我们如何计算大气温度，包括温室效应?-地江南体育网页版球科学堆栈交换江南电子竞技平台

我们如何计算大气温度，包括温室效应?

2017 - 08 - 15 - t21:07:14z

我一直在努力寻找方程来表达温室气体在给定的大气成分(和太阳日晒)下造成多少度的变暖。

我找到的是斯特凡-玻尔兹曼定律，那篇维基文章有关于黑体辐射的很好的方程。它展示了如何获得一个值$279 K = 6°C = 43°F$对于没有大气的平原地球。然后考虑到地球的反照率，有效温度计算为$255 K =−18°C = -0.4°F$。

然后这篇文章基本上说明了什么是真实的值，没有提出任何方程或解释如何计算它。然而，来自地球表面的长波辐射被部分吸收，并被温室气体(即水蒸气、二氧化碳和甲烷)重新辐射回去。由于带有温室效应的发射率(在地球辐射的较长波长中权重更大)比吸收率(在太阳辐射的较短波长中权重更大)降低得更多，平衡温度比简单的黑体计算估计值高。因此，地球表面的实际平均温度约为288 K(15°C)，高于255 K的有效温度，甚至高于黑体的279 K温度。

只有2个引用仅引用了H₂O, CO₂和CH₄是温室气体的事实。我一直在寻找如何计算温室气体造成的变暖，但运气不佳。我真的希望有人能解释清楚。我正在寻找一个方程，考虑到大气成分和地球(或任何物体)的旋转速率，当然还有太阳日晒。请注意，我并不是在问关于气候变化的计算。气候变化更多的是关于大气成分如何<强>变化(即温室气体增加)。 I'm simply looking for equations that dictate the temperature based on a given/constant composition of the atmosphere.

我们如何计算大气的温度，包括温室效应?

2017 - 09 - 01 - t08:40:47z

在简单的能量平衡模型中，我们可以用以下方法解释温室气体对地球温度的影响。假设地球表面发射的长波辐射中$f$被大气中的温室气体捕获。假设地球表面温度为$T_e$，大气温度为$T_a$。来自太阳的能量应该平衡如下<跨类=“math-container”> $ $ \π{r_e} ^ 2 F_0(1 - 1) = 4 \πr_eσ^ 2(行进)\ {T_e} ^ 4 + 4 \πr_eσ^ 2 \ {T_a} ^ 4 $ $ < / span >, <跨类= >“math-container F_0 < / span >美元是太阳常数(单位时间单位面积上的能量来自太阳),是地球的反照率,<跨类=“math-container”> \σ< / span >是美元StephenBotlzmann常数和<跨类= >“math-container r_e < / span >美元是地球的半径。由于黑体辐射是各向同性的，大气发出的辐射有50%向地球表面传播，剩下的50%向太空传播。同时，假设大气通过长波辐射从地球表面接收所有能量，它给出如下能量平衡方程$$f \sigma {T_e}^4 = 2 \sigma {T_a}^4。$$这导致$$ T_a = T_e\left(\frac{f}{2}\right)^{\frac{1}{4}} $$

地球表面发射的近80%的辐射被温室气体(包括水蒸气)和云吸收。将$f$ 0.8的值替换为$T_e$，将得到您正在寻找的答案。

参考

第七章大气化学导论中的温室效应by Daniel Jacob http://acmg.seas.harvard.edu/people/faculty/djj/book/bookchap7.html

我们如何计算大气的温度，包括温室效应?

2018 - 08 - 10 - t13:22:05z

米尔恩-爱丁顿近似可以解释温室气体，因为它们增加了长波光学厚度 $\tau$的大气:

$$T_s = T_e \cdot \left(1 + \frac{3}{4} \tau\right)^{\frac{1}{4}}$$

其中$T_s$是表面温度$T_e$是有效温度(仅来自阳光和反射率)。

$\tau$可以从所涉及的温室气体分压的曲线拟合中找到。一个包含温室气体的温度模型的例子可以在这里找到:

B.P.Levenson -地表冷却的行星温度参数化