Снова о климатологии и глобальном потеплении

[EUgeneUS]

И получится $255K = -18C$
Всё, что выше -18С - парниковый эффект.

[Geen]

EUgeneUS в сообщении #1684027 писал(а):

Всё, что выше -18С - парниковый эффект.

Или другое альбедо...

[EUgeneUS]

Geen в сообщении #1684030 писал(а):

Или другое альбедо...

из статьи на вики, по ссылке приведенной выше (болд мой)

Цитата:

Of the ~340 W/m2 of solar radiation received by the Earth, an average of ~77 W/m2 is reflected back to space by clouds and the atmosphere and ~23 W/m2 is reflected by the surface albedo, leaving ~240 W/m2 of solar energy input to the Earth's energy budget. This amount is called the absorbed solar radiation (ASR). It implies a value of about 0.3 for the mean net albedo of Earth, also called its Bond albedo (A):

И смутно припоминаю, что без парникового эффекта равновесная температура -19 градусов Цельсия.

[Geen]

EUgeneUS в сообщении #1684032 писал(а):

без парникового эффекта

Я понимаю, что в реальности приближение "серого тела" плохое, но что такое "среднее альбедо" я не понимаю (а казалось бы, оно должно быть ровно таким, что бы обеспечивать точное совпадение "равновесной температуры")

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1684027 писал(а):

И получится $255K = -18C$

А это в такой оценке не очень важно. Все, что она показывает - что для уточнения этой оценки необходимо учитывать процессы теплопереноса и неравновесные процессы. А с ними беда. При этом мне кажется, что человеческая деятельность на фоне естественной энергетики - полная фигня. В статье в Википедии, на которую ссылается уважаемый realeugene педалируется цифра 460 TW производства энергии мыслящим человечеством, что дает круглым счетом $1 \text{вт/м}^2,$ что копейки по сравнению с Солнечными пятистами ваттами. С парниковыми газами тоже дело темное. Выброс таких газов при флуктуационном повышении температуры из-за изменения растворимости $CO_2$ в воде океанов, таяния вечной мерзлоты, вулканической деятельности и прочих естественных процессов покрывает человеческую деятельность как бык овцу. Так что к антропогенной теории потепления я отношусь с большим скепсисом. Тем более, что подобные и даже более мощные климатические скачки имели место тогда, когда об антропогенном факторе говорить не приходилось.

[realeugene]

amon в сообщении #1684044 писал(а):

Все, что она показывает - что для уточнения этой оценки необходимо учитывать процессы теплопереноса и неравновесные процессы.

Так вы уже их учитываете, когда пытаетесь замкнуть энергетический баланс Земли. Нужно просто учитывать точнее. Важнейший процесс, который нужно учитывать - парниковый эффект. Длинноволновый ИК поглощается и затем переизлучается парниковыми газами. Которые находятся высоко в тропосфере при меньшей температуре. Соответственно, и температура их излучения дальше в космос оказывается меньше.

-- 27.04.2025, 20:25 --

amon в сообщении #1684044 писал(а):

педалируется цифра 460 TW производства энергии мыслящим человечеством, что дает круглым счетом $1 \text{вт/м}^2,$

Нет, человечество производит ещё в 20 раз меньше, как написано в той статье. Дисбалланс, нагревающий сейчас Землю, около 0.9 Вт на квадратный метр. Это мало, и тепловая инерционность прежде всего поверхностных слоёв океанов огромна. Этого дисбалланса достаточно чтобы Земля сейчас нагревалась с той скоростью, которую мы наблюдаем - в среднем на мизерные доли градуса в год, но за десятилетия Земля нагрелась уже на пару градусов.

-- 27.04.2025, 20:43 --

amon в сообщении #1684044 писал(а):

Выброс таких газов при флуктуационном повышении температуры из-за изменения растворимости $CO_2$ в воде океанов, таяния вечной мерзлоты, вулканической деятельности и прочих естественных процессов покрывает человеческую деятельность как бык овцу.

Не совсем так. Но заметьте, что вы опять спорите с имеющимися моделями цикла парниковых газов, просто потому, что они вам интуитивно не нравятся, хоть вы с ними и не знакомы. Уверен, что вы найдёте кучу популярных статей на достаточном уровне строгости, описывающих эти модели. Я их раньше находил, на мой взгляд, всё разумно.

И заметьте, что критика в этой теме некоторыми математиками глобального потепления по причине неустойчивости НС вообще не имеет отношения к реальным моделям глобального потепления, рассчитывающим энергетический баланс и теплоёмкость.

-- 27.04.2025, 20:49 --

amon в сообщении #1684044 писал(а):

Тем более, что подобные и даже более мощные климатические скачки имели место тогда, когда об антропогенном факторе говорить не приходилось.

Вот вам исторические графики, посмотрите. https://earth.org/data_visualization/a- ... ry-of-co2/ Вопрос к вам: какая именно геологическая катастрофа произошла в последние сотню лет, которая привела к столь резкому скачку концентреции углекислого газа, не виданному уже 25 миллионов лет?

[Geen]

amon в сообщении #1684044 писал(а):

Все, что она показывает - что для уточнения этой оценки необходимо учитывать процессы теплопереноса и неравновесные процессы.

Я до сих пор не вижу как она это показывает.

[sergey zhukov]

realeugene в сообщении #1684047 писал(а):

критика в этой теме некоторыми математиками глобального потепления по причине неустойчивости НС вообще не имеет отношения к реальным моделям глобального потепления, рассчитывающим энергетический баланс

Ну, энергетический баланс тоже сложно рассчитать. Там тоже хаотическое поведение наверняка. Хотя это и наверняка проще, чем детальный расчет параметров по ширине и долготе.

[Ghost_of_past]

realeugene в сообщении #1683910 писал(а):

Существуют ли специальные учебники именно по глобальным климатическим моделям

Есть достаточно большой массив монографий по моделированию климата на глобальном уровне с опорой на математическую климатологию, моделирование химии и физики атмосферы.

Я ссылался несколько лет назад на книгу по общему моделированию "Modeling of Atmospheric Chemistry" Guy P. Brasseur, Daniel J. Jacob. По частным глобальным климатическим книгам из известных мне есть "Understanding Global Climate Change Modelling the Climatic System and Human Impacts", по общей математике и методам моделирования - "The Mathematics of Large-scale Atmosphere and Ocean". Для практического создания моделей была целая серия монографий и сборников статей у Springer "Earth System Modelling" - я их не смотрел, но читал много хороших отзывов от специалистов.

P.S. И еще из полезной литературы по теме:

Цитата:

1) "Химия атмосферы" Суркова Г.В., который официально рекомендован в МГУ.
2) "Химическая эволюция океанов и атмосферы" Холленд Х.Д.
3) "Chemistry of the Natural Atmosphere", Уорнек, 2000 год.
4)"Atmospheric Chemistry And Physics. From Air Pollution to Climate Change", Seinfeld J.H., Pandis S.N., 2006 год.

[realeugene]

sergey zhukov в сообщении #1684074 писал(а):

Ну, энергетический баланс тоже сложно рассчитать. Там тоже хаотическое поведение наверняка. Хотя это и наверняка проще, чем детальный расчет параметров по ширине и долготе.

А его не нужно рассчитывать детально, чтобы делать предсказания. Для отслеживания трендов потепления важна температура атмосферы и, прежде всего, океанов как теплового резервуара. Влияние парникового эффекта без учёта других климатических факторов - это следствие простых моделей радиационного переноса. Зная изменение концентрации парниковых газов можно оценить частную производную по ним в дисбалансе энергии при сохранении других факторов, вроде альбедо поверхности. Конечно, есть другие компенсирующие механизмы, вроде увеличения количества лесов, но они не такие быстрые, и глобальное количество зелени тоже измеряют и учитывают в детальных моделях энергетического баланса Земли. А другие механизмы, вроде исчезновения ледников, наоборот, дают положительную обратную связь, хоть пока что и меньшую единицы.

Углекислый газ достаточно равномерно размазан над поверхностью Земли, и тропические ураганы на его распределение, кажется, не особо влияют. Так что растёт везде одинаково, и его атмосферную циркуляцию учитывать не нужно, в отличие от водяного пара.

[пианист]

realeugene в сообщении #1684078 писал(а):

Для отслеживания трендов потепления важна температура атмосферы и, прежде всего, океанов как теплового резервуара

Вопрос, как работать с такой величиной, да и откуда следует, что она вообще корректно определена.
Кстати, мы этот вопрос с Вами уже обсуждали
post1439130.html#p1439130

[realeugene]

пианист в сообщении #1684089 писал(а):

Вопрос, как работать с такой величиной, да и откуда следует, что она вообще корректно определена.

Да собственно ниоткуда строго не следует. Как и правильность доказательства Великой Теоремы Ферма. Для меня, по крайней мере: я её доказательство точно не пойму, даже и пытаться не буду. Приходится доверять математикам, которые его проверили. Могли ли они ошибиться? Наверное: как я слышал, доказательство очень сложное, и все они люди. Могли ли они умышленно скрыть ошибку? А вот это мне представляется совершенно невероятным.

Вот тут вот вроде бы есть все нужные ссылки, включая описание модели, расчётный софт и первичные данные: https://data.giss.nasa.gov/gistemp/ А спорить с математиками, которые верят в заговор метеорологов, мне совершенно не хочется.

[drzewo]

EUgeneUS в сообщении #1684017 писал(а):

Вот это и называется "климат". А конкретная раздача - погода

Geen в сообщении #1684012 писал(а):

Да, но Вы настаиваете на том, что необходимо точно предсказывать результат каждого броска...

Хромает аналогия.

[DimaM]

EUgeneUS в сообщении #1684032 писал(а):

И смутно припоминаю, что без парникового эффекта равновесная температура -19 градусов Цельсия.

Я тоже припоминаю, что "равновесная температура" может изрядно зависеть от ее, равновесной, определения.

[dsge]

Ende в сообщении #1683866 писал(а):

Уважаемый dsge, эта информация в контексте темы интересна и важна. Вас не затруднит привести ссылки на один-два таких учебника? При должном усердии каждый может нагуглить их и самостоятельно, но Вы уже решали эту задачу, и Вам будет легче.

Книгу Modeling of atmospheric chemistry можно скачать.

Файл 30 М весом и 1233 страниц объемом. Книгу всю не читал, просмотрел быстро главы 6, 7 и 8, относящиеся к численным методам.

Что не нашел (или не заметил) в книге:

1. Сходимость решений разностных схем (РС) к решениям исходных ДУ.

2. Оценка точности разностных схем.

3. Шаг интервала времени, принимаемый в этих моделях. Про шаг по пространству что-то есть.

4. Ошибки округления, их накопление. Сколько берется шагов по времени в этом контексте не понятно.

5. Для гиперболических уравнений 1-го порядка говорится о неустойчивости и полу-устойчивости разностных схем, но не объясняется почему и формулу не приводятся. Как бороться с таким явлением в уравнениях такого типа не указывается.

6. Для спектральных методов не говорится как оценивать их точность, апостериорную, априорную.

7. Какие начальные условия используются. Как они выбираются, или подсчитываются.

8. Ничего нет про оценки или калибровку коэффициентов моделей, непонятно откуда они вообще берутся.

Общие комментарии:

9. Сложилось впечатление, что оценка точности численных методов вообще не интересует климатологов.

10. Что-то написано про НС системы, но в стиле "бла-бла-бла, турбулентность, хаос".

11. В главе про спектральные методы авторы на много страниц разжевывают ряды Фурье. Похоже, что у климатологов нет нормального курса мат.анализа.

Резюме:
1. Книга является сборником рецептов.
2. В книге можно найти ответы, в той или иной степени полноты, где-то на половину вопросов.
3. Книга хороша для первоначального ознакомления с предметом бакалаврам. Однако, авторы пишут

Цитата:

"The book is designed for graduate students
and professionals in atmospheric chemistry, but also more broadly for
researchers interested in atmospheric models, numerical methods, and
optimization theory."

Уровень книги не дотягивает аспирантского (graduate). Для професионалов и аспирантов она явно слаба (ИМХО), по крайней мере для специалистов в прикладной математике и/или гидродинамике. Сомневаюсь, что после прочтения книги они будут способны самостоятельно создавать модели и алгоритмы их приближенного решения. Возможно, что этим професионалам необходимо только пользоваться готовыми программами и примерно понимать, что программы делают; ну и кликать пока не будет получен нужный результат.