这实际上在典型的Trenberth地球能量收支图中有所暗示:
的86.4美元\ mathrm{\压裂{W} {\, m ^ 2}} $是能量从蒸发上升到大气中。的340.3美元\ mathrm{\压裂{W} {\, m ^ 2}} $是整体温室效应。
绝大多数的自然温室效应是水蒸气吗?。水循环表明,平均而言,水蒸气在大气中停留的时间为两周(这篇文章现在建议8-9天)。因此,从这些细节来看,这意味着我们可以认为水蒸气的温室回报大约是其相变能量的四倍。所以那住院时间的四分之一粗略估计,平均每个水分子需要2-4天的时间才能将其从地表带到地面的能量送回地球的大气的吸收和最终的凝结/沉积。
我可以想象,你的朋友可能不太愿意只使用这个数字来考虑估算,所以也许我们可以尝试另一种方法,深入了解这些数字的来源....
对于大气中稳定的水蒸气水平,水汽最终将能量从地表转移到大气的唯一主要方式是通过其产生的降水(其他水的转变往往对水汽没有净变化,也不会从地面转移净能量……蒸发然后在地面再凝结的水没有净能量变化,同样,水蒸气变成云,然后在那个高度再蒸发,在这个过程中没有净能量变化)。
地球上的日平均降水量是每个区域约2毫米。蒸发的能量是2256 kJ/kg水。所以对于一平方米,这是$ 0.2美元\压裂{\,\ mathrm{厘米}}{\,\ mathrm{一}}\ cdot 1 \ \ mathrm {m ^ 2} \ cdot \离开(\压裂{1 \ \ mathrm {g}} {\, \ mathrm{厘米^ 3}}\)\ cdot 2256 \压裂{\ mathrm {J}} {\ mathrm {g}} \ cdot \离开(\压裂{100 \ \ mathrm{厘米}}{1 \ \ mathrm {m}} \右)^ 2 = 45120 \压裂{\ mathrm {J}} {\ mathrm {m ^ 2}} \; \ mathrm {/} \; \ mathrm{一}$ $
第三项是水的密度$ \压裂{1 \ \ mathrm {g}} {\, \ mathrm{厘米^ 3}}$第五项匹配单位)
换算成每秒等于瓦特(乘以$ \ mathrm{\压裂{1 \天}{86400 \,sec}} $),大概是5美元\ mathrm{\压裂{W} {\, m ^ 2}} $,其价值与该图形的潜热值大致相同。
在温室辐射中这种水汽需要多长时间才能达到这个效果?从某种意义上说,直接计算每个分子的能量并不容易。我们知道水的辐射特性水反射/吸收/辐射的波长更多但它是一个累积分布,每个分子都受到其位置和与其他分子的相互作用的影响,从而决定了总量。我们可以看看温室效应大约是我们一天接收能量的两倍,这意味着一半的表面能量来自之前的表面辐射…结果是什么340.3美元\ mathrm{\压裂{W} {\, m ^ 2}} $温室效应的回归)。但不管怎样,这都回到了停留时间也就是说它和图中给出的比例是一样的,86.4/340.3,所以时间是一样的。这可能真的有助于思考它不是停留多长时间以及水分子在大气中贡献了多少,而是整个水循环过程是什么维护大气中水汽的数量,使温室气体持续返回,所以这只是一个连续的量相对于另一个。但如果你真的想把它看作是水蒸气产生温室效应的时间,与潜热传递相匹配,看起来它必须是大约需要3天也就是它在大气中停留时间的四分之一左右,才产生了我们看到的能量。