Zee-ijs en energie.

[Gerben]

"It takes energy to melt sea ice. How much energy? The energy required to melt the 16,400 Km3 of ice that are lost every year (1979-2010 average) from April to September as part of the natural annual cycle is about 5 x 1021 Joules. For comparison, the U.S. Energy consumption for 2009 (www.eia.gov/totalenergy) was about 1 x 1020 J. So it takes about the 50 times the annual U.S. energy consumption to melt this much ice every year. This energy comes from the change in the distribution of solar radiation as the earth rotates around the sun.

To melt the additional 280 km3 of sea ice, the amount we have have been losing on an annual basis based on PIOMAS calculations, it takes roughly 8.6 x 1019 J or 86% of U.S. energy consumption.

However, when spread over the area covered by Arctic sea ice, the additional energy required to melt this much sea ice is actually quite small. It corresponds to about 0.4 Wm-2 . That’s like leaving a very small and dim flashlight bulb continuously burning on every square meter of ice. Tracking down such a small difference in energy is very difficult, and underscores why we need to look at longer time series and consider the uncertainties in our measurements and calculations".
It takes energy to melt sea ice. How much energy? The energy required to melt the 16,400 Km3 of ice that are lost every year (1979-2010 average) from April to September as part of the natural annual cycle is about 5 x 1021 Joules. For comparison, the U.S. Energy consumption for 2009 (www.eia.gov/totalenergy) was about 1 x 1020 J. So it takes about the 50 times the annual U.S. energy consumption to melt this much ice every year. This energy comes from the change in the distribution of solar radiation as the earth rotates around the sun.To melt the additional 280 km3 of sea ice, the amount we have have been losing on an annual basis based on PIOMAS calculations, it takes roughly 8.6 x 1019 J or 86% of U.S. energy consumption.However, when spread over the area covered by Arctic sea ice, the additional energy required to melt this much sea ice is actually quite small. It corresponds to about 0.4 Wm-2 . That’s like leaving a very small and dim flashlight bulb continuously burning on every square meter of ice. Tracking down such a small difference in energy is very difficult, and underscores why we need to look at longer time series and consider the uncertainties in our measurements and calculations".

http://psc.apl.washington.edu/wordpress/research/projects/arctic-sea-ice-volume-anomaly/

Aan de hand van het bovenstaande heb ik een vraag. Afsmelt van ijs kost energie en bij bevriezen van water komt energie vrij. Beide zijn in balans en de energie wisselt zich tegen elkaar uit. Om het gemakkelijk te houden smelt ijs bij een temperatuur van net boven het vriespunt. Niks aan de hand zou je zeggen, maar het zoute zee-ijs bevriest pas weer bij, ik meen -1,8 graden. Daarmee is er een onbalans ontstaan.
Kan iemand mij uitleggen waar die extra energie blijft?

[Oud-forumlid]

Die extra energie is nodig om het zout uit te vriezen.
Wanneer je zout in water gooit komt er energie vrij (gooi maar eens een schep zout in bijna kokend water, het zal spontaan gaan koken). Dezelfde hoeveelheid energie is nodig om het zout er weer uit te vriezen. q.e.d.

[Karel]

Zout water heeft een hogere soortelijke warmte dan zoet water en kan dus meer warmte opnemen voordat het kookt en moet meer warmte afstaan voordat het bevriest. Het kookpunt van zout water ligt hoger en het vriespunt ligt dus lager dan dat van zoet water.

[Oud-forumlid]

Een bijverschijnsel van het smelten van ijs is dat de enorme hoeveelheid energie dat hiervoor nodig is vrijwel 'onzichtbaar' wordt door het smeltproces. Dit is waarschijnlijk de oorzaak waardoor dit geminimaliseerd wordt.
Pas als het meeste ijs gesmolten is zal de boel escaleren.

[Karel]

Een bijverschijnsel van het smelten van ijs is dat de enorme hoeveelheid energie dat hiervoor nodig is vrijwel 'onzichtbaar' wordt door het smeltproces. .

Dit maakt de noodzaak voor realistische zee-ijsmodellen groot. Een voorbeeld is het model van
C.M. Bitz and William H. Lipscomb: An energy-conserving thermodynamic model of sea ice.
http://scholar.google.nl/scholar_url?hl=nl&q=ftp://ecco2.jpl.nasa.gov/data3/ATN_output/%2Btemp/%2Bseaice/%2Barctic_ocean/Bitz_1999_brinepocket.pdf&sa=X&scisig=AAGBfm0v-RnTF4U1al7JukFhwO9Wwklj0w&oi=scholarr&ei=_oisUvuSO-LO0QXgpYDACA&ved=0CDIQgAMoATAA

[Gerben]

Dit is eigenlijk niet wat ik bedoel. IJs en zoet water wisselen beide evenveel energie uit bij smelt en het stollen. Daar heeft de natuur een balans gevonden.
Bij "zoet"zee-ijs en "zout zeewater" is die balans niet meer perfect omdat "zout" zeewater pas bij ongeveer -1,8 graden bevriest! Bij het bevriezen van "zout" zeewater komt veel meer energie vrij dan bij zoet water.
Heb vaak gelezen dat de Noordpool, vooral in de winter, het meest opgewarmd is. Dat is eigenlijk logisch want bij bevriezen komt veel energie vrij.
De laatste jaren bevriest er ook zo'n 2000 km3 meer ijs dat nog eens voor extra energie/opwarming zorgt.

[Karel]

Dit is eigenlijk niet wat ik bedoel. IJs en zoet water wisselen beide evenveel energie uit bij smelt en het stollen. Daar heeft de natuur een balans gevonden.
Bij "zoet"zee-ijs en "zout zeewater" is die balans niet meer perfect omdat "zout" zeewater pas bij ongeveer -1,8 graden bevriest! Bij het bevriezen van "zout" zeewater komt veel meer energie vrij dan bij zoet water.
Heb vaak gelezen dat de Noordpool, vooral in de winter, het meest opgewarmd is. Dat is eigenlijk logisch want bij bevriezen komt veel energie vrij.
De laatste jaren bevriest er ook zo'n 2000 km3 meer ijs dat nog eens voor extra energie/opwarming zorgt.

Water heeft grote soortelijke warmte t.o.v. ijs ( factor 2) en zeer groot t.o.v. lucht (bijna factor 6). Dat speelt inderdaad een rol bij de energiehuishouding in het najaar in het poolgebied.
De natuur heeft een balans gevonden door een extra opwarming in het najaar en vroege winter van de atmosfeer in het poolgebied.

[Adrie]

Dit is eigenlijk niet wat ik bedoel. IJs en zoet water wisselen beide evenveel energie uit bij smelt en het stollen. Daar heeft de natuur een balans gevonden.
Bij "zoet"zee-ijs en "zout zeewater" is die balans niet meer perfect omdat "zout" zeewater pas bij ongeveer -1,8 graden bevriest! Bij het bevriezen van "zout" zeewater komt veel meer energie vrij dan bij zoet water.
Heb vaak gelezen dat de Noordpool, vooral in de winter, het meest opgewarmd is. Dat is eigenlijk logisch want bij bevriezen komt veel energie vrij.
De laatste jaren bevriest er ook zo'n 2000 km3 meer ijs dat nog eens voor extra energie/opwarming zorgt.

De netto- energiebalans (cyclus) van het bevriezen en smelten van zeewater/zeeijs is nog steeds nul. Ja, het is waar dat thermodynamisch gezien bevriezen van zout water iets anders is dan het smelten van zoeter ijs, maar de energiebalans over de hele cyclus blijft nul. De versterkte opwarming van het poolgebied heeft veel meer oorzaken dan het smelten en weer bevriezen van ijs, die cyclus is immers energieneutraal (minus de massa*smeltwarmte van het definitief verloren gegane ijs, zie de Engelstalige tekst)
Veel belangrijker is dat een dunnere ijslaag meer warmte van onderen doorlaat, maar vooral dat water een veel lagere albedo heeft dan ijs. Bijkomende effecten zijn waarschijnlijk dat de windstress op het ijs is toegenomen waardoor meer ijs uit de poolzee wordt getransporteerd en ook het poolwaartse transport van voelbare warmte zou toegenomen kunnen zijn, evenals het poolwaartse warmtetransport d.m.v. zeestromingen.

[Gerben]

Op de 1 of andere manier kan ik hier geen kaartjes plaatsen. Wilde een grafiek ijsvolume plaatsen waarin duidelijk te zien is dat de jaarlijkse gang van het zeeijsvolume van ongeveer 15000 km3 tot de laatste jaren ongeveer 18000 km3 is gestegen. Ik begrijp dan niet waarom die energiebalans nul is?

Heb vorige week ook de vraag voorgelegd aan de Amerikanen van een bekend sneeuw- en ijsinstituut. Er zijn momenteel 2 wetenschappers bezig om mijn vraag te onderzoeken. Jammer dat een Nederlands weerinstituut mijn vraag zomaar terugstuurde.
Het antwoord van de Amerikanen maar even afwachten.

[Gerard]

Plaatjes kan je wel plaatsen, je moet de volledige editor gebruiken en dan de link tussen [IMG][IMG] plaatsen. Het moet wel op de website als plaatje staan, soms is dat niet het geval.
Om welke site gaat het? PIOMAS of het sneeuw- en ijsinstituut?