微弱的年轻的太阳悖论——温室气体如何保持一颗行星温暖:
地球形成于45亿年前的时候太阳发光比今天少30%左右以来稳步增长,基于太阳能发展的良好模型。简单的地球能量平衡模型表明,与今天类似的气氛,全球平均温度远低于冰点。然而,有至少38亿年前的沉积岩清楚地表明在液态水躺下休息的迹象。因此,一定让地球在其早期历史中温暖。罪魁祸首是$ \ ce{二氧化碳}$,可能$ \ ce{报警仪标定}$,这可能是出现在水平至少100倍的今天,和可能的更高。另一个例子的温室效应的力量$ \ ce{二氧化碳}$大气是金星,它有一个50倍密度地球上和由97%$ \ ce{二氧化碳}$。表面温度达到500°C。
第四纪记录-太阳能强迫非线性反应:
这图显示了美元\三角洲^ {O} ${18} \文本从底栖生物foraminfera记录保存在深海沉积物从过去的120万年里在7月21日在N65日晒(北半球夏季),从天体力学计算。美元\三角洲^ {O} ${18} \文本从底栖有孔虫是一个很好的代表冰盖体积(高美元\三角洲^ {O} ${18} \文本=高冰体积,反之亦然),所以我们看到的是,冰盖体积通常与相关太阳能强制。
然而,看起来越来越有问题。虽然在夏天的日晒,冰川的消失将以增加对应增加的大小并不总是相关的规模的冰川消失。特别是,V终止阶段显示了巨大的冰川的消失(最大的第四纪)在回应一个很小的太阳能强制。显然一些其他因素必须放大观察迫使信号产生变化。其次,我们观察到后期的第四纪glacial-interglacial振荡的主要时期大约是100000年。太阳能强制包含三个组件,偏心(100000和400000年时期),倾斜(41000年)和旋进(21000年)。如果你看每一个作用力分别的偏心迫使是迄今为止最弱,但占主导地位的美元\三角洲^ {O} ${18} \文本记录。尽管尚不明显从这个图表(第四纪的前一半是没有显示)有一个开关在大约100万年前从一个占主导地位的冰期时期的40000年至100000年,但没有变化迫使模式。另外,请注意,在当下日晒还低,世界正在变暖。
下一个图显示了大气$ \ mathrm{二氧化碳}$和$ \ mathrm{报警仪标定}$记录从南极冰芯衡量过去的800000年里,旁边文本\三角洲\ D{} $美元温度记录,又一个好的代理。有一个非常良好的相关性$ \ mathrm{二氧化碳}$水平和温度,和良好的相关性$ \ mathrm{报警仪标定}$水平,特别是对于大的温度上升。
但是我们以前没有来过这里吗?
下图显示了美元\三角洲^ {O} ${18} \文本记录从过去6500万年。右边的温标只适用于一个无冰的世界(即之前~ 3000万年前(我不会去,除非你特别感兴趣的原因]),但总体趋势依然明显。有始新世以来逐渐冷却,一些变化。$ \ ce{二氧化碳}$始新世的水平至少1000 ppmv(相比280 ppmv工业化前的水平,400 ppmv今天),这反映在温度和冰的缺乏。
你可能会说,把所有的问题是什么$ \ ce{二氧化碳}$到大气中?关键的问题是不变化的大小,它的速度变化。的变化$ \ ce{二氧化碳}$浓度在始新世历经数百万年,给生活大部分时间发展应对不断变化的温度。然而,我们将大量的$ \ ce{二氧化碳}$进入大气的空间几百年,这是有截然不同的效果。我们最接近的模拟(古新世-始新世我们的现状是热。如果你仔细观察图,你将会看到一个激增美元\三角洲^ {O} ${18} \文本记录在5500万年前。这对应于一个快速变暖约5 - 8°C和随后的冷却回以前的温度在一段约200000年。虽然它没有显示在这个图,有一个相应的下降美元\三角洲^ {C} ${13} \文本记录,表明大量注入的二氧化碳到大气中,的形式$ \ ce{二氧化碳}$和$ \ ce {CH4} $,导致温度快速上升由于温室效应。这非常类似于今天我们所做的,只有我们在做至少20倍左右。
结论:
太阳能强迫影响全球气温是一个因素,尤其是在最近的过去,但反应是高度非线性的,迫使单独解释观察到的变化是不够的。$ \ ce{二氧化碳}$和$ \ ce {CH4} $大气中含量与全球温度密切相关和突然的变化在这些水平在过去造成突然的温度变化。大气中水蒸气的量是温度的函数(参见@Pont优秀的回答),所以并不是一个有关强制增加温度(事实上水蒸气可能有轻微的负迫使效应,因为它产生云的反照率很高)。