不断上升的二氧化碳水平改变的外观在红外天空吗?

Question

大气二氧化碳水平一直在上升,最近通过400 ppm。

有限公司₂是一个温室气体;在热红外吸收和发射辐射范围。据我所知,这是相当透明的可见范围。

如果我们能看到红外线范围影响最大的公司₂,增加水平可见吗?天空显得更黑,因为更多的红外吸收吗?或者更亮,因为更多的发射和/或反映吗?或者只是一个不同的颜色?

天空的红外照片,说100年前在一个无人居住的区域看起来明显不同从一个今天了吗?

Answer 1

由于人为的气候变化,从太空,地球目前看起来有点暗红外线(IR)和有点冷(长波长),但变化很小,很难注意到没有敏感的光子计数设备。地球并不完全在稳步彩色红外发光,这漩涡,看起来就像一个循环,100%云覆盖的星球,这是讲得通的,当你考虑到我们的大气层,主要是H₂O和有限公司₂大气中红外光谱的不透明的,所以看起来有点像金星IR,但不是那么的云。更重要的是,你会看到季节性变化和日夜变化,所以很难注意到在一个很小的气候变化。

看到YouTube视频和文章在红外地球:地球在红外(同步)

和这篇文章:我们的星球有蒸汽。

视频不太正确,因为它只有一个波长设计跟踪水蒸气而不是整个红外光谱,但我认为这是足够接近作为一个起点。

简短的回答是,至少在目前,对流层是变暖但平流层冷却和收缩,所以从空间,在红外地球既小又有点冷,深色,至少现在。

更长时间的答案是,当地球的能量平衡,也就是说,不接受气候变暖或冷,地球回馈空间相同数量的能量接收来自太阳,至少或多或少。有一些变化,但这很大程度上是相同的。

温室变暖可能发生驱动的唯一途径,是地球囤积热量,回馈更少的热量比它接受来自太阳的空间。地球变得更冷的时候,相反,地球需要返回更多的能量比它接受来自太阳的空间。这种变化不需要那么大,例如,1%的一小部分变异在足够的时间就足以开始或结束一个冰河时代,但这是唯一的方法变暖或冷却可能发生。它必须是一个不平衡的地球能量平衡(从技术上说,也可以改变地球轨道或太阳能最小),但地球轨道的变化需要数万年和地球气候的变化主要是需要1000左右,和太阳能极限相对较弱,认为只有几百年。气候变化的主要驱动力,温暖或寒冷,人为或自然,是地球囤积或失去能量。

这没有完全发生在红外。反照率的变化/反射也可以发挥作用,例如,积雪和冰川永久增长,地球可见光反射逐渐稳步增加导致地球回馈比需要更多的能量,导致冷却,有时一个冰河时代,这个能量不平衡将继续,直到地球足够冷却达到一个新的平衡。

目前,地球是囤积热量和反照率是相对不变的,这意味着它的回馈红外太空比以前少,所以,在红外,地球比以前看起来有点暗之前人为气候变化。深色的红外棒球场,约1%。颜色的变化,有一些温暖和寒冷的波长的变化,但平均而言,略冷/长波长。

估计各不相同,但球场,地球捕获约每平方米2额外的瓦的能量由于气候变化和最困的能量/热量进入海洋,逐渐变暖。低层大气更有效地吸收和反射表面的热辐射所以少红外到达上层大气,进入空间,所以在地球表面长亮IR主要从太空中看到的是冷却上层大气。

随着时间的推移,随着地表和低层大气变暖,它会释放出更多的红外光谱和高层大气,随着时间的推移,给回太空一样红外像过去气候变化之前,可能更多,但这需要100年左右,也许更长。随着地球冰盖的下降和海平面上升,地球的反照率将意味着更少的可见光被反射到太空,所以热辐射需要增加来弥补。一两个世纪,地球变暖应该在红外和平均的光芒,温暖/波长要短一点。多少主要取决于多少冰盖融化,但我们可能不会看也许增加了1%以上,超过2%。

对于一些数字和图表,看看在这里。

地球正在遭受约340 - 341瓦特每平方米的能源来自太阳,这是平均夏季/冬季赤道/调查/天。阳光直射太阳光垂直表面上是大约4倍。

340 - 341瓦,目前约29%或100瓦直接作为主要是可见光反射回太空。余下的240瓦(每米²)的形式离开地球红外线或热辐射。

约170瓦,240年来自于高层大气。大约30从云顶和大约40瓦表面辐射。尽管地球表面变得更暖在红外光谱、气候变化和光明的90%被或re-absorbed反射回来,只有10%达到空间的氛围,所以添加亮度你可能期望看到了温暖的表面只占总数的一小部分。

如果我们说地球表面变暖约0.8°C,说从288 k到288.8 k,使用第四权力规则,应该发出的热能超过1%之前气候变化,但1%的40瓦约0.4瓦特每平方米增加,也可能减少由于整体较不透明的氛围与高有限公司₂。地球的红外图像的最大因素是上层大气的温度。

作为一个供参考,还有其他失衡的热/热量平衡方程,例如,一个非常大的火山可能足够的热量释放到表面后暂时不平衡比率,一个大火山有地球反射的光量的增加导致相对快速,但临时冷却。一个足够大的流星也可以创建一个变异,影响和地球被太阳风和宇宙射线,它失去了一些热量超过逃逸速度非常快速移动的粒子(主要是水分子中的氢)。地球也有内部热量来自温暖的室内,这意味着地球发出更多的热量比它收到总的来说,至少平均,并摆脱了预期平衡一点。

决赛和好奇的侧边栏,你可能会问,地球表面如何发出每平方米400瓦,这是比地球从太阳吸收的能量。这个问题与你无关,但是我认为这是一个奇怪的统计。因为我们的大气层就像一条毯子,地球变暖。

希望不是tl,博士。