我读过关于固定砧温(FAT)的假设，想知道为什么辐射冷却会随着水蒸气混合比例的降低而降低。这难道不是与事实相反吗?水蒸汽是一种温室气体，因为它吸收LW辐射。那么它如何让大气降温呢?
最好的问候简
3答案
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让我们考虑一下由叠层组成的对流层。砧云只能在对流层的上层找到，因为对流层顶是一个天然的屏障，所以砧云必须在这里水平延伸(见图1)。哈特曼，拉尔森链接如下)。让我们假设水分没有穿透对流层顶或平流层，并且含有水分的层完全吸收长波辐射(这显然不是真的，但它有助于在这里到达重点)。这就意味着从上层发出的长波辐射不能被上层的水蒸气吸收。
由于包含砧云的层将吸收下面层的所有发出的长波辐射(根据我们上面的假设)，我们可以得出结论，这一层是决定有多少辐射进入太空的最重要的一层，因此，冷却大气中。
这解释了大气层如何有助于冷却，但没有解释为什么冷却随着水蒸气混合比例的降低而降低。答案可以用大气的递减率来解释。大气中的干绝热递减率约为$\Gamma_d = 10$K /公里。湿绝热递减率约为$\Gamma_w = 6$K /公里。水汽混合比越低，递减率越接近\ Gamma_d美元．因此，与水蒸气混合比高的情况相比，对流层的最上层会更冷。顶层温度越低，辐射就越少，因此冷却也就越少，因为发出的长波辐射就越少。
FAT假设上层大气的温度与地表温度无关，因此会放大变暖。变化的是上层的高度——在气候变暖的情况下，对流层的垂直范围更大。
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蒸发作用使地球表面冷却。在适当的情况下，含有水分的空气可以上升到更高的对流层，在那里它会冷却，最终凝结成云中的薄雾。这有助于冷却对流层，因为凝结是一个放热过程。积雨云可以到达对流层的最顶端。在如此高的海拔，温室的反向辐射大大减少，使那些非常高的云的顶部向太空辐射。
当然，水蒸气是一种温室气体这一事实与之相反。它是一种寿命非常短的温室气体。平均而言，水分子在蒸发蒸腾和降雨之间会在大气中停留8到9天。在更好地理解气候对上升的敏感性方面，水汽的短寿性、表面与云的相互作用以及高云和低云的不同影响仍然是关键的绊脚石之一$ \ ce{二氧化碳}$的水平。
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别忘了云!
根据IPCC AR6 WG1 7.2.1章，云辐射效应(CRE)冷却~ -19W/m²
是云反射太阳辐射-47W/m²和吸收热辐射+28W/m²的净值。不要与变暖的云正反馈(αC = +0.42 W m-2°C-1)相混淆，在温暖的气候中，由于云层升高和低云覆盖减少。https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Chapter07.pdf(第935页)
你可以在这里读到人类如何通过更高的蒸发量和云量来冷却地球，同时降低海平面的上升。
https://climate-protecion-hardware.webnode.page/english/
@David“这有助于冷却对流层，因为冷凝是一个放热过程。”凝结作为放热过程使对流层变暖，而不是像你说的那样使它变冷。大气通过TOA的热辐射和降水冷却。
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\ begingroup美元 你好，谢谢你的评论。但我不确定这是否能回答问题。更准确地说，我不明白水蒸气是如何冷却对流层的。在几篇论文中(例如，Hartmann & Larson 2002;doi.org/10.1029/2002GL015835)，其降温效应主要是由于低潮排放所致，但低潮排放如何通过吸收低潮辐射(H2O作为温室气体)来抵消增温效应呢? \ endgroup美元- - - - - -1月2022年6月23日14:34
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\ begingroup美元 水蒸气使大气变暖或变冷。作为温室气体，它的潜力是二氧化碳的3-4倍。(再次)看看晴空和所有天空能量平衡的图表:link.springer.com/article/10.1007/s00382 - 018 - 4413 - y/figures/14在这里你可以看到LW和SW大量的能量流入和流出大气。请注意IPCC的声明(见上面的链接)，一个完全没有云的大气会大大增加地球的温度(~+4-5°C)。云的H2O将SW辐射反射到空间(- 47w /m2) -水汽吸收的LW (+28W/m²)= - 19w /m²冷却。 \ endgroup美元- - - - - -德国战车2022年6月25日17:21