Парниковый эффект и радиационный форсинг

Как атмосферное удержание длинноволнового излучения нагревает поверхность и как изменения в составе атмосферы нарушают энергетический баланс планеты.

Definition

Парниковый эффект — это нагревание поверхности планеты, вызванное поглощением и переизлучением атмосферой длинноволнового излучения; радиационный форсинг — это изменение чистого излучения на тропопаузе, вызванное возмущением, таким как изменение концентрации парниковых газов.

Scope

Охватывает физические основы парникового эффекта, роль водяного пара, углекислого газа, метана и других парниковых газов, различие между естественным и усиленным парниковым эффектом, а также концепцию радиационного форсинга как стандартизированной меры возмущения энергетического баланса на верхней границе атмосферы.

Core questions

• Какие атмосферные компоненты ответственны за парниковый эффект?
• Как определяется и количественно оценивается радиационный форсинг?
• Почему добавление углекислого газа нагревает поверхность, даже когда его полосы поглощения частично насыщены?

Key theories

Концепция радиационного форсинга

Концепция, которая количественно определяет возмущение энергетического баланса Земли от какого-либо фактора как изменение потока в ваттах на квадратный метр, что позволяет сравнивать различные климатические факторы.

Потепление, вызванное углекислым газом, по Аррениусу

Первая количественная оценка того, что изменения в атмосферном углекислом газе изменяют температуру поверхности посредством поглощения длинноволнового излучения, устанавливая связь между составом атмосферы и климатом.

Mechanisms

Парниковые газы в значительной степени прозрачны для поступающей солнечной радиации, но поглощают исходящее тепловое инфракрасное излучение, переизлучая его во всех направлениях, включая направление вниз. Это поднимает эффективный уровень излучения на более высокие, холодные высоты, поэтому поверхность должна нагреваться, чтобы восстановить баланс на верхней границе атмосферы. Увеличение концентрации газа усиливает поглощение в крыльях его полос, создавая дополнительный форсинг, который для углекислого газа растет приблизительно логарифмически с концентрацией.

Clinical relevance

Радиационный форсинг является центральным показателем, связывающим выбросы с изменением климата в научных оценках, и лежит в основе метрик эквивалентности выбросов и целей климатической политики.

History

Фурье предположил, что атмосфера удерживает тепло, в 1820-х годах, Тиндаль измерил инфракрасное поглощение газов в 1860-х годах, а Аррениус представил первую количественную оценку чувствительности к углекислому газу в 1896 году. Концепция радиационного форсинга была формализована в конце двадцатого века и кодифицирована в последовательных оценках МГЭИК.

Key figures

• Joseph Fourier
• John Tyndall
• Svante Arrhenius

Seminal works

• arrhenius1896
• myhre2013

Frequently asked questions

Вреден ли естественный парниковый эффект?

Нет. Естественный парниковый эффект поддерживает температуру поверхности Земли примерно на 33 градуса Цельсия выше, чем она была бы в противном случае, и делает планету пригодной для жизни; обеспокоенность вызывает дополнительное, усиленное человеком воздействие.