User Tools

Site Tools


Sidebar

Innehåll

Ta ställning

Ekonomi

Etanol

Fossila bränslen
Förnyelsebar energi
Global uppvärmning

Klimatförändringen (avvecklas)
Klimatkänslighet

Kärnkraft
−− Teknik
Livsmedel
Moln
Mysteriet med vattenångan

Naturgas

Skatter och avgifter

Sverige
Vatten
Vindkraft
Växthusgaser
Synpunkter
Aktuell statistik
Källor
Ordlista
FAQ om Klimatfakta
Klimatfakta i Facebook
Senaste ändringar

vatten

Vatten

I detta avsnitt behandlas vattnets kretslopp, dock inte havens strömmar, mm. För detta se Hav

Vatten är en på jorden allmänt förekommande kemisk förening, bestående av väte och syre, som är nödvändig för allt känt liv. Vetenskapliga namnet är diväteoxid.

Till vardags menar man med vatten bara dess flytande aggregationstillstånd, men vatten förekommer även i fast form, som is, och i gasform, som vattenånga. Vatten täcker 71 % av jordytan. På jorden återfinns den största delen av vattnet i världshav och andra stora vattensamlingar, samt 1,6 % under marken i akviferer och 0,001 % i atmosfären som ånga, moln (består av fasta och flytande vattenpartiklar), och nederbörd. Oceanerna innehåller 97 % av ytvattnet, glaciärer och polarisar 2,4 % och andra ytvattensamlingar, som floder, sjöar och dammar 0,6 %.

Vattnet på jorden rör sig kontinuerligt genom ett vattenkretslopp som består av avdunstning eller transpiration (evapotranspiration), nederbörd och ytavrinning, som vanligtvis når havet. 1)

Kretsloppet

Schematisk bild över vattnets kretslopp.

Allt vatten som kommer ned i form av nederbörd sjunker på grund av tyngdkraften. En del av vattnet rinner till lägre marker och kan rinna ut i exempelvis sjöar och hav. Annat vattnet sjunker neråt genom marken. Det som sjunker tillräckligt djupt blir en del avgrundvattnet.

Solen driver vattnets kretslopp genom att värma upp vattnet i haven. Vatten avdunstar och bildar vattenånga (vatten i gasform), stigande luftströmmar tar med ångan uppåt i atmosfären där svalare temperaturer får den att kondensera och bilda moln. Luftströmmar transporterar molnen runt jorden, och in över land. En del moln stannar över havet. Molnpartiklar kolliderar, slås samman, växer och faller till slut ned i form av nederbörd. Beroende på temperaturen kan nederbörd falla som snö eller regn. 2)

Av allt vatten som finns på jorden befinner sig i cirka 0,001 % i atmosfären. Sammantaget är det knappt 13.000 km3. Ett annat sätt att få en uppfattning om denna mängd vatten vore att förvandla om det till ett vattenskikt som jämnt fördelades ovanpå hela jordens yta. Detta vattenskikt skulle då bli cirka 2,5 cm tjockt.

Större delen av vattnet som befinner sig i atmosfären är i gasform, det vill säga vattenånga, och 99% av detta vatten befinner sig i troposfären det vill säga under cirka tio km höjd.

Vattnet i form av moln (vattendroppar och iskristaller) utgör endast en liten andel av atmosfärens vatten, i genomsnitt ungefär en procent.3)

Reservoarer

Grundvattnet är en viktig del i vattnets kretslopp. Här finns den stora reserven av sötvatten. På sikt återvänder vattnet till havet, och cirkeln är sluten.

Reservoar Medeluppehållstid
Hav 3 200 år
Glaciärer 20 till 100 år
Säsongsberoende snötäcke 2 till 6 månader
Markvatten 1 till 2 månader
Grunt grundvatten 100 till 200 år
Djupt grundvatten 10 000 år
Sjöar 50 till 100 år
Floder 2 till 6 månader
Atmosfären 9 dagar

Medeluppehållstiden i en reservoar i den hydrologiska cykeln är den tid en vattenmolekyl i snitt kommer stanna kvar i den reservoaren. Grundvatten kan stanna under jordytan i 10 000 år innan det återvänder till havet. Markvatten har en kort uppehållstid eftersom det är nära markytan, och kan avdunsta, tas upp av växter, rinna ut som ytvatten, eller sjunka och bilda grundvatten. Avdunstat vatten stannar ungefär 9 dagar i atmosfären innan det åter faller ned som nederbörd.4)

Vattenånga

Vattenånga är den mest effektiva växthusgasen. Klimatmodellerna säger att mängden vattenånga ökar när temperaturen stiger på grund av förstärkt avdunstning. Dessutom är vattenångan viktig för molnbildningen. 5)

Grafisk illustration av vattnets fördelning på jorden. Blå - mängden saltvatten på jorden (97,5%) Röda nyanser - sötvatten (2,5%): Den mest intensiva röda färgen - det vatten som är bundet i glaciärer (68,9%) Den lite ljusare röda nyansen - jordens grundvatten (30,8%) Ljusast rött (rosa) - det vatten som finns i sjöar och floder (0,3%)

Vattenånga är vatten i gasform. Vattenånga bildas antingen när flytande vatten avdunstar eller när fast is förgasas. Vatten avdunstar lättare ju högre temperaturen är. Motsatt övergår vattenånga till vätska igen lättare vid lägre temperatur. På jorden är vattenånga en av faserna i vattnets kretslopp i hydrosfären. Vattenånga är inte synligt för blotta ögat, men man kan se den indirekt, exempelvis som bubblorna i kokande vatten.

Vattenånga är en mycket betydande beståndsdel av jordens atmosfär och den viktigaste växthusgasen. Cirka 1-4 procent av atmosfären består av vattenånga, men detta varierar stort. Det mesta av vattenångan, 99.99%, återfinns i troposfären, där den bidrar till den största delen av jordens naturliga växthuseffekt som behåller jordens värme och dämpar solinstrålningen.

Vattenångan i atmosfären och vädret är starkt beroende av - och påverkar - varandra. Dimma och moln bildas när vattenånga kondenserar kring en kondensationskärna, mikroskopiska partiklar i luften som vattenånga kan kondensera på. Utan kondensationskärnor krävs mycket lägre temperaturer innan kondensationsprocessen uppstår. Vid deposition eller kondensation bildas regndroppar eller snöflingor, och när dessa blir tillräckligt stora och tunga faller de till jordytan som nederbörd.

Den genomsnittliga tiden som vattenångan uppehåller sig i troposfären är cirka tio dagar. Den försvinner från atmosfären i form av nederbörd och återförs, dels i form av avdunstning från hav, sjöar och vattendrag. Den totala mängden vatten från växter och biologiska/geologiska processer som frigörs och återgår till luften kallas evapotranspiration.6)

Strålningsflödena genom jordatmosfären påverkas bland annat av atmosfärens sammansättning, och denna har under en längre tid förändrats på grund av mänsklig aktivitet. De vanligaste antropogent (mänskligt) påverkade växthusgaserna är koldioxid, metan, dikväveoxid (lustgas) och ozon.

Vattenångan är inte medräknad här eftersom dess halt huvudsakligen ändras som en effekt av att temperaturklimatet ändras. En liten höjning i temperaturen till följd av ökad koldioxidhalt gör att mer vattenånga kan finnas i luften, vilket i sin tur leder till ytterligare ökning av temperaturen. Det här är vad man brukar kalla en återkopplingsmekanism och det är just den här återkopplingen som gör att växthuseffekten förstärks kraftigt då halterna av övriga växthusgaser ökar. 7)

Vattenånga i troposfären

Förändringar av den totala kolumen av vattenånga i atmosfären sedan juli 1983 enligt International Satellite Cloud Climatology Project (ISCCP). Last data: June 2008. Last figure update: 14 June 2009, http://isccp.giss.nasa.gov/products/browsed2.html. Tyvärr finns inte senare värden

Troposfären innehåller 80% av atmosfärens massa och 99% av dess vattenånga. Volymen vattenånga var konstant från 1983 fram till 1989-90, då den minskade för att sedan öka något 1990-1998. Under 1999 föll volymen för att sedan stanna på en lägre nivå än vid mätningarnas början.

Den översta blå linjen visar den totala mängden vatten i atmosfären. Den gröna linjen visar mängden vatten i den lägre amtosfären under 3 km höjd (1000 and 680 mb). Den lägsta röda linjen visar vattenmängden mellan 3 och 6 km höjd (680 and 310 mb). Sågtandningen beror på att det mer vegetation på norra halvklotet. Störst mängd vattenånga är det normalt i augusti-september då vegetationen på det norra halvklotet utdunstar som mest.

Det är möjligt att förändringen 1998-1999 delvis beror på ändringar i sättet att analysera data enligt uppgift från ISCCP.8)

Mängden vattenånga minskar i tropopausen från 1948 till 2013. (Earth System Research Laboratory (NOAA))

Diagrammet visar relativ atmosfärisk fuktighet9) i % vid tre höjdlägen inom den lägre delen av atmosfären (troposfären) sedan januari 1948 (Kalnay et al. 1996). Den tunna blå linjen visar månadsvärden och den tjocka blå linjen visar löpande 37 månaders medeltal (ca 3 år).

Källa: Earth System Research Laboratory (NOAA). Uppgifter före 1973 har brister enligt från Elliot and Gaffen (1991). Se även Kalnay et al. (1996). Diagrammet uppdateras löpande på Climate4you.


Luftfuktighet i Sverige

Observationer av absolut fuktighet. Genomsnittligt månadsmedel- och årsvärde för tio svenska mätstationer. Ökningen för maj, augusti och årsvärdet är statistiskt säkerställd, dock ej för november.

Tio väderstationer i Sverige, från Bredåkra i söder till Arjeplog i norr, har i stort sett kompletta tidsserier för perioden 1951 – 2012 har valts ut .

Medelvärdet av den absoluta fuktigheten från dessa stationer har ökat under perioden 1951-2012 för maj, augusti och för årsvärdet, se figur nedan.

För medelvärdet från dessa stationer har den absoluta fuktigheten ökat under perioden 1951-2012 för maj, augusti och för årsvärdet, se figur nedan. Orsaken till ökning är att det blivit varmare och avdunstningen har därmed ökat.10)

Frågor

  • En fördubbling av koldioxiden i atmosfären ökar den globala temperaturen med ca 1° C. Enligt IPCC ökar temperaturen med 1,5-4,5° på grund av olika förstärkningseffekter. Den starkaste ska vara ökat värmen vilket leder till att atmosfären kan bära mer vattenånga. Frågan bli då; har mängden vattenånga i atmosfären ökat?
  • Hur beräknas vilken inverkan pelaren av vattenånga har på instrålningen från solen och utstrålningen från jorden?
  • Hur tas hänsyn till vattenångans täthet och övergång till olika slags moln?
  • Vad innebär vattnets fasövergångar från ånga, moln, regn och snö?

Moln

Molnen spelar en viktig roll i naturen ur flera aspekter. I vattnets kretslopp övergår vatten till vattenånga i atmosfären genom evapotranspiration. Molnen påverkar lufttemperaturen, både för stunden och i ett klimatperspektiv. Moln reflekterar globalt sett i genomsnitt cirka 20% av den inkommande solstrålningen, samtidigt som de absorberar 3%.

Ett moln är en synlig ansamling av små partiklar, i regel mycket små vattendroppar, iskristaller eller bådadera, som svävar fritt i atmosfären. Ett moln kan också innehålla flytande eller fasta gas-, rök- eller stoftpartiklar, som exempelvis härstammar från vulkanutbrott eller sandstormar. Dimma skiljer sig från moln endast genom att dimman når ända ner till marken.

Molnbildning utgår vanligen från dessa små partiklar, kondensationskärnor, på vilka vattenånga antingen kondenserar och bildar små droppar eller små iskristaller typisk 0.01 mm i diameter. En sådan droppe eller kristall ihop med miljoner andra är för oss synlig som moln. En kondensationskärna har typiskt en diameter på 0,0002 mm.

Molnen bildas vid vattnets daggpunkten11) på kondensationskärna i troposfären12), dvs i den lägsta delen av atmosfären upp till 18 km. Som regel skapas molnen i samband med vertikala luftrörelser, som exempelvis konvektion13), luft som tvingas över en högre liggande terräng eller storskaliga luftrörelser i samband med väderfronter. 14) 15)

Skillnaden mellan olika molntyper är dock stor. Höga, tunna cirrusmoln släpper igenom relativt mycket av solstrålningen, medan tjocka cumulonimbus reflekterar relativt mycket solstrålning. Inom meteorologi anger albedo förhållandet mellan reflekterad och infallande solstrålning. Cirrusstratusmoln har ett albedo på mellan 0,4 och 0,5, stratocumulus cirka 0,6 och cumulonimbus 0,9. 16)

Avdunstning av vatten transporterar värme från jorden yta. Högre upp kondenserar vatten till droppar och moln och avger samtidigt värme. Det höjer värmen vilket höjer värmen och ökar molnbildningen. Värmen kan sedan stråla ut i rymden. En del av vattnet kondenserar och blir regn. Då vatten är den effektivaste växthusgasen är avdunstningen och regnet mycket viktigt i planets värmesystem.

Sedan atmosfärens vattenvolym började att observeras 1983, har vattenpelaren varierat med ca 2,5 cm. En toppar på 2,6 cm inträffade 1985 och 1995-1997 och en dal inträffade 1991. 17)

Vattenpelarens höjd är måttet på mängden vatten om all vattenånga kondenserats. Den genomsnittliga mängden vattenånga i atmosfären räcker för att täcka jordens yta med 25 mm djupt vatten.18)

Flertalet klimatmodeller antar ökad koldioxidhalt ökar atmosfärens värme som gör att luftens fuktighet ökar. Men av de mätresultat som visas i diagrammen ovan framgår det att luftfuktigheten tvärtom minskat.

CERNs CLOUD-projekt

Projektets uppgift var att undersöka hur aerosoler, små fasta eller flytande partiklar i luften, skapas i atmosfären och vilka gaser som medverkar. Resultatet var två upptäckter 19):

  • Man fann att små koncentrationer av aminångor20) tillsammans med svavelsyra bildar aerosolpartiklar i samma omfattning som observerats i atmosfären.
  • Man fann också att den joniserad strålning som bombarderar atmosfären från rymden har försumbar effekt på bildandet dessa aerosoler.

Resultatet utesluter inte påverkan från kosmiskt strålning.21)

Nederbörd

Från Lennart Bengtssons presentation i Uppsala Universitet 2012

Nederbörden är svår att mäta och mätresultaten är begränsad. Diagrammet till höger visar ingen trend i den globala nederbörden, men däremot på stora variationer.


Mängderna är i 103 km3. Lennart Bengtssons presentation i Uppsala Universitet 2012

Mest vatten finns i haven men även atmosfären innehåller stora mängder, 13 km3 eller 25 liter/m2. Luftens fuktighet runt jordklotet varierar starkt.


Den globala vattencykeln enligt Baumgartner och Reichel (1975). Årsvärden är i 103 km3 per år. Lennart Bengtsson i Uppsala Universitet 2012

För att skapa nederbörd räcker det inte med fuktighet utan den måste konvergera, eller koncentreras. Diagrammet visar transporten av fuktigheten runt jorden. Det regnar ungefär tre gånger mer över land som över hav.

Mängden vattenånga och temperaturen är helt beroende av varandra. Vattenångan är en exponentiell funktion av temperaturen.


Synpunkter?

Kom gärna med synpunkter på Klimatfakta

vatten.txt · Last modified: 2017/04/15 11:40 (external edit)