| NIEUW 05-05, vanaf heden is er de rubriek Flitspost in de linker kolom. De links hier leiden naar een nieuwe pagina waar korte artikels geplaatst worden |


We zien hier duidelijk welke factor de temperatuur bepaalt van zowel de atmosfeer als de grenslaag water, namelijk het vriespunt van het ijs (aangezien het zout zeewater betreft is de evenwichtstemperatuur aan de onderkant ca. -1,8°C i.p.v. 0).
Het ijs zelf houdt de luchtlaag er vlak boven continu op 0 graden zoals we al in de DMI grafiek zagen (daar iets hoger vanwege meetpunt op 2 m hoogte). De atmosfeer krijgt geen kans van betekenis om het ijs te verwarmen, en we gaan nu bekijken waarom dit zo is.
Het water aan de onderkant kan het ijs in zekere zin wel doen smelten vanwege zijn veel grotere massa, warmtecapaciteit en geleidbaarheid dan die van lucht. De mate van afsmelten is verder afhankelijk van stroming.
Maar waarom controleert het ijs de temperatuur, de reden is dat ijs bij verandering naar de vloeibare fase niet van temperatuur verandert en dat voor deze faseverandering heel veel energie vereist is. Om één liter ijs te laten smelten is net zoveel energie nodig om water van nul graden te verwarmen tot 80 graden Celsius, dus bijna net zoveel energie om het tot het kookpunt te brengen.
Als de atmosfeer één liter ijs zou willen laten smelten is er maar liefst 260.000 liter lucht nodig van 1ºC die daarbij dan af zou koelen tot 0ºC. Daarna heeft deze enorme luchtmassa dan ook geen effect meer, alleen continue gigantische (warme) luchtverplaatsingen zouden het smeltproces weer enigzins op gang kunnen brengen.
Maar dit is nu juist het probleem, bedenk dat warmere lucht lichter is dan de koude lucht die vlak boven het ijs hangt en dus kan warmere lucht het ijs niet bereiken zonder dat deze koude grenslaag door extra krachten (turbulentie) geholpen wordt. Er is hier geen natuurlijke convectie mogelijk zoals bij het verdampingsproces van oceaanwater waarbij waterdamp automatisch stijgt door de dichtheidsverschillen door de atmosfeer.
Nu is het omgekeerde het geval, de zwaartekracht belemmert het warmtetransport via warmere lichtere lucht naar het ijs.
Het maakt in dit opzicht dus ook niet uit hoe warm de atmosfeer verder boven de grenslaag is. Een hogere temperatuur van de omringende atmosfeer heeft geen effect op het ijs. De enige mogelijkheid is nog dat de luchtlagen warmte via geleiding kunnen uitwisselen, maar lucht is nu juist een uiterst belabberde geleider en eerder een isolator (denk aan de thermopane ramen).
En zo komen we tot een belangrijke conclusie die lijnrecht tegenover de AGW filosofie staat: de atmosfeer (koude lucht) boven het poolijs is een isolator die het smelten van ijs door de atmosfeer tegen gaat, mondiaal hogere temperaturen kunnen geen invloed uitoefenen op het poolijs.
Dit is de reden dat we boven de tachtigste breedtegraad de gehele zomer een atmosfeertemperatuur zien die nagenoeg nul graden is, slechts horizontale luchtaanvoer kan de isolatielaag verstoren waarna ook deze snel tot nul afkoelt (1 op 260.000).
Na verloop van tijd vormen zich plassen smeltwater op het ijs, deze laag water is nog een extra weerstand tegen een eventuele invloed van de atmosfeer. Het bovenste laagje van het smeltwater kan door de zon verder opgewarmd worden en zelfs zorgen voor een hogere temperatuur van de er boven liggende atmosfeer.
Het smeltwater in contact met de ijslaag blijft nul graden.
Een proces wat ook onder droge omstandigheden nog plaats kan vinden is sublimatie van ijs, waarbij het direct overgaat naar de gasvormige fase. Hierdoor wordt veel energie aan de lucht onttrokken, per liter ijs is bijvoorbeeld meer dan 2 miljoen liter lucht van 1°C nodig.
Laten we eerst even wat gegevens verzamelen (tabel 1)
| zeewater | lucht | ijs | ||
| dichtheid (0 °C) | 1026 | 1,293 | 917 | kg/m³ |
| soortelijke warmte | 3930 | 1000 | 2200 | J/kg.K |
| warmtegeleidingscoëfficiënt | 0,61 | 0,024 | 2,1 | W/m.K |
| smeltwarmte | 334000 | J/kg | ||
| sublimatiewarmte | 2830000 | J/kg | ||
| totaal oppervlak max. | 14,0*10^6 | km² | ||
| totale massa | 1,4*10^21 | 5,2*10^18 | 2,6*10^16 | kg |
| totale energie | 1,6*10^27 | 9,7*10^23 | -8,7*10^21 | J |
Laten we nu eens kijken welke invloed het zeewater eventueel op het ijs kan uitoefenen in verhouding tot de atmosfeer.
We zien dat de de soortelijke warmte van zeewater 4 maal zo groot is als die van lucht, maar aangezien lucht een veel lagere dichtheid heeft is het verschil in energie inhoud per liter zeewater 3930/1000*1026/1,293 = 3100 maal zo groot.
De warmtegeleidbaarheidscoëfficiënt die aangeeft hoe goed het warmte geleidt is voor zeewater 25 maal zo hoog als die voor lucht, en daarnaast bezit de oceaan ook nog 1600 maal zoveel (warmte)energie als de totale atmosfeer.
Het is duidelijk dat het water enkele magnituden meer invloed op het ijs kan uitoefenen dan de lucht. De energieflux van de lucht is verwaarloosbaar t.o.v. die van het water.
Maar ook het zeewater is niet de factor die het smelten in gang zet, want de reden dat poolijs in de zomer smelt is zonne energie. In de eerste grafiek zagen we dat het ijs half Maart begint af te nemen, en dit is inderdaad het moment dat de zon er op komt. Zoals bekend is het op de pool de gehele winter donker, in Maart komt de zon op en blijft dag en nacht schijnen tot eind September. Dit is dan ook het moment dat we zien dat het smelten weer stopt.
Ijs neemt namelijk 30 tot 50 % van de zonne energie op, en dat is nu de energie die het ijs laat smelten. De cruciale factor bij het smeltproces is dat zonne energie iets kan wat andere de warmtebronnen niet kunnen, en dat is het ijs penetreren tot enkele meters diep. En dit is nu de reden dat aan het begin van het smeltseizoen het ijs al opwarmt tot het smeltpunt terwijl de atmosfeer nog in diepvriestoestand verkeert, dit hebben we in het begin bij grafiek 2 al gezien. De ijsomvang neemt al af terwijl de gemeten atmosfeertemperatuur nog min 29 graden is.
De warmte(energie) van water of lucht kan het ijs door geleiding slechts aan het buitenste oppervlaktelaagje benaderen, en wordt dan ook nog eens gehinderd door een grenslaagje dat net zoals het ijs nul graden is. En er moet een temperatuurgradient aanwezig zijn om warmte te kunnen transporteren (Q=k*A*ΔT, dus een temperatuurverschil tussen de beide media).
De stralingsenergie van de zon verwarmt de complete ijslaagdikte in één keer helemaal, en een temperatuurverschil met de omgeving is niet van belang en speelt geen rol. Straling is energieverplaatsing die alleen afhankelijk is van de bron, in dit geval de 5500°C van de buitenkant van de zon (Q=σ*A*T4).
In de winter blijft het ijs aan de onderkant in evenwicht met het zeewater (-1,8°C), aan de bovenkant kan het tot -40°C afkoelen door uitstraling van energie naar de ruimte tijdens de lange duisternis. Dan komt in Maart de zon op en warmt het ijs op tot 0°C waarna het gaat smelten terwijl de atmosfeer nog ver onder nul zit. En kijk eens wat er dan dus gebeurt, het ijs warmt de atmosfeer op van -29 naar 0. We hebben dan wel een systeem waarin natuurlijke convectie mogelijk is, koudere luchtlagen boven het ijs zakken naar de warmere lichtere laag op het ijs en worden opgewarmd.
Er vind dus in deze fase van Maart tot Juni opwarming van de atmosfeer plaats door het smelten van het ijs. Maar het betekent dus zelfs dat als er meer ijs ligt de opwarming van de atmosfeer ook sneller gaat, en uiteraard door meer zonneschijn/minder bewolking.
Als de atmosfeer in Juni door het ijs opgewarmd is tot nul, stopt dit proces en blijft het op deze temperatuur om reden die we eerder besproken hebben.
Wat over blijft van de AGW smelthypothese is niets, we constateren dat de fysica voor het grootste gedeelte van het smeltseizoen juist het tegenovergestelde vertelt. Voor het overige deel is er slechts een status quo, waarbij het opgewarmd smeltwater is dat dan de atmosfeer enigzins op kan warmen.
Het is dus altijd zo dat het eerder het ijsoppervlak is dat de atmosfeer opwarmt dan andersom.
Tijdens de periode dat de atmosfeertemperatuur wel boven nul ligt moet je het proces als volgt voorstellen. De zon stuurt een enorme hoeveelheid energie dwars door de gehele ijsmassa, dit komt niet als meetbare warmte vrij omdat gebruikt wordt om het ijs te doen smelten en tijdens smelten blijven het ijs en het smeltwater op nul graden en dit dwingt de er boven liggende atmosfeer om ook nul graden te blijven.
De energiestroom van de zon die veel groter is dan de andere energiestromen buiten de ijsmassa domineert het proces en legt de temperatuur vast.
Om het smeltproces op zich beter te kunnen begrijpen moeten we kijken naar de entropieverandering die (zoals bij elk proces) het stuurmechanisme is. Zie ook hier.
We kijken nog even naar een grafiek van Barrow (grafiek 4)