Afkøling af Svendborg Kommune

Albedo effekten målt i fodboldbaner

af Henrik Hallberg Jensen, civilingeniør

Svendborg kommune kan modvirke den årlige globale opvarmning på kommunens 417 km2 store område

ved årligt at gøre et asfalteret område eller andet mørkt område på størrelse med 22,8 fodboldbaner helt hvidt.

På dette tidspunkt har du allerede fået fat i essens – resten er blot ingeniørsnak.

Beregningen i kontekst

Inden du læser videre, så lad os undgå en misforståelse. Selvom der nedenfor anføres en løsning på den globale opvarmning for Svendborg Kommunes areal, betyder dette ikke, at det er løser alle vores udfordringer med klimaforandringerne. Hvis menneskeheden ikke ophører med sine destruktive handlinger, gør albedo-forbedringer ingen forskel. Oceanerne vil fortsætte med at forsures og biodiversiteten vil forsat være i styrtdyk. Albedo effekten skal ses som en mulighed, som kan begrænse den globale temperaturstigning og vinde os mennesker tid. Tid til at finde en bæredygtig balance med den jordklode vi lever vores liv på.

Begreber

I klimatologien beregnes en overflades albedo som forholdet mellem tilbagekastet og modtaget stråling. Langt størstedelen af strålingen kommer fra solen (alle bølgelængder). Den tilbagekastede stråling er diffus (langbølget). Albedo udtrykkes som regel ved et tal mellem 0 og 1 eller i procent 0 til 100. 100% svarende til en overflade der reflekterer alt lys og 0% svarende til en overflade der absorberer alt lys.

På grund af drivhuseffekten stiger den relative indstråling hvert år. Solens udstråling er relativ stabil, men  drivhusgasserne bevirker, at jorden ikke udstråler samme mængde energi som tidligere. Resultatet er, at gennemsnitstemperaturen på jorden (vand såvel som land) stiger. Dette vil den blive ved med indtil der indstiller sig en ny ligevægt hvor indstrålingen svarer til udstrålingen. Den nye ligevægt vil indstille sig ved en højere gennemsnitstemperatur for vor klode.

Den øgede CO2 koncentration i atmosfæren bevirker, at noget af den del af solenergien der rammer jorden, som tidligere blev reflekteret ud i verdensaltet, nu bliver opfanget i form af varme i CO2 molekylerne. Denne varme stråles så tilbage til jordoverfladen og bevirker opvarmning.

Varmestråling

Varmestråling mellem to legemer styres af Stefan-Boltzmanns lov.

Q/t=σeAT4

Hvor (sigma) σ = 5.67 × 10−8 J/s · m2 · K4 er Stefan-Boltzmann konstanten, A er objektets overfladeareal og T er den absolutte temperatur i Kelvin, e er emissiviteten (0=perfekt absorption, 1=perfekt emissivitet). Q/t er varmeoverførslen per tid. Det bemærkes, at varmeoverførslen mellem solen og jorden er styret af temperaturforskellen i 4. potens.

 

Climate forcing

Climate forcing er et begreb der anvendes i klimaforskingen, for at forklare hvor stor opvarmningen er. Det beskriver påvirkningen af den antropogene (menneskeskabte) globale opvarming, samt de enkelte delkomponenter, som f.eks. CO2 (kuldioxid), N2O (lattergas) mv. Enhenden er udtrykt i W/m2 (Watt per kvadratmeter) og den første afledede (stignng i Watt per kvadratmeter per år) benyttes også (vist nedenfor). Dvs. hvor meget værre (større) er opvarminigen på nuværende tidspunk og hvor stor er den årlige stigning. Tallet er et gennemsnit for hele jordens overflade. I 2020 forårsagede stigningen i klimagasser i atmosfæren en stigning i den totale climate forcing på 0,045 W/m2. Dvs. opvarmningen var 0,045 W højere per kvadratmeter i 2020 end den var i 2019. Det lyder ikke af meget, men svarer til, at der for hver ”fodboldbane” bliver tilføjet 331W ekstra per år.

Figur 1 Climate Forcing. Hansen el Al. Oct. 2021. Det bemærkes, at selvom den del af stigningsraten i opvarming der direkte
skyldes CO2 tilsyneladende har nået lokalt maksimum, så stiger bidraget fra metan (CH4) stadigvæk hvilket gør, at totalen stadig
peger opad. Dvs. ikke alene bliver det værre hvert år, det accelererer stadigvæk i den forkerte retning.

 

Vi hopper ind i beregningerne

Omregning af areal fra km2 til m2.

Areal af Svendborg Kommune: 416,78 km2 * 1000000 ‘m2/km2 = 416780000 m2

Årlig stigning i indstrålingen: 0,045 W/m2 (kilde)

Den termiske effekt er lig årlig indstråling * arealet af Svendborg Kommune = 416780000 m2 * 0,045 W/m2 = 18755100 W (=19 MW, hvor MW= MegaWatt)

Dvs. for hvert år der går opvarmes Svendborg Kommunes areal af solen med en termisk effekt der stiger 19 MW årligt. Det reelle tal er lidt højere (ca. 1,2x) grundet vores nordlige beliggenhed, men det bliver for omfattende at tage med i nærværende beregning.

 

Til sammenligning

Svendborg Kraftvarme producerer i 2021 ca. 14 MW varme og ca. 4 MW elektricitet. Det er ca. 18MW i alt. Dvs. den årlige stigning i global opvarmning svarer nogenlunde til for Svendborg Kommunes vedkommende, at vi bygger ét kraftvarmeanlæg yderligere hvert år og lader det udlede al varmen til luften i Svendborg Kommune. 19 MW svarer til at man hver time brænder 1.700 L diesel af fordelt jævnt ud over Svendborg Kommunes areal. Hver time. Hele året rundt. Året efter brændes der så 3.400 L diesel af pr. time og så fremdeles. Dette er blot den årlige stigning i den globale opvarmning. Stigningstakten er endda ikke engang konstant. Den accelererer stadigvæk. Det var blot for at sætte størrelsesordenen lidt i perspektiv.

Temperaturen stiger ca. 0,02 C/år (dette tal er fra 2021). Det skal igen slås fast, at nærværende løsning ikke vil betyde, at vandstandsstigningerne i Svendborg stopper op, eller at vi undgår hyppige storme, eller at vi undgår skyfald eller andet ekstremt vejr. Ej heller kan vi undgå at forsuringen af verdens oceaner fortsætter ved at ændre på albedoen. Det kompenserer også kun for den ekstra opvarmning der sker på vores areal. Ikke den ekstra opvarmning som befolkningen forårsager. I og med befolkningstætheden i kommunen er over verdensgennemsnittet, skal der endnu mere til hvis vi skal kompensere målt per person og ikke kun for det areal vi bebor.

 

 

 Hvad kan Svendborg Kommune så gøre ved dette?

 

 

En kvadratmeter Sydfynsk

Den årlige solindstråling i Svendborg Kommune er ca. 980 kWh/m2 (kilde:dmi).

Hvis vi regner denne årlige energimængde om til effekt, så svarer dette til:
980 kWh/m2 /år eller 2,68 kWh/m2 /dag eller 0,112 kWh/m2 /time = 112 W/m2 (for verden som helhed er dette tal ca. 340W/m2)

Dvs. den årlige energitilførsel fra solen til én kvadratmeter Sydfynsk jord svarer til at man har to styk 60W elpærer tændt hele tiden på hver kvadratmeter.

 

Indstråling målt i procent

Den årlige stigning grundet antropogene klimgasser er 0,045 W/m2.

Dvs. den årlige stigning i procent er:

Årlig stigning = 0,045 WW/mm2 / 112 WW/mm2 = 0,0402%

Indstrålingen i Svendborg kommune stiger altså 0,0402% hvert år.

 

Løsning målt i fodboldbaner

Hvis vi kan få udstrålingen fra Svendborg Kommune til at stige med 0,0402% per år, så stiger temperaturen teoretisk set ikke i Svendborg Kommune. Hvis vi kan omlægge 0,0402% af Svendborg Kommunes areal, årligt fra at absorbere al solinstråling til at
reflektere al solindstråling til verdensrummet, så stiger temperaturen ikke her.

0,0402% af Svendborgs areal (416780000m2) er = 167456 m2

En fodboldbane er ca. 105 m * 70 meter = 7350 m2

Dvs. der skal årligt (hvert år!) omlægges sorte flader svarende til 167456m2 / 7350m2 = 22,8 fodboldbaner. Fra perfekt sort til perfekt hvid. Se evt. video nedenfor.

 

Løsning fra sort til grønt

Hvis der omlægges fra f.eks. parkeringsplads med sort asfalt til græs, så er arealet der årligt bør omlægges væsentligt større. Her kan man regne forholdsregning. Græsområder har en albedo på ca. 20%, hvor sort asfalt har en albedo på ca. 4%. Dvs. der skal
omlægges ca. (100/(20-4)) = 6,25x så meget areal. Dvs. 143 fodboldbaner skal årligt omlægges fra asfalt til græs. Hvis asfalten omlægges til hvidt grus eller tilsvarende, er tallet langt tættere på 22,8 fodboldbaner.

 

Afsluttende bemærkning

Man skal ikke tro at albedojustering i Svendborg Kommune er hele løsningen. Men det kan meget vel blive en del af løsningen. Hvis vi for et øjeblik kigger på den akkumulerede ubalance grundet drivhusgasserne så ser det således ud: Ubalancen i jordens termiske ligevægt er ca. 0,6%. Dvs. der absorberes ca. 0,6% mere varme (2 Watt/m2, se kilde nedenfor) end der reflekteres til verdensrummet (ca. 2W ud af de 340W nævnt ovenfor). Idet ca. 30% af klodens overflade er land skal vi altså reflektere indstrålingen på ca. 2% af landjordens overflade for at kompensere for disse to Watt. Dette ville for Svendborg Kommunes vedkommende være et areal svarende til Thurøs areal. Med andre ord ville dette køle nok til at modvirke de historiske temperaturstigninger (siden industrialiseringen) og ikke blot som ovenfor, den årlige stigning.

Interessante links/kilder – et par af links er blevet forældet