为什么温室气体对海洋温度的影响如此之大?

Question

据我所知，温室气体吸收来自太阳的红外辐射。否则，大部分辐射将继续存在，并在地球表面的海洋或陆地上被吸收。

如果公司₂海平面上升导致海洋变暖，这主要是通过对流发生的吗?空气对流对海洋温度有这么大的影响，这对我来说是违反直觉的。为什么吸收红外线的温室气体不会让海洋变冷，否则海洋会被辐射变暖?

Answer 1

不，温室气体不吸收来自太阳的红外辐射……地球才是红外线的真正来源。来自太阳的红外能量到达地球的量是微不足道的。来自太阳的可见光给地球加热，而不是红外光。可见光穿过大气层，被地球表面吸收。然后，地球将能量以热的形式(又名红外辐射)重新辐射回大气。红外线辐射回太空，但如果大气中有红外线吸收器，能量就不会损失到太空中。这有一个净变暖效应。事实上，地球需要温室气体，否则我们都会被冻僵。这是温室气体浓度和气候对水文循环的影响之间的微妙平衡。

重要的是要注意海水会随着温度的升高而膨胀。因此，即使是海洋温度的小幅上升也会导致海平面的显著变化。因此，海平面上升导致的海洋温度升高直接影响到人类文明。

顺便说一句，就海洋生态系统的酸性影响而言，碳被吸收到海洋中比海洋的实际加热对环境的影响更大。海洋吸收了大约一半排放到大气中的碳，有些地区已经看到了酸化的负面影响。

Answer 2

据我所知，温室气体吸收来自太阳的红外辐射。

这是不对的。大气对入射的太阳辐射来说或多或少是透明的。大约29%的太阳辐射被反射回太空(这是地球的反照率)。剩下的71%被吸收了。云层和大气只吸收了不到三分之一的二氧化碳。另外三分之二被地球表面吸收。

这种吸收并不是温室气体发挥作用的地方。

相反，温室气体就像一个多层毯子一样，阻止地球表面降温。打个比方，假设你去沙漠露营。虽然沙漠在白天会很热，但在晚上会出奇地凉爽。一条毯子可以保护你免受寒冷的沙漠之夜。虽然毯子不会产生热量，但它确实大大减缓了热量传递。它通过一半向上发射热能，一半向下发射热能来做到这一点。这种背部辐射使你的身体保持温暖。多加毯子，你会得到更多的保护。

虽然我们的大气在可见光范围内或多或少是透明的，但温室气体使它在热红外中不透明。它在热红外中是如此不透明，以至于我们的大气相当于一个多层毯子。地球表面吸收的太阳辐射略低于地球表面接收总能量的1/3。另外三分之二是来自地球大气的反向辐射。

这个主题是地球辐射预算的主题。多亏了卫星，大气科学家已经研究了大约半个世纪的辐射预算。

Answer 3

如果二氧化碳的增加导致海洋变暖，这主要是通过对流发生的吗?空气对流对海洋温度有这么大的影响，这对我来说是违反直觉的。为什么吸收红外线的温室气体不会让海洋变冷，否则海洋会被辐射变暖?

简而言之，如上所述，二氧化碳和温室效应主要使低层大气变暖。之后就是发行量了。寒冷海洋上空的暖空气是热量传递到海洋的原因。每年夏天都会发生同样的事情，暖空气逐渐使海洋变暖，这就是为什么6月的海洋比9月更冷。暖空气使海洋变暖，但这需要时间。冷空气使海洋冷却——这也需要时间。海洋是一个非常有效的吸热器。

正是空气和海洋之间的热传递导致了气候变化带来的大部分热量进入海洋。说海洋变暖得更多是不对的，因为实际上变暖的速度要慢得多，但是使海洋上半部分变暖所需的热量大约是使对流层变暖所需热量的1000倍。因此，海洋最终吸收了人为气候变化所产生的90%的热量。

Answer 4

全球平均海温为16.1°C(60.9°F)，而全球平均地表空气温度为14°C(57°F)，因此净热通量是从海洋到空气的。由于地表空气温度的上升速度一直快于海洋表面温度，从海洋到空气的热流速率已经下降。由于太阳继续以同样的速度加热海洋，海洋中的总热量就会增加。

Answer 5

水蒸气确实在近红外光谱中吸收了太阳红外辐射，而且主要是由水蒸气吸收的——图表清楚地显示了这一点。

温室气体加热了海洋的冷层——它们只能穿透头发，所以它们只是通过大气的潜在加热来促进蒸发和冷却。

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Spectrum.png