Makarieva consigue publicar el origen del viento

¿Os habíais olvidado de Anastassia Makarieva?

Pues ayer acaba de publicar su teoría sobre cómo se forma el viento. En una revista de fuste y con su revisión.

Hago un repaso. Anastassia Makarieva y un equipo de gente originalmente del  Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo, han ido desarrollando una nueva idea del origen del viento. Muy diferente de la convencional. No es difícil explicar de un brochazo.

El viento se produce por la diferencia de presión del aire de dos sitios. Va de donde hay más presión a donde menos. La idea convencional es que la diferencia de presión viene exclusivamente de la diferencia de temperatura. El aire más caliente se expande, y con ello pierde densidad y presión.

Pero Makarieva piensa que hay otro fenómeno que tiene tanta importancia como la diferente temperatura. La condensación del vapor de agua. Cuando el vapor de agua pasa a formar gotitas de agua (por ej. en una nube), se produce una depresión, porque las gotitas ocupan mucho menos volumen que el vapor del que venían. Y esa pérdida de presión en el lugar donde ha ocurrido la condensación es lo que produce vientos. Que a su vez traen nueva humedad, que se condensa, y vuelta a empezar.

La meteorología convencional no contempla este fenómeno. Sí contempla que la condensación libera el calor latente, y explica lo mismo vía temperatura. Lo de Makareieva añade otro factor, y según ella explica mejor muchas cosas. Por ejemplo, el viejo problema de si hay bosques (o faltan) porque llueve (no llueve), o llueve (no llueve) porque hay (no hay) bosques. Según su tesis, son los bosques los que hacen la lluvia, y por eso es una ardorosa proponente de la reforestación. Los árboles sueltan humedad, que inicia el proceso, y llegan vientos del mar cargados de agua. En su web lo detallan bien:

• http://www.bioticregulation.ru/

También le llaman a su esquema la «bomba biótica«.

El problema que tenía es que aunque había ido consiguiendo publicar en revistas de física general, las de meteorología o clima no querían saber nada de su tesis.  Es un cante que venga alguien de fuera a enmendarte la plana. Y no encontraba revisores ni revistas del ramo para publicar. Por eso hace justo un año pidió ayuda (revisores) en WUWT:

• An appeal to the climate science blogosphere

No sé si aquello le ayudó, pero sea como sea, al final lo ha conseguido. Clic para el trabajo.

¿Tiene buena pinta? Es dificilísimo de juzgar. El año pasado se discutió en donde Jeff Id, en Casa Lucía, y en Ca’n Curry. En la parte matemática la discusión fue feroz, y yo diría que se llevó bastantes tortas. Aunque ella no opinaba eso, y seguía muy segura de si misma. En todo caso, teniendo en cuenta que ha sido ella misma la que ha pedido la crítica por todas partes, y se ha defendido personalmente en todas ellas, bien pudiera ser que estemos ante la científico más valiente de la historia. Sabido es que los «escépticos» no somos gente fácil.

En The Air Vent (Jeff Id):

• The Power Behind Hurricanes and Tornadoes
• Where do winds come from?
• Momentary Lapse of Reason
• Modeling the Basics, A mathematical summary of condensation in climate models.
• Let it Rain
• Update on Winds paper

En The Blackboard (Lucia):

• More Gedanken:
• This Gedanken? Or something else?
• Flow system to for further discussion of Eqn. 34.
• Equation 34: Control Volume & Symmetry
• Other than that, what’s wrong with the derivation of (34)?

En Climate etc (J. Curry):

• Water vapor mischief
• Water vapor mischief: Part II

Y luego dirán que los blogs «escépticos» del IPCC no sirven para nada. 😉

No sé todavía si ha corregido aspectos de las fórmulas después de esas discusiones enlazadas. En todo caso, la teoría puede ser importante. Si se sostiene. Pero no tanto por el «cambio climático» (apunta a un posible fallo relevante en los modelos), sino por ecologismo del de verdad. Por cuidar el mundo con algo que, de ser cierto,  podría cambiar muchas cosas. Para mejor. Llevar agua a donde no hay, y cuidarla donde hay.

Enhorabuena a Makarieva por la exitosa revisión del trabajo y su publicación. Como ACP es una revista abierta, se puede ver el trabajo completo (sin pagar), y además la discusión con los revisores. Recomiendo esta segunda respuesta a un revisor, que no tiene ni una sola fórmula. Es una declaración de principios científicos maravillosa, y muy necesaria hoy:

• http://www.atmos-chem-phys-discuss.net/10/C15085/2011/acpd-10-C15085-2011.pdf

Como dice Tallbloke, de quien he pillado la noticia, dinamita.

• Makarieva et al finally get their groundbreaking paper on Atmospheric Thermodynamics published

Sí me gustaría añadir añadir que a mi, que siempre dependo del viento en la mar, y tengo bastante familiaridad con él, me gusta la idea. Las irregularidades y locuras que hace el viento me parecerían más fáciles de explicar por diferencias en la condensación que por diferencias en la temperatura. Sumando las dos, claro. Sobre todo por lo localmente explosivo que puede llegar a ser.

 

Makarieva y la blogosfera

Sigue apasionante la discusión científica con la que os suelo castigar. Y son dos asuntos, no uno. El problema científico de cómo se produce (principalmente) el viento, y el uso de la blogosfera por parte de la dra. Anastassia Makarieva. Y este segundo aspecto está directamente relacionado con otra cosa que hemos estado siguiendo desde hace casi tres años: el efecto de la blogosfera en la discusión del cambio climático.

Voy a empezar con el segundo. Unos rusos tienen un planteamiento científico que choca con la visión convencional. ¿Cómo se crea el viento? Publican su tesis en revistas de física, pero los meteorólogos no se enteran, o no hacen caso. Y ellos piensan, por razones evidentes, que la meteorología es la más interesada en el asunto. Quieren que su tesis se discuta ampliamente, para que si resulta cierta se le haga caso, y si no, poder descartarla.

Aquí entra Makarieva. Ha visto que en la discusión del cambio climático han surgido algunos blogs de gran nivel de discusión científica, donde se han resuelto problemas que en la literatura «oficial» no se habían podido solucionar. Por ejemplo:

• La mala calidad del trabajo de Steig sobre un supuesto calentamiento de la Antártida.
• El «Hockey Stick» de Mann, que no vale una boñiga.
• La trampa horrorosa del «hide the decline»
• Que al margen de la calidad de los datos mismos, el tratamiento estadístico de los registros de temperatura no están cambiando el resultado. Vaya, que en este caso no hay trampa.
• Que el uso de la literatura científica por parte del IPCC es un cachondeo, como diría Pacheco.

Hay más ejemplos, pero valga con estos. El caso es que Makarieva tuvo la brillante idea, y el gran valor, de llevarse la discusión a los blogs de Jeff Id [The Air Vent –>] y de Judy Curry [Climate, etc –>]. Y luego, motu proprio, Lucia [The Blackboard –>] entró en el asunto. La discusión de verdad, profunda, muy profunda, ha sido en The Air Vent y en The Blackboard.

Me juego lo que sea a que no ha habido un trabajo de meteorología que haya tenido una revisión más profunda que este en la literatura «peer reviewed«. Porque no se ha tratado de tres revisores anónimos dando su particular opinión, y si acaso pidiendo al autor que mejore esto o aquello. No, ha sido un debate a calzón quitado entre muchos más, cada uno con su mentalidad y perspectiva distinta. Un montón de gente muy cualificada revisando cada detalle hasta el último resquicio. Y un montón de horas cada uno, incluyendo el detalle de traerse gráficos fabricados por ellos mismos. Y, ya de paso, revisando la literatura científica anterior, en lo que pudiera servir. Y haciendo «experimentos mentales», o proponiendo experimentos reales. Por no mencionar que es en abierto, ante el público, y que el que dice tonterías se lleva un capón. Realmente acojonante.

Jeff Id y Lucia (y también Judy) han marcado un estilo de uso de los blogs para la discusión técnica. Hay que reconocer que probablemnete influidos y siguiendo los pasos de Setve McIntyre [Climate Audit –>], pero yendo más allá. Por ejemplo, con dos cojones, y sin moderación previa. Y con mucha pèrsonalidad; no es un tecnicismo frío, sino un tecnicismo «de autor».

Y Makarieva lo ha visto, y le ha dado la máxima utilidad posible. Con toda la generosidad y disposición (a debatir) que el caso merecía. Para mi, es la blogosfera en su máxima expresión. Los cuatro merecen un pedestal en el libro de historia de esta herramienta que se va creando. Más mérito, casi, Makarieva, que lo ha conseguido sin tener blog propio.

También creo que puedo sacar unas conclusiones, que no siempre resultan obvias:

1. Hay todas las disculpas y razones del mundo para sentirse obligado a establecer una moderación previa en un blog. Pero el blog que consiga evitarlo, tiene un gran ventaja. (De la censura, borrar comentarios, etc, ni hablemos)
2. Un blog de debate no es su autor (y un blog de no debate tiene el interés que tiene: normalmente ninguno). La personalidad del autor puede ser importante, y desde luego tiene que poner entradas que induzcan a la participación. Pero lo más importante es el nicho que se crea: sus comentaristas. El verdadero arte está en atraerlos, y en equilibrarlos. Y en quitarse a los plastas de encima, idealmente sin censura. Uno o dos plastas se pueden aguantar; muchos más, se cargan el invento.
3. El «estilo» de un blog, mucho más que el estilo de las entradas, es el estilo de la conversación.
4. Creo que el éxito de un blog se podría medir en función de que los lectores lean a los comentaristas. Por ejemplo, no me parece un fracaso que el lector mire solo por encima la entrada del autor, y vaya con más interés a buscar entre los comentarios y discusiones. Es como más se aprende, y ¿qué más se puede pedir que aprender?
5. Hay blogs más de pensar, y blogs más de informar. (También hay mezclas). En los dos casos los comentaristas son vitales. En un caso por lo que piensan, o preguntan, o «chinchan; y en el otro por lo que traen de información.
6. A menudo es más válido (más útil) alguien que comenta con calidad en un par de blogs ajenos, que si se monta su propio blog.

Just my two cents.

Y la parte de la conclusión del problema del viento, mañana.

 

Makarieva sigue, y sigue bien.

Viene de:

• ¿De donde viene el viento?
• La presión de Makarieva
• Sigue la búsqueda del viento y la discusión con Makarieva

No la tumban, por mucho que lo intentan [–>]. Para mí, en lo que entiendo, es que no le siguen, y están atascados en una explicación clásica que aparentemente explica mucho menos. Gavin Schmidt se ha retirado.

Intuitivamente me parece brillantísimo lo de Anastassia. Explica la dinámica atmosférica de una forma muy simple, y con unos principios completamente básicos, y muy distintos de lo de hasta ahora. Según ella, los números cuadran. Sin (casi) fórmulas, le queda así:

Nota previa para los que no hayan seguido la discusión hasta aquí: la «desaparición» o «eliminación» de gas es simplemente el proceso de condensación de vapor de agua en nubes, y la lluvia. Vapor de agua que hay en el aire, que se condensa y cae, por tanto desaparece o se elimina de ese volumen de aire.

Si alguien tiene realmente interés en entender de lo que estamos hablando (más que ponernos en uns esquina defendiéndonos del supuesto «predominio del calor latente» [una afirmación muy militatnte, diría yo]), le recomendaría que olvide todo sobre el calor para evitar confusiones. Abre tu mente para considerar un proceso completamente distinto. Piensa en nuestra atmósfera, que es muy delgada comparada con su anchura. Unos pocos kilómetros de altura, comparados  con miles de kilómetros de anchura. De esto es de lo que trata la circulación típica.

Ahora, considera el hecho de que hay gas que está siendo quitado constantemente de cierto volumen en esta atmósfera.  No sabemos por qué ocurre o cómo. Solo sabemos que en esta región el gas desaparece, quizás un agujero negro. Aparentemente, esta región se caracterizará por una presión más baja que los alrededores. ¿Cómo clacular la diferencia de presión entre esta región y las vecinas, donde no está desapareciendo gas?

Aparentemente, el gradiante de prsión resultante será proporcional a la tasa de desaparición de gas: A mayor tasa, mayor diferencia de presión (si lo demás se mantiene igual). Está claro que si el proceso de desaparición de gas fuera infinitamente rápido, la presión de la región en la que ocurre sería simplemente cero (vacío).

Sin embargo, también es evidente que el aire reacciona a cualquier preturbación de presión. Así, en cuanto hay una bajada de presión, el aire empieza a moverse hacia esa región de baja presión. Aparentemente, cuanto más rápido llegue el aire a la zona de desaparición de gas, se podrá mantener un menor valor de gradiante de presión de estado estacionario (si las demás cosas se mantienen igual). Por tanto, concluimos que el gradiante de presión de estado estacionario resultante debe ser inversamente proporcional a la velocidad horizontal u.

Este es el efecto de la eliminación de gas, en pocas palbras: dp/dx = SRT/u, donde S es la tasa de eliminación de gas específica del volumen (mol/m^3/sec), R es la constante universal de los gases (J/mol/K), T es la temperatura (K). Esto es lo que dice esencialmente nuestra ecuación final  37 en M10.

Por favor, considerad esto como estímulo al pensamiento. Hay muchas salvedades aquí, por ej. no se especifica en qué escala es válida esta ecuación. Como he dicho antes arriba, Espero poder hablar más de ello en un futuro no tan lejano. Por el momento, por favor mirar en Makarieva 2010, Section 4.

Una nota de precedentes. La dra. Makarieva no es climatóloga. Trabaja en la División de Física Teórica del Instituto de Física Nuclear de San Petersburgo. Y su estudio favorito es lo que llama la «bomba biótica», que trata de responder a la pregunta, tan simple y tan vieja de … ¿Hay bosques donde llueve, o llueve donde hay bosques? En sus propias palabras:

La teoría de la bomba biótica tiene componentes físicos y ecológicos. Los físicos son que los vientos soplan desde donde la tasa de condensación de vapor de agua es baja a donde es alta. Los ecológicos son que la gran superficie de evaporación de las hojas verdes hace que la evaporación y, por consiguiente, la condensación, sea constantemente más intensa sobre los bosques naturales que sobre el océano. Por lo tanto, cuando el continente está cubierto de bosques y el viento sopla de mar a tierra, aporta la humedad para alimentar los procesos de precipitación y compensar la escorrentía de los ríos. Este bosque inducido por el transporte de océano a la tierra la humedad se llama la bomba biótica de la humedad atmosférica. [–>]

Y toda esta discusión es porque les ha pedido a los climatólogos que examinen y critiquen el planteamiento. Que los vientos se producen, fundamentalmente, por diferencias de presión en el aire, que vienen de diferencias en la humedad del aire. Donde hay mucha, y al vapor de agua se condensa, se produce una depresión.

Los climatólogos no tienen muchas ganas; no es muy gracioso que venga alguien de otro campo a proponer que el viento se forma principalmente mediante un mecanismo que has estado despreciando todo el rato. Pero en The Air Vent [–>], la tropa escéptica se puso a examinarlo, básicamente ingenieros y físicos de otros campos, y algún climatólogo (Gavin Schmidt) se han animado a participar. De perfil, más bien.

Hay algunos detalles perla en la discusión que me motivan especialmente:

¿Por qué supones que en un comentario de un blog no puede haber un resultado científico nuevo? Yo misma aseguro que la fórmula H_p = PRT para la fuerza de los huracanes, en el comentario #24, es un resultado nuevo de investigación publicado por primera vez en el blog de Jeff (The Air Vent –>). Nunca la habíamos puesto antes de esa forma (aunque esencialmente la idea estaba ahí en nuestro anterior trabajo sobre huracanes)

Yo creo que la ciencia de verdad no tiene fronteras. Puede estar ausente de un «paper» serio, y presente en un comentario de blog, y veceversa. Mira cuanto tiempo / persona, incluido tú mismo, hemos empleado ya discutiendo nuestro trabajo no «peer-reviewed» y en nuestras propuestas. la gente está aparentemente interesada, y provocada. Y finalmente, no olvidemos que el primer Millenium prize in mathematics fue concedido por una investigación que nunca llegó a una revista «peer-reviewed», sino publicado en forma de pre publicación electrónica no arbitrada.

De todas formas, mis colegas me están indicando que debería considerar cerrar ya el pico aquí, y hacer algo de «investigación seria», de paso, además de las discusiones de blog.

Maravillosa Anastassia.

En su propia web [–>] hay una explicación más extensa sobre la idea clave:

• Feel the Pump Physics

Y lo general, completo:

• Biotic Regulation

 

Sigue la búsqueda del viento y la discusión con Makarieva

Apasionante, pero muy técnico. Consta que lo están siguiendo Gavin Schmidt (modelos climáticos), y Kerry Emmanuel y Gorge Bryan (huracanes). Makarieva se va explayando, con mucha fórmula y detalle. Da la impresión de que los climatólogos le discuten con manzanas traigo. No voluntariamente, sino que parece que siguen obsesionados con lo que han hecho siempre, y no son capaces de ver lo que plantean los rusos. O no aceptan que sea relevante. Pero parece claro que no estan discutiendo con los mismos términos.

De momento, no creo que los aparentes desmentidos hayan rozado la tesis de Makarieva. Mi impresión es que lo están viendo desde puntos de vista distintos. Los climatólogos se fijan en la presión que ejerce sobre la superficie el paso de la columna de aire, más las gotitas de agua condensada antes de que caigan en forma de lluvia. Y que Makarieva habla de la presión de vapor (sobre el volumen entero), y su disminución al pasar parte del agua de la fase vapor a la fase gotita. Si lo entiendo, la idea es que cada molécula de vapor de agua que pasa a ser gotita de agua por condensación, deja un vacía de vapor (una depresión) que va a ser ocupada por una molécula de fuera. Usa este dibujo:

—

Y calcula en números el fenómeno. Pare ella, ese efecto de la pérdida de presión de vapor por condensación, es mucho mayor que la del calentamiento de ese espacio de aire donde tiene lugar la condensación, por liberación del calor latente del vapor de agua al condensarse. Si lo he entendido bien. Pero creo que los climatólogos no le siguen por donde va, y se mantienen erre que erre en la presión de la columna de aire (y agua condensada) sobre la superficie.

Por ejemplo, una explicación sin fórmulas de Anastassia misma, en un comentario de un día anterior, siempre en The Air Vent:

By the way, regarding heating. This summer in Russia there was anomalous heat over a thousand kilometers. This heat-struck territory was some 10 degrees (!) warmer than the neighboring regions. One could expect the warm air to ascend, after all. When, if not now, people thought. But what do you think? The air descended instead, and did so for two months, while the rising air flow somehow appeared in the neighboring colder regions in Europe that got flooded.

One should really hunt hard to find warm air to ascend (especially if the air is dry). Let us take hurricanes, for example. The warmest part of the hurricane is the eye — here the air descends. The ambient environment is warmer then the hurricane — but again, the air descends outside the hurricane. The coldest part of the hurricane is near the eyewall — and what do you think? The air ascends right there, and violently so! If you do not believe me, take a look at Fig. 4c of Montgomery et al. 2006, where temperature profiles of an intense hurricane are considered.

Of course, we can think of the many explanations of why differential heating, which should make warm air rise, actually makes it descend. But is feels sometimes that the explanation that we are proposing might be simpler: the air rises where it rains (independent of temperature), because condensation lowers pressure and facilitates convergence. And convergence gives a positive feedback to the ascent.

So, if you have warm moist air and suddenly the temperature drops, a squall can be initiated.

Por supuesto tiene muchas más vueltas, y la cosa continúa …

• Weight of Water and Wind, Hurricane Pro’s Weigh in.

El orden de los anteriores posts en The Air Vent ha sido:

1. ¿De donde viene el viento?
2. Los modelos de “la ciencia”
3. La presión de Makarieva

—

Añadido, de un comentario de Brian H en TAV, donde se ve que a pesar de tanta grandilocuencia sobre si «la ciencia» dice esto o aquello, en realidad todavía queden por averiguar unas cuantas de las cosas más elementales (y relevantes) del sistema:

• Everything evaporates, but how?

Donde …

Although evaporation is so common and it plays a big role in the environment, little attention has been given to the phenomenon. «Our studies also originated accidentally, as it often happens in science,» says Prof. Hołyst. «Several years ago, in the Institute of Physical Chemistry of the PAS, it was necessary to test a new program for calculations relating to fluid dynamics. We decided to check the simulator using a popular problem. We chose evaporation because we thought that since the phenomenon was so common and the subject was known for over one hundred years, everybody knew well what happened during the process. However, after we had made calculations using the existing formulas, it turned out that many things simply did not add up

 

La presión de Makarieva

De Makarieva, y Gorhskov, por citar a los dos autores principales.

—

Pero dejémomos de historias, que la que que da el callo en la blogosfera es Anastassia, batiéndose el cobre allá donde atienden el novedoso planteamiento, aunque sea para tumbarlo.

Recordando: la idea que aunque es un fenómeno conocido, en climatología no se ha tenido en cuenta ni se ha cuantificado el efecto de la condensación del vapor de agua del aire (en nubes) en el gradiante de presión que es el que acaba formando los vientos. Condensación –> menor volumen de gas –> menor presión de gas –> ascenso –> aire circundante que rellena el hueco = viento. Todo ello a cambi de la teoría establecida de que es la diferencia de temperaturas la que causa la circulación atmosférica.

Según Makarieva y Groshkov, pueden explicar y calcular desde la física básica la circulación atmosférica y las células Hadley. Y están tan convencidos de lo que dicen, que quieren que los meteorólogos y climatólogos les discutan para ver si la tesis se mantiene en pie y mejora, o tienen que abandonarla.

Difícil empeño el tratar de llegar a un campo desde fuera con una idea no ortodoxa, como enmendando la plana a los especialistas. Y comprensiblemente, solo parecen haber recibido atención de algunos ingenieros escépticos del clima -nada como zurrarle a los modelos ;). YJudith Curry, que últimamente se mete en todas. Muy sensatamente, sostiene en una entrada de su blog que es muy difícil que los «de dentro» ataquen el «statu quo» de la tribu, y que por tanto hay que dar la bienvenida al aire fresco de fuera con ideas retadoras.

Supongo que mi interacción con Makarieva “cuenta” como interacción con los escépticos, puesto que la encontré en un blog escéptico y está retando el statu quo.  Si esto es el tipo de cosa que no debería de estar haciendo según la tropa del IPCC (ver aquí), entonces el campo de la climatología tiene un gran problema. Yo pienso que somos muy afortunados al tener a Anastassia Makarieva (una estimada biofísica rusa) y a sus colegas echando un ojo a algunas de las asunciones fundamentales de nuestro campo. No sé si acabará siendo importante o no. Pero sí sé que es importante para nosotros averiguarlo.

Parecer, parece importante. Y el caso es que debe ser la primera vez que se ha visto a Gavin Schmidt discutiendo civilizadamente en un blog, y además escéptico. Se ve que le ha dado importancia, y ha decidido combatirlo desde su nacimiento. Así que pongo al día el asunto y la discusión con unos enlaces más.

Como apertivo, una entrevista / presentación ligera de las propuestas de Makarieva en la Revista del Aficionado a la Meteorología:

• Entrevista del mes: Victor Gorshkov y Anastassia Makarieva

Primer plato en the Air Vent (ya lo puse):

• Momentary Lapse of Reason

Segundo plato con resumen de anterior y más discusión:

• Modeling the Basics, A mathematical summary of condensation in climate models.

Y de postre, Curry al trapo:

• Water vapor mischief

Y ya de copa y puro, Lucia:

• Gedankan: Relates to Discussion of Condensation in GCMs