Da Bud Bromley
Rapporto di Fase 1 dello Studio Pinatubo
Di: Bud Bromley, 29 aprile 2022
Editore collaboratore: Tomer Tamarkin
Astratto
La tecnologia di elaborazione del segnale digitale è stata utilizzata per analizzare i dati giornalieri sull'anidride carbonica dal Global Monitoring Laboratory della NOAA. Il periodo che circonda l'eruzione del vulcano Pinatubo del 1991 è stato rigorosamente analizzato per la pendenza e l'accelerazione della concentrazione atmosferica media globale netta di CO 2 e trovato coerente con la teoria secondo cui la legge di Henry, la legge dell'azione di massa e il principio di Le Chatelier controllano la rete globale concentrazione media di CO 2 atmosferica piuttosto che emissioni di CO 2 prodotte dall'uomo. Sfondo e teoria sono spiegati. Viene presentato un metodo per utilizzare la fisica e la matematica comuni per un nuovo scopo per confrontare l'emissione o l'assorbimento di CO 2 naturale con la CO 2 prodotta dall'uomoemissione. L'affermazione che le emissioni di CO 2 prodotte dall'uomo stiano causando un aumento della concentrazione globale di CO 2 e dei cambiamenti climatici si è dimostrata priva di fondamento scientifico.
Parole chiave: carbonio, CO 2 , clima, riscaldamento, Impulse, Pinatubo, Henry's Law, Mauna Loa
introduzione
William Henry testò e documentò la sua serie di esperimenti su diverse combinazioni di gas e liquidi in varie condizioni che furono pubblicati nel 1803. (Henry, W., 1803) Oggi, i coefficienti da lui sviluppati sono ora disponibili in tabelle in libri di consultazione e software che sono usato abitualmente da chimici e ingegneri chimici. Questa scienza stabile è conosciuta oggi come Legge di Henry ed è una scienza fondamentale per diverse grandi industrie. Sebbene non sia una conoscenza comune tra il pubblico e si trovi solo raramente nella letteratura sulla climatologia, la legge di Henry è la scienza di base per l'industria della strumentazione scientifica multimiliardaria della gascromatografia, che è uno dei metodi utilizzati per misurare i gas atmosferici e la maggior parte dei prodotti chimici. È anche una scienza di base alla base dell'ingegneria chimica nel gas, raffinazione del petrolio e del carbone e le industrie della birra e delle bevande gassate. Inoltre, è una delle principali variabili negli scambi di assorbimento ed emissione di ossigeno e anidride carbonica e altri gas nei polmoni e nelle branchie di tutti gli animali.
L'evento e le sue cause ed effetti sono oggetto di numerosi studi, ad esempio Stenchikov et al, 2021.
Un estratto da Science News dell'epoca (Hoppe, 1992):
Ellsworth G. Dutton, meteorologo del Laboratorio di monitoraggio e diagnostica del clima della NOAA a Boulder, in Colorado, ha tracciato gli effetti della nuvola di Pinatubo con strumenti a terra che misurano direttamente la forza della luce solare. Dutton afferma che i suoi risultati mostrano un calo del 20-30% della quantità di radiazione solare che raggiunge il suolo senza essere dispersa o riflessa e un calo del 2-4% della radiazione solare totale.
Le temperature hanno già iniziato a scendere, sia al livello del suolo che nella bassa atmosfera, afferma James K. Angell del NOAA a Silver Spring, Md. Angell ha detto a Science News che le sue analisi dei dati dei palloni meteorologici mostrano che la prima metà del 1992 era 0,4 [ gradi] C più freddo, nel complesso, rispetto alla prima metà del 1991. Osserva che l'effetto del vulcano potrebbe essere maggiore di quanto suggerito da questi cambiamenti di temperatura osservati, poiché il riscaldamento di El Nino di quest'anno aumenterebbe normalmente le temperature medie di 0,2 [gradi] C (SN : 18/1/92, p.37).
I satelliti meteorologici confermano il raffreddamento nella bassa atmosfera, registrando un calo globale di oltre 0,5 [gradi[C] dallo scorso giugno, con un giugno di 0,2 [gradi] C più freddo della media, secondo John Christy dell'Università dell'Alabama a Huntsville e Roy Spencer dell'Earth Science Lab della NASA presso il Marshall Space Flight Center di Huntsville. Christy afferma che i loro dati indicano che il massimo raffreddamento, 1,0 [gradi] C, si è verificato alle medie latitudini settentrionali - un'area che include gli Stati Uniti continentali - mentre le temperature nell'emisfero meridionale sono diminuite di soli 0,3 [gradi] C.
Pinatubo è stata la più grande o la seconda esplosione vulcanica osservata sulla Terra negli ultimi 100 anni. L'esplosione ha provocato una cintura di nuvole, polvere, vari gas e particelle che circondano e si diffondono nell'atmosfera intorno alla zona tropicale della Terra, che si trova a circa 20 gradi di latitudine sia a nord che a sud dell'equatore. In questa vasta zona, la temperatura della superficie dell'oceano è in media di 25°C (77°F) tutto l'anno, in contrasto con la temperatura media dell'oceano di 17°C.
In media, la superficie oceanica sopra i 25°C è un emettitore netto di CO 2 , giorno e notte, tutto l'anno. Cioè, più CO 2 viene rilasciata dalla superficie dell'oceano di quanta ne venga assorbita dalle molecole di CO 2 che si scontrano continuamente con la superficie dell'oceano. Tutti i rapporti noti ritengono che la cintura di nuvole, gas e particelle, ecc., Che circonda i tropici, abbia una ridotta insolazione solare a onde corte che raggiunge la superficie; la luce solare in entrata di una lunghezza d'onda compresa tra 400 e 700 nanometri è stata ombreggiata, bloccata, assorbita, riflessa, dispersa o altrimenti offuscata. Di conseguenza, la superficie dell'oceano tropicale si è raffreddata. Anche la superficie oceanica a latitudini più elevate si è raffreddata.
La radiazione infrarossa a onde corte del sole non viene assorbita dalla CO 2 . Viene assorbito dall'oceano, dal suolo e dalla biosfera.
https://climatecite.com/physics-of-the-atmosphere-and-climate-pt-1/
La nostra teoria è che la legge di Henry controlla la concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica e l'emissione umana di CO 2 da tutte le fonti perturba solo temporaneamente la concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica e il suo tasso di variazione. Ci sono altri gruppi scientifici e individui che supportano questa teoria. Ma questa teoria è raramente studiata o trovata nella letteratura sul clima e raramente finanziata nel lavoro ambientale del governo. In genere, i documenti riguardanti la legge e il clima di Henry si trovano solo in giornali meno noti.
La legge di Henry è una legge della chimica e della fisica riproducibile e ben documentata che definisce il rapporto di qualsiasi gas a contatto con qualsiasi liquido. Ogni combinazione di gas e liquido ha uno specifico coefficiente della legge di Henry, indicato con k H . Il coefficiente non è una costante; k H varia con la temperatura sulla superficie di scambio gas-liquido. Il coefficiente varia con (a) temperatura della superficie (b) salinità del liquido compresi alcuni minerali che sono disciolti nel liquido non solo cloruro di sodio, (c) alcalinità o pH o del liquido, (d) pressione parziale del gas nello spazio sopra il liquido e (e) pressione parziale del gas nel liquido. Concentrazione di CO 2il gas nell'acqua di mare è inversamente proporzionale alla temperatura della superficie del mare. È necessaria un'elevata diligenza nelle procedure di campionamento per controllare (a), (b), (c), (d) ed (e).
La legge di Henry ha dei limiti alla sua applicazione.
1. La legge di Henry si applica solo quando la concentrazione del gas non reagito nel liquido è minore e quando la concentrazione del gas misurata nel volume del gas al di sopra del liquido (cioè la sua pressione parziale) è minore rispetto agli altri gas nel volume . Una condizione di sovrasaturazione è osservata in cromatografia da una forma del picco anormale e non gaussiana. La legge di Henry è applicabile al gas CO 2 poiché è un gas traccia sia nell'atmosfera che nell'oceano anche a concentrazioni 10 volte superiori.
2. La legge di Henry si applica solo al gas nel liquido che non ha reagito con il liquido; cioè, la legge di Henry si applica solo alla reazione di equilibrio stato-fase reversibile [CO 2 (gas)] <-> acquosa [CO 2 (gas)]. La legge di Henry non si applica al gas CO 2 ionizzato , cioè CO 2 idratato , né a nessuno degli ioni carbonato o bicarbonato o acido carbonico non ionizzato che sono prodotti di gas CO 2 acquoso che reagisce con l'acqua noti collettivamente come carbonio inorganico disciolto (DIC).
La concentrazione totale di carbonio inorganico disciolto è: (Cohen e Happer, 2015)
[C] = [CO 2 ] + [HCO - 3 ] + [CO 2 - 3 ]
La maggior parte della CO 2 nell'acqua di mare è in forma DIC, che, secondo la maggior parte delle fonti, è dell'ordine di 38.000 gigatonnellate (Gt) stimate di CO 2 disciolta o reagita in acque profonde di mare. Nel frattempo, 1000 Gt si trovano nell'acqua di mare superficiale e 850 Gt nell'aria. (Un Gt è 1000 miliardi di chilogrammi, cioè 1 seguito da 12 zeri.) La figura 2 in Cohen e Happer (2015) illustra le concentrazioni stechiometriche molari relative delle specie DIC nell'oceano corrispondenti alla concentrazione atmosferica di CO 2 . Appena visibile, la sottile linea verde tratteggiata leggermente al di sopra dell'asse orizzontale è in aumento. La concentrazione delle specie di CO 2 di DIC negli oceani e la concentrazione delle specie di bicarbonato negli oceani stanno entrambe aumentando come CO 2 atmosfericala concentrazione aumenta. Contemporaneamente, lo ione carbonato [CO 2 − 3 ] dell'acido carbonico sta diminuendo, insieme a presunti problemi di cosiddetta "acidificazione oceanica".
Come dimostreremo in questo articolo, il gas CO 2 viene rapidamente assorbito dalla superficie del mare quando la superficie si raffredda. La superficie dell'oceano dimostra la capacità di assorbire rapidamente ordini di grandezza in più di CO 2 di quella prodotta dall'uomo, per poi tornare alla tendenza. È fondamentale riconoscere che queste reazioni di CO 2 ionizzata (DIC) sono reazioni rapidamente reversibili. Non ci basiamo su stime di modelli di CO 2 nell'aria e nell'acqua di mare per dimostrare questo punto.
La maggior parte della CO 2 nell'acqua di mare è nella forma ionizzata HCO 3 , nota come bicarbonato come mostrato nella figura 2 di Happer e Cohen sopra. Piccole variazioni della temperatura della superficie dell'oceano invertono la reazione di idratazione della CO 2 e si forma gas acquoso di CO 2 . CO 2 acquoso (gas) <-> H + + HCO 3 – . L'acqua più fredda spinge questa reazione a destra. L'acqua più calda spinge la reazione a sinistra. Una volta nella sua forma acquosa di gas CO 2 , si applica l'equilibrio dinamico della legge di Henry: per una data temperatura superficiale dell'acqua di mare, esiste un rapporto fisso di concentrazione di gas CO 2 nell'aria rispetto a CO 2concentrazione di gas nella superficie dell'acqua di mare a contatto con l'aria. A seconda dei cambiamenti delle condizioni superficiali, il gas CO 2 acquoso potrebbe reagire con H 2 O per diventare H 2 CO 3 (acido carbonico), oppure potrebbe reagire con H 2 O per diventare HCO 3 – (bicarbonato) più ioni idrogeno (idronio) , oppure potrebbe rimanere nella matrice acquosa come gas CO 2 acquoso , oppure potrebbe essere emesso nell'atmosfera come gas CO 2 .
Cohen e Happer (2015) spiegano che la transizione di un solo protone (uno ione idrogeno), determina il bicarbonato rispetto alle specie di acido carbonico. Le varie specie DIC sono circondate nella matrice dell'acqua di mare da ioni idrogeno e ioni idrossido. Le molecole di gas CO 2 e gli ioni DIC non sono tenuti a muoversi nella matrice dell'acqua di mare. Sia lo ione bicarbonato che l'acido carbonico sono prodotti di reazione separati della reazione acquosa di idratazione del gas CO 2 con H 2O, oltre che reversibili tra loro, come mostrato nel grafico successivo. Sulla superficie dell'acqua di mare queste reazioni possono invertire in pochi secondi a causa del cambiamento della temperatura superficiale, o dell'agitazione di onde, boe e navi in movimento, o di una procedura di campionamento, o di una corrente d'acqua in risalita densa di DIC (ad esempio, una corrente di El Nino). Quando l'acqua di mare in risalita densa di DIC viene in superficie, si riscalda e il gas CO 2 acquoso in superficie diventa sovrasaturato, sbilanciato dal rapporto della legge di Henry per la temperatura in superficie, con conseguente emissione di gas CO 2 nell'aria e un ribilanciamento dell'equilibrio dinamico della Legge di Henry per quella temperatura.
Daniel Mazza spiega alle pagine 16 e 17, Reazioni reversibili di ordine superiore. (Mazza, Daniele, 2020)
A qualsiasi temperatura, il valore di Keq rimane costante indipendentemente dal fatto che si inizi con A e B, o C e D, e indipendentemente dalle proporzioni in cui sono mescolati. Keq varia con la temperatura perché k1 e k2 variano con la temperatura, ma non esattamente della stessa quantità.
… la formulazione generale della legge di azione di massa (Guldberg-Waage, 1864) che afferma: in un sistema chimico all'equilibrio ea temperatura costante, il rapporto tra il prodotto delle concentrazioni di sostanze chimiche formate (ciascuna elevata al suo coefficiente stechiometrico) e quello dei reagenti è un valore costante.
I reagenti ei prodotti della chimica del carbonato nell'acqua di mare sono difficili da campionare e quantificare con precisione perché le reazioni sono così rapide e sono necessari solo piccolissimi cambiamenti nelle condizioni della superficie per modificare l'equilibrio dinamico. Il prelievo di un campione influisce sulle reazioni. Metodi e sistemi speciali devono essere utilizzati per queste analisi sullo strato sottile sulla superficie dell'oceano. I giornali e gli articoli online riportano che sono necessari anni o centinaia di anni per spostare grandi quantità di CO 2 , presumibilmente perché la migrazione di CO 2 verticalmente o orizzontalmente nella matrice dell'acqua è lenta. Ci sono cambiamenti così lenti, con El Ninos e La Ninas che sono i primi esempi. Tuttavia, contemporaneamente, secondo dopo secondo, CO 2 sfusail gas è in continuo flusso dentro e fuori milioni di chilometri quadrati di superficie oceanica, guidato dal cambiamento di SST e la CO 2 si sta convertendo in pochi secondi da una specie ionica all'altra e il gas CO 2 acquoso viene rilasciato nell'aria o idratato in acido carbonico o bicarbonato. Cambiamenti più lenti o continui come le emissioni umane sono perturbazioni anomale dell'andamento dell'equilibrio dinamico per la temperatura superficiale locale. L'aggiunta o la sottrazione di CO 2 da qualsiasi fonte o per qualsiasi tempo di residenza o tasso di emissione comporta il ripristino delle concentrazioni nel rapporto di Henry per una data temperatura.
Dimostrare un esempio di questa reazione in massa della superficie del mare e della sua enorme quantità e velocità nell'ambiente naturale come osservato nei dati del Mauna Loa è un obiettivo primario di questo studio.
La reazione ciclica di idratazione del gas CO 2 acquoso con H 2 O è descritta nel grafico seguente:
I cambiamenti nella cinetica forzano le reazioni avanti o indietro, i cambiamenti nella cinetica sono cambiamenti nel movimento delle molecole. Tali cambiamenti cinetici derivano dal riscaldamento, raffreddamento o agitazione della superficie del mare da parte di onde, navi in navigazione e movimento delle boe, correnti, tempeste, procedure di campionamento di gas e acqua, ecc. Ad esempio, la calda superficie del mare tropicale che normalmente emette continuamente CO 2 gas può essere impoverito di CO 2 gas da vento, tempeste, uragani, tifoni, ecc. in modo tale che la superficie del mare sottosatura assorba CO 2 dall'aria invece di emettere. Problemi significativi di campionamento nell'acqua di mare reale includono gas CO 2 aggiunto o sottratto dalla biologia – vivi e morti – nel mare, correnti di CO 2densa acqua di mare che risale dall'oceano profondo alla superficie e campiona la superficie del mare quando il campione rappresentativo necessario è solo il centimetro superiore o lo strato meno sottile.
Contemporaneamente alla parte della chimica del carbonato sopra descritta, gli ioni calcio (Ca 2+ ), che sono prontamente disponibili nell'acqua di mare in grande eccesso rispetto al carbonio, reagiscono con gli ioni bicarbonato (HCO 3 – ) producendo carbonato di calcio (CaCO 3 ). Questa reazione non è inclusa nell'equilibrio della legge di Henry, e non è inclusa nei 38.000 Gt stimati di DIC e non è inclusa nei 1000 Gt stimati di DIC sulla superficie del mare, sebbene sia accumulata in modo inversamente proporzionale alla temperatura nel più grande pozzo di CO 2 per ordini di grandezza. Come ci ricordano Richard E. Zeebe e Dieter A. Wolf-Gladrow, CO 2 acquosavengono prodotti gas e carbonato di calcio solido precipitante, "in condizioni di superficie dell'acqua... controintuitivamente... durante la precipitazione di CaCO 3 viene liberata CO 2 ... di soli ~0,03 µmol per µmol di CaCO 3 precipitato". (Zeebe e Wolf-Gladrow) Le famose scogliere bianche di Dover e del Sussex, in Inghilterra, le grotte calcaree di tutto il mondo, le famose cave di marmo d'Italia sono esempi di enormi giacimenti di CaCO 3 . Infine, quando il rapporto di Henry per la CO 2 è sbilanciato, le reazioni DIC e Ca 2+ si spostano a destra, verso i prodotti e la CO 2 in eccesso convertita in roccia. La reazione del calcio è un'altra fonte di CO 2in acqua di mare rimuovendo contemporaneamente il bicarbonato.
Ca 2+ + 2HCO 3 – -> CaCO 3 + CO 2 + H 2 O
Si stima che il gas CO 2 disciolto nella superficie dell'oceano sia da 30 a 40 volte più concentrato che nell'aria, risulta da reazioni multiple, ma è ancora un componente minore dell'acqua superficiale del mare. Ma questa stima è di molti metri di superficie oceanica. In questo rapporto, ci occupiamo della CO2 nello strato sottile all'interfaccia mare-aria. Questo rapporto e questo progetto non si basano su stime della concentrazione di CO 2 . Lo scopo di questo progetto è la dimostrazione delle misurazioni dell'assorbimento e delle emissioni di CO 2 e dei loro tassi rispetto alle emissioni umane.
Ulteriori informazioni sulla legge di Henry e sulla chimica del carbonato: (Cohen and Happer, 2015). (Stallinga, P. e Khmelinskii, I. 2018) (Stallinga, P. 2018.) (Harde, 2019). (Zeebe e Wolf-Gladrow.) (Mazza, Daniele, 2020.)
La nostra teoria presuppone che la concentrazione globale netta di CO 2 nell'atmosfera rimarrà in un equilibrio dinamico che riequilibra costantemente la concentrazione di CO 2 nell'atmosfera e nella superficie dell'oceano, un riequilibrio basato principalmente sul cambiamento della superficie relativa della Terra al di sopra o al di sotto di 25 C. Il flusso non è lo stesso del flusso o della portata. Il flusso è la massa di materiale che scorre attraverso una superficie per intervallo di tempo. Deve essere utilizzata la temperatura superficiale (SST); le temperature medie dell'oceano e/o dell'aria producono calcoli errati della legge di Henry. Molti fattori influenzano la temperatura della superficie dell'oceano oltre all'insolazione.
Nel grafico seguente, vediamo che le variazioni della concentrazione di CO 2 seguono rapidamente le variazioni della temperatura della superficie del mare. Le variazioni su e giù nella linea blu (che rappresentano il tasso di variazione della temperatura della superficie del mare) sono seguite da variazioni del tasso di variazione di CO 2 al mese a MLO. La concentrazione di CO 2 cambia rapidamente in risposta alle variazioni della temperatura della superficie del mare. La risposta avviene in mesi.
Metodo
La prima fase di questo studio ha cercato di determinare se potevamo rilevare, nei dati "gold standard" per la concentrazione globale di CO 2 , un punto di flesso nella pendenza delle misurazioni giornaliere della concentrazione di CO 2 prima, durante o dopo un singolo evento climatico importante , l'eruzione vulcanica esplosiva di Pinatubo sull'isola di Luzon nelle Filippine nel giugno 1991. Un software proprietario per l'elaborazione del segnale digitale è stato utilizzato per analizzare i dati sulla concentrazione giornaliera di CO 2 pubblicamente disponibili riportati dal Laboratorio di monitoraggio della Terra dell'Oceano Nazionale del governo degli Stati Uniti e Amministrazione atmosferica (NOAA). Abbiamo definito un punto di flesso come un cambiamento di segno della pendenza della CO 2concentrazione dopo l'eruzione del Pinatubo. Ipoteticamente, se siamo in grado di rilevare questi punti di flesso con sicurezza statistica, allora, per supportare la nostra teoria, possiamo utilizzare lo stesso set di dati e software per produrre prove da molti diversi eventi climatici, meteorologici e ambientali e una curva di calibrazione della CO 2 globale . Saremmo in grado di misurare i cambiamenti nella concentrazione di CO 2 risultanti da altri vulcani, El Ninos, La Ninas, tempeste, emissioni umane di CO 2 e altri eventi che, secondo quanto riferito, influiscono sulla concentrazione atmosferica media globale netta di CO 2 . In un certo senso, stiamo ripetendo gli esperimenti di William Henry per la CO 2gas e acqua su scala globale con diverse condizioni climatiche e ambientali ma utilizzando solo dati globali misurati. Invece di modelli climatici al computer inaffidabili con troppe stime e teorie, avremmo esperimenti sui dati che utilizzano dati empirici dall'ambiente naturale per correggere il malinteso pervasivo della CO 2 che è curato nella cultura popolare e nell'istruzione.
I dati Mauna Loa del Laboratorio di monitoraggio globale della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti sono stati selezionati perché ampiamente riconosciuti e segnalati come la misurazione di riferimento standard per la concentrazione media globale di gas CO 2 atmosferica. Il laboratorio si trova a circa 11.000 piedi sul livello del mare sul fianco nord-ovest del vulcano Mauna Loa sulla Big Island delle Hawaii. Questo set di dati è stato selezionato perché è accessibile al pubblico ed è stato diligentemente misurato e curato dagli anni '70. Abbiamo selezionato la loro serie di misurazioni giornaliere di CO 2 . I dati sono riportati in micromoli di CO 2 gas per mole di aria, che è pari a parti per milione (ppm) CO 2in aria. Siamo grati agli scienziati, agli autori e all'amministrazione della NOAA per aver reso questi dati disponibili al pubblico. (Vedi ringraziamenti e riferimento di Thoning et al 2021 per i dettagli e l'accesso ai dati.)
Il set di strumenti software per questa fase iniziale dello studio è stato progettato e gestito da Shahar Ben-Menahem, PhD (fisica, Stanford) e Abraham Ishihara, PhD (Aeronautics & Astronautics, Stanford) attraverso la loro società Modoc Analytics LLC sotto contratto con EnergyCite ( https ://energycite.com/ ) e la sua consociata ClimateCite ( https://climatecite.com/ ).
Utilizzando questi strumenti software, se si scoprisse che questi dati rispondono a un evento geograficamente remoto come Pinatubo, potenzialmente non sarebbe necessario esaminare molti diversi set di dati sulla CO 2 né impiegare laboratori per convalidare la nostra teoria. La nostra teoria presuppone che la temperatura della superficie del mare (SST) influisca direttamente sul rapporto tra la concentrazione di gas di CO 2 atmosferica e la concentrazione di gas di CO 2 sulla superficie del mare, secondo la legge di Henry, mentre la CO 2 umana non ha alcun effetto su tale rapporto.
Bisogna fare attenzione con la legge di Henry poiché può essere espressa in molte forme per usi diversi. Qui usiamo la sua forma adimensionale. Coefficiente della legge di Henry k H = c(acquoso)/c(gas) dove c è la concentrazione in moli. Ad esempio, 400 micromoli di CO 2 per mole di aria (che corrisponde a 400 ppm di concentrazione di CO 2 nell'aria) sono in equilibrio con 333 micromoli di CO 2 per mole di acqua di mare sulla superficie del mare a 298 K e una densità di soluzione di 997 kg/ m 3 . Adimensionale k H = 0,8317. (Sander, 2015) La concentrazione di CO 2 nell'acqua di mare è direttamente proporzionale alla profondità a causa della maggiore densità (kg/m 3) e inversamente proporzionale alla temperatura.
Se questa prima fase dell'esperimento sui dati funzionasse, la complessità scientifica complessiva, lo sforzo e la spesa del nostro progetto sarebbero notevolmente ridotti. L'esperimento sui dati più difficile è stato fatto per primo: potremmo rilevare la perturbazione di Pinatubo nei dati MLO.
Calcoliamo una quantità non eccedente di CO 2 prodotta dall'uomo sulla base di dati misurati piuttosto che assumere stime di CO 2 prodotta dall'uomo sulla base di stime della produzione di combustibili fossili e produzione di cemento da fonti spurie e dubbie. Questo non vuol dire mettere in dubbio la cura diligente e attenta dei dati da parte degli Oakridge National Laboratories, per esempio. Ma i dati che gli vengono consegnati provengono da alcune fonti che sono state dubbie nel corso degli anni, ad esempio Unione Sovietica, Nigeria, Iran, Venezuela, OPEC, per citare alcuni importanti produttori di petrolio.
Questa prima fase del nostro progetto ha analizzato i dati giornalieri di CO 2 di Mauna Loa (MLO) per determinare se i cambiamenti di CO 2 dovuti all'eruzione del Pinatubo fossero presenti nei dati. Il set di dati è reattivo agli eventi remoti? Il software e le competenze dei nostri scienziati potrebbero rilevare una riduzione della concentrazione di CO 2 e un punto di flesso nel tasso di variazione della concentrazione dovuto al raffreddamento della superficie dell'oceano tropicale da parte della cintura di nubi di Pinatubo. La velocità e l'accelerazione della concentrazione media globale netta di CO 2 sono state calcolate sulla base di misurazioni.
I dati MLO giornalieri grezzi (grezzi quanto disponibili pubblicamente) dagli anni '70 al 2020 sono stati utilizzati come input per la nostra sequenza di algoritmi. Questo set di dati di serie temporali "grezzi" è stato modificato da noi solo per riempire i giorni con i dati mancanti.
I dati per i giorni per i quali non erano disponibili dati di CO 2 reali da MLO, contrassegnati come 999 nel file di dati MLO, ma per i quali erano disponibili dati per i giorni precedenti e successivi al blocco dei giorni di dati mancanti, sono stati interpolati di conseguenza .
I dati relativi ai giorni (all'inizio del periodo di registrazione - primi anni '70) per i quali non erano disponibili dati reali e non erano disponibili dati precedenti con dati validi - sono stati sostituiti da valori nominali costanti nei 300 bassi. Questo blocco di dati è limitato ai primi anni '70 e non influisce sui nostri risultati di Pinatubo.
Le seguenti procedure matematiche (riassunte dai riquadri nel diagramma a blocchi) vengono quindi applicate a questa serie temporale di "dati grezzi del livello di CO 2 " in cui il tempo è espresso in anni gregoriani frazionari e i livelli di CO 2 sono espressi in ppm.
Viene eseguita una JTFA ("Joint Time Frequency Analysis"). Gli esperti nell'arte dell'elaborazione di segnali digitali di serie temporali (DSP) riconosceranno che questo termine si riferisce a una classe di metodi, in cui una serie quantità-vs-tempo viene analizzata per il suo contenuto di frequenza (come PSD = densità di spettro di potenza) in funzione del tempo. Sebbene ci siano molte tecniche JTFA, la più semplice è eseguire un'analisi della trasformata di Fourier veloce (FFT) in una finestra temporale mobile ("spostata") e calcolare i coefficienti FFT complessi in funzione sia dell'ora di inizio della finestra che della frequenza nella finestra indice. Questo tipo di trasformazione JTFA, tuttavia, non è facilmente invertibile.
Una delle sottoclassi più semplici dei metodi JTFA, facilmente invertibile, è la Gabor Transform. Il metodo di analisi proprietario Ben-Menahem-Ishihara utilizzato in questa indagine si basava sulla combinazione di Gabor Transform e FFT.
Nelle analisi quantità-tempo-frequenza, risultato dei dati grezzi del nostro JTFA, rimuoviamo il picco stagionale (periodo di 1 anno) della banda di frequenza tramite un filtro notch e sopprimiamo anche la banda ad alta frequenza ("passa basso filtraggio”). Gli esperti nell'arte del DSP o del filtraggio analogico in EE e in altri rami dell'ingegneria basata sulla fisica riconosceranno prontamente questi termini e tecniche.
Dopo il filtraggio notch e passa-basso dei dati prodotti da JTFA, rappresentati dalle relative caselle nel diagramma a blocchi, la trasformata JTFA filtrata viene quindi invertita. Questo calcolo fornisce la casella di output (in basso a sinistra) del diagramma a blocchi: la CO 2 elaborata rispetto al segnale temporale (e la sua derivata temporale).
Quindi con questi dati introduciamo un collaudato e noto calcolo matematico e fisico per confrontare l'assorbimento naturale di CO 2 nell'ambiente con le emissioni umane. Il calcolo viene utilizzato migliaia di volte ogni giorno per prendere decisioni che significano la vita o la morte per alcuni milioni di persone ogni giorno.
Risultati:
Il grafico sopra è tracciato sull'intera epoca di registrazione del Mauna Loa (circa 5 decenni) con i livelli di CO 2 sia "grezzo" (come definito sopra) che elaborato (come definito sopra) , rispetto al tempo. Il grafico appare molto simile ai grafici tipicamente prodotti dalla NOAA che appaiono frequentemente nei media, nell'istruzione, nella politica e online.
Il grafico sopra è elaborato come nel grafico precedente e descritto nella sezione metodo sopra, ma semplicemente ingrandito per coprire solo il decennio Pinatubo: 1990-2000. La pendenza della linea rossa è visibilmente piegata o appiattita nel luglio del 1991 nel 1994, e poi nel 1995 la pendenza torna di nuovo verso l'alto.
I dati nel grafico sopra sono di nuovo elaborati come i due grafici precedenti ma qui ingranditi all'anno di Pinatubo più l'anno prima e dopo il Pinatubo. Il pendio (linea grigia) è leggermente flessuoso o appiattito dopo la metà del 1991 quando si verificò l'eruzione del Pinatubo. La velocità della concentrazione di CO 2 sta rallentando dopo la metà del 1991.
Nessun punto di flesso nella pendenza della concentrazione di CO 2 è stato trovato nel periodo successivo all'eruzione del Pinatubo. La pendenza è leggermente diminuita rispetto alla tendenza precedente, ma non è diventata negativa. Sono stati rilevati grandi cambiamenti nell'accelerazione. In questo caso, l'accelerazione è il tasso di variazione della pendenza, o la derivata temporale di CO 2 ppm all'anno.
Il grafico sopra traccia la derivata temporale della CO 2 ppm/anno trattata.
Il grafico di cui sopra è la derivata temporale della CO 2 ppm/anno trattata. I tempi di "inflessione" stimati racchiudono tra parentesi l'"Evento Pinatubo" rilevato come indicato dalle frecce e dagli indicatori di data GG/MM/AA. Le date di parentesi sono i punti di più rapido declino (decelerazione) della pendenza e il più rapido aumento (accelerazione) della pendenza. Su questo grafico, la CO 2 media pre e post-Pinatubo di basele pendenze sono indicate come linee orizzontali; per calcolare le medie è stato utilizzato il periodo di tempo pieno dei dati del Mauna Loa prima o dopo i tempi di "aspirazione inflessione", dagli anni '70 al 2020. I punti di accelerazione minima e massima vengono utilizzati per determinare rispettivamente il punto finale del pre- Media Pinatubo e punto di partenza della media post-Pinatubo. Questi due punti consentono l'assegnazione dei punti in cui viene calcolato l'offset. Questo offset (o over-recupero) è previsto in base al Principio di Le Chatelier, in sostanza, una tendenza perturbata tornerà rapidamente alla sua condizione di equilibrio più un importo di offset o una correzione eccessiva.
Discussione:
Ora disponiamo di un metodo affidabile basato sulle misurazioni gold standard di una singola variabile climatica, ovvero la concentrazione di CO 2 , che possiamo utilizzare per confrontare le emissioni di CO 2 prodotte dall'uomo con le variazioni della concentrazione atmosferica media globale netta di CO 2 .
Il gas traccia CO 2 viene prodotto, modificato e assorbito attraverso molti e vari processi naturali nell'ambiente. Documentare e quantificare tutto ciò con accuratezza e precisione in un cosiddetto bilancio del carbonio o bilancio energetico è un compito donchisciottesco e approssimativo nella migliore delle ipotesi, ma questo è ciò che il pubblico attraverso i suoi governi sta pagando in progetti elaborati, ad esempio documentando annualmente Il bilancio del carbonio della Terra in oltre 100 pagine di dozzine di autori, ad esempio Friedlingstein et al, 2021, per non parlare delle conferenze sul clima dell'IPCC delle Nazioni Unite in tutto il mondo e del loro fitto documento e delle campagne di pubbliche relazioni. È un progetto da sogno senza fine per i modellatori climatici. Questi rapporti utilizzano troppe stime in troppi modelli, non misurazioni della CO 2 prodotta dall'uomo .
Nel frattempo, la concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica viene misurata regolarmente e diligentemente in micromoli per mole (ppm) di atmosfera a Mauna Loa e in poche altre località. È stato osservato da molti scienziati che le emissioni atmosferiche medie globali nette di CO 2 variano con la temperatura. Al contrario, il malinteso comune è che la temperatura varia con la concentrazione di CO 2 e la temperatura globale è in aumento perché la CO 2 prodotta dall'uomo è in aumento. Pur confermando che la CO 2 atmosferica contribuisce alla temperatura terrestre, il fisico atmosferico, il professor Murry Salby, PhD, ci ha insegnato che la CO 2 varia in modo coerente a seguito del cambiamento di temperatura.
"Un aumento di T S [temperatura superficiale] introdotto da una perturbazione radiativa d F [ d F è la forzatura radiativa diretta] porta quindi a un aumento del tasso di emissione di CO 2 , e, quindi, cumulativamente in CO 2 ." …”L'aumento della temperatura aumenta l'emissione netta di CO 2 . La diminuzione della temperatura ha l'effetto inverso. È interessante notare che la sensibilità positiva alla temperatura, d r CO2 /dT non si limita a piccole perturbazioni. Come è evidente in Fig. 1.43, la dipendenza dalla temperatura si applica a r CO2fino al 100%. Degno di nota è anche che la corrispondenza si applica a variazioni di temperatura che sono chiaramente di origine diversa. In seguito all'eruzione del Pinatubo, quando il riscaldamento SW [radiazione a onde corte emesse dal sole] è diminuito, r CO2 è diminuito di oltre il 50%. Durante El Nino 1997-1998, quando SST è aumentato, r CO2 è aumentato di oltre il 100%. Per mantenere la stabilità, deve esistere un feedback negativo nella CO 2 , sufficientemente forte da frenare l'aumento delle emissioni di CO 2 dal feedback positivo della temperatura. Quel feedback negativo comporta pozzi di CO 2 sulla superficie terrestre”.
Tasso di emissione netta di CO 2 , r CO2 = d / d t rCO 2 (ppmv/anno)
(Salby, Physics of Atmosphere and Climate.p252. https://climatecite.com/physics-of-the-atmosphere-and-climate-pt-1/ )
Come si vede nel grafico NOAA alla fine dell'introduzione sopra, la derivata temporale della concentrazione di CO 2 segue rapidamente in mesi la derivata temporale della temperatura della superficie del mare (SST.)
Anche il legame tra la temperatura della superficie del mare e la concentrazione di CO 2 è stato notato dagli scienziati del governo. Ad esempio: “A Mauna Loa i risultati implicavano che per il periodo 1970-1985, il cambio da stagione a stagione sarebbe stato di circa 0,2 ppm in più per una deviazione di +1 grado C nella temperatura del Pacifico equatoriale orientale. Una cifra leggermente inferiore a 0,15 ppm/grado C è stata trovata al polo sud per l'intera lunghezza del record e circa 0,35 ppm/grado C a Barrow (Alaska) per l'intero record."... "Per la d CO 2 cumulativa abbiamo trovato un 1 la deviazione del grado C produrrebbe una variazione di circa 0,4 ppm a Mauna Loa, una variazione di 0,3 ppm al polo sud e 0,8 ppm a Barrow, in Alaska. (Elliott e Angell, 1986)
E "... abbiamo scoperto, come altri, che il riscaldamento di questa regione è solitamente seguito da un aumento superiore alla media della concentrazione di CO 2 ". …” A Mauna Loa questo aumento segue SST di circa una stagione e al polo sud di due stagioni”. Sfortunatamente, questi scienziati di solito non perseguono il collegamento alla sua causa, ma invece, come hanno fatto questi scienziati, il collegamento o la causa vengono respinti. Hanno concluso: "Prendiamo questi risultati come un'ulteriore conferma che l'effetto apparente dell'SST sul record di CO 2 deriva meno dai cambiamenti nel Pacifico equatoriale orientale che dai cambiamenti climatici in tutto il mondo". (Elliott, Angell e Thoning, 1990)
È opinione diffusa che la CO 2 antropogenica sia responsabile della tendenza all'aumento della concentrazione media globale di CO 2 atmosferica e da questa convinzione si deduce che la temperatura globale sta aumentando, alcuni sostengono pericolosamente. I fautori del riscaldamento globale causato da CO 2 antropogenico (AGW) ritengono che la riduzione delle emissioni umane di CO 2 interrompendo l'uso di combustibili fossili ridurrà la concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica e quindi ridurrà la temperatura globale. La necessità di ridurre la temperatura globale è un presupposto non dimostrato, così come la necessità di ridurre la CO 2 prodotta dall'uomo. Tali ipotesi si basano su modelli informatici in cui solo pochi tipi di dati sono misurazioni. Non è stato possibile convalidare modelli climatici completi rispetto alle condizioni misurate nel mondo reale. Ad esempio, "L'instabilità degli attuali modelli per stimare accuratamente l'assorbimento oceanico di CO 2 crea una delle incertezze chiave nelle previsioni degli aumenti di CO 2 atmosferica e delle risposte climatiche nei prossimi 100-200 anni. 60 referenze”. (Peng, et al. 1987)
Gli scienziati del clima che sostengono il presunto riscaldamento globale causato dall'uomo, ad esempio Ben Santer e Michael Mann con altri, hanno scritto un articolo sottoposto a revisione paritaria sulla rivista Nature Geoscience che riconosce che i loro modelli climatici sono sbagliati, sebbene la loro ammissione sia nascosta nel gergo tecnico: " All'inizio del ventunesimo secolo, le tendenze al riscaldamento troposferico derivate dai satelliti erano generalmente inferiori alle tendenze stimate da un grande insieme multi-modello", si legge nella prima riga dell'abstract del documento. (Santer, et al., 2017) In altre parole, le tendenze di temperatura effettive erano inferiori rispetto ai loro modelli. Hanno continuato: "Per la maggior parte dell'inizio del ventunesimo secolo, tuttavia, il riscaldamento troposferico MODELLO è sostanzialmente maggiore di OSSERVATO". (Santer et al., 2017) (Le lettere maiuscole sono aggiunte per enfasi.) In altre parole,
Al contrario, il presente studio, basato su misurazioni non modelli, di semplice portata, ha analizzato un periodo di 2 anni in cui il tasso di aumento della pendenza della concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica è rallentato e poi si è fermato momentaneamente. L'accelerazione della concentrazione di CO 2 è stata temporaneamente interrotta dagli effetti dell'eruzione vulcanica del Pinatubo. Negli stessi mesi sono continuate le emissioni di CO 2 da fonti umane, sono continuate le emissioni di CO 2 da fonti naturali (come suolo in decomposizione e biosfera, ecc.), lo stesso vulcano Pinatubo ha aggiunto grandi quantità di CO 2 gas all'atmosfera e un El L'evento Nino nel 1991-1992 ha aggiunto CO 2all'atmosfera. Secondo i risultati di questo studio, la seconda derivata (cioè l'accelerazione) della concentrazione di CO 2 è scesa precipitosamente nei 2 anni successivi a Pinatubo al suo punto più basso nel record di Mauna Loa pre-Pinatubo, nonostante le aggiunte di CO 2 da parte dell'uomo, sorgenti naturali, un vulcano e un El Nino . La natura ha assorbito rapidamente la CO 2 aggiunta e poi ha accelerato di nuovo più rapidamente per riportare la sua concentrazione di CO 2 al trend.
La legge dell'azione di massa afferma che la velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale alle concentrazioni dei reagenti, applicabili in qualsiasi circostanza. In questo caso, la reazione chimica è la reazione di equilibrio fase-stato di Henry della CO 2 che si verifica in milioni di chilometri quadrati di superficie dell'acqua di mare tropicale raffreddata dagli effetti dell'eruzione del Pinatubo.
Per dare la prospettiva delle quantità di CO 2 , le "... le foreste della Terra forniscono un" pozzo di carbonio "che assorbe 7,6 miliardi di tonnellate nette di CO2 all'anno ..." (World Resources Institute, 2021). La superficie più fresca nei due anni successivi a Pinatubo ha assorbito 2778 miliardi di tonnellate nette di CO2, e poi nei due anni successivi ha emesso quella quantità più un ulteriore incremento.
Il tasso di variazione della pendenza della concentrazione media globale netta di CO 2 atmosferica in questa analisi è sceso momentaneamente al di sotto dello zero. Una diminuzione dell'emissione di CO 2 su vasta scala globale è coerente con una fonte oceanica di CO 2 e il rapido tasso di variazione della pendenza è coerente con le stime dell'entità dell'assorbimento e dei flussi di emissione del gas CO 2 . Per eliminazione, non c'è nessun altro pozzo noto, logico o fisicamente possibile affinché una quantità così grande di CO 2 venga assorbita ed emessa così rapidamente oltre alla superficie dell'oceano. Il rapporto di equilibrio globale della CO 2 di Henry è stato bruscamente perturbato dal raffreddamento dell'SST. CO2 _le emissioni sono diminuite precipitosamente dopo il raffreddamento di milioni di miglia quadrate di superficie oceanica tropicale. Per un periodo di circa 2 anni, il tasso di assorbimento di CO 2 nell'ambiente ha ampiamente superato il tasso di emissione di CO 2 da tutte le fonti. La concentrazione di CO 2 sulla pendenza era stata in media di 1,4 ppm all'anno dalla metà degli anni '70. Per un periodo di circa 2 anni, quel pendio decelerò e raggiunse brevemente lo zero anche se le emissioni umane continuavano, l'eruzione del Pinatubo aveva aggiunto grandi quantità di CO 2 all'atmosfera, la biosfera terrestre continuava a emettere CO 2 come al solito e un L'evento El Nino stava aggiungendo CO 2 nell'aria.
La diminuzione della pendenza della CO 2 dopo il 1991 seguita dal suo recupero è chiaramente visibile nel grafico sopra. Questo grafico NOAA/Scripps è la pendenza della CO 2 rispetto al tempo, cioè ppm all'anno o velocità della concentrazione atmosferica media globale netta di CO 2 . 1 ppm è 7,76 Gt di CO 2 .
Esaminando da vicino il grafico NOAA/Scripps immediatamente sopra. Dopo il 1991 è visibile una leggera diminuzione o appiattimento. Questo grafico è la concentrazione di CO 2 rispetto al tempo.
Oltre alla CO 2 aggiunta nell'atmosfera da Pinatubo, alle continue emissioni di CO 2 da parte dell'uomo da tutte le fonti e alle continue emissioni naturali di CO 2 dalla biosfera, c'è stato un evento di El Nino nel 1991-1992. Gli eventi di El Nino aggiungono grandi quantità di CO 2 all'atmosfera. "Il Pacifico equatoriale è la più grande fonte oceanica di anidride carbonica nell'atmosfera ed è stato proposto come un importante sito di esportazione di carbonio organico nelle profondità marine... I dati stabiliscono gli eventi di El Nino come la principale fonte di variabilità interannuale". (Murray, et al, 1994) Le serie storiche delle perturbazioni di El Nino e La Nina esulano dallo scopo di questo documento, ma speriamo che queste importanti emissioni di CO 2e le perturbazioni di temperatura possono essere esaminate nelle fasi successive di questo studio.
Durante il periodo dal 1990 al 1995 si sono verificate importanti aggiunte di CO 2 nell'atmosfera, perturbazioni positive della pendenza di CO 2 stabilita. Tuttavia i risultati netti misurati a Mauna Loa e rivelati nella nostra analisi sono un temporaneo appiattimento o diminuzione della pendenza della concentrazione di CO 2 e una brusca decelerazione temporanea della concentrazione di CO 2 seguita da una rapida accelerazione del recupero che torna e leggermente oltre la tendenza pre-Pinatubo .
Dov'è finita quella CO 2 ? Da dove viene quel recupero di CO 2 ? Era ed è nell'oceano. Ed era lì in quantità enorme, come verrà illustrato in seguito.
Abbiamo studiato il periodo della perturbazione del Pinatubo. Si è verificata una perturbazione naturale alla tendenza di circa 20 anni della concentrazione di CO 2 misurata diligentemente. Questo periodo di perturbazione di Pinatubo è un esempio, sia per dimensioni che per velocità, della capacità dell'ambiente naturale di emettere e assorbire CO 2 . Anche le emissioni umane di CO 2 sono una perturbazione per la stessa tendenza alla concentrazione media globale netta di CO 2 , ma minime rispetto alla perturbazione di Pinatubo.
La CO 2 assorbita è stata di oltre due ordini di grandezza maggiore della perturbazione dovuta alle emissioni umane di CO 2 nello stesso periodo, come ora verrà mostrato. La pendenza del tasso di concentrazione media globale netta di CO 2 era in media di 1,463 ppm/anno prima di Pinatubo. La concentrazione è decelerata fino a quasi zero ppm/anno/anno, quindi è aumentata rapidamente fino a una pendenza media di 2,087 ppm/anno dopo Pinatubo. In base al principio di Le Chatelier, ci si aspetta questa ripresa verso il trend con un offset sopra la tendenza precedente, una ripresa eccessiva.
Piuttosto che stimare le emissioni naturali e umane sulla base di modelli computerizzati, budget di carbonio e dati proxy dei tempi preindustriali e fonti di dati dubbie sui combustibili fossili, confronteremo la CO 2 misurata diligentemente dal laboratorio di Mauna Loa.
Il 15 giugno 1991, la concentrazione atmosferica media globale netta di CO 2 (dati Mauna Loa) era di 358 ppm.
Un ppm equivale a 7,76 gigatonnellate (Gt) di CO 2 .
358 ppm * 7,76 = 2778 Gt CO 2 . (1 ppm CO 2 = 2,12 Gt di carbonio. 2,12 Gt di carbonio * 3,66 tonnellate di CO 2 per tonnellata di carbonio = 7,7592 Gt CO 2 .)
Il calcolo dell'impulso specifico può essere utilizzato per confrontare le forze nell'ambiente.
Immagina un aereo 747 a pieno carico con una massa di 2778 Gt sulla pista pronto a partire. In che modo i progettisti di motori a reazione e aerei e in seguito i piloti sapevano che i motori potevano produrre una forza sufficiente per accelerare l'aereo a una velocità sufficiente per il decollo prima della fine della pista? Questo calcolo è il calcolo dell'impulso. Ci fornisce un calcolo affidabile, ben noto e affidabile per confrontare la CO 2 prodotta dall'uomo con la CO 2 naturale . Supponiamo che il nostro 747 stia rotolando a una velocità di 1,4 miglia/anno e stia accelerando a circa 0,73 miglia/anno/anno, quindi colpisce un dosso sulla pista e decelera. Quindi il nostro 747 accelera di nuovo.
Questo studio fornisce i valori per il calcolo degli impulsi per la massa, la velocità e l'accelerazione della CO 2 nell'atmosfera durante il periodo di tempo successivo all'eruzione del Pinatubo.
La massa di CO 2 è calcolata dalla concentrazione di MLO ppm il giorno dell'eruzione.
m = 2778 Gt CO 2 nell'aria, che è pari a 358 ppm di CO 2 nell'aria (15 giugno 1991.)
d t è il cambiamento nel tempo = 2 anni dopo l'eruzione del Pinatubo
a = d v/ d t L'accelerazione a è la variazione di velocità divisa per la variazione di tempo
a = 1,463 ppm/anno diviso per 2 anni = 0,73 ppm/anno/anno
F è forza. F = m * a
F = 2778 Gt CO 2 * 0,73 ppm/anno/anno = 2027,94 Newton-anni.
Un Newton è l'unità di forza nel sistema internazionale di unità (SI). È rappresentato dal simbolo N . Sir Isaac Newton ha ideato le tre leggi del moto. Il teorema dell'impulso-momento è logicamente equivalente alla seconda legge del moto di Newton. L'impulso è la misura della forza nel tempo. L'impulso è denominato dal simbolo J. J è sempre direzionale unidirezionale (cioè un vettore).
J = F * d t Impulso = forza * variazione nel tempo
J = 2028 Newton * 2 anni
J = 4056 Newton-anni.
4056 Newton-anni è l'impulso specifico di CO 2 che è stato rimosso dall'atmosfera in 2 anni dopo Pinatubo.
Per fare un confronto, assumiamo che la CO 2 umana fosse pari al 100% della CO 2 aggiunta nell'atmosfera tra il 1990 e il 1991, l'anno precedente l'eruzione del Pinatubo. Calcolando dai dati MLO, il tasso medio di variazione (o velocità) misurato della concentrazione globale netta di CO 2 atmosferica dal 1990 al 1991 è stato di 1,5 ppm all'anno. Quanta CO 2 è? Quindi 1,5 ppm/anno * 7,76 Gt/ppm = 11,64 Gt di variazione totale della concentrazione di CO 2 nell'anno 1990-1991; questo supera la massima emissione umana possibile perché include tutte le fonti e i pozzi di CO 2 , non solo le emissioni umane. Ma per il nostro confronto qui, attribuiremo il 100% di quella CO 2agli umani. Assumiamo anche che il 100% della velocità media della concentrazione di CO 2 nel record di Mauna Loa dagli anni '70 a Pinatubo nel 1991 fosse interamente dovuto all'uomo. I nostri scienziati hanno calcolato che la velocità media nel periodo pre-Pinatubo era di 1,463 ppm/anno.
Ripetendo il calcolo specifico dell'impulso J:
11.64 Gt di CO 2 “umana” * 0.73 ppm/anno/anno di accelerazione * 2 anni = un impulso J di 16.99 Newton-anni.
17 Newton-anni è J, il massimo impulso specifico possibile dovuto alla CO 2 prodotta dall'"uomo" che è stata aggiunta all'atmosfera durante il periodo di decelerazione di Pinatubo di 2 anni. . È l'impulso di quantità massima perché assumiamo (solo ai fini di questo confronto) che tutto l'aumento di CO 2 dagli anni '70 sia dovuto all'uomo.
Il risultato di questo confronto è una prova a discarico. Abbiamo 4056 Newton-anni contro 17 Newton-anni.
L'ambiente, principalmente la superficie dell'oceano (poiché l'oceano è circa il 71% della superficie terrestre), ha dimostrato una rapida capacità di assorbimento della CO 2 che è 239 volte maggiore della massima possibile emissione umana netta. Concludiamo che le emissioni umane nette sono banalmente minori, trascurabili e assorbite e riemesse insieme alla variazione 239 volte maggiore della CO 2 naturale . Un aereo di linea 747 ha 239 volte l'impulso a decollare rispetto a un altro 747. Con quale voleresti?
Ricordiamo che la decelerazione della concentrazione media globale netta di CO 2 è scesa a quasi zero ppm/anno/anno. La concentrazione di CO 2 , sia naturale che umana, è cumulativa nel tempo. L'impulso è cumulativo nel tempo. Pertanto, l'impulso è adatto e logico per questa analisi comparativa. Anche l'integrazione delle concentrazioni cumulative di CO 2 sarebbe un metodo corretto per il confronto, ma la matematica è meno nota. Gli aerei di linea non sarebbero decollati senza il calcolo dell'impulso. Quando attribuiamo il 100% dei cambiamenti nella concentrazione di CO 2 all'uomo, l'impulso dovuto agli "umani" è trascurabile, non abbastanza per fermare la rapida decelerazione della CO 2 . La storia del cambiamento climatico della CO 2 prodotta dall'uomo non vola.
Conclusioni:
L'ambiente ha dimostrato un impulso misurato ad assorbire 239 volte l'impulso di CO 2 prodotto dall'uomo quando calcolato in modo molto prudente. Detto semplicemente, l'ambiente naturale controlla la concentrazione di CO 2 . Le emissioni umane di CO 2 non stanno causando l' aumento della CO 2 atmosferica . La concentrazione di CO 2 nell'ambiente naturale è controllata principalmente dalla temperatura globale, più immediatamente dalla temperatura superficiale, principalmente dalla temperatura della superficie del mare. Queste temperature sono controllate da varie forze naturali. Poiché una quantità di gran lunga superiore a tutte le possibili emissioni umane di CO 2 è stata assorbita rapidamente dall'ambiente, non è possibile attribuire alla CO umana alcun riscaldamento o raffreddamento netto2 emissioni. L'emissione di CO 2 umana è una perturbazione minore che è rapidamente tornata alla tendenza insieme alle variazioni di CO 2 molto più grandi .
Lo scienziato P. Stallinga, PhD, ha concluso: “La correlazione tra temperatura e [CO 2 ] è facilmente spiegata da un altro fenomeno, chiamato legge di Henry: la capacità dei liquidi di trattenere i gas in soluzione dipende dalla temperatura. Quando gli oceani si riscaldano, la capacità diminuisce e quindi gli oceani rilasciano CO 2 (e altri gas) nell'atmosfera. Quando analizziamo quantitativamente questo fenomeno, vediamo che si adatta perfettamente alle osservazioni, senza bisogno di alcun feedback [1]. Abbiamo quindi ora un'ipotesi alternativa per la spiegazione delle osservazioni presentate da Al Gore. L'effetto serra può essere quasi respinto e la legge di Henry resta ferma. Abbiamo concluso che l'effetto della CO 2 antropogenicasul clima è trascurabile e l'effetto della temperatura dell'oceano sulla [CO 2 ] atmosferica è esattamente, sia di segno che di magnitudine, uguale a quello previsto sulla base della legge di Henry. (Stallinga, P., 2018, Stallinga, P., 2020)
Dove è andata a finire la CO 2 dopo Pinatubo? Si è svolto principalmente negli oceani, ma anche in suoli più freschi e nella biosfera. L'equilibrio dell'Henry è regolato verso il basso a causa della minore temperatura della superficie del mare, con conseguente emissione di molto meno CO 2 dall'oceano tropicale raffreddato, dai suoli e dalla biosfera; nel frattempo, l'acqua normalmente più fredda alle latitudini più elevate era ancora più fredda a causa degli effetti del Pinatubo. La superficie dell'oceano ha aumentato l'assorbimento di CO 2 a queste latitudini più elevate. Così la pendenza della CO 2 è diminuita e l'accelerazione è diminuita rapidamente. Quindi, circa 2 anni dopo Pinatubo, quando la cintura nuvolosa si era parzialmente dissipata e l'insolazione degli oceani tropicali è aumentata, la decelerazione della CO 2 atmosferica media globale nettaconcentrazione invertita di segno e recuperata, superando la pendenza media prima di Pinatubo. Il professor Murry Salby fornisce calcoli e grafici che mostrano che la pendenza osservata a lungo termine della concentrazione di CO 2 è spiegata da una serie di offset come Pinatubo e El Ninos. "Non ci sono prove di un andamento sistematico della temperatura". [riferendosi all'attuale record globale medio del satellite UAH per la temperatura anomala globale.] (Salby, 2018, a partire dalle 16:30 circa nel video.)
Riguardo alla perturbazione di Pinatubo, Stallinga e Khmelinski scrivono: “In totale, il contributo naturale è negativo per il 50% delle emissioni antropogeniche (cioè un pozzo; Sabine et al. stimano il 48% ( Sabine, CL et al, 2014 ), più le fluttuazioni , con queste fluttuazioni dello stesso ordine di grandezza delle emissioni antropogeniche... Abbiamo quindi la prova diretta della legge di Henry che prevede tali effetti della temperatura sul contenuto di anidride carbonica nell'atmosfera. Gli oceani innegabilmente degassano e assorbono CO 2 dall'atmosfera e governano la dinamica, la correlazione di [CO 2 ] con la temperatura.” (Stallinga, P. e Khmelinski, I. 2018) In altre parole, le emissioni umane sono assorbite dalla natura.
Kauppinen e Malmi spiegano: "La bassa copertura nuvolosa controlla praticamente la temperatura globale". “La sensibilità climatica dell'IPCC è di circa un ordine di grandezza troppo alta, perché nei modelli climatici manca un forte feedback negativo delle nuvole. Se prestiamo attenzione al fatto che solo una piccola parte dell'aumento della concentrazione di CO 2 è antropogenica, dobbiamo riconoscere che il cambiamento climatico antropogenico non esiste nella pratica. La maggior parte della CO 2 extra viene emessa dagli oceani [6], secondo la legge di Henry. Le nuvole basse controllano praticamente la temperatura media globale. Negli ultimi cento anni la temperatura è aumentata di circa 0,1°C a causa della CO 2 . Il contributo umano è stato di circa 0,01°C”. (Kauppinen & Malmi, 2018)
Poiché la maggior parte della superficie terrestre attorno all'equatore, offuscata dalla cintura di nubi di Pinatubo, era un oceano tropicale, deduciamo con sicurezza che la rapida decelerazione della concentrazione di CO 2 è stata causata dal raffreddamento di milioni di chilometri quadrati di superficie dell'oceano tropicale. Ciò ha comportato un impulso netto di assorbimento del gas CO 2 oltre 230 volte maggiore dell'impulso netto di emissione umana durante lo stesso periodo. Prevediamo che il proseguimento di questo studio nelle fasi successive produrrà una matrice di prove a sostegno e, in teoria, una curva di calibrazione per le emissioni di CO2 da parte dell'uomo, basata su misurazioni piuttosto che su stime, in modo che le perniciose affermazioni del cambiamento climatico globale dovuto all'azione umana la CO 2 prodotta può essere sommariamente scartata. L'argomento che umano-CO 2è dimostrato che le emissioni causano il cambiamento climatico globale non hanno alcun merito scientifico.
Crediti e Ringraziamenti
Thoning et al (2021). KW Thoning, AM Crotwell e JW Mund (2021), Frazioni molari atmosferiche di anidride carbonica nell'aria secca da misurazioni continue a Mauna Loa, Hawaii, Barrow, Alaska, Samoa americane e Polo sud. 1973-2020, versione 2021-08-09 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Global Monitoring Laboratory (GML), Boulder, Colorado, USA https://doi.org/10.15138/yaf1-bk21
Percorso FTP: ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/data/greenhouse_gases/co2/in-situ/surface/
Il set di strumenti software per questa fase iniziale dello studio è stato progettato e gestito da Shahar Ben-Menahem, PhD (fisica, Stanford) e Abraham Ishihara, PhD (Aeronautics & Astronautics, Stanford) attraverso la loro società Modoc Analytics LLC.
Questo studio, denominato dal team scientifico, dal management e dalla ClimateCite Corporation come "Pinatubo Study - phase I", è stato interamente finanziato da Tomer Tamarkin, Carmichael, CA con il generoso aiuto e supporto di Pat Boone, Beverly Hills, CA. Non sono state fatte sollecitazioni finanziarie ad altre società, società o individui, né fondi ricevuti. Prodotto di lavoro intellettuale e copyright, 2022, ClimateCite Corp.
Bud Bromley non ha conflitti di interesse che potrebbero influenzare la direzione di questo studio o la creazione di questo rapporto.
Glossario
Un ampio glossario di nomi, termini e principi scientifici utilizzati in questo documento è disponibile online all'indirizzo: https://pinatubostudy.com/glossary.html
Riferimenti
Cohen e Happer, 2015. Fundamentals of Ocean pH di R. Cohen e W. Happer, 18 settembre 2015. https://co2coalition.org/publications/fundamentals-of-ocean-ph/
Elliott e Angell, 1986. Sulla relazione tra C02 atmosferica e temperatura equatoriale della superficie del mare. Di William P. Elliott e James K. Angell, Air Resources Laboratory, NOAA, Silver Spring, MD 20910, USA. In Tellus (1987), 39B, 171-183. https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.3402/tellusb.v39i1-2.15335
Elliott, Angell & Thoning, 1990. William P. Elliott e James K. Angell, Air Resources Laboratory, NOAA, Silver Spring, MD 20910, USA, e Kirk W. Thoning, Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences, University of Colorado, Boulder, CO, USA. 2 maggio 1991. Tellus 43B, 1991, 2. https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.3402/tellusb.v43i2.15259
McGuire, PC, Melton, JR, Munro, DR, Nabel, JEMS, Nakaoka, S.-I., Niwa, Y., Ono, T., Pierrot, D., Poulter, B., Rehder, G., Resplandy , L., Robertson, E., Rödenbeck, C., Rosan, TM, Schwinger, J., Schwingshackl, C., Séférian, R., Sutton, AJ, Sweeney, C., Tanhua, T., Tans, PP , Tian, H., Tilbrook, B., Tubiello, F., van der Werf, G., Vuichard, N., Wada, C., Wanninkhof, R., Watson, A., Willis, D., Wiltshire, AJ, Yuan, W., Yue, C., Yue, X., Zaehle, S. e Zeng, J.: Global Carbon Budget 2021, Earth Syst. Sci. Discussione sui dati. [prestampa], H., Tilbrook, B., Tubiello, F., van der Werf, G., Vuichard, N., Wada, C., Wanninkhof, R., Watson, A., Willis, D., Wiltshire, AJ, Yuan , W., Yue, C., Yue, X., Zaehle, S. e Zeng, J.: Global Carbon Budget 2021, Earth Syst. Sci. Discussione sui dati. [prestampa], H., Tilbrook, B., Tubiello, F., van der Werf, G., Vuichard, N., Wada, C., Wanninkhof, R., Watson, A., Willis, D., Wiltshire, AJ, Yuan , W., Yue, C., Yue, X., Zaehle, S. e Zeng, J.: Global Carbon Budget 2021, Earth Syst. Sci. Discussione sui dati. [prestampa],https://doi.org/10.5194/essd-2021-386 , revisione, 2021.
Harde, 2019. Hermann Harde. Cosa contribuiscono gli esseri umani alla CO2 atmosferica: confronto dei modelli del ciclo del carbonio con le osservazioni. Scienze della Terra. vol. 8, n. 3, 2019, pp. 139-158. doi: 10.11648/j.earth.20190803.13
Henry, W., 1803. Legge di Henry, solubilità della CO2 in acqua e CO2 atmosferica
"Esperimenti sulla quantità di gas assorbiti dall'acqua, a diverse temperature ea diverse pressioni". Fil. Trans. R. Soc. Lond. 93: 29–274. doi:10.1098/rstl.1803.0004.
Hoppe, 1992. Hoppe, Kathryn. La nuvola del Monte Pinatubo ombreggia il clima globale. Notizie di scienza. 18 luglio 1992. https://www.thefreelibrary.com/Mt.+Pinatubo's+cloud+shades+global+climate.-a012467057
Kauppinen & Malmì. 2019. Nessuna evidenza sperimentale per il significativo cambiamento climatico antropogenico. arXiv:1907.00165v1 [physics.gen-ph] 29 giugno 2019. https://arxiv.org/abs/1907.00165v1
Mazza, Daniele. https://danielemazza.academia.edu/
Mazza, Daniele, 2020. Algoritmi in Ocean Chemistry. ISBN | 978-88-31688-62-8. https://www.academia.edu/attachments/64182996/download_file?s=portfolio
Murray et al, 1994. Murray JW, Barber RT, Roman MR, Bacon MP, Feely RA. Controlli fisici e biologici sul ciclo del carbonio nel pacifico equatoriale. Scienza. 7 ottobre 1994;266(5182):58-65. doi: 10.1126/scienza.266.5182.58. PMID: 17814000.
Onuki, Akira, 2009. Legge di Henry, tensione superficiale e adsorbimento superficiale in miscele binarie diluite.
arXiv:0902.1204 [cond-mat.stat-mech] J. Chem. Phys. 130 , 124703 (2009); https://doi.org/10.1063/1.3089709
https://doi.org/10.48550/arXiv.0902.1204
Peng, TH et al. 1987. Peng, TH, Post, WM, DeAngelis, DL, Dale, VH e Farrell, MP. Anidride carbonica atmosferica e ciclo globale del carbonio: le incertezze chiave. DOE degli Stati Uniti. Laboratori Nazionali di Oak Ridge. 10 settembre 1987. Pubblicazioni ACS.
Sabina, CL, et al. (2004) Il pozzo oceanico per la CO2 antropogenica. Scienza , 305, 367.
https://doi.org/10.1126/science.1097403
Salby, 2012. Murry L Salby. Fisica dell'atmosfera e del clima. 2a edizione. ISBN: 9780521767187. https://climatecite.com/physics-of-the-atmosphere-and-climate-pt-1/ e https://climatecite.com/physics-of-the-atmosphere-and-climate-pt -2/
Salby, 2018. Murry L Salby. "Cosa c'è davvero dietro l'aumento della CO 2 atmosferica "? Helmut-Schmidt-University Hamburg, 10 ottobre 2018, https://youtu.be/rohF6K 2 avtY
Sander, 2015. R. Sander: Compilazione delle costanti della legge di Henry (versione 4.0) per l'acqua come solvente, Atmos. Chimica. Phys., 15, 4399-4981 (2015), doi:10.5194/acp-15-4399-2015 . https://henry.mpch-mainz.gwdg.de/henry/
Santer, et al., 2017. Cause delle differenze nei tassi di riscaldamento troposferico del modello e del satellite. Di Benjamin D. Santer1*, John C. Fyfe2, Giuliana Pallotta1, Gregory M. Flato, Gerald A. Meehl, Matthew H. England, Ed Hawkins, Michael E. Mann, Jeffrey F. Painter, Céline Bonfils, Ivana Cvijanovic, Carl Mears, Frank J. Wentz, Stephen Po-Chedley, Qiang Fu e Cheng-Zhi Zou. Geoscienze della natura. 19 GIUGNO 2017 | DOI: 10.1038/NGEO2973. http://www.meteo.psu.edu/holocene/public_html/Mann/articles/articles/SanterEtAlNatureGeosci17.pdf
Stallinga, P. 2018. Anidride carbonica e acidificazione degli oceani. Di Peter Stallinga, PhD University of the Algarve, FCT-DEEI e CEOT, Portogallo. European Scientific Journal edizione giugno 2018 Vol.14, N.18 ISSN: 1857 – 7881 (Stampa) e – ISSN 1857- 7431. Doi: 10.19044/esj. 2018. v14n18p476 URL: http://dx.doi.org/10.19044/esj.2018.v14n18p476
Stallinga, P. 2018. Analisi del segnale del clima: correlazione, ritardo e feedback. Journal of Data Analysis and Information Processing, 6, 30-45. https://doi.org/10.4236/jdaip.2018.62003
Stallinga, P. 2020. Studio analitico completo dell'effetto serra dell'atmosfera. Scienze dell'atmosfera e del clima, 10, 40-80. https://doi.org/10.4236/acs.2020.101003
Stallinga, P. e Khmelinskii, I. (2018) " Analisi dei segnali temporali del clima ", pubblicato da Natural Science , Vol.10 No.10, 2018. DOI: 10.4236/ns.2018.1010037
Stenchikov et al, 2021. In che modo una nuvola vulcanica delle dimensioni di un pinatubo raggiunge la stratosfera media? In JGR Atmospheres di AGU. 14 maggio 2021. https://doi.org/10.1029/2020JD033829
Stumm e Morgan, 1996. Chimica acquatica: equilibri chimici e tassi nelle acque naturali. Di Stumm, Werner. Morgan, James J. Wiley Interscience. Pagina 192. https://archive.org/details/aquaticchemistry0000stum/mode/2up
Si abbronza, Pieter. P., Accelerazione del tasso di crescita dell'anidride carbonica atmosferica. NOAA Laboratorio di ricerca sul sistema terrestre, GMD, 325 Broadway, Boulder, CO 80305
La cassetta degli attrezzi di ingegneria. La solubilità dei gas in acqua rispetto alla temperatura. https://www.engineeringtoolbox.com/gases-solubility-water-d_1148.html
Thoning et al, 2021. KW Thoning, AM Crotwell e JW Mund (2021), Frazioni molari atmosferiche di anidride carbonica nell'aria secca da misurazioni continue a Mauna Loa, Hawaii, Barrow, Alaska, Samoa americane e Polo sud. 1973-2020, Versione 2021-08-09 National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Global Monitoring Laboratory (GML), Boulder, Colorado, USA https://doi.org/10.15138/yaf1-bk21 Nome set di dati: co2_mlo_surface- insitu_1_ccgg_DailyData
Descrizione: Frazioni molari atmosferiche di anidride carbonica nell'aria secca da misurazioni quasi continue a Mauna Loa, Hawaii.
World Resources Institute, 2021. Le foreste assorbono il doppio del carbonio che emettono ogni anno. 21 gennaio 2021 Di Nancy Harris e David Gibbs. https://www.wri.org/insights/forests-absorb-twice-much-carbon-they-emit-each-year
Zeebe e Wolf-Gladrow. Richard E. Zeebe e Dieter A. Wolf-Gladrow. anidride carbonica, disciolta (OCEANO). https://www.soest.hawaii.edu/oceanography/faculty/zeebe_files/Publications/ZeebeWolfEnclp07.pdf
Posta un commento
Condividi la tua opinione nel rispetto degli altri. Link e materiale non pertinente sarà eliminato.