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我完全迷路了……在气象学的基础课程中，我们最近学习了如何用一个简单的单层大气模型来解释温室效应。根据下面的图像，温度$T_s$和$T_a$是通过相当简单的计算得出的:[![此处输入图像描述][1]][1]$$T_s = T_e \left(\frac{2}{2-\epsilon}\right)^{1/4} \tag{1}$$ $$T_a = T_e \left(\frac{1}{2}\right)^{1/4} \tag{2}$$其中$T_s$表示没有大气的理想地球温度。虽然很符合逻辑，但我觉得其中有一点不一致:我们计算的大气温度比地球上的温度低一个固定的因子0,84。但是没有提到这个大气层的高度。这怎么可能呢，因为大气层的温度(至少在某种程度上)是由绝热温度梯度给出的，因此，当地面温度给定时，在给定高度上没有额外的温度自由度。我的结论是，在平衡条件下，大气中对外向辐射贡献最大的部分(“单层”)对应于一个高度，其中温度与公式(2)匹配。好的。但另一方面，直接辐射到开放空间的大气部分必须在从TOA向下测量的约$ tau约1$ *的光学厚度层内，因为下面的层从外面看应该是不透明的。因此，发射层的高度也没有自由度，因为它完全由光学厚度决定，温室气体越多，“最后发射”层的高度就一定越高。 Additionally, to make my confusion complete, when viewed from earth's surface, radiation received by surface must be from a layer within about optical thickness $\tau \approx 1$ *measured from surface level up*. But this height must be significantly lower as compared to the height of the layer which radiates into space - otherwise atmosphere would be transparent for IR. So how can we speak of a "single layer" and why does it give correct numbers? So I don't get along with this description at all, although I would like it for its simplicity, not least because it gives a result consistent with data. Where is my misconception? I've been pondering this for a good month now and nobody can tell me what I'm doing wrong. Up to now, the field of meteorology appears a bit alchemistic for me. [1]: https://i.stack.imgur.com/gkAhH.png

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\ begingroup美元对我来说，这看起来像是对所使用的符号的误解:$T_e$似乎是零反照率行星的平衡温度。$T_a$是光学稀薄大气的温度，通常根本不是任何光学性质的函数(在简单模型中)。那么地表温度，$T_s$是地表的大气温度，也就是受到温室效应影响的温度。温室效应的强度被封装在参数$\epsilon$中，但实际上这是光学深度$\tau$的某个函数，即物理量。 \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
2022年11月22日0:29
1

\ begingroup美元高度在这里不起作用，因为忽略了$\tau$的实际值，并且能量传输被假设为纯粹的辐射而不是绝热对流。在地球上，温室效应因对流而变得复杂，但基本原理是成立的。此外，从模型中可以清楚地看出，表层在光学上很厚，否则右边的箭头就不存在了，$\epsilon$将为零，中间的箭头将从下往上穿过。我希望这有帮助?如果你想从天体物理学的角度再试一次，我可以提供一篇论文。 \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
2022年11月22日0:30
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\ begingroup美元 “但这并不意味着大气层的温度是由辐射平衡决定的。”-但它是!从结构上讲，这是一个纯粹的辐射大气。T只是$\ $的函数，没有别的，z不存在，绝热温度梯度不存在。这不是一个真正的，绝热辐射大气的模型，而是一个纯粹的辐射玩具模型，让你对温室气体有一些直观的认识。也许这篇论文澄清了这一点:ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010A%26A...520A..27G/abstractT($\tau$)的解是一个多层模型，但你可以等效地看待它。 \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
2022年11月22日17:41
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\ begingroup美元简而言之，这个模型与绝热大气不一致，但这没关系，这不是这个模型的重点。 \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
2022年11月22日17:43
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\ begingroup美元你说的有道理。我在现实世界的场景中参与太多，并且监督过，一个模型不需要给出好的结果——它更多的是用于理解概念。 \ endgroup美元
- - - - - -MichaelW
2022年11月22日21:18

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