Blog > Komentarze do wpisu

Dinozaury, wiatry i wiatraki

Spóźnione wypiski z literatury naukowej na początek sezonu ogórkowego.

1. Zacznę od artykułu "Impacts of wind farms on land surface temperature" Liminga Zhou et al.,1 o którym głośno było dwa tygodnie temu. Choć w polskich i nie tylko internetach był on omawiany w prześmiewczym tonie "EKOLOGICZNE wiatraki powodują GLOBALNE OCIEPLENIE" (najgłupszym tytułem na jaki natrafiłem był Maj gorący jak w lecie. To wszystko przez ekologiczne wiatraki? z dziennika.pl), o dziwo prawie wszystkie portaloidalne teksty które mi się przewinęły przez czytnik rssów w miarę rzetelnie omawiały podstawowe wnioski: że efekt ocieplenia jest lokalny, że jest najsilniejszy w nocy, że wynika z mieszania pionowego warstwy granicznej atmosfery. Wynika z tego, że wysiłek włożony w przygotowanie porządnego gotowca dla prasy opłacił się.

Co zabawne, choć niektórzy uznali wyniki Zhou et al. za "szokujące", tak naprawdę opisywany a artykule efekt ocieplenia został przewidziany jakiś czas temu2 przez jednego ze współautorów artykułu (Baidya Roy), w oparciu o eksperymenty z modelami numerycznymi (w których symulowano zgrubnie parametryzowane farmy wiatrowe). Problemem było natomiast potwierdzenie tych przewidywań czy też hipotezy -- wobec niedostępności obserwacji meteorologicznych z terenu farm (okazuje się, że standardowo mierzy się tam tylko warunki wiatrowe, a innych zmiennych meteo już nie), naukowcy musieli wykorzystać satelitarne pomiary temperatury powierzchni gruntu (Land Skin Temperature, LST). Mówiąc obrazowo, LST określa, jak gorąca jest jakaś powierzchnia "w dotyku"; satelita nie musi tej powierzchni dotykać, bo może LST wyliczyć na podstawie wielkości emisji podczerwieni i właściwości emisyjnych danej powierzchni. Jest to zatem coś zupełnie innego niż znana nam z codziennych informacji meteorologicznych "temperatura powietrza", mierzona dwa metry nad powierzchnią w zacienionej klatce.

Region Teksasu objęty badaniami Zhou et al.
Jedna z farm wiatrowych z obszaru sfotografowanego powyżej.

Jako obszar badań Zhou et al. wybrali kawałek Teksasu o wymiarach mniej więcej 100 x 80 km, na którym na przestrzeni dosłownie kilku lat wybudowało około 2000 turbin wiatrowych; a następnie sprawdzili, jak zmieniała się temperatura gruntu na poziomie pojedynczych, kilometrowych pixeli, robiąc przy tym korektę na efekty związane ze zmianami powierzchni gruntu, np. albeda.

Mapka poniżej pokazuje różnice pomiędzy temperaturą powierzchni gruntu dla okresów 2003–2005 i 2009–2011, wraz z położeniami farm wiatrowych (piksele oznaczone czarnymi punktami). Wniosek że wzrost LST związany jest z wiatrakami wyciągnięto na podstawie korelacji pomiędzy rozmieszczeniem farm a rozkładem ocieplenia, oraz z powodu charakterystycznych cech tego ocieplenia -- silniejszego w nocy (kiedy najniższa warstwa atmosfery, bez pomocy wiatraków nie byłaby dobrze wymieszana) niż w dzień i latem (kiedy wieją silniejsze wiatry) niż zimą, oraz obserwowanego w kierunku "z wiatrem" w stosunku do wiatraków. Efekt jest zauważalny, choć subtelny -- średnio poniżej jednego stopnia dla nocnego ocieplenia, co jak zauważają autorzy jest wartością niższą niż np. mierzony w dużych aglomeracjach efekt miejskiej wyspy ciepła.

Wpływ wielkoskalowych, "geoinżynieryjnych" instalacji takich jak ogromne farmy wiatrowe na dynamikę atmosfery to niezwykle ciekawe zagadnienie, o wielu praktycznych implikacjach, z których wspomnę o jeszcze jednej. Patrząc na zdjęcia lotnicze powyżej nasuwa się oczywiste pytanie o ilość energii, jaką można pozyskać w farmach wiatrowych. Dla przypomnienia, nasza cywilizacja konsumuje obecnie około 500 eksadżuli energii pierwotnej rocznie, średnio trochę ponad 15 terawatów, z czego około 85% pochodzi ze spalania węgla, ropy i gaz ziemnego. Te ogromne (i wciąż przyrastające) liczby pokazują jak bardzo jesteśmy uzależnieni od paliw kopalnych, i jak wielkim wyzwaniem technologicznym i ekonomicznym byłoby zastąpienie nawet niewielkiej części naszych potrzeb energetycznych przy pomocy źródeł odnawialnych. 1 TW energii elektrycznej to w przybliżeniu 1000 reaktorów jądrowych Westinghouse AP1000, 300 elektrowni mocy Bełchatowa, ale już 800 tysięcy 120-metrowych turbin E-126 (pracujących z mocą ~20% znamionowej).

Większość dotychczasowych szacunków potencjalnie dostępnych mocy energetyki wiatrowej jest oparta o skalowanie "w górę" konkretnych instalacji, z uwzględnieniem danych o warunkach wiatrowych występujących w danej lokalizacji; w ten sposób liczono ile gigawatogodzin wyprodukuje przez rok X wiatraków na powierzchni Y kilometrów kwadratowych przy średniej prędkości wiatru Z. Niestety, metoda ta nie uwzględnia jednego z podstawowych praw fizyki: prawa zachowania energii (oraz innych zasad termodynamiki). Wiatraki, zamieniając energię kinetyczną powietrza na energię elektryczną, powodują osłabienie siły wiatru, zmniejszając tym samym ilość dostępnej dla pozostałych wiatraków energii. Oczywiście, farmy wiatrowe nie są tutaj żadnym wyjątkiem -- łąki, lasy, góry, miasta, morskie fale też powodują dysypację energii kinetycznej powietrza, a jednak wiatry wciąż wieją, napędzane gradientami ciśnienia, za których wytworzenie ostatecznie odpowiedzialne jest promieniowanie słoneczne. Ponieważ ilość generowanej w jednostce czasu dostępnej energii potencjalnej atmosfery jest skończona, zatem skończona jest i ilość energii którą można w danym momencie wyprodukować przy pomocy wiatraków.

Okazuje się jednak, że nie tylko jest skończona (co jest raczej trywialną obserwacją), ale i relatywnie -- jak na potrzeby energetyczne ludzkości -- niewielka. Trójka niemieckich naukowców w artykule opublikowanym w zeszłym roku3 oszacowała, kilkoma niezależnymi metodami, teoretycznie dostępną dla wiatraków moc na kilkanaście-kilkadziesiąt TW; inny zespół (tym razem hiszpańskich) naukowców4, uwzględniając dodatkowe ograniczenia, ocenił ją na zaledwie 1 TW, co jest wartością mniejszą od obecnego zapotrzebowania na energię elektryczną. Oznacza to, że wiatraki stanowić mogą niewielką część globalnego miksu energetycznego, ustępując zasobom energii słonecznej, jądrowej i oczywiście paliwom kopalnym.

2. Teraz o wiatrach i dinozaurach, czyli obiecany "Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth?" Wilkinsona, Nisbeta i Ruxtona opublikowany niedawno w Current Biology.5 Wygenerował on kolejną porcję głupich tytułów (przykłady tutaj, tutaj, i tutaj) i jeszcze większą ilość nieoryginalnych dowcipów, choć tak naprawdę artykuł nie mówi nic zaskakującego. Wbrew temu co sugerowały niektóre "omówienia", artykuł nie mówi nic o przyczynach wymierania kredowego, zamiast tego przedstawia tylko proste szacunki, z których wynika że duże roślinożerne dinozaury mogły być znaczącym źródłem emisji metanu; tak jak obecnie bydło hodowlane (stanowiące ~95% biomasy ssaków żyjących na Ziemi, z pominięciem ludzi), a wcześniej roślinożerna megafauna. Dzięki temu możliwe mogło być podtrzymywanie atmosferycznego stężenia metanu na poziomie kilku ppm, wzmacniając efekt cieplarniany o jeden czy dwa dodatkowych W/m2.

Dla porządku dodam, że nie kupuję przedstawionej w artykule jako "an illustrative example" wartości emisji równej 500 Tg rocznie -- wzięła się ona z ekstrapolacji średniej gęstości dziesięciu 20-tonowych zauropodów na kilometr kwadratowy, wyliczonej dla stanowiska paleontologicznego w Morrison, na połowę powierzchni lądów całej planety. Nie bardzo chce mi się wierzyć by nawet przy zwiększonej w mezozoiku produktywności ekosystemów możliwe było podtrzymanie populacji dużych dinozaurów na poziomie 750 milionów sztuk; dla porównania pogłowie bydła hodowlanego, przy masie dorosłego osobnika poniżej jednej tony, wynosi tylko półtora miliarda.


1) Zhou, L., Tian, Y., Baidya Roy, S., Thorncroft, C., Bosart, L., & Hu, Y. (2012). Impacts of wind farms on land surface temperature Nature Climate Change DOI: 10.1038/nclimate1505

2) Baidya Roy, S., et al (2004): "Can large wind farms affect local meteorology?", Journal of Geophysical Research, vol. 109, D19101.

3) Miller, L. M., et al (2011): "Estimating maximum global land surface wind power extractability and associated climatic consequences", Earth Syst. Dynam., 2, 1–12.

4) Castro, C., et al (2011): "Global wind power potential: Physical and technological limits", Energy Policy, vol. 39, 10.

5) Wilkinson, D., Nisbet, E., & Ruxton, G. (2012). Could methane produced by sauropod dinosaurs have helped drive Mesozoic climate warmth? Current Biology, 22 (9) DOI: 10.1016/j.cub.2012.03.042

sobota, 12 maja 2012, perfectgreybody

Polecane wpisy

  • Dlaczego F ~ ln(CO2)?

    Krótka odpowiedź: bo w troposferze temperatura jest proporcjonalna do logarytmu grubości optycznej. Odpowiedź nieco dłuższą czytelnicy mogą znaleźć w artykule ,

  • A więc efekt cieplarniany istnieje!

    Wzrost koncentracji dwutlenku węgla w atmosferze ma wiele konsekwencji, z których część można zaobserwować przy pomocy względnie prymitywnych przyrządów, takich

  • Koniec Wielkiego Maksimum

    Czyli jak heliofizycy dołączyli do spisku globalnego ocieplenia. Jeśli zajrzycie do starych podręczników albo artykułów przeglądowych dotyczących zmian klimatu,

  • A4A

    Dinozaury to seria szkiców sprzed roku, wykorzystałem może trzy razy (plus wielkoformatowe wydruki dla syna, do kolorowania -- te spodobały się najbardziej) &nb

  • [ciekawe badania] Nadużywanie alkoholu prowadzi do produkcji metanu

      W wielu różnych badaniach sygnalizowano możliwość istnienia korelacji pomiędzy zwiększonym stresem oksydacyjnym a produkcją metanu przez organizmy roślin

TrackBack
TrackBack w tym blogu jest moderowany. TrackBack URL do wpisu:
Komentarze
Gość: Adi, *.tvkslupsk.pl
2012/05/12 22:26:21
Z Ziemią i globalnym ociepleniem nasuwa mi się analogia do kociołka z wodą postawionego na gazie, w którym powoli zaczyna coraz bardziej buzować na skutek podgrzewania. Ilość zgromadzonej enegii rośnie.
Jeżeli wskutek globalnego ocieplenia w atmosferze kumuluje się coraz więcej energii, to chyba część tej energii przełoży się - napiszę po chłopsku - na wiekszą ilość wiatru, a więc możliwość zainstalowania większej ilości wiatraków. Wniosek o większej dostępnej ilości wiatru wydaje się słuszny - wszak wszelkiego rodzaju skrajnych zjawisk wiatrowych - huraganów, trąb powietrznych jest coraz więcej. Z drugiej strony wzrośnie też możliwość niszczenia wiatraków i infrastruktury właśnie przez te huragany. Czy można to sensownie oszacować - co przeważy?

-
2012/05/13 01:01:22
@Dla porządku dodam, że nie kupuję przedstawionej w artykule jako "an illustrative example" wartości emisji równej 500 Tg rocznie -- wzięła się ona z ekstrapolacji średniej gęstości dziesięciu 20-tonowych zauropodów na kilometr kwadratowy,

Zauważ, że wielkie dinozaury były prawdopodobnie zmiennocieplne, co zmniejsza zapotrzebowanie na energię mniej więcej o rząd wielkości w porównaniu ze ssakiem o tej samej masie. Poza tym, im większe zwierzęta, tym wolniejszy metabolizm - to uniwersalne prawo skalowania. Biorąc to pod uwagę ekstrapolacja może być OK.
Natomiast nie wiem, czy ten wolniejszy metabolizm wzięto pod uwagę przy szacowaniu produkcji metanu.

-
2012/05/13 08:36:08
Mam pytanie odnośnie tych dwóch cytowanych szacunków potencjału energii wiatrowej: biorą pod uwagę tylko on-shore, czy też off-shore?
-
2012/05/13 11:17:52
Dwie uwagi:

1) Ostatnio trwają dyskusje nad niespodziewanie dużą biomasą dinozaurów w mezozoiku wynikającą z jakiś badan terenowych (nie śledziłem tego zbyt uważnie). Tłumaczy się to wariantowo: albo roślinność była wtedy bardziej produktywna bo było więcej CO2 (w co nie bardzo chce mi się wierzyć - pisałem o tym na swoim blogu) albo częściową zmiennocieplnością zauropodów (one były prawdopodobnie ciepłe ale dzięki wielkiej masie nie musiały produkować ciepła tak intensywnie jak ssaki wiec nie potrzebowały tyle jedzenia co np. krowy). To drugie tłumaczenie to dokładnie to o czym pisze pohois. Nie wiem jak te nowe wyniki się maja do koncentracji biomasy roślin, a zatem i dinozaurów przyjętej w omawianym artykule (mogłoby to nieco podwyższyć ich wyniki jeśli tego nie zdążyli uwzględnić). Ale być może oni już to uwzględnili jeśli te "nowe" wyniki to właśnie Morrison Formation (nie jestem pewien).

Z drugiej strony obecne przeżuwacze nie są potomkami dinozaurów i w związku z tym nie wiemy tak naprawdę czy zauropody w ogóle produkowały metan, a co dopiero w jakich ilościach. Jeśli miały o rząd mniejszy metabolizm w stosunku do krów, to czy nie powinny produkować o rząd mniej metanu? I tu autorzy chyba sie wyłozyli, bo zakładają wolniejszy metabolizm i przez to większą biomasę zauropodów na kilometr kwadratowy (bo mniej jadły), a nastepnie mnożą to przez przelicznik metan/biomasa dla współczesnych ssaków o znacznie większym metaboliźmie (czyli w sumie zakładają kilka razy wiekszą produkcje metanu na kilogram zjedzonej roscinności niż u współczesnych ssaków). Jeśli popatrzyć w użyte liczby to widać, że zawyżają możliwy efekt około 5 razy. Pewnie będzie jakaś replika na ten artykuł bo to błąd moim zdaniem dość mocno widoczny. Nawiasem mówiąc drugim autorem jest Euan Nisbet, bardzo ciekawa i sympatyczna postać, specjalista od ewolucji atmosfery ziemskiej, autor wielu ciekawych (ale nie zawsze prawdziwych) pomysłów. Poznałem go osobiście.

2) Co do wiatraków to nie jest to rzeczywiście pierwszy artykuł na temat lokalnego wpływu na pole wiatrów i temperatur (chociaż pewnie pierwszy doświadczalny). Od pewnego czasu zastanawia mnie ich wpływ na pole wiatrów w większej skali. Otóż wiadomo, że trendy wiatrów nad oceanami są lekko rosnące (Young, Zieger & Babanin 2011, dx.doi.org/10.1126/science.1197219 ) a nad kontynentami (przynajmniej północnej półkuli) malejące (Roderick et al. 2007, dx.doi.org/10.1029/2007GL031166 ). Skąd taka różnica? Otóż przynajmniej część przypisano ostatnio (Vautard et al. 2010, dx.doi.org/10.1038/NGEO979 ) wzrastającej szorstkości kontynentów w wyniku naszej działalności (szorstkość to właśnie miara na ile powierzchnia stanowi opór dla ruchu powietrza). Autorzy wiążą to z urbanizacją i dyskutują wpływ tego osłabienia wiatrów na produkcje energii wiatrowej. Ale co ciekawe nie wpadli na to aby zastanawiać się nad problemem odwrotnym: czy farmy wiatrowe nie są przynajmniej w części odpowiedzialne za osłabienie wiatrów, a jeśli tak to w jakiej? Ja przewidywałem taki efekt mniej więcej od momentu gdy dowiedziałem się, że istnieje pomysł produkowania energii przy pomocy wiatraków. Na ile to się już ziściło? Nie wiem, ale na pewno wymaga to badań.
-
2012/05/13 11:43:40
@Adi

Na najbardziej fundamentalnym poziomie, szybciej ocieplające się rejony polarne powodują spadek południkowego gradientu temperatur i zmniejszenie siły wiatrów w atmosferze (to co nazywasz "skrajnymi zjawiskami wiatrowymi" to zupełnie inna historia, w dużym uproszczeniu różnicę pokazuje ten obrazek Kleidona), zatem i energia pozyskiwalna przez wiatraki będzie w przyszłości nieco mniejsza (przewidują to również modele).

Grupa z IPSL pokazała zresztą niedawno że prędkość wiatrów na półkuli północnej w ostatnich dekadach spadła o kilka-kilkanaście procent, i główną przyczyną jest wzrost szorstkości terenu spowodowana odrastaniem roślinności (kolejny niezamierzony efekt emisji CO2), w JGR na druk czeka teraz artykuł na podobny temat:
www.agu.org/pubs/crossref/pip/2011JD017118.shtml

@Zielony Grzyb
Obie prace liczą w przybliżeniu całą (niezlodowaconą) powierzchnię lądową, tj. 20-25% energii dysypowanej w warstwie granicznej.

www.eis.uva.es/energiasostenible/wp-content/uploads/2011/11/Global-wind-draft.pdf
www.earth-syst-dynam.net/2/1/2011/esd-2-1-2011.html

polecam też lekturę recenzji i odpowiedzi do recenzji Millera, jest pouczająca i rozrywkowa jednocześnie ;)
www.earth-syst-dynam-discuss.net/1/169/2010/esdd-1-169-2010-discussion.html

@dinozaury
A w PloS ONE znalazłem artykuł o emisji metanu u żółwi
www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0017628
-
2012/05/13 12:25:30
@perfectgreybody:

Dzięki. Na wgłębianie się w komentarze i repliki chwilowo brak mi czasu (i, sądząc po krótkim rzucie okiem, również wiedzy), ale zapamiętam to sobie.

Wspominałem już, że uważam ten blog (włącznie z prowadzonymi na nim dyskusjami) za niesamowicie wartościowy? Bardzo dużo się tu nauczyłem/dowiedziałem.
-
Gość: , *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/13 13:16:17
perfectgreybody:
"szybciej ocieplające się rejony polarne powodują spadek południkowego gradientu temperatur i zmniejszenie siły wiatrów w atmosferze (to co nazywasz "skrajnymi zjawiskami wiatrowymi" to zupełnie inna historia, w dużym uproszczeniu różnicę pokazuje ten obrazek Kleidona), zatem i energia pozyskiwalna przez wiatraki będzie w przyszłości nieco mniejsza"

arctic haze:
"Otóż wiadomo, że trendy wiatrów nad oceanami są lekko rosnące (Young, Zieger & Babanin 2011, dx.doi.org/10.1126/science.1197219 ) a nad kontynentami (przynajmniej północnej półkuli) malejące"

Panowie. Postawiłem tezę, że w cieplejszym świecie ilość wiatru wzrośnie. Ja wiem, że skrajne warunki wiatrowe mają inne przyczyny niż wiatr powstały z przyczyn, o których pisze PGB. ale przecież nie pisałem nic o przyczynach. Zważywszy na fakty, które opisał arctic haze i to, że oceanów i mórz jest ponad trzy razy więcej niż lądów, dalej wychodzi mi na to, że globalnie wiatrów będzie więcej. Co więcej - wiemy już, że farmy off-shore mają większą przyszłość, w przeciwieństwie do farm lądowych. Jednak czy większa ilość wiatru przełoży się na wzrost ich użyteczności dla wiatraków, to już niepewne.

Tak się przyglądam tym wiatrakom, których kilkadziesiąt mam za oknami i mam wątpliwości co do przyczyn tego ocieplenia koło wiatraków, od ich kręcących się śmigieł:

1. Pamiętam niedawny artykuł: satelity zaobserwowały, że w lasach tropikalnych przy powierzchni gruntu jest chłodniej niż na terenach wylesionych. Była nawet grafika pokazująca temperatury w lasach tropikalnych, Saharze, Bliskim Wschodzie itp. Zresztą aby to stwierdzić nie trzeba satelity, wystarczy latem wejść do lasu. A wiatraki stoją na terenach wylesionych nie zaś w lasach. Ponadto są to tereny niezabudowane, pewnie ze względu na ową szorstkość. A więc na terenie gdzie temperatury przy gruncie są wyższe. Ta sama zasada co nad puszczą tropikalną ale w skali mikro.

2. Wiatraki stoją na wzniesieniach, nigdy w dolinach. Każdy rozgarnięty turysta wie, z wieczorem i w nocy zimne powietrze jako cięższe spływa do zagłębień terenu. Tam, gdzie są wiatraki jest po prostu cieplej.

Na marginesie. Tu wychodzi negatywna cecha wiatraków. Aby dobrze funkcjonować na lądzie potrzebują wylesionego terenu. CO2 w atmosferze się ucieszy.

Dlatego teza, że wiatracze śmigła kręcąc się zwiększają temperaturę bo mieszają powietrze jest dla mnie póki co mocno podejrzana.
-
Gość: , *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/13 13:17:54
PS. do powyższego wpisu. Zapomniałem podpisać się jako Adi.
-
2012/05/13 13:42:39
@Adi:

Ależ w omawianym artykule (o czym wspominał PGB) nie porównywano temperatur pod wiatrakami z temperaturami naokoło (cross-section), a temperatury pod stanowiskami wiatraków przed i po ich postawieniu (time series). Tym samym Twoje argumenty, jakkolwiek, na ile jestem w stanie to ocenić, oddające rzeczywistość, ani trochę nie mają się do argumentacji w artykule Zhou et al.
-
Gość: Adi, *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/13 16:37:46
autor mógł zaznaczyć wyraźniej, że chodzi o porównanie z okresem kiedy tam nie było wiatraków, ale mea culpa nie zapoznałem się dostatecznie uważnie...

I tak mam wątpliwości czy śmigła tych wiatraków mieszając powietrze w kierunku pionowym są w stanie wywołać zauważalny wpływ wobec ruchu całej masy powietrza normalnie wiejącego wiatru. Przecież jesli to prawda, na wysokości oddziaływania śmigieł różnica tempeatur powietrza musiałby być rzędu kilku stopni... Prędzej bym się spodziewał, że jest to ciepło pochodzące z samych wiatraków np. wydzielane w prądnicach na skutek tarcia i nagrzania wnętrza wieży przez słońce w ciągu dnia. Pomocne byłyby zdjęcia termowizyjne wiatraka wykonane w nocy.
-
2012/05/13 17:07:10
Adi, wzrost temperatury powietrza przy gruncie wskutek działania wiatraków dotyczy sytuacji z nocną inwersją temperatury.
W relatywnie spokojnym powietrzu, zimą czy po długiej nocy powstaje chłodna, statycznie stabilna warstwa powietrza przy gruncie. Dzięki wiatrakom po prostu taka warstwa inwersyjna nie może powstać, turbulencja w śladzie wiatraków za fermą skutkuje tym ze powstaje warstwa dobrze wymieszana. Efekt znany jest od dawna, zanim zaczęto jeszcze budować duże elektrownie wiatrowe. Krotko mówiąc wiatraki w pierwszym przybliżeniu NIE PODGRZEWAJĄ atmosfery a jedynie powodują wymieszanie powietrza. W dzień takie wymieszanie załatwia konwekcja, stad w dzień efekt wiatraków na wzrost temperatury powietrza przy gruncie czy czy na wzrost temperatury naskórkowej gruntu jest zaniedbywany.
W sumie to ABC fizyki warstwy granicznej atmosfery, podobnie jak problemy z szorstkością podłoża. Mechanizmy znane są od lat 60-tych i opisane w podręcznikach, mamy jedynie coraz lepsze narzędzia do ich monitorowania czy symulacji,
przyklad pracy sprzed 15 lat tu:
www.springerlink.com/content/r4l261p658585650/
-
Gość: Adi, *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/13 17:29:39
Od początku wiedziałem, że klimatologia i fizyka atmosfery to ciekawe rzeczy. I ciągle mnie zaskakują. Dzięki serdeczne za odpowiedzi !
-
2012/05/13 21:41:20
@Adi @ whiteskies
Co więcej efekt mieszania powietrza przez wiatraki jest aktywnie używany w ogrodnictwie do zwalczania przymrozków. W tym wypadku są to wiatraki aktywnie napędzane i ich zadaniem jest wymieszanie powietrza z wyższych ciepłych warstw z warstwą przygruntową. Używa się w tym celu również helikopterów (chociaż nie u nas, ze względu na przepisy).

-
2012/05/14 00:02:35
To, że mieszanie powietrza przez wiatrak powoduje wzrost temperatury na dole przekonałem się mieszkając kiedyś w obszarze subtropikalnym bez klimatyzacji. Każde włączenie wiatraka (poziomego!) w mieszkaniu powodowało wzrost temperatury na dole, gdzie miałem termometr (i siebie samego). Po prostu wiatrak mieszał to powietrze z cieplejszym z pod sufitu. Szybko oduczyłem się go używać - mimo wrażenia chłodu ze względu na ruch powietrza bardziej grzał niż chodził miejsce gdzie spałem.

Wiatraki na polach przy inwersji temperatur, o której pisał whiteskies, działają dokładnie tak samo ;-)
-
Gość: Adi, *.internetdsl.tpnet.pl
2012/05/15 10:50:16
Dinozaury zmieniły klimat? One eksploatowały tylko dwa wymiary - długość i szerokość kontynentów. Aby jakiś gatunek zyskał możliwość wpływu na klimat musiałby jeszcze eksploatować trzeci wymiar - głębokość. Wtedy ilość dostępnych zasobów wzrasta ogromnie. Obecnie jest taki gatunek. Może kiedyś pojawią się też inne - np takie, które bedą w stanie masowo eksploatować oceany do znacznej głębokości. Jakieś bakterie, albo algi.
-
Gość: zenek, *.multi.internet.cyfrowypolsat.pl
2012/05/15 18:54:38
szybkość matabolizmu nie ma nic do rzeczy
a moze ma ale w trochę inny sposób
wszystko zależy od flory bakteryjnej zamieszkującej trzewia dinozaurów
teoretycznie ta flora mogła pochałaniac np. 50% energii biomasy zjadanej przez dino i zamieniać tą energię w metan
a mogła też pochałaniać 0,001% i prawe nic w metan nie zamieniać
nie wiem co tam autorzy założyli bo nie czytałem :)

natomiast jeśli ktoś nie wierzy że wtedy mogło być więcej biomasy bo było cieplej i było więcej CO2 bo to nie pasuje do koncepcji "pozytywnych" zmian wynikających ze wzrostu stężenia CO to już inna sprawa...
w sumie możemy też nie wierzyć że nawozy działają skoro CO2 nie działa :)

-
2012/05/15 19:48:00
"natomiast jeśli ktoś nie wierzy że wtedy mogło być więcej biomasy bo było cieplej i było więcej CO2 bo to nie pasuje do koncepcji "pozytywnych" zmian wynikających ze wzrostu stężenia CO to już inna sprawa... "

A kto w to nie wierzy?
-
2012/05/15 20:19:50
@zenek

Jeśli ta flora bakteryjna tak skutecznie i szybko przerabiała by biomasę na metan to byłby jednak szybki metabolizm, w sensie zapotrzebowania na energię. To nieistotne czy energię zużywał dinozaur czy jego flora bakteryjna - autorzy założyli że w wyniku niższego metabolizmu biomasa dinozaurów na kilometr kwadratowy mogła być pięć razy wyższa niż ssaków, wiec powinny pięć razy mniej jeść na kilogram biomasy.

A co do użyźniania przez CO2 w sensie bujniejszej roślinności w cieplejszym świecie to masz rację. Ja tez w to nie wierzę i rzeczywiście nie jest to zgodne z tym co zakładamy dla przyszłego klimatu.
-
2012/05/15 22:45:54
@arctic - użyźnianie CO2

Zasadniczo nie widzę powodów dlaczego by to miało nie działać. To co wiem o fizjologii roślin wskazuje, że mogłoby. Główny problem roślin w suchym klimacie to jak asymilować CO2 tracąc możliwie mało wody. Zwiększenie stężenia CO2 ułatwia asymilację. Sztuczne wzbogacanie powietrza w CO2 było też próbowane w szklarniach - i podobno przynosi efekty, chociaż nie mam pojęcia czy się opłaca.
Tyle, że to dla nas słaba pociecha - bo nasza cywilizacja jest przystosowana do takiej wegetacji jaka jest teraz, a nie takiej jaka będzie w temperaturach cieplejszych o 3 stopnie.
-
Gość: zenek, *.multi.internet.cyfrowypolsat.pl
2012/05/15 22:56:37
jest istotne czy bakterie czy soki trawienne bo efektem może być CH4 (bakterie) lub soki trawienne i właściwy metabolizm czego efektem jest CO2
dziadek ma wolniejszy metabolizm niż niemowlak a jednak chyba więcej popierduje i więcej CH4 wydziela :)
ilość CH4 to nie jest kwestia metabolizmu organizmu tylko raczej tego co i jak działa w układzie trawiennym w reakcji na określone pożywnie
-
2012/05/15 23:48:24
@pohjois

Miałem cały wpis co do tego, że tak naprawdę nie wiemy co obecnie użyźnia lasy: CO2 czy azot. Pisaliśmy już tu parę razy, że obserwacje wskazują na to, że cieplejszy świat = mniejsza biomasa (np, w cyklu El Nino - La Nina). Stąd moje wątpliwości co do tej gorącej i żyznej kredy.

@zenek

Otóż to. Tak naprawdę nie mamy pojęcia jak dużo i czy w ogóle dinozaury produkowały metanu. To też już tu pisałem. Dlatego takie obliczenia to wyjątkowo cienkie spekulacje. Ale przynajmniej założenia powinny nie być wzajemnie sprzeczne.
-
2012/05/16 08:32:15
@pohjois:

Czytałem gdzieś o badaniach (bodajże dla Stanów Zjednoczonych), że jest pozytywna korelacja między stężeniem CO2 a wegetacją - ale tylko do pewnej granicy. Powyżej niej zbyt znacznie zaczyna wzrastać liczba dni z ekstremalnymi temperaturami, których rośliny po prostu nie wytrzymują.
-
2012/05/16 08:43:59
Znalazłem. Chodziło o trochę co innego - o pozytywny wpływ wzrostu temperatur na rozwój roślin uprawnych z wartością progową, od której efekt zmienia kierunek i temperatura zaczyna szkodzić:

www.pnas.org/content/early/2009/08/25/0906865106.full.pdf+html

A tu jest ciekawy tekst o wpływie rosnącego stężenia CO2 na różne klasy roślin uprawnych:

www.scribd.com/doc/53955366/Climate-Change-and-Food-Security (od str. 109)

-
Gość: Adi, *.internetdsl.tpnet.pl
2012/05/16 11:21:58
Pamiętam fragment z książki "Twórcy Pogody" Tima Flannery. Z tym rzekomym użyźnianiem CO2 sprawa jest złożona bo aparaty szparkowe w liściach chętnie otwierałyby się szeroko i pochłaniałyby więcej CO2 ale jednocześnie w cieplejszym świecie następuje większa utrata wody, więc aparaty szparkowe nie otwierają się jak należy, aby zapobiec odparowaniu zbyt dużej ilości wody. I efekt jest odwrotny. Rośliny pochłaniają mniej CO2 niż by mogły, bo wolą zachować cenną wodę.
-
Gość: zenek, *.multi.internet.cyfrowypolsat.pl
2012/05/17 13:57:09
-
Gość: zenek, *.multi.internet.cyfrowypolsat.pl
2012/05/17 13:58:51
i jeszcze to:
pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Photosynthesis_temperature_and_light.svg&filetimestamp=20100127114416
choć nie wiem co konkretne oznacza "wysoka" i "niska" :)
-
2012/05/17 16:57:54
@zw=enek

Jeśli chodzi o wykres fotosyntezy i oddychania to najpierw zastrzegę się, że oparty jest on na czeskim podręczniku sprzed 20 lat. Zatem niekoniecznie musi być on najnowszym słowem nauki na ten temat. W dodatku bez tego podręcznika nawet nie wiemy na ile jest on oparty na doświadczeniu a na ile na teorii.

To powiedziawszy, dla dobra dyskusji, założę, że jest on dosłownie prawdziwy i został podyktowany autorowi przez anioła (a nie jest np. odręcznym szkicem przedstawiającym w zarysie jedna z teorii fotosyntezy i oddychania).

Otóż produkcja pierwotna netto (czyli to czy roślinie przybywa biomasy czy ubywa) to matematycznie fotosynteza - oddychanie (tzn. tak się zwykle te pojęcia definiuje). Zatem przy wzroście temperatury roślinność zyskuje biomasę do momentu gdy oddychanie zrówna się z fotosyntezą. Na wykresie to się dzieje gdzieś dopiera za 50 stopniami. Nie wiem czy jest to prawdą dla jakiejkolwiek rośliny ale nawet jeśli, to trzeba pamiętać że dla całego lasu należy dodać oddychanie wszelkiej maści mikrobów i grzybów jedzących martwe (a czasem i żywe) rośliny. Mówiąc krótko dla dojrzałego lasu panuje stan równowagi "oddychanie = fotosynteza". Gdyby tak nie było pod lasami wytwarzałyby się pokłady węgla (co współcześnie nie zachodzi) albo, przy przeciwnym znaku nierównowagi, las by zniknął. Po prostu las rośnie tak długo aż biomasa starych przewracających się drzew, równoważy wzrost młodych.

Ale co z tego wynika, Ano to, że trzeba dla danej temperatury (średniej dla danego lasu) przeskalować jedną z dwóch krzywych aby przecięły się właśnie dla niej. I wtedy zobaczyć co się stanie gdy zmienimy temperaturę. I dlatego jestem pod wrażeniem rysunku sprzed 20 lat, zapewne wykonanego przez grafika pod okiem adiunkta, któremu profesor powiedział co ma mniej więcej na nim być (tak się robiło ilustracje 20 lat temu). Ale byli to autorzy natchnieni!

Dlaczego? Bo ważne są tu nie wartości (bo te i tak musimy przeskalować) lecz nachylenia. Póki fotosynteza rośnie z temperaturą szybciej niż oddychanie, biomasy będzie przyrastać przy wzroście temperatury. A kiedy nachylenia stają się jednakowe, czyli biomasa przestaje przyrastać z temperaturą? Tuz przed 30 stopniami. I tak chyba rzeczywiście jest. Dlatego w tropikach (temperatura lasów tuz poniżej 30 stopni), ciepłe El Nino powoduje emisję CO2 netto z lasów. A jeśli będzie cieplej to będzie jeszcze gorzej bo fotosynteza zacznie maleć (zaraz za 30 stopniami) a oddychanie nadal rosnąć.

Jeszcze raz: nie wiem czy tak dokładnie jest - opisywałem tylko ilustracje ze starego podręcznika. Wiele wskazuje na to, że jest ona całkiem dobra.
-
2012/05/17 21:44:34
@arctic
Jakiś skan by był wskazany, bo tak bez patrzenia to ciężko.
-
2012/05/18 08:38:23
Link do wykresu, który opisywałem podał wczoraj zenek. pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Plik:Photosynthesis_and_respiration_temperature.svg&filetimestamp=20100126165114

To wykres z Wikipedii skopiowany z podręcznika prof. Jiřego Šebánka z 1983 roku. Nawiasem mówiąc sprawdziłem, ze jest to czeski fizjolog roślin. Nawet znalazłem zdjęcie z 2006 roku na którym prof. Jiří Šebánek (za pulpitem na dole po lewej) wygłasza referat na sesji poświęconej Bohumiowil Němecowi (jak się domyślam to ta dostojna postać na ekranie): kfrserver.natur.cuni.cz/aktuality/BN/fotografie/Sebanek.jpg

Ale to potwierdza moje przekonanie, że wykres niekoniecznie odzwierciedla najnowsze osiągnięcia fizjologii roślin.
-
Gość: , *.internetdsl.tpnet.pl
2012/05/18 09:50:25
@arctic
piszesz o 30 stopniach a ja chciałbym zauważyć, że to temperatura mierzona w odpowiednich warunkach. W cieniu. A liście roślin są często bardziej nagrzane niż 30 stopni bo świeci na nie słońce. Dlatego miarodajną powinna być temperatura liści drzew a nie powietrza. To bym rozważał przy analizie wykresu zapodanego przez zenka.


Tak samo jest z temperaturą gruntu. Pamiętam falę upałów 30 stopniowych dwa lata temu. To było niespotykane zjawisko - na plażach Bałtyku temperatura również była wyższa niż owe 30 stopni, co nigdy wcześniej się nie zdarzyło. Przy tej temperaturze piasek parzył w stopy, Nie szło chodzić bez klapek. Byłem zszokowany, w ogródku wszystko co rosło było zwiędnięte, mimo że podlane. Utrata wody u roślin w tych warunkach i ciągłym słońcu jest niesamowita.
-
Gość: , *.internetdsl.tpnet.pl
2012/05/18 09:51:05
Znów zapomniałem się podpsać. Adi
-
2012/05/18 11:32:12
@Adi

Prawda jest taka, że ten wykres to chyba koncepcyjny szkic. Po prostu nie widziałem nigdzie (a szukałem) artykułów na podstawie których mógł być zrobiony. Co nie znaczy (jak już pisałem), że w ogólnym zarysie jest nieprawdziwy. Prof. Šebánek mógł mieć dobrą intuicję. Ale tego nie wiemy na pewno. A w przypadku całego lasu czegoś takiego w ogóle chyba nie ma bo nikt jeszcze nie zbudował szklarni z dojrzałym lasem aby to zmierzyć (pokrycie folią kawałka dżungli żeby policzyć strumienie CO2 się nie liczy bo nie da się kontrolować temperatury przez dłuższy czas).

Jednak co do temperatur to nie mogę się z Tobą zgodzić. Żeby taki wykres miał w ogóle sens musi być sparametryzowany mierzalnym (i mierzonym) parametrem. Czyli temperaturą powietrza, popularnie zwana temperaturą "w cieniu". Bo inaczej jaką? Przecież w każdym punkcie rośliny (już nie mówiąc o całym lesie) będzie inna temperatura bo to zależy od oświetlenia, parowania itp.
-
Gość: serb, *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/18 16:06:47
Z tego co pamiętam z fizjologii roślin to, z punktu widzenia komórki, wzrost temperatury powyżej pewnej wartości powoduje spadek wydajności fotosyntezy. Po pierwsze wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność CO2 maleje szybciej niż O2, w komórce (a dokładniej chloroplaście) jest za mało CO2 żeby w pełni wydajnie prowadzić fotosyntezę. Po drugie wraz ze wzrostem temperatury spada powinowactwo jednego z pierwszych enzymów wiążących CO2 a jednocześnie przyspieszeniu ulega proces utleniania akceptora CO2 a więc oddychanie Dodatkowo wyższa temperatura powoduje zamykanie aparatów szparkowych co pokrótce opisał już Adi jakieś 10 komentarzy powyżej.

Jeżeli chodzi o wykres z Wikipedii to zrównanie fotosyntezy z oddychaniem powyżej 50 stopni jest zdecydowanie przesadzone. Powyżej 40 stopni następuje uszkodzenie aparatu fotosyntetycznego i już wtedy oddychanie przewyższa fotosyntezę, przynajmniej w przypadku większości roślin. Oczywiście ta graniczna temperatura zależy od optimum temperaturowego danego zbiorowiska roślinnego. Temperatura 30 stopni dla lasu tropikalnego, zaproponowana przez Arctica, wydaje się więc sensowna.

@Adi
To co zaobserwowałeś w ogródku to stres cieplny spowodowany pewnie kilku godzinną ekspozycją tkanek roślinnych na wysoką temperaturę. Faktycznie wtedy organy roślinne osiągają niekiedy temperatury powyżej 50 stopni, skutkuje to zakłóceniem szeregu procesów metabolicznych. Rozpatrując jednak normalny przebieg procesu fotosyntezy w większych zbiorowiskach roślinnych powinniśmy operować temperaturą powietrza a nie poszczególnych tkanek.

@arctic_haze
Co do szklarni z drzewostanem w tropikach to nie wiem ale a w naszej strefie klimatycznej odbywa się takie doświadczenie. Tuż za naszą południową granicą (Biały Krzyż w Beskidach) Czesi zamknęli pod dwoma kopułami kawałek lasu. W jednej z kopuł jest podwojona koncentracja CO2, druga kopuła to próba kontrolna. Badają tam wpływ zwiększonej zawartości CO2 w atmosferze głównie na procesy komórkowe i zachodzące w poszczególnych tkankach.

Na stronie www.czechglobe.cz/ jest zdjęcie kopuł pod którymi rośnie kilkuletni las świerkowy, na tej stronie jest też spis publikacji jak by ktoś był zainteresowany. Tak na szybko z zeszłorocznego zjazdu EGU:
meetingorganizer.copernicus.org/EGU2011/EGU2011-10649.pdf

-
2012/05/18 16:50:44
@serb

Co ciekawe w tym abstrakcie z EGU oni twierdzą, że przy większych koncentracjach CO2 drzewa są bardziej odporne na temperaturę. Ewolucyjnie to ma głęboki sens (oczywiście nie dla denialistów zaprzeczających związkowi CO2 z temperaturą) bo drzewa od swego powstania przeżyły kilka okresów wysokiego CO2 i związanej z nimi podwyższonej temperatury .
-
Gość: threeme, *.neoplus.adsl.tpnet.pl
2012/05/24 21:03:59
W sieci pojawiły się doniesienia o "cudownym" sposobie na naszą emisję co2: www.geekweek.pl/w-koncu-skuteczny-sposob-na-walke-z-co2/360546/#more-360546 Pięknie z tą bzdurą rozprawił się Marcin Popkiewicz z Ziemia naRozdrożu: ziemianarozdrozu.pl/artykul/2104/problem-emisji-co2-rozwiazany
-
Gość: g-host, 212.106.150.*
2012/05/25 13:21:10
www.ecostuff.pl/?p=117
na zdjęciu ładnie widać jak zaburzony jest przepływ powietrza za łopatami wiatraków.
-
2012/05/25 15:41:37
@threeme

Piękne! Ostatni taki wynalazek był bodajże w Lublinie. Jakiś profesor uzyskiwał tyle benzyny z jakiejś foto-reakcji, że ponoć mógł nią zasilać lampy oświetlające tą reakcję.
www.rp.pl/artykul/2,330369_Benzyna_z_dwutlenku_wegla_to_nie_science_fiction.html

Że przy okazji twierdził, że wynalazł perpetuum mobile tego zdaje się nawet nie zauważył w swej skromności. Poniżej głos rozsądku w tej sprawie:
www.adamduda.pl/2009/07/08/energia-nazimka/
-
2012/05/25 16:29:43
-
Gość: fn, *.calpop.com
2012/05/25 17:11:03
@arctic_haze
Na forum PeakOil zauważyli, a Adam Duda też w poniższej dyskusji uczestniczył (jako "Losten") więc zdawał sobie z tego sprawę:
forum.oilpeak.pl/about1918.html
-
2012/05/25 17:42:25
Jak się tą całą dyskusje przeczyta, to człowiek przestaje wierzyć, że w ogóle istnieje jakaś termodynamika.

Czyli entuzjazm ekologiczny może zakłócać rozumienie praw fizyki równie skutecznie jak denializm anty-ekologiczny.
-
Gość: threeme, *.icpnet.pl
2012/05/26 15:17:22
Przeprasz za offtopa, ale muszę to powiedzieć: niecierpię slowa "ekologia" raz, że już z etymologii ma niewiele wspolnego z ochroną środowiska a dwa, że jest niesamowicie wyświechtane i nadużywane. A tak naprawdę jedyną chyba drogą jest Zrownoważony Rozwoj bo (niestety) nie ma ucieczki od budowy autostrad czy elektrowni, nawet węglowych.
-
2012/05/26 21:59:53
W kontekście badan nad klimatem słowo "ekologiczny" nie ma w ogóle sensu. Jednak w kontekście paliw alternatywnych dla kopalnych to już chyba ma sens.

Ekolodzy, którzy prowadza krucjaty abyśmy zużywali mniej paliw kopalnych (nie znam innego słowa na ich określenie) to zwykle zacni ludzie, z tym że na fizyce czy matematyce się raczej nie znają. Są jeszcze ekolodzy w sensie bardziej naukowym (badacze środowiska biologicznego). Jest to coś zupełnie innego (łączy ich tylko to, ze ani jedni ani drudzy na fizyki i matematyki nie lubią) ale nazywanego tym samym słowem - jednak z kontekstu łatwo poznać o których chodzi.
-
2012/05/27 09:37:56
@threeme:

A co ma zrownowazony rozwoj do elektrowni czy autostrad? Weglowki sa wyraznie w sprzecznosci z tym modelem rozwoju gospodarczo-spolecznego, o autostradach tez moznaby dyskutowac.

Co do ekologii i ekologow, to sie zgadzam. Pociesza mnie troche fakt, ze slowo to jest naduzywane przede wszystkim w jezyku polskim (w angielskim jest environmentalism/environmentalist, w niemieckim Umweltschutz/Umweltschützer etc.).
-
Gość: threeme, *.icpnet.pl
2012/05/27 13:32:31
@ZielonyGrzyb: kontynuując offtop: jeśli chodzi o autostrady: albo ich nie budujemy i wtedy ten ogromny ruch idzie po drogach nieprzystosowanych do niego, rozjeżdzając je, emitując w warunkach gorszej jazdy większe ilości zanieczyszczeń i pyłów (np PM 10 z opon) rozcinamy w jeszcze większym stopniu korytarze ekologiczne (na autostradach są przejścia dla zwierząt, na zwykłych drogach nie) albo je budujemy, gdyż uwzględniając wszelkie zalety i wady jednak okazuja się lepsze niż ich nie budowanie. A od rozwoju nie uciekniemy. elektrownie węglowe - niestety są i chyba jeszcze dlugo bedą najbardziej efektywne nawet jeśli uwzględnić ich sprawnośc 50% (atomowki jeszcze lepsze ale drogie). Jedna elektrownia węglowa 2000MW to okolo 1000 wiatrakow, dotychczas wybudowano u nas ok 600. O innych ich wadach nie piszę bo nie miejsce na to, po prostu poza wybrzeżem nie ma u nas wiatru. Wodne? jeszcze gorzej, na jedną węglówkę nawet 15000 wodnych a tylu miejsc nie mamy. Słoneczne? latem tak, zimą nie. Może biogazownie są dla nas (Polski) jakąś nadzieją, ale i tak od atomówek i węglówek nie uciekniemy. I Zrownoważony Rozwoj to wszystko uwzględnia minimalizując wpływ na środowisko. Pozdrawiam i konczę offtopa:)
-
2012/05/28 08:37:36
@threeme:

Powtorze: weglowki ze zrownowazonym rozwojem nie maja nic wspolnego. Polska w krotkim-srednim okresie sie bez nich pewnie nie obejdzie (choc moznaby dyskutowac o tym, czy powinno sie budowac nowe). Co do autostrad: jesli rozmawiamy o Polsce, to pewnie masz racje. W skali globalnej jednym z najwazniejszych aspektow zrownowazonego rozwoju jest zmiana zachowan - m.in., mniej transportu prywatnego na rzecz publicznego.

Zeby nie kontynuowac off-topic'a, zapraszam na moj blog, gdzie to i owo o zrownowazonym rozwoju pisalem.
Creative Commons License