Sposób na zawrócenie procesu globalnego ocieplenia Ziemi

Warszawa 2017-12-11
Adam Bednarczyk
Warszawa
P.401051

Sposób na zawrócenie procesu globalnego ocieplenia Ziemi

Celem opracowania o nazwie: Sposób na zawrócenie procesu globalnego ocieplenia Ziemi jest przedstawienie możliwości eliminacji szkodliwych skutków do tej pory nazywanego w literaturze efektu cieplarnianego w połączeniu ze zmniejszaniem strat ciepła na ogrzewanie budynków w okresie zimowym, zmniejszeniem przegrzewania się budynków w okresie letnim, regulacją temperatur szklarni, do regulacji temperatury zbiorników wodnych jak na przykład jezior, basenów pływackich a nawet mórz. Ażeby tego dokonać należy stworzyć możliwość regulacji ilością energii słonecznej absorbowanej przez kulę ziemską w okresie całego roku.

Czysta atmosfera ziemska (bez pary wodnej, CH4 i innych związków wprowadzanych przez człowieka) jest niemal przeźroczysta dla widma promieniowania słonecznego i niemal nieprzezroczysta dla emitowanego przez powierzhnię Ziemi i atmosferę promieniowania termicznego odpowiadającego temperaturom w zakresie 200–350 K. Za absorpcję długofalowego promieniowania Ziemi i gazów atmosferycznych odpowiadają tzw. gazy cieplarniane (para wodna,  i inne), których w atmosferze jest niewiele. Wpływ tych gazów jest znaczący i utrudniają one ucieczkę większości promieniowania długofalowego w kosmos. Zjawisko to nazywa się „efektem cieplarnianym”. 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 freon) są odpowiedzialne za 8% efektu /lit.2/ . Łącznie gazy te nazywa się gazami cieplarnianymi (GHG), /lit.1/. Efekt cieplarniany powodowany wyłącznie przez dwutlenek węgla nazywa się efektem Callendara. /lit.6/.

Uważa się, że efekt cieplarniany doprowadził do braku równowagi termodynamicznej atmosfery ziemskiej. Tak jak opisano w Bull. Amer. Meteor. Soc. 90 (2009) 1, 311-323 oraz /lit.2/ cytuję: każdy metr kwadratowy naszej planety w każdej sekundzie akumuluje 0.9J energii. Jak duża jest to wartość, można zrozumieć, porównując ją na przykład, ze strumieniem ciepła geotermalnego, który wynosi około 0,09 W/m². czy „bezpośrednim” ogrzewaniem atmosfery przez człowieka: 0,028 W/m². Widać, że sytuacja naszej planety przypomina dom w trakcie okładania izolacją. I tak właśnie jest – potrafimy na wiele różnych sposobów pokazać, że nierównowaga radiacyjna, którą obserwujemy, jest spowodowana wzmocnieniem efektu cieplarnianego wskutek przyrostu koncentracji gazów cieplarnianych w atmosferze. Można także stwierdzić – przy użyciu fizyki jądrowej i analizy składu izotopowego dwutlenku węgla w atmosferze i paliwach kopalnych – że ten wzrost koncentracji gazów cieplarnianych jest efektem spalania paliw kopalnych /lit.2./.

W dotychczasowych opracowaniach dotyczących efektu cieplarnianego autorzy opracowań za wzrost temperatury atmosfery ziemskiej obarczają jedynie wzrost zawartości dwutlenku węgla w powietrzu. Nie uwzględnia się zmiany ilości energii cieplnej absorbowanej przez powierzchnię Ziemi i atmosferę z racji zmiany albedo powierzchni Ziemi w okresie zimowym.

Wróćmy do stanu sprzed kilkudziesięciu lat. W okresie zimowym znaczące powierzchnie Ziemi i zamarzniętych zbiorników wodnych były pokryte śniegiem. W Polsce i prawdopodobnie w Europie oraz innych kontynentach w krajach, w których systematycznie od wielu lat następuje zmniejszanie się powierzchni śniegowej pokrywajacej powierzchnię ziemi oraz zamarznięte zbiorniki wodne w okresie zimowym. Podobnie powierzchnia pokrywy śniegowej zmniejsza się we wszystkich krajach wokół Bieguna Północnego. 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.

Zmniejszanie się powierzchni pokrywy śnieżnej nie nastąpiło natychmiast. Momentem krytycznym w zmniejszaniu się powierzchni pokrywy lodowej był moment utraty równowagi termodynamicznej to jest gdy ilość energii absorbowanej razem przez atmosferę ziemską i powierzchnię Ziemi zaczęła być większa od ilości energii emitowanej. W wyniku tego procesu rozpoczęło się zmniejszanie powierzchni pokrywy śniegowej i lodowej.

Zapoznajmy się z wartością albedo ziemi pokrytej śniegiem i ziemi bez sniegu. Średnie albedo dla śniegów swieżego i zlodowacialego wynosi 0,7 /lit.8/. Znaczy to, że 70% energii słonecznej jest odbijane od powierzchni Ziemi pokrytej śniegiem a tylko 30% jest absorbowane przez powierzchnię śniegu. Średnie albedo dla Ziemi zostało oszacowane na 0,12. Albedo wody oceanicznej wynosi ok. 0,025% /lit.3/. Powierzchnia lądu oraz zbiorniki wodne sa schładzane przez cały okres utrzymywania się powłoki śniegowej. W okresie zimy następowało zamarzanie powierzchni lądu niekiedy na głębokość przekraczajacą 0,5 metra. W warunkach polskich całkowite nasłonecznienie w miesiącach grudzień, styczeń i luty na jeden metr kwadratowy wynosi 127326 Wh/m²= 458374 kJ//lit.4/. W wyniku braku pokrywy śniegowej każdy metr kwadratowy bezśnieżnej powierzchni ziemi absorbuje i magazynuje 88% dochodzącej energii słonecznej.

E = 0,58x458374000J/m² / [(30+31+28) x 24 x 3600s] = 34,6W/

W okresie wyżej wymienionych trzech miesięcy daje to wartość pojemności cieplnej z jednego metra kwadratowego wynoszacą :

E (w ciągu 3 miesięcy /) = 0,88x458374 kJ/m² = 4,033 x 10exp5{kJ/m²}.

Ilość tego ciepła wystarcza na stopienie 1209 kg/ lodu na powierzchni jednego metra kwadratowego. Nagrzana latem ziemia oraz nagrzane budynki w dużych miastach umożliwiają całkowite stopienie znacznie wiekszych ilości lodu niż podana wartość niewiele przekraczająca 1,2 tony. Brak zalegającego śniegu w okresie zimowym bądź zalegającego w skróconym okresie czasu w krajach na powierzchni kuli przyczynia się do ciągłego podwyższania temperatury lądu jak i i zbiorników wodnych a tym samym przyczynia sie do globalnego ocieplenia klimatu.

Od momentu kiedy rozpoczęła się akumulacja energii cieplnej na powierzchni Ziemi na wzrost temperatury Ziemi mają wpływ czynniki:

  • Wzrost ilości energii cieplnej dostarczanej przez człowieka (rozwój przemysłu i zwiększanie się powierzchni miast wymagających energii do prawidłowego funkcjonowania).

  • Wzrost ilości absorbowanej energii słonecznej ze względu na zmniejszanie się powierzchni pokrywy śniegowej.

Wątpliwości budzi wielkość udziału efektu cieplarnianego w procesie wzrostu temperatury Ziemi. Efekt cieplarniany jest ściśle związany ze składem chemicznym atmosfery ziemskiej. Nie ma powodów do sądzenia, że skład chemiczny atmosfery ziemskiej na Biegunie Północnym jest znacząco różny od składu chemicznego atmosfery ziemskiej na Biegunie Południowym. Skutki działania efektu cieplarnianego na obydwu biegunach ziemskich powinny być identyczne. Porównajmy różnice. Na Biegunie Północnym mamy do czynienia z szybkim topnieniem lodu a na Biegunie Południowym z powolnym topnieniem lodu /lit.5 /. Rożnica ta wynika moim zdaniem z emisji dużej ilości ciepła wydzielanego przez samochody, procesy produkcyjne, budynki przemysłowe i mieszkaniowe oraz małe ośnieżenie w krajach Półkuli Północnej. Kolejna różnica na Biegunie Północnym topnienie lodu zachodzi od wierzchniej powierzchni lodowca to jest od miejsca stykania się atmosfery z lodowcem, natomiast na Biegunie Południowym topnienie lodu zachodzi od spodu lodowca to jest w miejscach jego stykania się z wodą morską. /lit.6/. Brak topnienia lodowca na górnej powierzchni oznacza, ze do tej powierzchni nie jest dostarczana jakakolwiek dodatkowa energia cieplna na przykład energia z procesów produkcyjnych bądź energia pochodząca od efektu cieplarnianego. Te dwie różnice moim zdaniem wykluczają istnienie znaczącego oddziaływania efektu cieplarnianego opisanego przez Pana G.S. Callendara /lit.7/ na klimat Ziemi.

Istotę rozwiązania sposóbu sterowania ilością energii absorbowanej przez powierzchnię Ziemi oraz obiekty na powierzchni Ziemi polega na wykorzystaniu powierzchni refleksyjnych odbijających do przestrzeni pozaziemskiej dochodzące do powierzchni ziemi promieniowanie słoneczne.

Wszystkie publikacje do chwili obecnej przekonują, że zmniejszenie ilości spalanego węgla jest jedyną drogą do zmniejszenia wzrostu temperatury atmosfery ziemskiej. Zapomina się również, że spalanie gazu ziemnego wytwarza silnie trujące związki azotowe. Efekt cieplarniany w ziemskiej atmosferze istnieje tak długo jak atmosfera ziemska. Nie ma żadnych dowodów eksperymentalnych potwierdzających dostrzegalny wpływ wzrostu ilości dwutlenku węgla w atmosferze na wzrost temperatury atmosfery. Duże i gęsto zaludnione miasta oraz wysoko uprzemysłowione i zużywające duże ilości energii do celów produkcyjnych są odpowiedzialne za wzrost temperatury atmosfery ziemskiej. Na tych obszarach są uwalniane olbrzymie ilości ciepła, które powoduje topnienie śniegu w krótkim czasie po zaistniałych opadach śniegu. Tak więc na tych obszarach mamy bardzo duże ilości ciepła pochodzącego z procesów produkcyjnych oraz olbrzymie ilości ciepła pochodzącego z absorpcji promieniowania słonecznego. Ciepło jest magazynowane w ścianach budynków, powierzchniowych warstwach ziemi oraz w zbiornikach wodnych. Te olbrzymie ilości ciepła mają cieplne oddziaływanie na sąsiadujące z miastem okolice a nawet kraje. Każdy nawet niewielki obszar ziemi na którym w ubiegłych latach zalegał śnieg w okresie zimy a obecnie jest bezśnieżny lub śnieg zalega w skróconym okresie czasu staje się nowym dodatkowym źródłem ciepła. Obecnie wszystkie kraje Półkuli Północnej mają zimy bezśnieżne bądź skrócony okres zalegania śniegu. W szczególności Europa stanowi olbrzymi grzewczy piec dla całego świata.

Efekt globalnego ocieplenia zostanie zatrzymany w przypadku gdy ilość wyprowadzonej z powierzchni Ziemi do przestrzeni międzygalaktycznej energii słonecznej będzie co najmniej równa energii akumulowanej przez powierzchnię Ziemi w wyniku braku równowagi termodynamicznej.

Energia ta wynosi:

E = 0,9 {W/m2} x 4 x π x (6370000{m})exp2 x 24 {h/dobę} x 3600 {s/h} x 365 {dób/rok} = 1,5 x 1022 {J/rok}

Do obliczenia wielkości powierzchni refleksyjnej, która przywróci równowagę termodynamiczną niezbędna jest znajomość współczynnika transmisji promieniowania słonecznego przy jego przechodzeniu przez atmosferę ziemską. Dokładne obliczenie tego współczynnika jest bardzo pracochłonne i wymaga znajomości wielu parametrów w tym składu widmowego promieniowania, które zostało odbite od warstwy refleksyjnej. Dla uproszczenia zostało przyjęte założenie, że współczynnik transmisji energii promieniowania słonecznego dochodzącego od Słońca do powierzchni Ziemi jest równy współczynnikowi transmisji energii promieniowania wyprowadzanego z powierzchni Ziemi do przestrzeni galaktycznej poprzez atmosferę ziemską.

Wróćmy do Rys.1 z załączonej /lit.2/. Z danych na rysunku możemy obliczyć współczynnik transmisji energii promieniowania słonecznego dochodzącego przez atmosferę ziemską do powierzchni Ziemi gdzie:

  • 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

  • do dalszych obliczeń przyjęto, że wartość albedo powierzchni refleksyjnej umieszczonej na powierzchni ziemi wynosi 0,8

Z powyższych danych wyliczamy współczynnik transmisji promieniowania słonecznego „k” 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

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

k = 0,54

Istnieje jedyna możliwość wyprowadzania energii cieplnej z powierzchni Ziemi do przestrzeni galaktycznej poprzez odbijanie promieniowania słonecznego z uwzględnieniem współczynnika transmisji promieniowania słonecznego k przy przechodzeniu tego promieniowania przez atmosferę ziemską i wynoszącego 0,54 Z poniższego równania znajdujemy wielkość wymaganej poziomo usytuowanej powierzchni refleksyjnej.

(Ar) x (161+23) {W/m2} x 0.8 x 0.54 x 24 {h/dobę} x 3600 {s/h} x 365 {dób/rok} =1,5 x 1022 {J/rok}

Ar = 5,98 x 1012{ m2} = 5.98 x 106 {km}2

Powierzchnia Ar jest równa powierzchni kwadratu o boku 2445,4 km. Obliczona wartość powierzchni refleksyjnej dotyczy momentu czasowego w którym dokonano analizy wielkości nierównowagi termodynamicznej wynoszącej 0,9{W/m2}. Z innej analizy /lit.9 / wynika, że do całkowitego zlikwidowania skutków energetycznych działalności człowieka wystarczyłaby poziomo ułożona powłoka refleksyjna o powierzchni tylko 57{km}2. Z racji powiększania się wielkości bezśnieżnej powierzchni Ziemi w okresie zimowym należy się spodziewać, że obecna wartość tej nierównowagi termodynamicznej jest większa i ciągle ulega powiększeniu z racji powiększania ilości energii zużywanej przez gatunek ludzki oraz powiększanie się bezśnieżnej powierzchni Ziemi. Autor tego zgłoszenia widzi, że jedynym rozwiązaniem, które może zawrócić wzrost temperatury atmosfery Ziemskiej jest stosowanie umiejscowionych na powierzchni Ziemi powłok refleksyjnych dla promieniowania słonecznego odprowadzających energię słoneczną w przestrzeń pozaziemską. Do znacznie szybszego wzrostu temperatury Ziemi dojdzie w okresie końcowego etapu topnienia lodowca na Biegunie Północnym. Będzie wówczas szybciej wzrastała temperatura atmosfery ziemskiej oraz temperatura wody morskiej a tym samym wzrośnie prędkość topnienia lodowców na Biegunie Południowym. Tym procesom będzie towarzyszył proces wzrostu nierównowagi termodynamicznej. Tylko stopienie dwóch lodowców na Biegunie Południowym i w morzach przyległych do Bieguna Południowego spowoduje wzrost poziomu wody morskiej o 66 metrów. Stopnieniu ulegną również pokłady sniegu jak i lodowce w górach. Może to spowodować znacznie większy wzrost poziomu wody morskiej niż 66m /lit.7/. Może to oznaczać powtórzenie się horroru biblijnego potopu.

Sytuacja jest bardzo niebezpieczna ze względu na szybki wzrost ilości energii cieplnej (pochodzenia słonecznego) absorbowanej przez powierzchnię Ziemi. Ten wzrost ilości energii cieplnej absorbowanej powiększa nierównowagę termodynamiczną Ziemi oraz powiększa szybkość topnienia lodowca na Biegunie Północnym, śniegu i lodowców znajdujących się w wysokich pasmach górskich. Zastosowanie powierzchni refleksyjnych do wyprowadzania energii cieplnej z powierzchni Ziemi jest jedyną metodą na przywrócenie równowagi termodynamicznej Ziemi. Istnieje niebezpieczeństwo, że w pewnym momencie czasu technicznie nie będzie możliwości zahamowania przyrostu temperatury Ziemi a tym samym uniknięcia topnienia lodowców na Biegunie Południowym oraz nieodwracalnej powodzi dla olbrzymich obszarów kuli ziemskiej.

Z poważaniem,

Adam Bednarczyk

Literatura:

  1. Artykuł bazuje na: Adam Bednarczyk, zgłoszenie patentowe P.415051, Polska 2015.11.28.
  2. Szymon Malinowski, Globalne ocieplenie okiem fizyka, Delta, NASA
  3. Takeshi Enomoto JAMSTEC Report of Research and Development Vol.6, Nov.2007, 21-30
  4. W. Perkowski, J. Perkowski Planeta OZE
  5. Kiki Sanford, Boingboing, Why is Arctic ice melting so fast? 10:18 am Thu Dec 18, 2014
  6. Eric Rignot and Stanley Jacobs, Journal Science, Rapid Bottom Melting Widespread near Arctic Ice Sheet Grounding Lines
  7. Thomas R. Anderson… CO2, the greenhouse effect and global warming.. Natural Environment Research Council. 2016.07.02
  8. NSIDC Quick Facts on Ice Sheets, Steffen Research Group.
  9. Adam Bednarczyk Dokument adresowany do … 2017.07.04, Dziennikarstwo Śledcze. www.wolnapolska.pl

P.S.

Powyższe opracowanie nie obejmuje rozwiazania technicznego do sterowania absorpcją energii słonecznej do celów grzewczych w okresie zimowym oraz chłodzenia budynków w okresie letnim.

Za to opracowanie oraz opracowanie dotyczace huraganów otrzymałem podziekowanie od Prezydenta Stanów Zjednoczonych D. Trumpa, które można zobaczyć na tej stronie.

Global mean energy budget

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *