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Text File  |  1994-06-08  |  24KB  |  492 lines
  1. *****************************************************************************
  2. !CO2effect           Version 1.0a (DEMO ONLY version)           30th May 1994
  3. *****************************************************************************
  4.  
  5.                          (c) 1994 Bandy Ridgwell
  6.  
  7.  
  8.  
  9.                               Introduction
  10.                               ============
  11.  
  12.  
  13. !CO2effect is a Global Warming simulation, which will model future 
  14. 'greenhouse' gas (namely CO2, CH4, N2O, CFC-11, CFC-12 and HCFC-22) 
  15. concentrations and mean global surface temerpature, from given current and 
  16. future rates of 'greenhouse' gas emissions.  Policy senarios for controlling 
  17. or reducing the emissions of the various greenhouse gases from their major 
  18. sources can be built up, and the simulation run to give the future 
  19. atmospheric composition, and to predict the future mean surface temperature 
  20. (globally and yearly averaged).  Historical data back to 1750 is included so 
  21. that future levels and trends can be compared with the past, and 
  22. particularly with before the start of the Industrial Revolution.
  23.  
  24.  
  25. The main features include:
  26.  
  27.      * Prediction of mean global surface temperatures from three (currently) 
  28.        different simple models, scaled to fit the prediction of current GCMs
  29.        (Global Circulation Models), or from a user-defined model.
  30.      * Calculation of the future concentrations of the main "greenhouse" 
  31.        gases.
  32.      * Historical data for gas concentration back to before the start of the
  33.        Industrial Revolution (back to 1750).
  34.      * Rates of emissions from all primary anthropogenic sources are 
  35.        individually fully adjustable.
  36.      * 4 policy 'senarios' pre-loaded; including the latest IPCC 
  37.        (InterGovernmental Panel on Climate Change) "Buisness As Usual" 
  38.        (no additional action taken to reduce emissions) prediction for 
  39.        future emissions.
  40.      * Total rates of emissions can be set independantly of their individual 
  41.        sources.
  42.      * All graphs fully scalable; main graph may be drag-magnified.
  43.      * Main simulation and emissions graphs can all be saved as draw files.
  44.      * Emission parameters can be saved from and loaded into the application.
  45.      * Emission parameters can be saved as a text file.
  46.      * Acorn's Interactive help supported.
  47.  
  48.  
  49. ***** This demo version has had the rates of emissions feature cripled, *****
  50. **** such that changes made to the various emissions sources will not be ****
  51. *************** made permanent and used by the simulation. ******************
  52. ****** Additionally, no user-defineable model functunality is present. ******
  53.  
  54.  
  55. **** This program is designed to ideally run under RISC OS 3.1, and looks ***
  56. ***** best a high resolution screen mode.  However the program will run *****
  57. *** adequately in a low res mode, and under RISC OS 2 the only difference ***
  58. ******* will be that the rotated text y-axis labels will be missing. ********
  59.  
  60.  
  61.  
  62.                             About the simulation
  63.                             ====================
  64.  
  65.  
  66.   Put very simply, the Earth's climate system works as follows:
  67.     
  68.   The Earth absorbs radiation from the Sun, mainly at the surface.  This 
  69. energy is then redistributed by the atmosphere and ocean and re-radiated to 
  70. space at longer ('infrared') wavelengths.  Some of the thermal radiation is 
  71. absorbed by radiatively-active ('greenhouse') gases in the atmosphere, 
  72. principally water vapoir, but also carbon dioxide, methane, nitrous oxide, 
  73. the CFCs, ozone and other greenhouse gases.  The absorbed energy is re-
  74. radiated in all directions, downwards as well as upwards such that the 
  75. radiation that is eventially lost to space is from higher, colder levels in 
  76. the atmosphere.  The result is that the surface loses less heat to space 
  77. than it would otherwise do in the absence of the greenhouse gases and 
  78. consequently stays warmer than it would otherwise be.  This phenomenon, 
  79. which acts rather like a 'blanket' around the Earth, is known as the 
  80. greenhouse effect.  Without such a blanket, the average surface temperature 
  81. would be well in excess of -10°C (the global everage surface temperature is 
  82. about 15°C).
  83.   All of the greenhouse gases except the man-made CFCs are natrually present 
  84. in the atmosphere, so that global warming is about the 'enhancement' of the 
  85. 'natural' greenhouse effect by the addition of greenhouse gases from 
  86. anthropogenic sources (since the start of the Industrial Revolution).
  87.  
  88.   The greenhouse gases modelled in this simulation are (with currect (1990) 
  89. contribution to the enhanced greenhouse effect (ie global warming));
  90.  
  91.   CO2                 -  61.2%
  92.   CH4                 -  17.1%
  93.   N2O                 -   4.1%
  94.   CFC-11  (CCl3F)     -   2.5%
  95.   CFC-12  (CCl2F2)    -   5.7%
  96.   HCFC-22 (CHClF2)    -   3.5%
  97.   
  98.   The remaining 5.9% is due to changes in stratospheric water vapour comming 
  99. about as an indirect effect of changes in methane concentration.  This is 
  100. not modeled in this version.
  101.  
  102.   The gas referred to as HCFC-22 in the simulation, is used as a surrogate 
  103. for all halocarbon CFC-11 and CFC-12 substitutes.
  104.  
  105.  
  106.  
  107.   The simulation consists of two main parts; the calculation of the levels 
  108. of emissions of the greenhouse gases from their various sources; and the 
  109. calculation of the gas concentration levels these emissions will lead to, 
  110. and thus the resulting mean surface temperature.
  111.  
  112.  
  113.  
  114.                             1. Emissions modelling
  115.                             ======================
  116.  
  117.  
  118.   The primary anthropogenic sources of the various greenhouse gases are as 
  119. follows, (sources in parenthesies are not adjustable in this version):
  120.     
  121. Gas     Real source       % importance      v1.0a model source
  122.                        (by mass emissions)
  123.     
  124. CO2  -  energy                       80%    energy use, transport
  125.         deforestation                17%    deforestation, reforestation
  126.         cement production            03%    misc sources - cement production
  127.  
  128. CH4  -  energy production and use    26%    energy use, transport
  129.         enteric fermentation         24%    agriculture - livestock
  130.         (rice)                       17%    (remaining sources)
  131.         animal wastes                 7%    agriculture - livestock
  132.         landfills                    11%    misc sources - sewage & landfills
  133.         biomass burning               8%    deforestation
  134.         domestic sewage               7%    misc sources - sewage & landfills
  135.           
  136. N2O  -  energy                        9%    energy use, transport
  137.         fertilized soils             48%    agriculture - fertilizers
  138.         (land clearing)              17%    (remaining sources)
  139.         adipic acid production       11%    misc sources - acid production
  140.         nitric acid production        4%    misc sources - acid production
  141.         biomass burning              11%    deforestation
  142.         
  143. CFCs -  the individual sources are not modelled.  Overall production is 
  144. adjustable, and all this production is assumed to find it's way into the 
  145. atmosphere the same year.
  146.  
  147. [The above figures are taken from the latest IPCC assessment]
  148.  
  149.  
  150.   Future emissions may be adjusted in two differect ways; either by 
  151. setting each source of the various greenhouse gases individually (some of 
  152. the sources are common to more than one greenhouse gas, e.g. deforestation 
  153. is responsible for the release of CO2, CH4 and N2O) in the various source 
  154. windows; or by setting the total levels (by growth/reduction of from 1990 
  155. levels) of each greenhouse gas using the 'Set Emissions' window (e.g. the 
  156. emissions of all greenhouse gases could be held at 1990 levels using this 
  157. window).  Thses windows are accessed from the emissions toolbar by 
  158. clicking SELECT.  Future changes in the various emisions sources or 
  159. emissions levels are set in up to 5 phases (phase #0 is not adjustable 
  160. (except in the 'Set Emisions' window).  Values are 'phased in' over the time 
  161. scale set (ie intermediate value are interpolated), except for percentage 
  162. change values (e.g. growth in the number of vehicle miles travelled (VMT) in 
  163. the transport window) which are kept constant at the set value for the 
  164. duration of the phase.  Phases can be set