Venussyndromet

James Hansen skrev i 2009 i boken Storms of my grandchildren at hvis vi brenner opp alle de fossile reservene, vil det forårsake så mye karbondioksid i atmosfæren at Jorden vil tippe over i et drivhushelvete tilsvarende det på planeten Venus. Dette var omstridt, og det har senere blitt tilbakevist av flere, også av James Hansen selv. Likevel lever utsagnet videre og er opphav til diskusjoner nå i 2019. Dette innlegget gir en kort beskrivelse av hva som skjedde på Venus, hvorfor noe tilsvarende vil skje på Jorden om cirka en milliard år pga. en stadig varmere sol, og hvorfor det ikke vil skje i nær fremtid selv om vi skulle være dumme nok til å brenne opp alle de fossile reservene.

Venus har i dag en atmosfære med mer enn 96 prosent karbondioksid. Trykket ved overflaten er 90 ganger større enn på jordens overflate, og temperaturen er cirka 460 grader celsius. Venus hadde tidligere flytende vann på overflaten og en atmosfære ikke så ulikt den vi har på Jorden. Overgangen til den nåværende atmosfæren skjedde pga. en galopperende drivhuseffekt. Dette hendelsesforløpet blir ofte omtalt som Venussyndromet. Venus er nærmere Solen enn Jorden. Solen er en stjerne som gradvis blir varmere. Temperaturen på Venus steg pga. en varmere sol, og mer og mer vann fordampet. Vanndamp er en kraftig drivhusgass, og fordampningen førte til enda varmere klima, som igjen førte til mer fordampning, osv. Dette er en sterk positiv tilbakekobling. Vanndamp øverst i atmosfæren ble splittet i hydrogen og oksygen,  og det lette hydrogenet løsrev seg fra gravitasjonsfeltet til Venus og forsvant ut i verdensrommet. Alt vannet fordampet. Varmen gjorde at karbondioksid gasset ut av berggrunnen. Karbondioksid er en drivhusgass, og det er ingen vei tilbake fra dagens drivhushelvete på Venus.

Solen fortsetter å bli varmere. Jorden vil om i størrelsesorden en milliard år lide en tilsvarende skjebne som Venus. Et relevant spørsmål er om det kan skje i nær fremtid, trigget av våre utslipp fra brenning av fossilt brennstoff.

I boken 'Storms of my grandchildren' skrev James Hansen at en galopperende drivhuseffekt vil skje her på Jorden hvis vi brenner alle reservene av fossilt brennstoff. Sigbjørn Grønås har oversatt deler av boken. Kapitlet om Venussyndromet avslutter han med: 'Vil jorda fortsette mot Venussyndromet når isen er borte, vil en galopperende drivhuseffekt ødelegge alt liv på planeten, kanskje permanent? Dette er vanskelig å si basert på nåværende informasjon, men jeg vil likevel konkludere at dersom vi brenner alle reserver av olje, gass og kull, er det en betydelig sjanse for at vi vil sette i gang en slik galopperende prosess igang. Om vi i tillegg brenner alt oljesand og skiferolje, tror jeg Venussyndromet er sikkert som døden.'

James Hansens synspunkt var og er omstridt. Jeg velger å sitere fra to vitenskapelige artikler som Colin Goldblatt har vært hovedforfatter på. I en artikkel som ble publisert i januar 2012 skrev han at en ikke-kondenserende gass som karbondioksid ikke kan trigge en galopperende drivhuseffekt. Men i en artikkel som ble publisert bare halvannet år senere, i juli 2013, skrev han at det i teorien kan skje, men at de fossile reservene på Jorden er for små til å klare det. I et intervju med National Geographic sier han at det vil kreve ti ganger så mye karbondioksid som vi kan slippe ut ved å brenne alle de fossile reservene. Det samme blir referert i en artikkel i Scientific American.

James Hansen har senere gått tilbake på sine uttalelser om mulighetene for at vi mennesker kan forårsake Venussyndromet. Han har forklart hvorfor, bl.a. i et whitepaper fra 2013, og i et foredrag fra desember 2015 som du kan se i denne Youtube videoen. Videoen varer bare fem minutter og er lettere tilgjengelig enn whitepaperet. Forklaringen hans er at det forhøyete innholdet av karbondioksid i atmosfæren etter vår ev. brenning av alle de fossile reservene ikke vil vare lenge nok til å forårsake Venussyndromet. Prosessen mot en galopperende drivhuseffekt vil gå tom for drivstoff før den blir fullbyrdet. James Hansen er helt på linje med den siste artikkelen til Goldblatt.

For drøye 55 millioner år siden skjedde en i geologisk sammenheng plutselig oppvarming som kalles PETM. Temperaturen ble ca seks grader celsius varmere enn den er i dag. PETM skjedde i en varm periode. Kontinentalsokkelen med nåværende India hadde drevet mot nord over en karbonholdig havplate. Det skapte stor vulkansk aktivitet med store utslipp av karbondioksid. En tror at denne varme perioden trigget store utslipp av metan som så forårsaket PETM. Karbonmengdene som ble sluppet ut til atmosfæren er sammenlignbare med karbonmengdene som vi vil slippe ut hvis vi brenner alt fossilt brennstoff. Oppvarmingen som vi forårsaker med våre utslipp, kan føre til store metanutslipp tilsvarende de som trigget PETM. Vi vet at PETM ikke forårsaket en galopperende drivhuseffekt. Men vi kan ikke vite sikkert hvor langt unna det var.

James Hansen skriver at kapitlet om Venussyndromet vil bli korrigert i en ev. ny utgivelse av boken hans. Men konsekvensene av å brenne alle reservene av fossilt brennstoff vil være katastrofale, selv om de ikke fører til Venussyndromet. Deler av Jorden vil bli så varm at vi mennesker ikke kan overleve der selv om vi har nok mat og vann. Det vil skje hvis våttemperaturen overstiger 35 grader celsius. Havet vil stige så mye at mange storbyer og mye jordbruksland vil bli oversvømmet. James Hansen tror at dette vil skape et ufattelig kaos som han ikke ser hvordan vi kan håndtere.

Appendiks. Sammenligne drivhuseffekten på Jorden og Venus.

Jeg vil først med grove og enkle beregninger vise hva temperaturen på Jorden og på Venus ville vært uten drivhusgasser i atmosfæren. Beregningene forutsetter at solinnstrålingen er jevnt fordelt over planetene og at det ikke er noen andre endringer på planetene enn fravær av drivhusgasser. Selv om forutsetningene ikke er riktige gir beregningene en god pekepinn på hvor kalde begge planetene ville ha vært uten drivhuseffekten. Jeg vil deretter sammenligne disse kalde temperaturene med de virkelige temperaturene for å illustrere størrelsen på drivhuseffekten

Jordens albedo α er 0,3 som betyr at 30 prosent av solinnstrålingen reflekteres tilbake til verdensrommet uten å varme opp Jorden. Solkonstanten S er gjennomsnittlig effekt fra solen som treffer en flate vinkelrett på solstrålene utenfor Jordens atmosfære. På nettet er det litt varierende verdier for solkonstanten. Jeg velger å bruke 1366 W/m² som bl.a. Encyclopædia Britannica oppgir. Den gjennomsnittlige solinnstrålingen er en fjerdedel av dette, fordi arealet av en kule er fire ganger arealet av en sirkel. I en likevektsituasjon må Jorden stråle til verdensrommet den samme energimengden som den absorberer fra solen. I den sammenhengen kan vi betrakte Jorden som et svart legeme, og det stråler ut en energimengde lik Stefan-Bolzmanns konstant σ (5.67e-8 Wm⁻²K⁻⁴) multiplisert med absolutt temperatur T (K) opphøyd i fjerde potens. Dette gir ligningen

(1-α) * (S/4) =  σ * T⁴

Ligningen representerer en veldig enkel modell for Jordens middeltemperatur gitt at atmosfæren ikke har noen drivhuseffekt og at alt annet på Jorden er uendret. Løst mht. T gir den 255 K som er minus 18 grader celsius. Den målte middeltemperaturen på Jorden er cirka pluss 15 grader celsius. Differansen, 33 grader celsius, skyldes drivhusgassene i Jordens atmosfære.

Venus sin albedo α er 0,76. Middelavstanden fra Venus til solen er 0,723 ganger Jordens middelavstand til solen. Solkonstanten S for Venus er derfor Jordens solkonstant dividert med 0,723 opphøyd i andre. Det er 2613 W/m². Når vi setter verdiene for Venus inn i ligningen og løser den mht. T får vi 229 K som er minus 44 grader celsius. Den virkelige middeltemperaturen på Venus er cirka pluss 460 grader celsius. Differansen, cirka 500 grader celsius, skyldes primært drivhusgassen karbondioksid i atmosfæren til Venus.