Up 「温室効果」の見積もり 作成: 2022-07-04
更新: 2022-08-27

    「地球の熱収支」が，つぎのように考えられている：
    • 太陽放射の地球入射 100 に対し，反射 30, 吸収 70
    • 吸収した分だけ放射 : 70

    地球の熱吸収は，2.40 × 102 J/(秒･ｍ2)：
      地球に入射する太陽放射エネルギーは：
        1.37 × 103 J/(秒･ｍ2)
      これの 70/100 倍は，
        1.37 × 103 × 0.7 = 2.40 × 102 J/(秒･ｍ2)
    地球の熱放射は，「吸収した分だけ放射」なので， 2.40 × 102 J/(秒･ｍ2)。

    この熱放射を「黒体放射」とみなして，ステファン・ボルツマンの法則
      E = σＴ4
      σ = 5.67 x 10-8　(J/(秒･ｍ2･K4))
    を適用すると，地球の温度 (地表温度) が −18 ℃ になる：
      2.40 × 102 = σＴ4 = 5.67 x 10-8 Ｔ4
      Ｔ4 ＝ (2.40 × 102) / (5.67 x 10-8) = 4.23×109 K4
      Ｔ = 255 K = (255 - 273) ℃ = −18 ℃


    しかし実際の地表温度は，気象学者によれば平均して 15°C。
    そこで，気象学者は15°C と −18 ℃ の差が何であるかを考える。
    そして導き出したのが，「温室効果」「温室効果ガス」。


高度と気温, 温室効果ガス濃度の対応
Wijngaarden & Happer (2020), p.3


地球の熱放射スペクトルに示される温室効果ガスの効果
Wijngaarden & Happer (2020), p.13
Koonin (2021), p.80
横軸は周波数，縦軸は放射量
青のなめらかな曲線は，大気が無い場合
緑は，温室効果ガスから CO2 を除いた場合
黒は，温室効果ガスがすべて揃った場合
赤は，CO2 の濃度をいまの２倍にした場合 (黒とさほど変わらず)


    上のグラフの黒と赤の関係が示すように，温室効果ガスは
      増えた割合に見合って気温が上がる
      減った割合に見合って気温が下がる
    というものではない    。

  • 引用/参考文献
    • Wijngaarden,W.A. & Happer,W. (2020) : Dependence of Earth's Thermal Radiation on Five Most Abundant Greenhouse Gases
        https://arxiv.org/pdf/2006.03098.pdf
    • Koonin, Steven E. : Unsettled: What Climate Science Tells Us, What It Doesn't, and Why It Matters
      • BenBella Books, 2021.
      • 三木俊哉[訳]『気候変動の真実　科学は何を語り、何を語っていないか？』, 日経ＢＰ, 2022.

  • 参考Webサイト