温室効果と放射強制力

大気による長波放射の捕捉が地表をどのように温暖化させるか、また組成の変化が惑星のエネルギーバランスをどのように乱すか。

Definition

温室効果とは、大気による長波放射の吸収と再放出によって引き起こされる惑星表面の温暖化であり、放射強制力とは、温室効果ガス濃度の変化などの擾乱によって引き起こされる対流圏界面における正味の放射照度の変化である。

Scope

温室効果の物理的基礎、水蒸気、二酸化炭素、メタンおよびその他の温室効果ガスの役割、自然温室効果と強化された温室効果の区別、ならびに大気上端のエネルギーバランスに対する物質の擾乱の標準化された尺度としての放射強制力の概念を扱う。

Core questions

• 温室効果の原因となる大気成分は何か？
• 放射強制力はどのように定義され、定量化されるのか？
• 二酸化炭素の吸収帯が部分的に飽和している場合でも、二酸化炭素の追加が地表を温暖化させるのはなぜか？

Key theories

放射強制力概念

地球のエネルギーバランスに対する物質による擾乱を、ワット毎平方メートルでのフラックス変化として定量化し、異なる気候駆動要因の比較を可能にする枠組み。

アレニウスの二酸化炭素温暖化

大気中の二酸化炭素の変化が長波吸収を通じて地表温度を変化させるという最初の定量的推定であり、組成と気候の間の関連性を確立した。

Mechanisms

温室効果ガスは、入射する太陽放射に対しては概ね透明であるが、放出される熱赤外線を吸収し、あらゆる方向（下方を含む）に再放出する。これにより、有効放射レベルがより高く、より低温の高度に上昇するため、大気上端のバランスを回復するために地表は温暖化する必要がある。ガスの濃度を増加させると、その吸収帯の端での吸収が深まり、追加の強制力が発生する。二酸化炭素の場合、これは濃度に対してほぼ対数的に増加する。

Clinical relevance

放射強制力は、科学的評価において排出量と気候変動を結びつける中心的な指標であり、排出量等価指標や気候政策目標の基礎となっている。

History

フーリエは1820年代に大気が熱を保持することを示唆し、ティンダルは1860年代にガスの赤外線吸収を測定し、アレニウスは1896年に最初の定量的な二酸化炭素感度推定値を作成した。放射強制力の概念は20世紀後半に形式化され、IPCCの連続する評価報告書で体系化された。

Key figures

• Joseph Fourier
• John Tyndall
• Svante Arrhenius

Seminal works

• arrhenius1896
• myhre2013

Frequently asked questions

自然温室効果は有害ですか？

いいえ。自然温室効果は地球の表面を、それがなければそうなるであろう温度よりも約33℃暖かく保ち、惑星を居住可能にしています。懸念の中心は、追加の、人間によって強化された強制力にあります。