五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】说说和二氧化碳排放有关的数字 -- 橡树村

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    • 家园 温室气体在地球表面不是均匀分布的吧

      有没有这个可能,温室气体对人类生活的影响,起决定性作用的并不是大气中的总含量,而是在全球不同地区浓度的改变,导致正常的大气循环受到阻碍?这方面有没有什么研究?

    • 家园 welcome home!
    • 家园 把温室气体中的水蒸汽因素去除不是一个严肃的态度

      水蒸汽占全部温室效应的95%。

      • 家园 人类影响很小

        人类活动增加的水蒸气排放总量还很小。对于基本上是由自然来维持平衡的,在考虑人类活动影响的时候,可以排除。我文字里面说过了。

        95%的数字很有趣,我见到的数字没这么高。

        • 家园 95%的数据来源于美国能源部和

          Patrick J. Michaels:第十四页,第三段。外链出处

          能源部:外链出处

          二氧化碳在大气浓度是385ppm,水蒸汽浓度是平均10,000ppm(1%);水蒸汽的温室效应又比二氧化碳强得多:参看空气,氧气,二氧化碳,和水蒸气的对阳光辐射的吸收频谱:

          点看全图

          外链图片需谨慎,可能会被源头改

          比较一下空气的吸收频谱,其几乎类似水蒸汽的吸收频谱。所以这个95%靠谱。

          理论上当地球全部可开采的化石燃料全部用完之时,所产生最高二氧化碳大气浓度也不过为600ppm,同平均水蒸汽大气浓度10,000ppm不能相比。

          另外假定上面这张图中的二氧化碳浓度就是大气浓度385ppm,那么我们可以看到在这个浓度三个二氧化碳吸收谱段的吸收率已达100%,今后大气中二氧化碳浓度再上升也不会增加温室效应了。

          这就解释了在地球地质历史上,大气中二氧化碳的浓度曾经比今天的高20倍而气温却差不多的原因。

          再补两张图:

          太阳辐射能谱:点看全图

          外链图片需谨慎,可能会被源头改

          可以看到在近红外波段水蒸汽将比二氧化碳吸收更多热能。

          地球辐射能谱:点看全图

          外链图片需谨慎,可能会被源头改

          太阳辐射能被地球吸收后主要以地球微波辐射返回外空间。在整个微波频谱段只有水蒸汽吸收地球辐射能而二氧化碳只有一个吸收频谱段。

          从广谱吸收辐射能力上看,只有水蒸汽才是地球真正温室效应的贡献者。

          通宝推:南加菜帮主,
          • 家园 有道理!水蒸气的温室效应

            有道理!就像澡堂里雾气蒙蒙的时候肯定很暖和,地上都没水印的时候肯定冷死人。

            我提议把树都砍了草都割了,减少蒸发量,呵呵

          • 家园 原文中不是这么说的呀,

            出现 95% 的应该是这一段

            Given the present composition of the atmosphere, the contribution to the total heating rate in the troposphere is around 5 percent from carbon dioxide and around 95 percent from water vapor.

            但这段话还有下半句啊:

            In the stratosphere, the contribution is about 80 percent from carbon dioxide and about 20 percent from water vapor.

            这是因为,平流层向上,气温已经很低,空气相对干燥,水汽很小。这里主要吸收辐射的气体是二氧化碳和臭氧。

            最重要的一句是:

            It is important to remember, however, that it is currently believed that the impact of water vapor produced from surface sources such as fuel combustion on the atmospheric water vapor concentrations is minimal.

            这样子,你的论点就不成立了。

            • 家园 这句话你理解有误

              the impact of water vapor produced from surface sources such as fuel combustion on the atmospheric water vapor concentrations is minimal.

              燃烧形成的水蒸汽对大气水蒸汽浓度的影响是极小的。

              石油碳氢化合物燃烧后形成二氧化碳和水,两者比例是1:1,但烧煤就没有水形成。每年大气二氧化碳增加0.2ppm,化石燃料燃烧形成的水要小于这个数值。0.2ppm对于已有的385ppm的大气二氧化碳来讲是很小的,0.2ppm对于平均10,000ppm的大气水蒸汽来讲更小,可以忽略不计了。

              另外我们讨论的是在对流层而不是平流层的吸收。平流层在30公里高度,吸收后的太阳辐射能量都以长波辐射回外空间(无法通过空气湍流传递至地表面),这些太阳辐射能和长波辐射根本没有达到地球表面,应该不在这里讨论。

              • 家园 平流层对气候的影响很难说是可以忽略的,

                并不是像你想的那样对地表毫无影响。

                最简单的一个例子就是臭氧的减少。臭氧减少有两个作用,一个是更多的太阳辐射进对流层导致对流层升温;另一个作用是平流层吸收紫外辐射减少导致平流层降温,引起进入对流层的长波辐射减少,导致对流层降温。

                很多东西改变,具体会导致什么,不是一两个方程就可以决定的。既使是对流层的升温与降温,由于层次不同,最后对于下垫层的影响也是件很复杂的事情。

                对这些事情过于简单化的理解,并不是什么好事。

          • 家园 水蒸汽是可以平衡的。

            人类生产活动的水不是合成的,总量上是可以平衡的。

            CO2之类的是是净增的。

          • 家园 地球辐射光谱主要远红外吧

            看那图上5到25微米波长,怎么也算

            不到微波上。几个水窗处也正是CO2强

            吸收。

            以前CO2含量高时,气温也高吧,全球热带。。。

          • 家园 关于增加co2总量, 不会增加热量吸收的疑问

            不知道我对这个图理解的对不对.

            我认为图中, co2在三个波段范围热量吸收从图上看是接近100% 是指这三个波段范围的能量几乎100%被co2 吸收. 比不是说co2吸收能量的空间已经接近100%. 随着大气中co2 含量的继续增加, 将有更多的能量特别是这三个波段范围的, 被co2吸收. 从而推动温室效应.

            我完全赞同水蒸气是贡献最大的温室气体的说法. 但是村长也说了, 人类对其影响不大. 我一直以来的疑问是, 能不能把现在co2的增长和观察的气候变化关联起来. 就算是有影响, 到底有多大的影响. 这个是一个非常复杂的模型, 变量很多. 假设全球温度和全球大气二氧化碳含量是其中的两个变量. 现在观察到了这两个量的变化量呈现同样的趋势, 是不是就能够说两个变量有直接的联系还要打一个大的问号.

            同时要看到co2本身并不是有害气体. 近年来全球co2含量增加对全球粮食工业带来的贡献也是不能抹杀的.

            我一直对co2和全球变暖问题持怀疑态度 (科学家不是也从GW 转成了GCC么). 但是对于节能环保我还是支持的. 全球现有石化能源总量有限. 采取先进技术减少能源损耗还是非常非常必要的, 而不是为了单单去减少CO2排放.

            • 家园 增加co2总量, 的确不会再增加多少热量吸收了

              这里给个大气辐射透射图:由于图上坐标采用了同一个总能量标准值,就此给出了二氧化碳吸收已达饱和的证据。

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              阴影部分是大气透射辐射能,红色是入射太阳辐射能,蓝色是地球辐射能。太阳色球辐射温度是个常数而地球辐射温度是个变数,随纬度和季节变动。

              地球吸热和放热必须达到收支平衡,同时必须考虑地球黑体辐射能力是个变数,即高纬度地区温度低,辐射波长变高;而低纬度地区温度高辐射波长变短。

              这张图显示了30%的地球辐射通过大气窗口(也是水蒸汽造成的现象)直接返回外空间,二氧化碳的吸收在高纬度是在地球辐射峰值区(210K曲线),但意义不大,寒带极地区由于太阳入射角关系本身没有吸收多少太阳辐射能,而在温带热带地区(310K曲线)地球辐射峰值主要落在水蒸汽吸收和大气窗口区域。从图上看二氧化碳平均贡献了温室效应的3%-5%。

              从大气窗口的右边有个微弱透射区,造成这个透射区的原因就是二氧化碳吸收区峰值在下降和水蒸汽吸收区尚未达到峰值所致,而在大气窗口至这个微弱透射的波段之间没有任何透射,就证明385ppm的二氧化碳+水蒸汽已经完全吸收了这个波段的地球辐射。

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              有人(Heinz Hug)用实验证明将目前大气中二氧化碳浓度增加一倍(700ppm),只不过提高大气温度0.015摄氏度而已。

              外链出处

              385ppm的大气二氧化碳,15微米波段的地球辐射能在地表以上10米大气距离内就被吸收殆尽,增加一倍浓度使得5米厚度的大气将此能量吸收完毕,对环境增温有何变化?在地球上20ppm的二氧化碳就基本上使得15微米的红外线不透明了。

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              温度变化同入射能量总值有关而和大气吸热材料浓度无关。在这里总能量是个限制因素。

              地球的温度变化取决于太阳辐射活动。

            • 家园 我是根据氧气的吸收和二氧化碳那个最小峰吸收推测的

              由于这张太阳辐射频谱吸收图表没有给出实验的各种气体的浓度,我采用空气的数值作为内标参照得出这个结论,所以我用了假定浓度为385ppm这个说法。

              可惜我没法找到地球辐射频谱吸收图表,可能是地面物理条件千差万别,不好平均化。

              在太阳辐射能谱区,2-3微米段的能量本身就很小,微波段几乎为零,二氧化碳吸收可能已经饱和;而地球辐射能谱区在15微米处二氧化碳可获得随浓度增长而增加的能量吸收。

              但是如同我指出的人工二氧化碳浓度极限值是600ppm,目前的3.6%贡献值充其量上升到7.2%而已。而将地球上所有可开采的化石燃料耗尽是不可能的,因为这意味着开采工作条件更恶劣,采矿工死亡率更高。

              同时要看到co2本身并不是有害气体. 近年来全球co2含量增加对全球粮食工业带来的贡献也是不能抹杀的.

              同意你对二氧化碳的看法。我认为人类耗能水平不会下降反而上升,只是人类不再用储存的太阳能(化石燃料)而是新鲜的太阳能(光伏,风力和水力)。

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