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大气温室效应及其量化比较

已有 4581 次阅读 2013-9-26 13:29 |个人分类:气候变化|系统分类:科普集锦| 大气、温室效应

大气温室效应及其量化比较

 

大气温室效应:温室气体吸收与再辐射来自地球表面的热辐射,使地球保持温暖的物理机制。

温室效应:玻璃屋顶温室的制热机制。其基本原理是:玻璃屋顶允许来自太阳的辐射能进入,这些能量被其中的植物、土壤和其他物体吸收,大部分的被吸收能量转化为热,使温室变暖。但从室内发生的热辐射被玻璃阻碍。后来,科学家发现玻璃屋顶不允许被加热的空气上升与室外冷空气混合也很重要。但是,无论如何,温室气体吸收与再辐射的能力在玻璃屋顶温室中,显得无关紧要。

显然,大气温室效应与温室效应本身有着本质的不同。

但科学家们几乎从未怀疑大气温室效应的机理是否存在问题,只是轻飘飘地说“温室效应术语属于用词不当”。其英文原文“The term ‘greenhouse effect’ is a misnomer. 引自MJ Manton, The physics of clouds in the atmosphere. Rep. Prog. Phys.46, 1393-1444(1983).

事实上,问题的关键在于,作为大气主要成分的氮气和氧气(共占95%以上),本身并无吸收与再辐射的能力,那么所谓的温室气体的吸收与再辐射如何使大气升温呢?只有靠碰撞吧!那么温室气体的大气温室效应值取决于其热容量(ρCp)。以平均大气温度15℃计算,海平面上大气中的水蒸汽密度12.896gm-3,水蒸汽比热1850JK−1kg−1;目前大气中CO2的浓度390ppm,其密度为0.692g/m3CO2的比热为845JK−1kg−1 。二者热容量之比为(ρCp)CO2/(ρCp)H2O=2.6%,即二氧化碳的温室效应只有水蒸汽的2.6%

由于水蒸汽凝结以辐射方式释放潜热(W.R. Potter, J.G. Hoffman, Phase transition

luminescence in boiling water: evidence for clusters, Infrared Physics. 8, 265–270 (1968).),全球年平均降水984mm,折合78W/m2的潜热量,如果一半向地表,则有39W/m2的温室效应。

因此,与水蒸汽相比,二氧化碳的温室效应可以忽略不计。

换句话说,气候变化是自然因素主宰的。

 



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