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为什么辐射强迫对CO2浓度的依赖性是对数的?

作为一个气候科学和气象学的新手，我正试图理解CO几乎对数的行为₂辐射强迫

$$F(c) = A \cdot \ln \frac{c}{c_0}$$

以及为什么由于CO的进一步增加而没有“饱和”₂即使整个大气已经完全吸收了。

到目前为止，我了解到对向外辐射贡献最大的空气层位于从TOA测量的光学厚度约为1的地方。假设在未受干扰的大气中这个位置的高度是z=2(任意单位)，然后是CO₂加倍导致这层位移到z=3左右。

由于较高层的温度通常较低，辐射的能量较少，因此，地球将变暖。

这在中也有一些详细的描述https://escholarship.mcgill.ca/downloads/db78th05j．

另一方面，其他的解释，甚至在引用的出版物中提到，都是基于光谱效应，吸收带的翅膀在更高的CO时吸收更强₂浓度:

首先，我不明白为什么最后一个效应是CO₂在大气中相当稀薄，这种效应不能归因于压力展宽。吸收更多CO的原因是什么₂在侧翼，当浓度上升?

Q2:其次，这两种效应中哪一种更能解释观察到的日志行为?它们之间有任何联系吗?还是它们只是碰巧给出了相同的总体结果?

回答

我想知道你上面的说法:“由于这层较高层通常温度较低，辐射的能量较少，因此，地球会变暖”。这听起来不太对。首先，任何一层的温度都不是一个被动变量:如果辐射(吸收和发射)发生在更高的水平，那么该水平的温度也应该上升。在我看来，“温室效应”并不是指地球变暖是因为辐射的能量变少了。仍然有大约总的辐射平衡，即，辐射出去的能量平衡吸收进来的能量。作为一个整体，地球的黑体温度保持不变——为了方便讨论，我们假设它是255K。正如上图所示，随着更多的二氧化碳，辐射从更高的高度离开，因此255K的表面也上升到更高的高度以保持辐射平衡。然而，低于255K水平的温度或多或少地继续遵循潮湿绝热递减率(在热带地区)，甚至与以前的递减率相同，但现在温度沿着递减率上升了更大的垂直距离，因此表面温度升高了。(大气不仅处于辐射平衡，而且处于辐射-对流平衡)。最简单和最粗糙的图像是取一个从地表到平流层的典型温度剖面(即对流层顶的最低温度)，然后简单地将其升高一点。 You'll have to extend the bottom of the curve a bit now to a higher surface temperature, while the stratosphere will become cooler. Since clouds are good blackbodies (i.e., IR absorbers and emitters), this also explains why more high clouds (i.e., above the ~255k level) should raise surface temperatures, while more low clouds should lower them. This warmer surface temperature and cooler (lower) stratosphere are characteristic of the greenhouse effect as explained in the classic Manabe & Wetherald JAS paper from 1967 ("Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Given Distribution of Relative Humidity", https://doi.org/10.1175/1520-0469(1967)024%3C0241:TEOTAW%3E2.0.CO;2) - a paper which probably helped Manabe win his Nobel prize a couple of years ago.

编辑总结

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\ begingroup美元这并没有回答问题，这更像是一种咆哮。Otoh在OP的文章中冒犯的句子应该是“再辐射”而不是辐照，这将表明OP确实理解这篇文章中概述的物理，并使它变得不必要。 \ endgroup美元
- - - - - -AtmosphericPrisonEscape
3月23日11:43

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