Sposób na usunięcie procesu globalnego ocieplenia Ziemi

                                                                        Warszawa 2019.01.10     

Adam Bednarczyk           

Sposób na usunięcie procesu globalnego ocieplenia Ziemi /Lit.1/

Nie ma potrzeby zmniejszania ilości dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej w celu obniżenia temperatury atmosfery ziemskiej. Poprzez zainstalowanie zwierciadeł lub folii refleksyjnych oraz pomalowanie obiektów na które pada promieniowanie słoneczne na kolor biały można zatrzymać a nawet zawrócić proces globalnego ocieplenia atmosfery ziemskiej. Jest możliwym obniżenie temperatury atmosfery ziemskiej tylko poprzez zwiększenie albedo powierzchni Ziemi.

Według opisu zamieszczonego w /Lit.2/: Główną cechą atmosfery, która nas tu interesuje, jest fakt, że jest ona niemal przeźroczysta dla widma promieniowania krótkofalowego (słonecznego) i niemal nieprzezroczysta dla emitowanego przez powierzhnię Ziemi i atmosferę promieniowania termicznego odpowiadającego temperaturom w zakresie 200-350 K. Za tę ostatnią cechę odpowiadają tzw. gazy cieplarniane (para wodna,  i inne), których w atmosferze jest niewiele. Niewiele, co nie znaczy, że ich efekt jest niewielki. Utrudniają one ucieczkę większości promieniowania długofalowego w kosmos, a samo zjawisko nazywa się efektem cieplarnianym.

„Układ klimatyczny nie jest w stanie równowagi termodynamicznej: każdy metr kwadratowy naszej planety średnio w każdej sekundzie akumuluje 0.9 J energii. Jak duża jest to wartość, można zrozumieć, porównując ją na przykład ze strumieniem ciepła geotermalnego, który wynosi około 0,09W/m2 czy „bezpośrednim” ogrzewaniem atmosfery przez człowieka: 0,028 W/m². Widać, że sytuacja naszej planety przypomina dom w trakcie okładania izolacją. I tak własnie jest- potrafimy na wiele różnych sposobów pokazać, że nierównowaga radiacyjna, którą obserwujemy, jest spowodowana wskutek przyrostu koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze. Mozna stwierdzić – przy użyciu fizyki jądrowej i analizy składu izotopowego dwutlenku wegla w atmosferze i paliwach kopalnianych – że ten wzrost koncentracji gazów cieplarnianych jest efektem spalania paliw kopalnych”.

 „Para wodna jest najważniejszym gazem absorbującym promieniowanie (sama powoduje 36% – 66% bezpośredniego efektu cieplarnianego), razem z chmurami jest odpowiedzialna za od 66% do 85% efektu cieplarnianego. Samo CO₂ odpowiada za 9% – 26%, podczas gdy O₃ jest odpowiedzialny za 7%, a inne gazy cieplarniane (w tym głównie metan, tlenki azotu i freony) są odpowiedzialne za 8% efektu /lit.2/.

 Łącznie gazy te nazywa się gazami cieplarnianymi (GHG).  Efekt cieplarniany powodowany wyłącznie przez dwutlenek węgla nazywa się efektem Callendara.

Autor tego opracowania uważa, że dotychczasowa teoria dotycząca globalnego ocieplenia w której efekt cieplarniany powodowany zawartością dwutlenku węgla odgrywa dominującą rolę jest błędna. Ponadto stwierdzenie Fizyka Pana Profesora Doktora Szymona Malinowskiegi stwierdzające, że wzrost koncentracji gazów cieplarnianych jest efektem spalania paliw kopalnianych wydaje się być totalnie błędnym. Niestety ta bezdowodowa Pana Profesora informacja upowszechniła się i obecnie stanowi podstawę do dyskryminacji krajów bazujacych na wykorzystwaniu węgla kamiennego do celów energetycznych i grzewczych. Według mojej znajomości fizyki jądrowej Pan Profesor nie będzie mógł udowodnić swojej tezy, że wzrost koncentracji gazów cieplarnianych jest efektem spalania paliw kopalnych. Uważam, że powinien udowodnić przedstawioną przez siebie tezę, a jeśli okaże sie to niemożliwe uczciwie przyznać się do popełnionego błędu. Podobnie 600 specjalistów na zjeździe w Paryżu jak na COP 24 w Katowicach nie skorzystało z wiedzy ze szkoły podstawowej i średniej w których uczono, że we wszelkich obliczeniach cieplnych najważniejszy jest bilans cieplny. W swoich analizach w/w uczeni w tym Prof. Dr Szymon Malinowski nie wzięli pod uwagę olbrzymiego wzrostu ilości ciepła absorbowanego przez powierzchnię gruntu i zbiorniki wodne w okresie bezśnieżnych zim i zbiornikó wodnych bez pokrycia lodem i śniegiem.   Jak wielkie znaczenie w procesie globalnego ocieplenia mają bezśnieżne zimy będzie można zapoznać się   z poniższego tekstu.

W dotychczasowych opracowaniach dotyczących efektu cieplarnianego autorzy opracowań za wzrost temperatury atmosfery ziemskiej obarczają jedynie wzrost zawartości dwutlenku węgla w powietrzu a w szczególności cząsteczki dwutlenku węgla pochodzące z kopalin.. Nie uwzględnia się wzrostu w składzie atmosfery ziemskiej ilości następujących gazów cieplarnianych: pary wodnej, metanu, tlenków azotu i freonów.

 Wróćmy do stanu sprzed kilkudziesięciu lat. W okresie zimowym z małymi wyjątkami na terenie Polski snieg zalegał w sposób ciągły od końca października do co najmniej połowy marca. Rzeki i jeziora były zamarznięte i pokryte śniegiem. Zdarzały się opady śniegu w kwietniu zgodnie z przysłowiem ludowym „kwiecień plecień tak przeplata trochę zimy, trochę lata. Zmniejszanie się powierzchni pokrywy śnieżnej rozpoczęło się od momentu wzrostu ilości stromych i bezśnieżnych dachów. W Polsce i w Europie oraz innych kontynentach w krajach, w których systematycznie od wielu lat następuje skrócenie okresu zalegania śniegu zmniejszanie się powierzchni śniegowej pokrywajacej powierzchnię ziemi i jeziora a w ostatnich latach zimy w Europie za wyjatkiem terenów górzystych są niemal zimami bezśnieżnymi.

Przyczyną, która zapoczątkowała stan nierównowagi termodynamicznej był nadmiar ilości energii cieplnej dostarczanej przez człowieka do atmosfery w dużych uprzemysłowionych miastach.  Dotyczy to w szczególności krajów wysoko uprzemysłowionych.

Wraz ze wzrostem liczby ludności i rozwojem przemysłu nastapił szybki wzrost ilości zużywanej energii cieplnej do celów grzewczych i przemysłowych. Ten wzrost zużywanej energii cieplnej do celów grzewczych i przemysłowych przyczynił się do zmniejszenia powierzchni pokrytej śniegiem bądź przyczynił się do zmniejszenia czasookresu tego zalegania w okresie zimowym na terenie miast. Ciepło pochodzące z działalności człowieka i znacznie większe ilości aborbowanego ciepła z powodu bezśnieżnych zim stanowią przyczynę całorocznego wzrostu ilości zmagazynowanego ciepła w powierzchniowej warstwie ziemi, budynkach oraz w zbiornikach wodnych.

Zapoznajmy się z wartością albedo ziemi pokrytej śniegiem i ziemi bez sniegu /Lit.3/. Średnie albedo dla śniegów swieżego i zlodowacialego wynosi 0,7./lit.7/.

Tabela 1. Czynniki mogace mieć wpływ na globalne ocieplenie.

Znaczy to, że 70% energii słonecznej jest odbijane od sniegu pokrywajacego ziemię a tylko 30% jest absorbowane przez powierzchnię śniegu. Przy ponawiających sie opadach snieżnych i zaleganiem śniegu przez cały okres zimowy na granicy snieg  - ziemia była utrzymywana temperatura nie przekraczajaca zero stopni Celsjusza. Cała energia słoneczna po wielokrotnym odbiciu od powierzchni śniegu  była wyprowadzana do przestrzeni galaktycznej.

Powierzchnia lądu oraz zbiorniki wodne były schładzane przez cały okres utrzymywania się powłoki lodowej i śniegowej. Z opowiadań mojej rodziny w okresie ostrych zim na początku ubiegłego wieku dochodziło w Polsce do zamarzanie powierzchni gruntu niekiedy na głębokość dochodzącą do 0,5 metra. Przyjmuje się, że albedo wody oceanicznej wynosi ok. 0,03..

W warunkach polskich /Lit.8/ napromiennienie całkowite E_nt w miesiącach grudzień, styczeń i luty na jeden metr kwadratowy wynosi Ent =127326Wh/m²=458374 kJ/m².

Średnia moc odbijana wynosi: 458374 kJ/m² /(90x24x3600s)=59W/ m²

Napromiennienie zaabsorbowane przez powierzchnię ziemi (gruntu) przy współczynniku absorpcji 0,7 wynosi

E_na =0.7x127326Wh/m²= 0,7 x 458374 kJ/m²=320861,5 {kJ/m²}

Ilość ciepła zaabsorbowanego wystarcza na stopienie 961,5 kg/m² lodu na powierzchni jednego metra kwadratowego. Nagrzewane latem ziemia, budynki oraz zbiorniki wodne w dużych miastach umożliwiają całkowite stopienie znacznie wiekszych ilości lodu niż podana wartość 961,5 kg.

Wszystkie publikacje do chwili obecnej przekonują, że zmniejszenie ilości spalanego węgla kamiennego jest jedyną drogą do zmniejszenia wzrostu temperatury atmosfery ziemskiej. Zapomina się, że spalanie gazu ziemnego również wytwarza dwutlenek węgla. Efekt cieplarniany w ziemskiej atmosferze istnieje tak długo jak atmosfera ziemska. Nie ma żadnych dowodów eksperymentalnych potwierdzających znaczący wpływ wzrostu ilości dwutlenku węgla w atmosferze na wzrost temperatury atmosfery ziemskiej. 

Analiza widm absorbcyjnych gazów powodujących efekt cieplarniany nie wskazuje na znaczący udział dwutlenku węgla w tworzeniu tego efektu. Pasmo absorpcyjne dwutlenku wegla 14,9 mikrometra pokrywa się w około pięćdziesięciu procentach w odniesieniu do pary wodnej a ponadto w w paśmie dwutlenku węgla 14,9 mikrometra znajdują się pasma absorpcyjne innych gazów absorpcyjnych: podtlenku azotu.N₂O,   ozonu O₃, metanu CH₄. Inne pasmo absorbcyjne dwutlenku węgla 4,3 mikrometra oraz pozostałe pasma absorpcyjne dwutlenku węgla znajdują się w zakresie małych natężeń widma emisyjnego promieniowania podczerwonego ziemi. Niewielki udział (ok. 17%) dwutlenku węgla w procesie globalnego ocieplenia Ziemi jest podany w /Lit.2/ . Pewnego rodzaju dowodem na brak wpływu dwutlenku węgla na efekt cieplarniany sa różne przebiegi procesu topnienia lodu na Biegunie Północnym i Biegunie Południowym. Porównajmy czynniki mogące mieć wpływ na różnie zachodzące procesy topnienia lodu na obydwu biegunach wg tabeli Nr 1. /Lit.9/ i /Lit.10/

 Ze sposobu topnienia lodowców na obydwu biegunach można sądzić, że na Biegunie Poludniowym wogóle nie mamy do czynienia z efektem cieplarnianym. Uważa się dwutlenek wegla za głównego sprawcę efektu cieplarnianego. Na Biegunie Południowym ilość dwutlenku węgla jest nie mniejsza a prawdopodobnie nieco wieksza niż na Biegunie Północnym z powodu większych zanieczyszczeń powietrza na Biegunie Północnym. Skoro jest dwutlenek węgla na Biegunie Południowym to również powinien być efekt cieplarniany powodowany tym dwutlenkiem węgla na tym biegunie. Oddziaływania dwutlenku węgla na Biegunie Południowym nie są widoczne, ponieważ topnienia lodowca na Biegunie Południowym jest inne niż na Biegunie Północnym. Na Biegunie południowym mamy do czynienia z powolnym topnieniem lodowca i głównie zachodzi on od spodu w miejscu stykania się lodowca z wodą morską.  Zastosowane zasady logiki wykluczają znaczące oddziaływanie dwutlenku węgla na proces globalnego ocieplenia atmosfery ziemskiej.

Jesli wykluczymy wzrost koncentracji dwutlenku węgla jako przyczynę wzrostu temperatury atmosfery ziemskiej to pozostają nam sześć innych czynników przyczyniających się do wzrostu temperatury atmosfery ziemskiej:

1. Wzrost wielkości nieośnieżonej powierzchni Ziemi
2. Wzrost ilości energii wynikającej z działalności człowieka.
3. Wzrost ilości pary wodnej w powietrzu – pary wodnej jako głównego czynnika powodującego efekt cieplarniany na powierzchni Ziemi /Lit.9/,  /Lit.10/ i /Lit.15/
4. Wzrost ilości podtlenku azotu /Lit.16/
5. Wzrost ilości metanu. /Lit.16/
6. Wzrost ilości freonów. /Lit.16/

Najbardziej prawdopodobnym jest pierwszy czynnik, ponieważ jego oddziaływanie jest policzalne. Czynniki 3, 4, 5 i 6 podobnie jak i wpływ wzrostu koncentracji dwutlenku węgla na globalne ocieplenie powinny być potwierdzone eksperymentalnie.,

  Olbrzymia ilość ciepła zmagazynowanego w budynkach, powierzchniowej warstwie ziemi oraz w zbiornikach wodnych ciągle ulega ciągłemu powiekszeniu z powodu wzrostu powierzchni nieośnieżonej o okresie zimowym oraz z powodu zmniejszania się pokrywy lodowej w akwenach wodnych wokół Bieguna Północnego.

W celu znalezienia wielkości powierzchni refleksyjnej do wyprowadzenia energii E_rh (wynikającej z działalności człowieka) do przestrzeni międzygalaktycznej należy oszacować wielkość współczynnika transmisji promieniowania słonecznego poprzez atmosferę ziemską. Do tego celu skorzystajmy z załączonego rysunku Nr.1.

• 341 W/m² jest średnią mocą promieniowania słonecznego dochodzącego do atmosfery ziemskiej
• 161 W/m² jest średnią mocą promieniowania słonecznego absorbowanego przez powierzchnię ziemi
• 23 W/m² jest średnią mocą promieniowania słonecznego odbitego od powierzchni ziemi

Z powyższych danych wyliczamy współczynnik transmisji promieniowania słonecznego „k₁” poprzez atmosferę ziemską i jest on równy stosunkowi energii, która dociera do powierzchni Ziemi podzielonej przez wielkość energii, która dociera do atmosfery ziemskiej to jest

k₁ = (161+23) {W/m²} x t/341{W/m²}xt = 0,54 (t – czas)

 k₁ = 0,54

Do dalszych obliczeń przyjęto, że albedo powierzchni refleksyjnych umieszczonych na powierzchni ziemi wynosi 0,8.

Odbite od warstwy refleksyjnej promieniowanie ponownie przechodzi przez atmosferę ziemską. Promieniowanie to zostało przefiltrowane przez atmosferę ziemską w trakcie pierwszego przejścia przez atmosferę ziemską i jego współczynnik transmisji przy ponownym przechodzeniu przez atmosferę ziemską będzie wiekszy od 0,54 i nazwijmy go k₂. Dokładną wartość tego współczynnika k₂ można uzyskać poprzez dokonanie odpowiednich pomiarów satelitarnych. Załóżmy, że k₂ = 0,82.

Dla oceny rzędu wielkości jaką stwarza zaśnieżanie celem doprowadzenia do równowagi termodynamicznej wyliczmy ilość ciepła absorbowanego tylko przez jedna trzecią powierzchni Europy w wyniku całkowicie bezśnieżnej zimy dla wartości średniego absorbowanego napromienienia Polski E_m wynoszącego: wynosi E_na=320861,5 {kJ/m²}. Jedna trzecia powierzchni Europy to 3,4 mln km²

E_absEur = 0.7x 458374 {kJ/m²}x 3,4 mln km²  =1,1x10²¹J

Policzmy również, ile wyniesie odbita ilość energii słonecznej od powierzchni śniegu dla w/w trzech miesięcy w przypadku pełnego zaśnieżenia jednej trzeciej powierzchni Europy. Po wielokrotnym odbiciu od powierzchni śniegu całość dochodzącego promieniowania słonecznego zostanie odprowadzona do przestrzeni międzygalaktycznej.

E_reflEur = 458374 kJ/m² x 3,4 mln km²= 1,6x10²¹J

Z poniższego równania liczymy pole powierzchni refleksyjnej A_rh wymagane do wyprowadzenia poza atmosferę ziemską ilości energii wynikajacej z działalności człowieka na Ziemi. Spróbujmy ocenić możliwości wykonania takiego zadania zaczynając od znalezienia wielkości powierzchni refleksyjnej niezbędnej do wyprowadzenia z powierzchni Ziemi energii cieplnej E_rh wynikającej z działania człowieka na Ziemi.

Istnieje szansa na zatrzymania lub zlikwidowania globalnego ocieplenia, gdy z atmosfery ziemskiej odprowadzimy do przestrzeni międzygalaktycznej ilość ciepła Erh pochodzącą z działalności człowieka na Ziemi.

E_rh = 0,028 {W/m²} x 4 x π x (6370000{m})² x 24{h/dzień} x 3600{s/h} x 365{dni/rok} = 4,5 x 10²⁰ {J/rok}

Do wyprowadzenia tej ilości energii możemy wykorzystać folie refleksyjne lub warstwę sniegu zalegającego przez okres całej zimy

W celu odbicia energii cieplnej E_rh = 4,5 x 10²⁰ {J/rok} wykorzystując folie refleksyjne o wspóczynniku odbicia folii wynoszącym 0.8 oraz transmisji promieniowania przy powtórnym przejściu odbitego promieniowania 0,82 należy wykorzystać folie o powierzchni wyliczonej z następującego wzoru:

 (A_rhf)x(161+23) {W/m²}x0.8x0.82x24{h/dobę}x3600{s/h} x365{dób/rok} =4,5x10²⁰ {J/rok}

A_rhfolii = 1,18x10¹¹{m²}                   i jest równa polu kwadratu o boku 343,5 km

Policzmy również wielkość powierzchni śniegu, która wyprowadzi do przestrzeni miedzygalakycznej ilość energii E_rhs = 4,5 x 10²⁰ {J/rok}

A_rhsx458374 kJ/m²= 4,5 x 10²⁰ {J/rok}

A_rhs = 9,8 x 10¹¹ m² =9,8x10⁵ km² i jest rowna polu kwdratu o boku 991 km 

Liczona w podobny energia cieplna E_rt wynikająca z nierównowagi termodynamicznej wyniesie:

E_rt = 0,9 {W/m²} x 4 x π x (6370000{m})² x 24{h/dzień} x 3600{s/h} x 365{dni/rok} = 1,5 x 10²²{J/rok}

Dla dalszej analizy możliwości metody przy średnim zimowym nasłonecznieniu dla Polski znajdźmy wielkość powierzchni zaśnieżenia, która doprowadzi do uzyskania pełnej równowagi termodynamicznej

A_st x458374 kJ/m²=1,5x10²²{J/rok}

A_st x458374x1000 J/m²= A_snow x458374000 J/m²=1,5x10²²{J/rok}

A_st =3,3x10¹³{ m²/rok} = 33 {mln km²/rok}

Do uzyskania pełnej równowagi termodynamicznej to jest do wyprowadzenia energii cieplnej wynoszacej 1,5 x 10²²{J/rok} przy założeniu wartości średniego zimowego nasłonecznienia typowego dla Polski potrzebna jest dodatkowa całkowicie zaśnieżona powierzchnia wynosząca 33 {mln km²/rok}

Liczona w podobny sposób niezbędna do uzyskania równowagi termodynamicznej powierzchnia A_rt

(A_rtf)  x (161+23) {W/m²}x  0.8 x 0.82 x 24{h/dobę}x3600{s/h} x365{dób/rok} =1,5x10²² {J/rok}

A_rtf =3,94x10¹²{m²}              i jest równa polu kwadratu o boku 1985 km1985

Powierzchnia A_rhf = 1,18x10¹¹{m²}   wymagałaby powierzchni refleksyjnych o powierzchni równoważnej powierzchni dachów na około 1,2 miliarda domów, w których powierzchnia sufitów srednio wynosiłaby 100 {m²}. Przyjmując koszt pomalowania jednego metra kwadratowego jako wynoszący 20 USD to suma ta wyniosłaby 2400 miliardów USD.

Wydaje się, że istnieje możliwość pokrycia śniegiem niezbędnej powierzchni ziemi dla zawrócenia procesu globalnego ocieplenia klimatu. Metoda ta polega na umieszczaniu powierzchni refleksyjnych na terenach podatnych do wystapienia opadów śnieżnych. Najkorzystniejszymi terenami sa powierzchnie na których mamy czasowe zaleganie śniegu. Do takich terenów należą tereny górskie oraz tereny przyległe do terenów górskich. Wiadomo jest, każdy metr kwadratowy w okresie zimy średnio odbija od powierzchni ziemi moc promieniowania wynoszącą ponad 60 W/m². Jest to moc, która przywraca równowage termodynamiczną na powierzchni ponad 60 m². Ta wielkość sugeruje możliwość istnienia dużego dodatniego sprzężenia zwrotnego w pozyskiwaniu dodatkowej powierzchni zaśnieżonej. W przypadku roztopienia się lodowców na Biegunie Południowym i innych lodowców grozi nam podniesienie się poziomu wód oceanów o ponad 70 metrów.

                                                                                               Z poważaniem,

                                                                                              Adam Bednarczyk

Literatura:

1. Artykuł bazuje na: Adam Bednarczyk, zgłoszenie patentowe P.415051, Polska 2015.11.28.
2. Dr Szymon Malinowski, Globalne ocieplenie okiem fizyka, Delta, NASA
3. EUMe Train International Group, sponsored by EUMETSAT
4. Perkowski, J. Perkowski Planeta OZE
5. NSIDC Quick Facts on Ice Sheets, Steffen Research Group
6. E. Trenberth,…. Earth’s Global Energy Budget. American Meteorological Society, March 2009, 311-323.
7. Takeshi Enomoto JAMSTEC Report of Research and Development Vol.6, Nov.2007, 21-30
8. Perkowski, J. Perkowski Planeta OZE
9. Kiki Sanford, Boingboing, Why is Arctic ice melting so fast? 10:18 am Thu Dec 18, 2014
10. Eric Rignot and Stanley Jacobs, Journal Science, Rapid Bottom Melting Widespread near Arctic Ice Sheet Grounding Lines
11. Thomas R. Anderson… CO₂, the greenhouse effect and global warming.. Natural Environment Research Council. 2016.07.02
12. Peixoto and Oort, 1992 Absorption spectra for various atmospheric gases.
13. Adam Bednarczyk Dokument adresowany do …2017.07.04, Dziennikarstwo Śledcze. wolnapolska.pl
14. Peg-Sheng and ; Absorption coefficient of carbon dioxide across atmospheric troposphere layer, Oct. 2018 – Volume 4 Geophysics
15. Raport IPCC TAR (2001, sekcja 2.53)
16. Wzrost ilości gazów cieplarnianych: NOAA