我和一个气候变化否认者有一场争论。
他说，大气中水蒸气的增加通过从地面吸收蒸发热量而产生的冷却效应比额外的温室效应产生的热量“大得多”。
我说额外的温室效应与时间相结合，所以在一定的时间T(我怀疑“很小”)之后，这些热量将补偿从地面吸收的潜热。
有人能给出T的数量级吗?
注意，这个问题不是关于“正常的”水循环，即潜热在蒸发时被吸收，在凝结时被释放，而是关于对流层中水蒸气的(无可争议的)全球增加。
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2\ begingroup美元 和傻瓜争论是没有意义的——他们只会把你拉低到他们的水平，然后用经验打败你。问问他的计算结果。它们会在阳光的影响下分崩离析。 \ endgroup美元- - - - - -410年不见了2020年1月12日20:29
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2\ begingroup美元 水蒸气(云)在白天通过反射阳光使地球变冷，在晚上通过捕获和反射热量使地球变热，具体的效果取决于具体情况，所以说云使地球变暖或云使地球变冷是错误的，这是两种效果的结合。 \ endgroup美元- - - - - -trond汉森2020年1月13日5:55
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2\ begingroup美元 这一点，我仍然不知道OP实际上是什么效果，所以我的评论是针对其他人在这个问题上绊倒。大气中水汽的增加对变暖有放大作用，而不是降温。地球nasa.gov /主题/ /功能/ vapor_warming.html和pnas.org/content/early/2014/07/23/..。(对不起,paywalled)。 \ endgroup美元- - - - - -user186072020年1月13日14:12
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1\ begingroup美元 你朋友的论点有一个缺陷，水蒸气不会自己增加，它是由温度控制的，所以不管它有什么影响，都是反馈效应，而不是原因。这就像争辩说，因为壁炉里的石头释放了很多热量，这些热量被火加热了，所以壁炉里的火没有加热房间。 \ endgroup美元- - - - - -约翰2021年3月29日4:50
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1\ begingroup美元 除非那个人提供了一种使热量逸入太空的机制，否则就不能声称有冷却效果。大气中的热量仍然是变暖的原因，而不是变冷的原因。 \ endgroup美元- - - - - -帕特2022年1月3日0:03
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2答案
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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}} $是整体温室效应。
绝大多数的自然温室效应是水蒸气吗?。水循环表明，平均而言，水蒸气在大气中停留的时间为两周(这篇文章现在建议8-9天)。因此，从这些细节来看，这意味着我们可以认为水蒸气的温室回报大约是其相变能量的四倍。因此，四分之一的停留时间可以粗略地估算出，平均一个水分子需要2-4天的时间才能把它从地表带到大气中的能量送回地球，而这些能量是水分子通过吸收和最终的凝结/沉积从地表带到大气中的能量。
我可以想象，你的朋友可能不太愿意只使用这个数字来考虑估算，所以也许我们可以尝试另一种方法，深入了解这些数字的来源....
对于大气中稳定的水蒸气水平，水汽最终将能量从地表转移到大气的唯一主要方式是通过其产生的降水(其他水的转变往往对水汽没有净变化，也不会从地面转移净能量……蒸发然后在地面再凝结的水没有净能量变化，同样，水蒸气变成云，然后在那个高度再蒸发，在这个过程中没有净能量变化)。
地球上的日平均降水量是每个区域约2毫米。蒸发的能量是2256 kJ/kg水。所以对于一平方米，这是$ 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。
\ begingroup美元
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我正在自己计算这个问题。大气递减率约为6.5K/1000m。绝热递减率为9.8K/1000，地球自然不稳定大气的干递减率甚至应为10.8 K。因此可以说，潜热通过水汽从地表持续输送到大气中，减少了约4.3K/1000m的递减率。毫无疑问，如果没有蒸汽提供的潜热，GHE会大得多。
GHE本身是发射温度的函数，发射温度又是发射高度的函数。蒸汽增加了排放高度，这就是为什么它被认为是一种温室气体，实际上是最重要的一种。
我们需要问一下GHE的大小(不是33 K，而是更小)，在没有潜热和10.8 K的递减率的情况下，它的反事实大小是多少，确定这种情况下蒸汽的份额，并将其与潜热的(负)影响进行比较。水蒸气是温室气体还是反温室气体，这取决于它的体积。从所有的建模到目前为止，我得到的肯定是后一种结果。
