Vanha kirjoitus The simple math of everything on tunteellisesti kirjoitettu, mutta sisältää tärkeän huomion. Vaikka useimpien alojen matematiikka on pidemmälle vietynä erittäin vaikeaa, useimmilla aloilla on paljon yksinkertaista matematiikkaa, jonka hallitseminen on jo sinänsä täysin ylivertainen "ymmärtämisen" muoto kaikenlaiseen käsienheilutteluun ja pätemiseen verrattuna.
Esimerkkinä voidaan ottaa vaikka ihmisperäinen ilmastonmuutos. Aihe on herättänyt kovastikin, sanoisinko kiistelyä verkossa, mutta melko vähän matematiikkaa. Syynä on tietenkin se, että alan matematiikka on paitsi vaikeaa, myös luonteeltaan melko ad hoc, jos sitä yrittää yksinkertaistaa. Lisäksi mekanismien kuvaukseen käytettävä matematiikka on hyvin laaja-alaista: Tarvitaan mallit säteilyn absorptiosta, lämmön siirtymisestä, erilaisten pintojen heijastavuuksista, vesihöyrystä jne jne.
Tästä johtuu ns. skeptikkojen yleisimmin käyttämä argumentti, jonka mukaan ilmasto on monimutkainen. Yksi suosittuja empiirisiä havaintoja on se, että useimmat mallit ennustavat lämpenemisen voimakkaammaksi yläilmakehässä kuin se havaintojen mukaan on. En ota sinänsä kantaa tällaiseen argumenttiin, mutta yksinkertaisella mallilla tämä eroavaisuus saadaan indikoimaan päinvastaista kuin skeptikot antavat ymmärtää.
Korostan, että tämän ei ole tarkoitus olla uskottava ilmaston malli.
Oletetaan, että auringon säteilyn spektri on sellainen, että ilmakehä ei absorboi taikka heijasta mitään sisääntulevasta säteilystä. Ilma on homogeeninen kerros kaasua planeetan pinnan päällä. Planeetan pinta on musta kappale ja kun se on tasapainossa sisääntulevan säteilyn suhteen, sillä on lämpötila X ja spektri sen mukainen. Tällöin siis ulos säteilevän ja sisään säteilevän säteilyn energia on sama, mutta aallonpituuksien jakaumat erilaiset. Ulossuuntautuvassa säteilyssä on aallonpituuksia, joita hiilidioksidi absorboi, tästä osa säteilee takaisinpäin jne, joten tasapainotilassa koko planeetta on vähän kuumempi kuin se olisi ilman hiilidioksidia.
Lähdetään tasapainotilasta ja lisätään hiilidioksidin määrää askelfunktiolla, so., hiilidioksidin määrä nousee yhdellä kertaa lopulliseen arvoonsa. Tämä oletus voi olla tai olla olematta perusteltu, oletetaan, että tasapainotilan saavuttaminen on hyvin hidasta verrattuna päästöjen aikatauluun, koska tutkimme siirtymistä tasapainotilojen välillä.
Hiilidioksidimäärän kasvun jälkeen planeetan pinta alkaa lämmetä, koska ulospäin säteilevästä säteilystä suurempi osa absorboituu ja säteilee takaisinpäin. Siirtyminen tasapainotilaan ei tapahdu välittömästi. Miltä pallo näyttää ulospäin? Systeemin "pinta" on ilmakehän yläosa ja sisään tuleva säteily on täsmälleen samanlaista kuin ennnen. Koska lämpötila nousee, systeemiin jää energiaa, joten ulospäin suuntautuvan säteilyn energian pitää olla tässä vaiheessa vähäisempi kuin sisään menevän.
Yläilmakehään päätyy siis vähemmän säteilyä planeetan pinnalta kuin ennen, koska suurempi osa siitä absorboituu jo alempana. Ennen tasapainotilaan päätymistä yläilmakehän pitää siis kylmentyä välillä.
En väitä että näin on, mutta ainakin minulla tuo väitetty ero noissa malleissa toi välittömästi mieleen tämän mekanismin ja sai minut ajattelemaan, että jos mallit ovat vääriä, ne ovat vääriä siihen suuntaan, että ne ennustavat liian vähäistä lämpenemistä...
5 kommenttia:
Minusta se kaikkein oleellisin "matematiikka" ilmastonmuutosta vielä astetta olennaisemmassa kysymyksessä on, että systeemissä jossa on rajalliset resurssit, ikuinen kasvu on mahdotonta.
Resursseja ovat paitsi erilaiset luonnonvarat (source) myös nielut (sink), kuten saastenieluina meret ja ilma, hiilidioksidinieluina metsät jne.
Useimpien ihmisten aikaan saamien prosessien kasvu on eksponentiaalista, ja eksponentiaalisten prosessien keskeinen ominaisuus on, että markkinamekanismi ei varoita ajoissa, koska markkinasignaali tulee liian myöhään että tuotekehitys kerkeäisi reagoida.
Kun näitä erilaisia prosesseja on mallinnettu, niin vittumaisinta on se, että jos eksponentiaaliselle kasvulle ei pistetä ajoissa stoppia, melkein kaikki resurssit loppuvat samaan aikaan.
Ja kun tuollaisen tilanteen seurauksia on mallinnettu, niin käytännössä väistämätön seuraus on aina "overshoot and collapse", eli resurssit käytetään aivan loppuun eikä siirtymä korvaaviin juttuihin ei ole sulavaa, vaan seurauksena on kulutuksen erittäin merkittävä romahdus. Eikä romahduksen jälkeen palata millekään kivalle tasolle nopeasti, vaan koska resurssi on kulutettu liian loppuun, joudutaan kituuttelemaan vielä matalammalla tasolla.
Tämähän on sen yhä ajankohtaisen kirjan Limits to Growth pääasiallinen sisältö.
Systeemissä on tietysti rajalliset resurssit, mutta jos väkiluku stabiloituu ennen tasoa, jossa ekosysteemin on mahdotonta ruokkia ihmiset romahtamatta, rajoittavaksi tekijäksi muodostuu energia.
Jos maapallo kokonaisuutena käy läpi demografisen transition ja väkiluku taittuu laskuun ihmisen kieppeille, niin tämän hetkisellä länsimaisen ihmisen energiankulutuksella tai edes vähän kasvavallakaan trajektorialla, ei energia lopu "koskaan".
Tunnetut teknologiat kykenevät tuottamaan merivedestä uraania hintaan $300 per kilo. Lisäksi toriumia on maankuoressa aivan älyttömiä määriä. Rajallisesti sitä kaikkea tietysti on, mutta rajallinen on auringon elinikäkin. Maapallo kun muuttuu asuinkelvottomaksi jo muutaman sadan miljoonan vuoden aikana. Viimeistään noin miljardin vuoden päästä tämä on pelkkä kuuma autiomaa.
(Mars voi toki olla asuinkelpoinen vastaavasti vähän pidempään)
Ihmisten määrän kasvu on vain yksi eksponentiaalinen prosessi. Jos sitä lähtee sörkkimään, seuraa taas jotain muuta. Kuten Kiinassa valtava parittomien miesten lukumäärä, joka tulee purkautumaan jonkinlaisena väkivaltaisuutena. Perinteisesti kai tuollainen ylimääräinen miesenergia on purettu sotimalla, joka kuluttaa aika paljon enemmän energiaa kuin rauhallinen elämä kotona.
Minusta keskitytään liikaa energiaan itsessään. Ongelmana on halpa energia, ja erityisesti se että öljy loppuu. On hyvä miettiä, kuinka paljon aikaa tarvitaan että vaikkapa ruuantuotanto ja logistiikkaketjut muutettaisiin toimimaan kokonaan ilman öljyä.
En oikein jaksa uskoa biopolttoaineisiin tms., niiden keskeinen pointti vaiuttaa olevan imeä lisää rahaa maajusseille tarjoamalla ratkaisua joka ei toimi.
Esimerkiksi öljyn suhteen minusta vaikuttaa siltä, että peak oil on jo sivuutettu. Öljy-yhtiöiden ja suurimpien öljyresursseja omistavien valtioiden intressissä on pitää tieto mahdollisimman pienessä piirissä, että maapallolla ei mennä täydelliseen kaaokseen.
Toisaalta jatkuvasti on käynnissä shakkipeli siitä, kuka omistaa loput öljyresurssit siinä vaiheessa kun ihmiset laajamittaisemmin tajuavat kuinka kusessa tässä ollaan.
Esimerkiksi öljyn suhteen ihmisten käsitykset ovat utopistisia, esimerkiksi ihan kuin ihmisten perusluonne jotenkin muuttuisi. Jotenkin ajatellaan, että kun öljy loppuu niin rauhallisesti siirrytään johonkin muuhun tai jos ollaan ilman öljyä ja sen ansiosta kuollaan nälkään, niin sitten vaan kitkutellaan.
Todennäköisesti öljyn loppuminen vain lisää sen kulutusta, koska rajallinen resurssi aiheuttaa konfliktin, joka johtaa nykyteknologialla väistämättä sotiin, ja sotiminen vie todella paljon enemmän energiaa, nykyisellä kalustolla erityisesti öljyä.
Sikahalvan energian loppuminen ei tarkoita, että energia kallistuu älyttömyyksiin. Maailmantalous ja ihmiskunta "kestää" tällä hetkellä sen, että öljyn hinta nousee tuonne 200 dollariin tynnyriltä. Kestämisellä tarkoitan, että vaikka homma ei mene business as usual, niin sopeutuminen ei ole katastrofaalista.
Noilla hinnoilla substituutteihin siirrytään jo aika vauhtia. Uraanin hinnan tuplaaminen nostaa ydinenergian hintaa noin 7% nykytilanteessa. Lukuni voivat olla vanhentuneita, mutta käsittääkseni uraanin hinta on tällä hetkellä vähän alle puolet siitä hinnasta, jolla erottaminen merivedestä muuttuu kannattavaksi.
Peak Oil on todellinen ilmiö, ja uskon itsekin, että se on ohitettu pari-kolme vuotta sitten. Tuotantomäärät voivat hetkellisesti vielä kasvaa, mutta pitkän aikavälin huippu on ohitettu. Minusta suurin riski Peak Oilissa on, että hiiltä aletaan polttaa entistä kiivaammin, kun halpa korkeaenerginen hiilivety loppuu. Tätä änkyrämäinen ydinvoiman vastustaminen vain pahentaa.
No, yritin sanoa että uskon öljyn hinnan olevan keinotekoisen alhaalla resurssien vähyyteen nähden, koska liian korkeasta öljyn hinnasta seuraisi nimenomaan kilpailevan energiantuotannon kehittäminen.
Se on taas öljy-yhtiöiden intressien vastaista. Opecin tehtävä on stabiloida öljyn hinta hintakartellilla, ei suinkaan pitää sitä mahdollisimman korkeana.
Jenkkiläiset riskisijoittajat ja esim. Google ovat tajunneet, että vaihtoehtoisista energiamuodoista on käärittävissä tulevaisuudessa isot voitot. Mutta en usko että se välttämättä kuitenkaan riittää. Ongelmat ovat isompia. Mutta ainakin oikeaan suuntaan ollaan menossa.
Lähetä kommentti