qual no és transparent a l’atmosfera, quedant atrapada.
Aquests és el mateix mecanisme que els dels hivernacles, d’aquí el nom. Tot hi així hi ha una diferencia entre els nostres hivernacles i l’atmosfera, el vidre o plàstic dels hivernacles és un agent passiu que no es veu afectat per l’efecte que produeix (augment de temperatura)*, per tant el seu comportament és lineal i sempre es comporta igual; però l’efecte hivernacle de l’atmosfera es veu afectat per l’increment de temperatura que produeix ell mateix i per tant el seu comportament no és lineal.
Que vol dir lineal. Suposem un fenomen A, el qual depèn d’una o diverses variables Vn i la relació entre A i Vn està establerta per un o diversos paràmetres Kn (A=ΣKnxVn); lineal serà si cap Kn ó Vn tenen dependència funcional amb A, és a dir si és possible aïllar completament A**. En el cas de d’hivernacle la temperatura interior serà funció de la potència de radiació, del vidre i del temps d’exposició, i cap de les tres coses depenen de la temperatura interior; però l’atmosfera treballa diferent perquè bàsicament absorbeix la radiació i aquesta s’escalfa, com que l’absorció depèn de la temperatura ja tenim un paràmetre que te una dependència funcional amb el fenomen.
Per això hem d’entendre com funciona l’hivernacle de la nostre atmosfera. Quan escalfem menjar en un microones, l’aparell bombardeja el menjar amb radiació electromagnètica del rang de les microones, en especial al voltant d’una freqüència en la qual les molècules d’aigua tenen una ressonància; això augmenta la seva excitació (energia cinètica) i en el posterior procés de termalització*** acaba escalfant-ho tot. Però no només hi ha aquesta freqüència màgica que pot absorbir l’aigua, aquesta en te més en la franja de les microones (no tots els microones treballen a la mateixa freqüència) i sobretot en l’infraroig. L’atmosfera fa una cosa similar, els gasos hivernacle tenen diferents freqüències d’absorció en la zona de l’infraroig i com que de gasos hivernacle hi ha uns quants, l’atmosfera absorbeix una bona quantitat de les freqüències de l’infraroig que s’emeten de la superfície que escalfen l’aire, i deixa escapar l’altre part de la radiació. L’atmosfera la composen majoritàriament Nitrogen i Oxigen molecular que no intervenen en l’efecte permetent així que també bona part de les freqüències absorbibles puguin també escapar; per això la concentració de gasos hivernacle condiciona l’efecte que pot anar des de l’infern de Venus al món gèlid de Mart.
Des del començament de la revolució industrial s’ha observat un increment del CO2, que és un gas hivernacle, associat a l’augment de la temperatura. Tant és així que podem posar les dues gràfiques de costat i semblen calcades. Com que la revolució industrial ha anat associada a la crema de combustibles fòssils alliberant CO2 capturat per la vegetació durant milions d’anys, s’ha interpretat que l’augment de CO2 era fruit d’això i l’escalfament la conseqüència lògica. Però estudis sobre testimonis de gel han mostrat que això passa sempre que hi ha escalfament i sense necessitat de cremar combustibles, de la mateixa manera que passa l’inrevés quan hi ha refredament. És a dir el CO2 i la temperatura van sincronitzats. No cal dir que això ha creat força polèmica, però cal explicar perquè passa això.
D’entrada el CO2 no és el gas hivernacle principal ni molt menys. El principal gas hivernacle és l’aigua (H2O) que és el tercer gas més abundant de l’atmosfera, un 4% del volum. L’aigua te una singularitat, quant més calent és l’aire més aigua hi cap, això s’anomena humitat relativa; quan puja la temperatura baixa la humitat relativa però no perquè disminueixi la quantitat absoluta d’aigua dissolta, més aviat augmenta però com que també augmenta la capacitat d’absorció la humitat relativa disminueix, i amb la disminució de la humitat relativa augmenta l’evaporació perquè l’aire és més àvid d’aigua. Més temperatura més concentració d’aigua a l’atmosfera, més aigua més absorció per tant més temperatura i... d’això s’anomena retroaccions o feedback.
De feedbacks hi ha de molts tipus, els negatius tendeixen durant un temps a contrarestar els canvis donant una aparent estabilitat al clima, els positius per altre costat el que fan és accelerar un procés. I en aquest segon grup està la participació del CO2. El CO2 és absorbit pels mars gràcies a l’onatge i les pluges, això és degut a que el CO2 és molt més soluble en aigua que el Nitrogen i l’Oxigen com també ho són el metà (CH4) i l’amoníac (NH3) tots dos també gasos hivernacle. La solubilitat d’aquests depèn de la temperatura així que a més temperatura menys CO2, CH4 i NH3 absorbeix l’aigua líquida, i el ja dissolt s’escapa cap a l’atmosfera augmentant la concentració d’aquests gasos. Més concentració de gasos hivernacle més temperatura que significarà més alliberament i menys absorció. També hem de pensar que si la pluja captura CO2 també ho fa la neu, per tan les neus perpetues tenen gran quantitat de CO2 capturat, si l’escalfament les fa disminuir aquest CO2 també s’allibera ajudant a l’acceleració del procés. Aquest mecanisme mostra la correlació entre augment de CO2 i augment de temperatura, si no s’observa augment significatiu del NH3 i el CH4 és degut a l’atmosfera els oxida amb relativa rapidesa, que en el cas del metà passa a engruixir les files del CO2; dins del mar la cosa és diferent perquè es converteixen en hidrurs (o hidròxid pel NH3) acumulant-se i quedant allotjats al fons marí (ja hi ha alguna petrolera que vol aprofitar el Hidrur de CH4, si arriba a temps i no s’ha evaporat). Pel que fa el refredament igual, baixa la temperatura l’aigua (líquida i solida) absorbeixen els gasos hivernacle i es produeix l’acceleració cap al refredament.
Així l’augment del CO2 i les temperatures no són culpa nostra? Be aquesta afirmació no l’ha fet ningú encara****, el que segurament passa és que al nostre CO2 s’hi ha de sumar el CO2 que pertoca per la temperatura (que segurament és el més). També s’ha observat que en erupcions volcàniques tot hi l’augment del CO2 la temperatura va baixar; l’explicació està en el feedback negatiu de la pols en suspensió (cendres) que redueix la radiació solar, i l’aigua que a part de feedbacks positius com el primer exposat també te d’altres de negatius; observant-se també un retorn a les concentracions de CO2 anteriors a l’erupció amb relativa rapidesa.
Actualment estem en una situació no nova com és el canvi climàtic que per les qüestions esposades en un altre escrit ens semblen noves. Com humans busquem explicacions senzilles i solucions fàcils, però el nostre clima és una cosa molt complexa que tot just hem començat a estudiar i encara estem molt lluny de comprendre suficientment. L’èxit de la meteorologia actual dona una falsa impressió de control, el secret d’aquesta és una potència de càlcul estadístic que ha sabut parametritzar molt bé les actuals condicions de normalitat, les quals d’aquí no massa temps deixaran de ser vàlides. L’actual discussió sobre el clima està molt enverinada per la urgència dels esdeveniments, la mala fe i cobdícia d’uns quants, i la bona fe ignorant de molts; que tot plegat ens porta a l’immobilisme de la dispersió.
*la temperatura afecta també el material així com la radiació però les variacions no interactuen amb l’efecte que produeixen i a l’inrevés sent aïllables els dos comportaments.
**estrictament lineal s’entén paràmetre constant per variable i cap relació funcional entre variables (A=ΣKnxVn), però mentre la dreta de la igualtat sigui analítica i realment A estigui aïllada completament podrem predir un resultat; encara que a l’hora de la veritat la majoria de fenòmens afecten les variables que els regeixen, aquesta és una de les bases de la teoria del caos que ara no tractaré
***termalització: un sistema en equilibri tèrmic te una temperatura, la temperatura essencialment mostra velocitat mitja de les seves partícules les quals tenen velocitats repartides en una distribució normal (una gaussiana); si accelerem certes partícules farem un segon pic a la gràfica que trencaria la distribució, el procés que porta a ajuntar els pics per tornar a la distribució normal és la termalització (bàsicament amb xocs, però també hi ha intercanvi intern de radiació)
****però si donem temps a les petrolieres aviat; no hi ha cap veu amb autoritat i independent que negui la ma humana en el canvi climàtic, només hi ha el matís del grau de participació.
**estrictament lineal s’entén paràmetre constant per variable i cap relació funcional entre variables (A=ΣKnxVn), però mentre la dreta de la igualtat sigui analítica i realment A estigui aïllada completament podrem predir un resultat; encara que a l’hora de la veritat la majoria de fenòmens afecten les variables que els regeixen, aquesta és una de les bases de la teoria del caos que ara no tractaré
***termalització: un sistema en equilibri tèrmic te una temperatura, la temperatura essencialment mostra velocitat mitja de les seves partícules les quals tenen velocitats repartides en una distribució normal (una gaussiana); si accelerem certes partícules farem un segon pic a la gràfica que trencaria la distribució, el procés que porta a ajuntar els pics per tornar a la distribució normal és la termalització (bàsicament amb xocs, però també hi ha intercanvi intern de radiació)
****però si donem temps a les petrolieres aviat; no hi ha cap veu amb autoritat i independent que negui la ma humana en el canvi climàtic, només hi ha el matís del grau de participació.
Comentaris
Publica un comentari a l'entrada