Tilbake til oversikten over dagens seminar.
Oppgave 3/5. Tidsbruk: ca 20 min.
I denne oppgaven skal vi lage en modell for jordas likevektstemperatur med drivhuseffekt.
1. Energibalanse med drivhuseffekt
La oss anta at jorda har en atmosfære med emissivitet 𝜖. Emissiviteten bestemmer hvor mye av varmestrålingen fra jorda som absorberes av atmosfæren, og hvor mye varmestråling atmosfæren sender fra seg. Vi modellerer atmosfæren som et tak som både sender varmestråling ned mot bakken og opp mot verdensrommet. I tillegg antar vi at en andel 1-𝜖 av varmestrålingen fra jorda passerer rett gjennom atmosfæren og ut i verdensrommet.
- Skriv opp energibalansen for bakken og atmosfæren, og forklar hvordan det leder til følgende uttrykk for likevektstemperaturen til jordoverflaten: \(T_j = \left(\frac{(1-a)S}{\sigma(1-1/2\epsilon)}\right)^{\frac{1}{4}}\)
- Anta at albedo er a = 0,3 og innstrålingen er S = 430 W/m2, og bruk GPT til å få laget et plott av likevektstemperatur som funksjon av emissivitet. Hvilken emissivitet vil du anta for atmosfæren for at bakketemperaturen skal bli omtrent 16oC?
2. Utvikling over tid
Nå kan vi lage en modell for hvordan jorda med drivhuseffekt vil utvikle seg over tid. Vi kan anta at varmekapasiteten til atmosfæren er 1.02⋅107 J/m2K (tatt herfra) og at varmekapasiteten for jordoverflaten, som i forrige oppgave, er 4.0⋅108 J/m2K. Bruk verdien for epsilon som du fant i oppgaven over.
- Diskuter og skisser hva modellen bør inneholde.
- Få GPT til å lage en modell og test den. Fungerer den som forventet? Diskuter og test hvordan den eventuelt kan forbedres.
- Hvilken parameter i modellen gir det mest mening å endre på dersom du vil se på effekten av en kraftigere drivhuseffekt? Prøv og se hva utslaget blir. Var det som forventet?