Gegevens en berekeningen
Bronnen en methode
De rondleiding en het lab berekenen het zonlicht op 65°N op de zomerzonnewende. Deze pagina somt de vergelijkingen, de gegevens en de grenzen achter dat getal op.
Wat wordt berekend
Zonlicht in hoogzomer op 65°N
Het getal is het daggemiddelde van de binnenkomende zonnestraling op 65°N op de noordelijke zomerzonnewende, aan de bovenkant van de atmosfeer. Het is niet het zonlicht op de grond, geen temperatuur en geen grootte van een ijskap. De temperatuur- en ijsschattingen van het lab zijn een aparte, ruwere stap, hieronder beschreven.
De berekening gebruikt een totale zonne-instraling van 1361 W/m² en de standaardgeometrie voor dagelijkse instraling uit de astronomische formulering van Berger.
Berekening
Van baan naar dagelijkse instraling
ρ = (1 − e²) / (1 + e cos(λ − λₚ))δ = asin(sin ε · sin λ)Q = S₀ / (πρ²) · [H₀ sin φ sin δ + cos φ cos δ sin H₀]φ is de breedtegraad, ε de obliquiteit (kanteling van de as), λ de zonslengte, ρ de afstand aarde–zon in astronomische eenheden, en H₀ de halve daglengte, die ook pooldag en poolnacht dekt. λₚ is de lengte van de zon in het perihelium, 180° verschillend van de perihelium-lengte die de schuifbalken tonen.
Vier momenten
Baanwaarden uit La2004
Tijdperken zijn ten opzichte van J2000.
| Voorinstelling | Tijd | Excentriciteit | Obliquiteit | Perihelium | 65°N Q |
|---|---|---|---|---|---|
| Laatste ijstijdmaximum | -21 kjr | 0,018835429 | 22,964135° | 115,234327° | 469,58 W/m² |
| Midden-Holoceen | -6 kjr | 0,018748384 | 24,102440° | 1,407994° | 504,90 W/m² |
| Referentie van nu | 0 kjr | 0,016702362 | 23,439291° | 102,917945° | 477,94 W/m² |
| Over 50.000 jaar | +50 kjr | 0,010533999 | 22,522019° | 21,081862° | 474,87 W/m² |
De klok
800.000 jaar baan en ijs
De baan op de klok is de nominale La2004-oplossing van Laskar en collega’s, afgelezen elke 1.000 jaar van 800.000 jaar geleden tot 100.000 jaar vooruit, met lineaire stappen ertussen. De vier momenten hierboven zijn exacte knooppunten van dezelfde gegevens.
De ijslijn is de LR04-stack van 57 benthische zuurstofisotopenreeksen (Lisiecki en Raymo, 2005), die het wereldwijde ijsvolume volgt. De schaal loopt van 0% bij de waarde van nu tot 100% op het hoogste punt van de afgelopen 30.000 jaar. Voorbij 600.000 jaar wordt de stack elke 2.000 jaar bemonsterd en worden de gaten lineair opgevuld. De lijn stopt bij nu, omdat niets hier toekomstig ijs voorspelt.
Het ijs op de wereldbol is een illustratie. De omvang volgt de ijslijn en de omtrek is met de hand getekend naar het laatste ijstijdmaximum. Het aardoppervlak komt uit beelden van NASA Earth Observatory: Blue Marble, Black Marble en GEBCO-terrein.
Temperatuur en ijs
Een ruwe schatting, in twee delen
Bij een datum op de klok is het ijs de gemeten LR04-waarde. IJs en wereldtemperatuur bewegen samen, en het laatste ijstijdmaximum was ongeveer 6,1 °C kouder dan vóór de industrialisatie (Tierney e.a., 2020), dus de temperatuur is min 6,1 °C maal het ijsaandeel. Voor de gemiddelde temperatuur vóór de industrialisatie wordt een getal rond 14 °C gebruikt.
Voor een met de hand ingestelde baan vraagt het lab wat er uiteindelijk zou ontstaan als die baan bleef. Aangepast aan de afgelopen 800.000 jaar volgt ijs het zomerzonlicht op 65°N, gemiddeld over ongeveer 15.000 jaar, met 0,018 van het ijstijdmaximum voor elke W/m² zonlicht die verloren gaat (correlatie ongeveer −0,46). Aan de warme kant vlakt de reactie af, omdat er weinig ijs meer is om te smelten. De fit wordt in de tests van het project met de gegevens vergeleken.
Koolstofdioxide, oceanen en het ijs dat er al ligt blijven buiten beschouwing, dus de schatting kan sterk afwijken van een echte datum: met een met de hand ingestelde baan toont 21.000 jaar geleden veel minder ijs dan de gegevens, omdat die zich over veel eerdere zomers hebben opgebouwd. De echte temperatuur van nu ligt door broeikasgassen ongeveer 1,2 °C boven de basislijn.
Grenzen
Zonlicht alleen voorspelt het klimaat niet
Het lab noemt zonlicht binnen ±5 W/m² van de J2000-referentie “dicht bij het niveau van nu”. Dat bereik is een woordkeuze, geen natuurkundige drempel.
Bestaand ijs, sneeuwval, oceanen, broeikasgassen, vegetatie, stof, geografie en lange reactietijden bepalen wat het klimaat doet. Het moment +50.000 jaar is baangeometrie, geen klimaatvoorspelling.
Primaire referenties
Lees de bronnen
- Laskar et al. (2004), A long-term numerical solution for Earth's insolation quantities
- Lisiecki and Raymo (2005), A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records
- Tierney et al. (2020), Glacial cooling and climate sensitivity revisited
- Hays, Imbrie and Shackleton (1976), Variations in the Earth’s orbit: pacemaker of the ice ages
- IMCCE La2004 data format and provenance
- NASA Earth Observatory: Milutin Milankovitch
- NASA: Orbital cycles and Earth's climate
- NASA Solar Irradiance Science
Probeer de berekening met je eigen instellingen.
Open het lab