| Klimatfakta.info Artikel |
2023-05-03
Innehåll: Den viktigaste växthusgasen | Gas | Avdunstning/sublimering | Kondensation | Atmosfären | Halten vattenånga | Satellitmätningar | Stratospheric water vapour | Källor
Publ 2023-05-03
Vattenångan är den allra viktigaste växthusgasen i atmosfären - den står för åtminstone tre fjärdedelar av den naturliga växthuseffekten.
Luftens innehåll av vattenånga beror på temperaturen. Ju varmare det är, desto mer vatten i ångform kan finnas i atmosfären och desto mer vatten avdunstar från jordytan och blir till ånga i atmosfären.
Varje höjning av temperaturen - oavsett vad den beror på - leder alltså till att halten vattenånga ökar i luften och att växthuseffekten därigenom förstärks. Då stiger temperaturen ännu mer - det blir med andra ord "rundgång" ("positiv återkoppling").
Om mängden koldioxid i atmosfären ökar stiger temperaturen. En fördubbling av luftens koldioxidhalt uppskattas bara kunna värma upp jorden med drygt en grad men den uppvärmningen ökar halten vattenånga som har betydligt starkare effekt. [1]
Vattenånga är vatten i gasform. Vattenånga bildas antingen när flytande vatten avdunstar eller när fast is sublimerar. Vatten avdunstar lättare ju högre temperaturen är. Motsatt övergår vattenånga till vätska igen (kondenserar) 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. "Synlig vattenånga" över kokande vatten är i själva verket inte ånga, utan kondenserade små vattendroppar i vätskefas (dimma) på samma sätt som molnen på himlen.
Den maximala mängden vattenånga luften kan innehålla vid en viss temperatur kallas mättnadsvärdet. Blir mängden vattenånga större än mättnadsvärdet övergår en stor del av vattenångan till vatten - kondenseras. Andelen vattenånga i luften kallas luftfuktighet, vilken man kan mäta med en hygrometer. Mätvärdena kan uttryckas som absolut eller relativ luftfuktighet.
Avdunstning innebär att en vattenmolekyl lämnar en yta. Varje vattenmolekyl som övergått till vattenånga tar med sig lite av sin energi i form av värme och bidrar därmed till en avkylning av ytan.
En annan form av förångning är sublimation, då is övergår direkt till ångform utan att först passera mellanfasen flytande vatten. Här gäller samma princip som vid förångning från flytande vatten. När isen håller högre temperatur än sin omgivning uppstår sublimation. Det är sublimation som gör att snö och is sakta kan försvinna även om temperaturen är för låg för att kunna smälta den.
Vattenånga kondenserar på en yta om denna är kallare än vattenångan, eller om luften är övermättad på vattenånga. När vattenångan kondenserar på ytan sker en nettouppvärmning, då vattenmolekylen tillför värmeenergi. Därför kommer lufttemperaturen att sjunka en aning under kondensationsprocessen.
I atmosfären bildar kondensation moln, dimma och leder till nederbörd, men vanligtvis bara om vattenångan har en liten kärna att kondensera på, en kondensationskärna. Daggpunkten är den temperatur, för ett visst tryck och en viss luftfuktighet, som luften måste sjunka till för att vattenångan ska kondenseras. Kondensation av vattenånga på en yta kommer alltså att uppstå om temperaturen på ytan är under eller lika stor som daggpunkttemperaturen i atmosfären. Deposition är emellertid en typ av kondensation då vattenånga övergår direkt till iskristaller utan att kondensera till vatten först. Rimfrost och snö är exempel på denna process.
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 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, och dels från transpiration, guttation och interception från växter. Den totala mängden vatten från växter och biologiska/geologiska processer som frigörs och återgår till luften kallas evapotranspiration. [2]
Andelen vattenånga i marknivå varierar från 0,01 % vid -42°C till 4,24 % när daggpunkten är 30°C. Över 99 % av det atmosfäriska vattnet är i form av ånga, snarare än flytande vatten eller is, och ungefär 99,13 % av vattenångan finns i troposfären.
Kondensationen av vattenånga till vätske- eller isfasen är ansvarig för moln, regn, snö och annan nederbörd, som alla räknas till de viktigaste delarna av vad vi upplever som väder.
Mindre uppenbart är den latenta förångningsvärmen, som frigörs till atmosfären när kondens uppstår, en av de viktigaste termerna i atmosfärens energibudget på både lokal och global skala. Till exempel är latent värmeutsläpp i atmosfärisk konvektion direkt ansvarig för att driva destruktiva stormar som tropiska cykloner och svåra åskväder. [3]
Publ 2023-05-03
Halten vattenånga varierar mellan platser och tider, från 10 ppmv i den kallaste luften till 50 000 ppmv i fuktig tropisk luft. Halten mäts med landobservationer, väderballonger och satelliter.
Vattenhalten minskar genom nederbörd. Samtidigt fylls den ökar den genom avdunstning från hav, sjöar, floder och fuktig jord. Andra källor är förbränning, andning, vulkanutbrott, transpiration av växter och olika andra biologiska och geologiska processer.
Vid varje given tidpunkt finns det cirka 1,29 x 1016 liter (3,4 x 1015 gal.) vatten i atmosfären. Atmosfären rymmer 1/2500 av sötvattnet och 1/100 000 av allt vattnet på jorden. Det är ungefär tillräckligt för att täcka planetens yta med ett lager flytande vatten på cirka 25 mm djup.
Den genomsnittliga årliga nederbörden för planeten är cirka 1 meter. I genomsnitt är uppehållstiden för en vattenmolekyl i troposfären cirka 9 till 10 dagar.
Global medelvattenånga är cirka 0,25 % av atmosfären i massa och varierar också säsongsmässigt, vad gäller bidrag till atmosfärstrycket mellan 2,62 hPa i juli och 2,33 hPa i december.
Publ 2023-05-03
GOES-12-satellitbilder visar fördelningen av atmosfärisk vattenånga i förhållande till jordens hav, moln och kontinenter. Ånga omger planeten men är ojämnt fördelad.
Det mest märkbara mönstret i tidsserien är inverkan av säsongsbetonade temperaturförändringar och inkommande solljus på vattenånga.
I tropikerna vinglar ett band av extremt fuktig luft norr och söder om ekvatorn när årstiderna ändras. Detta luftfuktighetsband är en del av den intertropiska konvergenszonen, där de östliga passadvindarna från varje halvklot konvergerar och producerar nästan dagliga åskväder och moln.
Längre bort från ekvatorn är koncentrationerna av vattenånga höga på halvklotet som upplever sommar och låga på det som upplever vinter. Ett annat mönster som visar sig i tidsserien är att mängden vattenånga över landområden minskar mer under vintermånaderna än vad närliggande havsområden gör. Detta beror till stor del på att lufttemperaturen över land sjunker mer på vintern än temperaturen över havet.
Publ 2024-02-13
Due to discrepancies in satellite and in situ records, there is low confidence in estimates of stratospheric water vapour change. {2.2.5, 7.3.2}.
Publ 2024-03-26
Mer att läsa
Atmosfären
1) Växthuseffekten förstärks, Naturvårdsverket
2) Vattenånga i atmosfären, WIkipedia
3) In earths atmospere, Water vapor, Wikipedia
Klimatfakta
Adm: Hans Iwan Bratt, hibratt@gmail.se | 241012