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온실효과

Greenhouse effect
"지구의 난방"은 여기로 방향을 바꿉니다.기타 용도는 온실(동음이의)을 참조하십시오.지구 표면의 일반적인 가열 또는 냉각에 대해서는 지구의 에너지 예산을 참조하십시오.지구 내부 난방에 대해서는 지구 내부 난방 예산을 참조하십시오.Supreme Court 이론은 온실효과(United States Supreme Court)를 참조합니다.
온실가스는 햇빛이 대기를 통과하여 지구를 뜨겁게 달구도록 해주지만, 지구가 방출하는 장파 복사(열)의 일부를 흡수하고 방향을 바꾸게 해줍니다.
에너지는 태양으로부터 흘러내리고 지구와 대기로부터 위로 흐릅니다.온실가스가 지구 표면에서 방출되는 방사선을 차단하면 방사선이 우주로 빠져나가는 것을 막아 표면 온도가 약 33°C(59°F) 상승합니다.

온실 효과는 한 행성의 대기에 있는 온실 가스가 그 행성의 표면에서 방출되는 열 중 일부가 그 행성의 표면에 쌓이게 할 때 발생합니다.이 과정은 별들이 온실가스를 통과하는 단파 복사를 방출하지만, 행성들은 온실가스에 의해 부분적으로 흡수되는 장파 복사를 방출하기 때문에 일어납니다.이 차이는 행성이 숙주 별에 의해 따뜻해지는 반응으로 열을 식힐 수 있는 속도를 감소시킵니다.온실가스를 더하면 행성이 우주로 방사하는 비율이 감소하여 평균 표면 온도가 높아집니다.

지구의 평균 표면 온도는 온실 효과가 없는 경우 약 -18°C(-0.4°F)가 될 것이며,[1][2] 이는 지구의 20세기 평균인 약 14°C(57°F) 또는 더 최근 평균인 약 15°C(59°F)와 비교됩니다.[3][4]자연적으로 존재하는 온실가스뿐만 아니라 화석연료를 태우는 것은 대기 중에 이산화탄소와 메탄의 양을 증가시킵니다.[5][6]그 결과 산업혁명 이후 약 1.2°C(2.2°F)의 지구온난화가 발생하여 1981년 이후 10년마다 지구 평균 표면온도가 0.18°C(0.32°F)의 속도로 증가하고 있습니다.[7][8]

태양과 지구에 의해 방출되는 방사선의 파장은 표면 온도가 다르기 때문에 다릅니다.태양의 표면 온도는 5,500 °C (9,900 °F)이므로 에너지의 대부분은 근적외선 및 가시광선 파장의 단파 복사로 방출됩니다.대조적으로, 지구의 표면은 훨씬 낮은 온도를 가지고 있어서 중적외선 파장과 원적외선 파장(때로는 열복사 또는 복사열이라고도 함)[6]의 장파 복사를 방출합니다.가스는 장파 복사를 흡수한다면 온실가스입니다.지구 대기는 유입되는 단파 복사량의 23%만 흡수하지만 지표면에서 방출되는 장파 복사량의 90%는 흡수해 에너지가 축적되고 지구 표면이 따뜻해집니다.[9]

용어.

온실 효과라는 용어는 온실에 비유된 것에서 유래합니다.온실과 온실 효과는 모두 햇빛으로부터 열을 유지하는 방식으로 작동하지만, 열을 유지하는 방식은 다릅니다.온실은 주로 대류(공기의 이동)를 막음으로써 열을 유지합니다.[10][11]반대로 온실 효과는 공기를 통한 복사 전달을 제한하고 열이 우주로 빠져나가는 속도를 줄임으로써 열을 유지합니다.[5]

발견 및 조사

참고 항목:기후변화과학사

온실 효과의 존재는 그렇게 이름 붙이지는 않았지만, 1824년 Joseph Fourier에 의해 일찍이 제안되었습니다.[12]주장과 증거는 1827년과 1838년 클로드 푸일렛에 의해 더욱 강화되었습니다.1856년 유니스 뉴턴 푸트는 태양의 온난화 효과가 수증기가 있는 공기가 건조한 공기보다 더 크다는 것을 증명했고, 이산화탄소가 있을 때 그 효과는 더 크다고 밝혔습니다.그녀는 "그 가스의 대기는 우리 지구에 높은 온도를 줄 것입니다"라고 결론지었습니다.[13][14]

존 틴달은 다양한 기체와 증기의 적외선 흡수와 방출을 측정한 최초의 사람이었습니다.1859년부터, 그는 그 효과가 대기의 아주 적은 비율에 의한 것이며, 주요 가스들은 아무런 영향을 미치지 않았고, 많은 양의 탄화수소와 이산화탄소가 상당한 영향을 미쳤지만, 수증기에 의한 것이라는 것을 보여주었습니다.[15]그 효과는 1896년 스반테 아레니우스에 의해 더욱 완전하게 정량화되었습니다. 스반테 아레니우스는 지구 온난화에 대해 가정적으로 이산화탄소가 두 배로 증가하는 것으로 인해 처음으로 정량적 예측을 했습니다.[16]온실이라는 용어는 1901년 닐스 구스타프 에크홀름에 의해 처음으로 이 현상에 적용되었습니다.[17][18]

유니스 뉴턴 푸트는 1856년 이산화탄소의 열 포착 효과를 알아보며 행성에 미치는 영향을 높이 평가했습니다.[19]
온실 효과와 기후에 미치는 영향은 1912년 대중 역학 기사에서 간결하게 기술되어 일반 대중이 읽을 수 있습니다.

측정.

CO가2 온실효과를 일으키는 방법.

물질은 온도의 4제곱에 정비례하는 양의 열복사를 방출합니다.지구 표면에서 방출되는 방사선의 일부는 온실가스와 구름에 흡수됩니다.이 흡수가 없다면 지구 표면의 평균 온도는 -18 °C(-0.4 °F)가 될 것입니다.그러나 일부 방사선이 흡수되기 때문에 지구의 평균 표면 온도는 약 15°C(59°F)입니다.따라서 지구의 온실 효과는 33°C(59°F)의 온도 변화로 측정될 수 있습니다.

열복사는 일반적으로 제곱미터당 와트(W/m2) 단위로 전달되는 에너지의 양에 따라 특징지어집니다.과학자들은 또한 우주에 도달하는 것보다 얼마나 많은 긴파열복사가 지구 표면을 떠나는지에 따라 온실효과를 측정합니다.[20]: 968 [20]: 934 [21][22][23]현재 장파 복사는 평균 398 W/m의2 속도로 표면을 떠나지만 우주에는 239 W/m만2 도달합니다.따라서 지구의 온실 효과는 159 W/m의2 에너지 흐름 변화로도 측정할 수 있습니다.[20]: 968 [20]: 934 온실 효과는 지구 표면을 떠나 우주에 도달하지 못하는 장파열복사의 비율(0.40) 또는 백분율(40%)로 표현될 수 있습니다.[20]: 968 [21][24]

온실효과가 온도변화로 나타나든, 장파열복사의 변화로 나타나든, 동일한 영향을 측정하고 있습니다.[21]

에너지 균형 및 온도

들어오는 단파 복사

지구 대기의 정상부와 해수면의 직사광선에 대한 태양 복사 스펙트럼

더 뜨거운 물질은 더 짧은 파장의 방사선을 방출합니다.그 결과 태양은 단파 복사를 태양광으로 방출하고, 지구와 대기는 장파 복사를 방출합니다.햇빛은 자외선, 가시광선, 근적외선을 포함합니다.[25]: 2251

햇빛은 지구와 대기에 의해 반사되고 흡수됩니다.대기와 구름은 약 23%를 반사하고 23%를 흡수합니다.표면은 7%를 반사하고 48%[9]를 흡수합니다.전체적으로 지구는 들어오는 햇빛의 약 30%를 반사하고 [26][27]나머지는 흡수합니다(240 W/m2).[20]: 934

발신 장파 복사

주파수에 따른 외부방사선과 온실효과

지구와 대기는 열적외선 또는 지상 방사선으로도 알려진 장파 복사를 방출합니다.[25]: 2251 비공식적으로 장파 복사는 때때로 열 복사라고 불립니다.나가는 장파 복사(OLR)는 지구와 대기권에서 대기권을 통과하여 우주로 들어오는 복사입니다.

온실 효과는 주파수(또는 파장)의 함수로서 지구의 나가는 장파 복사의 그래프에서 직접 볼 수 있습니다.지구 표면에서 방출되는 장파 복사 곡선과 나가는 장파 복사 곡선 사이의 면적은 온실 효과의 크기를 나타냅니다.[23]

서로 다른 물질은 서로 다른 주파수에서 공간에 도달하는 방사선 에너지를 감소시키는 역할을 하며, 일부 주파수의 경우 여러 물질이 역할을 합니다.[22]이산화탄소는 약 667 cm−1 (15 마이크론 파장에 해당)에서 방출되는 방사선의 감소(및 온실 효과의 관련 상승)에 책임이 있는 것으로 알려져 있습니다.[28]

온실가스가 있는 대기의 각 층은 하부 층에서 위쪽으로 방사되는 일부 장파 복사를 흡수합니다.또한 흡수한 양과 균형을 이루면서 위쪽과 아래쪽의 모든 방향으로 장파 복사를 방출합니다.이로 인해 복사열 손실이 적고 보온성이 높아집니다.가스의 농도가 증가하면 흡수량과 방출량이 증가하여 표면과 아래 층에 더 많은 열이 유지됩니다.[29]

유효온도

주어진 양의 열복사를 방출하기 위해 필요한 온도.

행성이 방출하는 장파 복사의 힘은 행성의 유효 온도에 해당합니다.유효 온도는 균일한 온도를 가진 행성이 같은 양의 에너지를 방출하기 위해 가져야 할 온도입니다.

이 개념은 우주로 방출되는 장파 복사의 양과 표면에서 방출되는 장파 복사의 양을 비교하는 데 사용할 수 있습니다.

  • 우주에 대한 방출: 우주에 대한 장파 복사 방출을 기준으로 지구의 전체 유효 온도는 -18°C (0°F)입니다.[30][29]
  • 지표면으로부터의 배출: 지표면으로부터의 열 배출을 기준으로 할 때, 지구의 유효 지표면 온도는 약 16°C(61°F)로 [20]: 934 지구의 전체 유효 온도보다 34°C(61°F) 더 높습니다.

지구의 표면 온도는 종종 평균 근표면 대기 온도로 보고됩니다.이것은 유효 표면 온도보다 약간 낮은 [4][31]약 15°C(59°F)입니다.이 값은 지구의 전체 유효 온도보다 33°C(59°F) 더 높습니다.

에너지 플럭스

에너지 플럭스는 단위 면적당 에너지 흐름의 비율입니다.에너지 플럭스는 1초에 1제곱미터를 통과하는 에너지 줄의 수인 W/m2 단위로 표시됩니다.기후에 대한 높은 수준의 논의에서 인용되는 대부분의 플럭스는 지구 전체의 에너지 흐름이며, 이는 지구의 표면적인 5.1×1014 m2 (5.1×1082 km; 2.0×108 sq mi)로 나눈 값입니다.[32]

복사 전달은 지구와 우주의 나머지 부분 사이에 에너지를 교환할 수 있는 유일한 과정이기 때문에 지구에 도착하고 지구를 떠나는 복사의 흐름은 중요합니다.[33]: 145

복사수지

행성의 온도는 들어오는 복사선과 나가는 복사선 사이의 균형에 달려 있습니다.만약 들어오는 방사선이 나가는 방사선을 초과한다면, 행성은 따뜻해질 것입니다.만약 나가는 방사선이 들어오는 방사선을 초과한다면, 행성은 냉각될 것입니다.행성은 복사 평형 상태로 가는 경향이 있는데, 복사의 힘은 흡수된 복사의 힘과 같습니다.[34]

지구의 에너지 불균형은 지구의 표면이나 대기에 의해 흡수되는 들어오는 햇빛의 힘이 우주로 방출되는 나가는 장파 복사의 힘을 초과하는 양입니다.에너지 불균형은 표면 온도를 움직이는 기본적인 측정입니다.[35]유엔의 발표는 "EEI는 지속적인 지구 온난화와 기후 변화의 전망을 정의하는 가장 중요한 숫자입니다."[36]라고 말합니다.한 연구는 "EI의 절대값은 지구 기후 변화의 상태를 정의하는 가장 기본적인 지표를 나타냅니다."라고 주장합니다.[37]

지구의 에너지 불균형(EEI)은 2015년경 기준 약 0.7 W/m로2 지구 전체가 열에너지를 축적하고 있으며 점점 온난화되는 과정에 있음을 나타냅니다.[20]: 934

보유 에너지의 90% 이상은 해양을 따뜻하게 하는데 사용되며, 훨씬 적은 양이 육지, 대기, 얼음을 데우는데 사용됩니다.[38]

실제 지구의 장파 복사의 상승 흐름과 온실가스와 구름이 제거되거나 장파 복사 흡수 능력을 상실하는 가상 시나리오에서 지구의 알베도(즉, 햇빛의 반사/흡수)를 변경하지 않는 경우의 비교.맨 위는 대기권 상단(TOA)에서 측정한 지구의 난방과 냉방의 균형을 보여줍니다.패널(a)은 적극적인 온실 효과와 함께 실제 상황을 보여줍니다.[39]패널(b)은 흡수가 멈춘 직후의 상황을 보여줍니다. 표면에서 방출되는 모든 장파 복사가 공간에 도달합니다. (공간으로 방출되는 장파 복사를 통해) 냉각이 (태양광에서) 온난화보다 더 많을 것입니다.이러한 불균형은 급격한 온도 하락으로 이어질 것입니다.패널(c)은 표면이 흡수된 태양광의 에너지 흐름과 일치할 만큼 충분한 장파 복사만 방출할 수 있도록 충분히 냉각된 후 최종적으로 안정된 정상 상태를 보여줍니다.[39]

주야간 주기

단순한 사진은 안정적인 상태를 가정하지만, 실제 세계에서는 낮/밤(일주) 주기와 계절적 주기 및 기상 방해는 문제를 복잡하게 만듭니다.태양열 난방은 낮에만 적용됩니다.밤에는 대기가 다소 냉각되지만, 기후 시스템의 열 관성이 낮과 밤 모두 변화하고 더 긴 기간 동안 변화하기 때문에 크게 냉각되지는 않습니다.[40]일교차 온도 변화는 대기의 높이에 따라 감소합니다.

단순화 모델

우주와 대기, 지구 표면 사이에 에너지가 흐르고 대기 중의 온실가스가 복사열을 흡수하고 방출하여 지구의 에너지 균형에 영향을 미칩니다.2007년 기준 데이터.

온실 효과가 어떻게 발생하고 이것이 지표면 온도에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 단순화된 모델이 사용되기도 합니다.

대기층 모형

공기가 지면과 공간과 복사를 교환하는 단일 균일층인 것처럼 처리하는 단순화된 모델에서 온실효과가 발생한다고 볼 수 있습니다.[41]조금 더 복잡한 모델은 층을 추가하거나 대류를 도입합니다.[42]

등가방출고도

한 가지 간단한 방법은 대기 온도가 행성 방출에 대한 전체 유효 온도와 동일한 고도 {\ T_ {eff에서 방출되는 모든 장파 복사를 취급하는 것입니다[43] 일부 저자는 이 고도를 유효 복사 레벨(ERL)이라고 부르며 CO2 개념이라고 제안합니다.ntration이 증가하면 ERL이 상승해야 동일한 CO2 질량을 해당 수준 이상으로 유지할 수 있습니다.[44]

이 접근법은 방출 고도에 따른 방사선 파장의 변화를 고려하는 것보다 정확도가 떨어집니다.그러나 온실 효과에 대한 단순한 이해를 지원하는 데 유용할 수 있습니다.[43]예를 들어, 온실가스 농도가 증가함에 따라 온실효과가 증가하는 방식을 설명하는 데 사용될 수 있습니다.[45][44][46]

지구의 전체 등가 방출 고도는 23 m(75 ft)/decade의 추세로 증가하고 있으며, 이는 1979-2011년 동안 0.12 °C(0.22 °F)/decade의 지구 평균 표면 온난화와 일치한다고 합니다.[43]

경과율효과

경과율

대기의 낮은 부분인 대류권에서 대기 온도는 고도가 증가함에 따라 감소합니다.온도가 고도에 따라 변하는 비율을 경과율이라고 합니다.[47]

지구에서는 대기 온도가 약 6.5°C/km(3.6) 감소합니다.평균적으로 1000ft당 °F)이지만, 이는 다양합니다.[47]

대류에 의해 온도가 떨어집니다.표면에 의해 따뜻해진 공기가 상승합니다.공기가 상승하면서 공기는 팽창하고 냉각됩니다.동시에 다른 공기가 하강하고, 압축하고, 따뜻해집니다.이 프로세스는 대기 내에서 수직 온도 구배를 생성합니다.[47]

이 수직 온도 기울기는 온실 효과에 필수적입니다.대기 온도가 고도에 따라 변하지 않고 지표면 온도와 동일하게 유지되는 경과율이 0인 경우 온실 효과는 없을 것입니다(즉, 그 값이 0이 될 것입니다).[48]

배출온도 및 고도

열복사가 방출된 온도는 특정 파동수에서의 세기와 흑체 방출 곡선의 세기를 비교함으로써 결정할 수 있습니다.차트에서 방출 온도 범위는min T와s T 사이입니다. "파수"는 주파수를 빛의 속도로 나눈 값입니다.

온실가스는 지구 표면 근처의 대기를 장파 복사에 대해 대부분 불투명하게 만듭니다.대기는 더 높은 고도에서만 장파 복사에 투명해지는데, 공기의 밀도가 낮고 수증기가 적으며, 흡수선의 압력이 낮아지면 가스 분자가 흡수할 수 있는 파장이 제한됩니다.[49][33]

주어진 파장에서 우주에 도달하는 장파 복사는 대기의 특정 복사층에 의해 방출됩니다.방출된 방사선의 세기는 해당 층 내의 가중 평균 공기 온도에 의해 결정됩니다.따라서 우주로 방출되는 방사선의 특정 파장에 대해 관련 유효 방출 온도(또는 밝기 온도)가 있습니다.[50][33]

방사선의 주어진 파장은 방사선 층 내의 고도의 가중 평균인 유효 방출 고도를 갖는다고도 할 수 있습니다.

유효 방출 온도와 고도는 파장(또는 주파수)에 따라 다릅니다.이 현상은 우주로 방출되는 방사선의 플롯을 조사함으로써 알 수 있습니다.[50]

온실가스 및 경과율

지표면 근처의 밀집된 공기에 있는 온실가스(GHG)는 따뜻한 지표면에서 방출되는 장파 복사의 대부분을 차단합니다.더 높은 고도에서 희박한 공기(환경 소멸률 때문에 더 시원함)의 온실가스는 표면 방출보다 낮은 비율로 장파 복사를 우주로 방출합니다.

지구 표면은 4 ~ 100 마이크론 범위의 파장을 가진 장파 복사를 방사합니다.[51]들어오는 태양 복사에 대해 대체로 투명했던 온실가스는 이 범위의 일부 파장에 대해 더 흡수력이 높습니다.[51]

지구 표면 근처의 대기는 장파 복사에 대해 대체로 불투명하며 표면에서의 열 손실은 대부분 증발과 대류에 의해 발생합니다.그러나 중요한 온실 가스인 수증기의 농도가 감소하기 때문에 복사 에너지 손실은 대기 중에서 점점 더 중요해집니다.

우주로 향하는 장파 복사를 지표면 자체에서 오는 것으로 생각하기보다는, 이 나가는 복사를 지표면에 효과적으로 결합된 중층권의 층에 의해 방출되는 것으로 생각하는 것이 더 현실적입니다.이 두 위치 사이의 온도 차이는 표면 배출과 우주 배출의 차이를 설명합니다. 즉, 온실 효과를 설명합니다.[52][46]

온실가스

주요 기사 : 온실가스
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다양한 파장의 전자기파에서 대기의 흡수와 산란.이산화탄소의 가장 큰 흡수 대역은 지상으로부터의 열 방출에서 최대치와 멀지 않으며, 부분적으로 물의 투명도의 창을 닫아서 이산화탄소의 주요한 열 포획 효과를 설명합니다.

온실가스(GHG)는 행성의 대기 밖으로 장파 복사의 흐름을 방해함으로써 열을 붙잡는데 기여하는 가스입니다.온실가스는 지구의 에너지 예산에서 온실효과의 대부분을 차지합니다.[53]

적외선 활성 가스

장파 복사를 흡수하고 방출할 수 있는 가스는 적외선이 활성화되어[54] 온실가스로 작용한다고 합니다.

분자가 서로 다른 두 개의 원자(일산화탄소, CO 등)를 갖는 대부분의 가스 및 세 개 이상의 원자를 갖는 모든 가스(다음을 포함함)HO2 및 CO2)는 적외선 활성이며 온실가스로 작용합니다.(기술적으로는, 이 분자들이 진동할 때, 그 진동들이 분자 쌍극자 모멘트, 즉 전하 분포의 비대칭성을 변화시키기 때문입니다.적외선 분광기 참조).[53]

한 개의 원자(아르곤, Ar 등)만 있거나 두 개의 동일한 원자(질소, N
2, 산소, O
2 등)를 가진 가스는 적외선 활성이 아닙니다.이들은 장파 복사에 투명하며, 실용적인 목적을 위해 장파 복사를 흡수하거나 방출하지 않습니다.(이것은 분자가 대칭이므로 쌍극자 모멘트를 갖지 않기 때문입니다.)이러한 가스는 건조한 대기의 99% 이상을 차지합니다.[53]

흡수배출

온실가스는 특정 파장 범위(스펙트럼 라인 또는 밴드로 구성됨) 내에서 장파 복사를 흡수하고 방출합니다.[53]

온실가스가 방사선을 흡수하면 획득한 에너지를 열에너지(즉, 가스 분자의 운동에너지)로 주변 공기에 분배합니다.에너지는 분자 충돌을 통해 온실가스 분자에서 다른 분자로 전달됩니다.[55]

때때로 언급되는 것과는 반대로, 온실가스는 광자가 흡수된 후에 "다시 방출"하지 않습니다.각 분자는 초당 수십억 개의 충돌을 경험하기 때문에, 온실가스 분자가 광자를 흡수하여 받는 에너지는 새로운 광자가 방출될 기회가 생기기 전에 다른 분자로 재배포됩니다.[55]

별도의 공정에서 온실가스는 대기 온도에 따라 결정되는 속도로 장파 복사를 방출합니다.이 열에너지는 다른 온실가스 분자에 흡수되거나 대기를 떠나 냉각됩니다.[55]

다양한 가스의 기여

수증기와 이산화탄소의 장파 흡수 계수지구 표면이 강하게 방출하는 15 마이크론에 가까운 파장의 경우2, CO는 수증기보다 훨씬 더 강한 흡수체입니다.

지구 전체의 온실 효과에 대한 기여도에 따라 4가지 주요 온실 가스는 다음과 같습니다.[56][57]

각 가스에 특정 비율을 할당하는 것은 가스의 흡수 대역과 방출 대역이 겹치기 때문에 실용적이지 않습니다(따라서 위의 범위).물 분자는 대기 중에 평균 8일에서 10일 정도만 머무르는데, 이것은 어떤 특정한 시간과 장소에서 구름과 습도로부터의 기여도의 높은 변동성에 해당합니다.[58]: 1–41

아산화질소(NO2), 과불화탄소(PFCs), 클로로플루오로카본(CFCs), 수소불화탄소(HFCs), 육불화황(SF6) 등 온실 효과에 기여하는 다른 영향력 있는 가스들이 있습니다.[58]: AVII-60 이 가스들은 대부분 인간의 활동을 통해 만들어지기 때문에 기후 변화에 중요한 역할을 해왔습니다.

대기 가스는 일부 파장의 에너지만 흡수할 뿐 다른 것들에는 투명합니다.수증기(파란 피크)와 이산화탄소(분홍 피크)의 흡수 패턴은 일부 파장에서 겹칩니다.([59]일러스트 NASA, 로버트 로드)

농도변화

추가 정보: 지구 대기 중의 이산화탄소

온실가스의 농도는 일반적으로 부피에 따라 백만분의 일(ppm) 또는 십억분의 일(ppb)로 측정됩니다.CO2 농도가 420ppm이면 공기 분자 100만 개 중 420개가 CO2 분자라는 것을 의미합니다.

온실가스 농도는 1750년부터 2019년까지 다음과 같이 변화했습니다.[60]

  • 이산화탄소(CO2)는 278.3~409.9ppm으로 47% 증가했습니다.
  • 메탄(CH4), 729.2~1866.3ppb, 156% 상승
  • 아산화질소(NO2), 270.1~332.1ppb, 23% 상승

복사효과

공기에 미치는 영향:공기는 잠열(부유한 수증기가 물방울로 응축되어 열을 방출함), 열(따뜻한 공기가 아래에서 상승함), 햇빛이 대기 중에 흡수됨으로써 따뜻해집니다.[6]공기는 장파열복사를 방출하는 온실가스와 구름에 의해 복사열로 냉각됩니다.대류권 내에서 온실가스는 일반적으로 공기에 순냉각 효과를 가져 흡수하는 것보다 더 많은 열복사를 방출합니다.공기의 온난화와 냉각이 평균적으로 잘 균형을 이루어 대기가 대략적으로 안정적인 평균 온도를 유지합니다.[33]: 139 [61]

지표면 냉각에 미치는 영향 : 장파 복사는 대기 중의 흡수와 방출에 의해 상하 방향으로 흐릅니다.이러한 상쇄 에너지 흐름은 복사 표면 냉각을 감소시킵니다(순상향 복사 에너지 흐름).잠열 수송 및 열은 이러한 감소를 부분적으로 보상하는 비 복사 표면 냉각을 제공하지만, 주어진 표면 온도에 대해 표면 냉각의 순 감소가 여전히 존재합니다.[33]: 139 [61]

TOA 에너지 균형에 미치는 영향:온실가스는 주어진 지표면 온도에 대해 우주로 방출되는 장파 복사의 흐름을 줄임으로써 대기권 상단부(TOA) 에너지 예산에 영향을 미칩니다.따라서 온실가스는 TOA에서의 에너지 균형을 변화시킵니다.이것은 우주로 방출되는 나가는 에너지가 햇빛으로부터 들어오는 에너지의 균형을 맞추기 위해서 표면 온도가 행성의 유효 온도보다 더 높아야 한다는 것을 의미합니다.[33]: 139 [61]온실가스의 온난화 효과에 대해 추론할 때는 (표면 에너지 예산보다는) 대기오염방지(TOA) 에너지 예산에 초점을 맞추는 것이 중요합니다.[62]: 414

(a) 상승 복사열 흐름과 상승/하강 복사열 흐름, (b) 상승 비복사열 흐름(잠열 및 열), (c) 각 고도에서의 대기 가열과 냉각의 균형, (d) 대기의 온도 프로파일을 나타내는 지구 대기의 열 흐름.

구름과 에어로졸

구름과 에어로졸은 햇빛을 다시 우주로 반사시키는 것과 관련된 냉각 효과와 열복사를 잡는 것과 관련된 온난화 효과를 모두 가지고 있습니다.

구름

주요 기사:클라우드 포싱

평균적으로 구름은 강력한 순냉각 효과를 가지고 있습니다.그러나 냉각 및 온난화 효과의 혼합은 특정 구름의 세부적인 특성(종류, 높이 및 광학적 특성 포함)에 따라 달라집니다.[63]얇은 회오리 구름은 순 온난화 효과를 가질 수 있습니다.구름은 적외선을 흡수하고 방출하여 대기의 복사 특성에 영향을 줄 수 있습니다.[64]

구름에는 액체 구름, 혼상 구름, 얼음 구름이 포함됩니다.액체 구름은 낮은 구름이며 음의 복사 힘을 가지고 있습니다.혼상운은 액체 상태의 물과 고체 얼음이 영하의 온도에서 공존하는 구름으로, 복사 특성(광학적 깊이 또는 광학적 두께)은 액체 함량에 의해 상당한 영향을 받습니다.얼음 구름은 높은 구름이며 복사력은 얼음 결정 수 농도, 구름 두께 및 얼음 물 함량에 따라 달라집니다.[citation needed]

액체 구름의 복사 특성은 구름의 액체 물 함량 및 구름 방울 크기 분포와 같은 구름의 물리적 특성에 크게 의존합니다.액체 상태의 물 함량이 높고 물방울 크기가 작은 액체 구름은 더 강한 음의 복사력을 갖게 됩니다.구름의 액체 내용물은 대개 지표와 대기 순환과 관련이 있습니다.따뜻한 바다 위의 대기는 보통 수증기로 풍부하며 따라서 액체 구름은 더 많은 액체 수분을 포함합니다.습한 공기 흐름이 구름 속에 모여 강한 상승 기류를 형성하면 수분 함량이 훨씬 높아질 수 있습니다.에어로졸은 구름 방울 크기 분포에 영향을 미칠 것입니다.예를 들어, 에어로졸이 많은 오염된 공업 지역에서는 액체 구름의 물방울이 작은 경우가 많습니다.[citation needed]

혼합된 위상 구름에는 음의 복사 강제력이 있습니다.혼합상 구름의 복사 강제력은 액체 구름보다 불확실성이 큽니다.한 가지 이유는 액체와 고체 물의 공존 때문에 미시물리학이 훨씬 더 복잡하기 때문입니다.예를 들어, Wegener-Bergeron-Findeisen 과정은 많은 양의 물방울을 고갈시키고 짧은 시간 안에 작은 얼음 결정을 큰 결정으로 확대시킬 수 있습니다.Hallett-Mossop 공정은[65] 큰 얼음 결정과 충돌할 때 액체 방울들을 산산조각 내고 많은 작은 얼음 조각들로 얼게 될 것입니다.작은 얼음 결정이 큰 물방울에 비해 훨씬 더 많은 태양 빛을 반사하고 더 큰 음의 복사 힘을 생성할 수 있기 때문에 구름 복사 특성은 이러한 과정 동안 극적으로 변할 수 있습니다.[citation needed]

회오리 구름은 구름의 두께에 따라 온실 효과를 향상시키거나 감소시킬 수 있습니다.[66]얇은 회오리는 보통 양의 복사 강제력을 가지고 있고 두꺼운 회오리는 음의 복사 강제력을 가지고 있는 것으로 여겨집니다.[67]얼음물 함량과 얼음 크기 분포는 순환 복사 특성도 결정합니다.얼음물 함량이 높을수록, 회오리는 냉각 효과를 더 많이 가집니다.구름 얼음물 함량이 같을 때 얼음 결정이 더 작은 회오리는 얼음 결정이 더 적은 회오리에 비해 냉각 효과가 더 큽니다.[citation needed]

에어로졸

대기 에어로졸의 주요 공급원은 천연 공급원과 인위적 공급원 두 가지입니다.[68]에어로졸의 자연적인 공급원은 사막의 먼지, 천일염, 화산재, 식물의 휘발성 유기 화합물(VOC), 산불의 연기 등이 있습니다.인간의 활동에서 발생하는 에어로졸에는 화석 연료 연소, 삼림 벌채 화재, 농업 폐기물 연소 등이 포함됩니다.산업화 이전부터 인위적인 에어로졸의 양이 급격히 증가하고 있으며, 이는 지구 대기 오염의 주요 원인으로 여겨지고 있습니다.이러한 에어로졸은 화학적 조성과 물리적 특성이 다르기 때문에 지구 기후를 따뜻하게 하거나 시원하게 하기 위해 다양한 복사 강제 효과를 발생시킬 수 있습니다.

대기 에어로졸이 기후에 미치는 영향은 기후 시스템의 복사 강제력과 관련하여 직접적 또는 간접적으로 분류될 수 있습니다.에어로졸은 대기 중의 태양과 적외선을 직접 산란하고 흡수할 수 있으므로 지구 기후 시스템에 직접적인 복사력을 부여합니다.에어로졸은 또한 구름 응축 핵(CCN)으로 작용하여 구름을 형성할 수 있으며, 결과적으로 액체 물, 얼음 및 혼합 상 구름의 형성 및 강수 효율을 변화시켜 구름 특성의 변화와 관련된 간접 복사 강제력을 유발할 수 있습니다.[69][70]

태양 복사를 주로 산란시키는 에어로졸은 태양 복사를 우주로 반사시킬 수 있고, 이것은 지구 기후를 시원하게 만들 것입니다.모든 대기 에어로졸은 들어오는 태양 복사를 산란시킬 수 있는 능력을 가지고 있지만, 태양 복사를 흡수할 수 있는 에어로졸은 몇 가지 종류에 불과합니다.여기에는 블랙카본(BC), 유기탄소(OC), 광물성 분진 등이 포함되어 무시할 수 없는 온난화 효과를 유도할 수 있습니다.[71]블랙카본의 배출은 중국과 인도와 같은 개발도상국에서 중요합니다.블랙 카본은 장거리 운송이 가능하며 도중에 다른 에어로졸과 혼합됩니다.태양 흡수 효율은 황산염에 대한 검은 탄소의 비율과 양의 상관 관계를 갖습니다.[72]

입자 크기와 혼합 비율은 BC의 흡수 효율을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 BC의 수명에도 영향을 미칩니다.눈과 얼음의 표면 알베도는 흡수성 에어로졸의 침착으로 인해 감소될 수 있고, 이것은 또한 난방 효과를 야기할 것입니다.[73]높은 고도에서 블랙 카본의 가열 효과는 스노우팩과 빙하가 녹는 데 이산화탄소만큼 중요할 수 있습니다.[74]이러한 흡수 에어로졸 외에도 성층권 에어로졸은 표면에 도달하는 장파 복사를 증가시키고 나가는 장파 복사를 감소시킴으로써 국부적인 온난화를 유도할 수 있음이 밝혀졌습니다.[75]

기후변화에서의 역할

주요 기사:기후변화와 지구에너지 예산
참고 항목:기후변화에 미치는 온실효과의 예시적 모델
지구의 난방 속도(그래프)는 향상된 온실 효과를 포함한 요인의 결과입니다.[76]

인간 활동을 통한 온실 효과의 강화는 향상된(또는 인위적인) 온실 효과로 알려져 있습니다.[77]21세기 전반에 걸쳐 ARGO, CERES 및 기타 기구에 의한 측정에서 추론될 뿐만 아니라,[58]: 7–17 인간 활동에 의한 복사 강제력의 증가는 직접적으로 관찰되었으며, [78][79]주로 대기 이산화탄소 수준의 증가에 기인합니다.[80]기후 변화에 관한 정부간 패널의 2014년 평가 보고서에 따르면, "대기 중 이산화탄소, 메탄, 아산화질소의 농도는 적어도 지난 80만 년 동안 전례가 없는 것입니다.그 효과는 다른 인위적인 운전자들의 효과와 함께 기후 시스템 전반에서 감지되었으며 20세기 중반 이후 관측된 온난화의 주요 원인이었을 가능성이 매우 높습니다."[81]

대기 중 이산화탄소가2 풍부한 킬링 곡선.

이산화탄소는2 화석 연료를 태우는 것과 시멘트 생산과 열대 삼림 벌채와 같은 다른 활동들에 의해서 만들어집니다.[82]Mauna Loa 관측소에서 CO를2 측정한 결과, 농도는 1960년 100만 ppm [83]당 약 313 ppm에서 증가했으며, 2013년에는 400 ppm의 대기록을 볼 수 있습니다.[84]현재 관측된 CO의 양은 빙핵 데이터에 의한 지질학적 기록 최대치( ≈300 ppm)를 초과합니다.스반테 아레니우스(Svante Arrhenius)가 1896년 처음 기술한 온실 효과의 특별한 경우인 연소로 생성된 이산화탄소가 지구 기후에 미치는 영향은 캘렌다 효과라고도 불립니다.

지난 800,000년 동안,[86] 빙핵 데이터는 이산화탄소가 180ppm 정도로 낮은 값에서부터 산업화 이전 수준인 270ppm까지 다양했다는 것을 보여줍니다.[87]고생물학자들은 이산화탄소 농도의 변화가 이 기간 동안의 기후 변화에 영향을 미치는 근본적인 요인이라고 생각합니다.[88][89]

기본식

유효온도

주어진 열 복사 흐름은 관련된 유효 복사 온도 또는 유효 온도를 갖습니다.유효 온도는 흑체(완벽한 흡수체/방출체)가 그 정도의 열복사를 방출하기 위해 필요한 온도입니다.[90]따라서, 행성의 전체 유효 온도는 다음과 같이 주어집니다.

여기서 OLR은 우주로 방출되는 나가는 장파 복사의 평균 플럭스(단위 면적당 전력)이고 σ 는 스테판-볼츠만 상수입니다.마찬가지로 표면의 유효 온도는 다음과 같습니다.

여기서 SLR은 지표면에서 방출되는 장파 복사의 평균 플럭스입니다. (OLR은 통상적인 약어입니다.SLR은 표면 방출 장파 복사의 흐름을 나타내는 데 사용되지만, 이에 대한 표준 약어는 없습니다.)[91]

온실효과 측정지표

IPCC는 온실 효과 G를 159 Wm로-2 보고합니다(2015년 발표된 데이터 기준). 여기서 G는 지표면을 떠나는 장파열복사의 흐름에서 우주에 도달하는 장파열복사의 흐름을 뺀 값입니다.[20]: 968 [21][23][22]

또는 온실 효과는 다음과 같이 정의된 정규화된 온실 효과, g ̃를 사용하여 설명될 수 있습니다.

정규화된 온실 효과는 우주에 도달하지 않은 표면에 의해 방출되는 열복사의 양의 비율입니다.2015년 IPCC 번호 기준, g ̃ = 0.40.다시 말해서, 열복사가 표면에서 나오는 것보다 40퍼센트 적게 우주에 도달합니다.[20]: 968 [21][24]

때때로 온실효과는 온도차로 정량화되기도 합니다.이 온도차는 위의 양과 밀접한 관계가 있습니다.

효과를 온도 차이, δ G 로 표현하면 이는 지표면에서의 열복사 방출과 관련된 유효 온도에서 공간으로의 방출과 관련된 유효 온도를 뺀 값입니다.

온실 효과에 대한 비공식적인 논의는 종종 실제 표면 온도를 온실 가스가 없을 경우 지구가 가질 온도와 비교합니다.그러나, 공식적인 기술적 논의에서 온실 효과의 크기를 온도로 정량화하는 경우, 이는 일반적으로 위의 공식을 사용하여 수행됩니다.공식은 실제 표면 온도보다는 유효 표면 온도를 의미하며, 현실을 가상의 상황에 비유하기보다는 표면을 대기의 정상과 비교합니다.[91]

온도 인 δT 는행성의 표면이 행성의 전체 유효 온도보다 얼마나 따뜻한지를 나타냅니다.

복사수지

온실가스는 열복사를 흡수하고 방출하여, 우주에 도달하는 열복사의 양이 지구 표면에서 방출되는 것보다 40% (159 W/m2) 적습니다.2014년 기준 데이터.

지구 대기권 최고 에너지 불균형(TOA)은 들어오는 방사선의 출력이 나가는 방사선의 출력을 초과하는 양입니다.[36]

여기서 ASR은 흡수된 태양 복사의 평균 플럭스입니다.ASR은 다음과 같이 확장될 수 있습니다.

여기서 는 행성의 알베도(반사율)이고 MSI는 대기 꼭대기에서 들어오는 평균 태양 복사 조도입니다.

행성의 복사 평형 온도는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

행성의 온도는 TOA 에너지 불균형이 복사 평형 상태, 즉 = 0 = 0}로 이동하는 경향이 행성이 복사 평형에 있을 때, 행성의 전체 유효 온도는 다음과 같습니다.

따라서 복사 평형의 개념은 행성이 어떤 유효 온도를 가지는 경향이 있는지를 나타내기 때문에 중요합니다.[92][39]

유효 온도인 를 알면 온실 효과의 값을 알 수 있고, 행성의 평균 표면 온도를 알 수 있습니다.

이것이 온실 효과로 알려진 양이 중요한 이유입니다: 그것은 지구의 평균 표면 온도를 결정하는 몇 안 되는 양 중 하나입니다.

온실효과 및 온도

일반적으로 행성은 복사 평형에 가까울 것이며, 들어오는 에너지와 나가는 에너지의 속도가 균형을 이루고 있습니다.이러한 조건에서 행성의 평형 온도는 평균 태양 복사 조도와 행성 알베도(태양이 흡수되지 않고 다시 우주로 반사되는 양)에 의해 결정됩니다.

온실 효과는 지구의 전체 유효 온도보다 얼마나 더 따뜻한지를 측정합니다., 유효 표면 , T 는δ HE{\의 정의를 사용하면

또한 Gorg ̃를 하여 T 와 사이의 관계를 표현할 수 있습니다.

따라서, 다른 모든 것(즉, 이 고정되어 있다면, 더 큰 온실 효과는 더 높은 표면 온도에 해당한다는 원리는 정의상 사실입니다.

온실 효과는 행성이 복사 평형으로 이동하는 경향과 맞물려 행성 전체의 온도에 영향을 미친다는 점에 주목하십시오.[93]

지구 이외의 천체

다양한 천체에[94][95][96] 미치는 온실효과
금성 지구 화성 타이탄
표면 온도 {\T_ { 735K(462°C, 863°F) 288K(15°C, 59°F) 215K(-58°C, -73°F) 94K(-179°C, -290°F)
효과, δ 503K (905°F) 33K (59°F) 6K(11°F) 21K(38°F) GHE;
12K(22°F) GHE+AGHE
압력. 92 atm 1atm 0.0063 atm 1.5 atm
1차 가스 CO2 (0.965)
N2(0.035)		 N2(0.78)
O2(0.21)
Ar (0.009)		 CO2 (0.95)
N2(0.03)
Ar (0.02)		 N2(0.95)
CH4 (~0.05)
미량가스 SO2, Ar H2O, CO2 O2, CO ㅇ2
행성 유효 온도, 232K(-41°C, -42°F) 255K(-18°C, -1°F) 209K(-64°C, -83°F) 73 트로포페우스,
82K 성층권 정지
온실효과, 16000 W/m2 150 W/m2 13 W/m2 2.8 W/m2 GHE;
1.9 W/m2 GHE+AGHE
정규화된 온실효과, ~ 0.99 0.39 0.11 0.63 GHE;
0.42 GHE+AGHE

태양계에서는, 지구와는 별개로, 적어도 두 개의 다른 행성과 달도 온실 효과를 가지고 있습니다.

금성

금성에 미치는 온실 효과는 특히 크며, 표면 온도를 735 K (462 °C; 863 °F)까지 끌어 올립니다.이것은 약 97%의 이산화탄소로 구성된 매우 밀도 높은 대기 때문입니다.[97]

금성은 태양에 약 30% 더 가깝지만 지구보다 햇빛을 덜 흡수하고 따뜻해집니다. 금성은 입사되는 햇빛의 77%를 반사하는 반면 지구는 약 30%를 반사하기 때문입니다.온실 효과가 없을 경우 금성 표면의 온도는 232 K(-41 °C; -42 °F)가 될 것으로 예상됩니다.그러므로, 사람들이 생각하는 것과는 다르게, 태양에 가까이 있는 것이 금성이 지구보다 따뜻한 이유는 아닙니다.[98][99][100]

높은 압력 때문에 금성 대기 중의2 CO는 연속체 흡수(광범위 파장에 걸친 흡수)를 나타내며 지구에서의 흡수와 관련된 대역 내의 흡수에 국한되지 않습니다.[50]

화성

화성은 지구의 약 70배의 이산화탄소를 가지고 있지만,[101] 약 6K (11°F)의 작은 온실 효과만을 경험합니다.[94]수증기가 부족하고 대기가 전반적으로 얇아 온실효과가 작습니다.[102]

지구의 온난화를 예측하는 동일한 복사 전달 계산은 대기 구성을 고려할 때 화성의 온도를 정확하게 설명합니다.[103][104][91]

타이탄

토성의 위성 타이탄은 온실효과와 반온실효과를 동시에 가지고 있습니다.대기 중에 질소(N2), 메탄(CH4), 수소(H2)의 존재는 온실 효과에 기여하여 이러한 가스가 없는 신체의 예상 온도보다 표면 온도를 21K(38°F) 증가시킵니다.[95][105]

기체 N과2 H는2 일반적으로 적외선을 흡수하지 않지만, 이 기체들은 압력에 의한 충돌, 대기의 큰 질량과 두께, 차가운 표면에서 나오는 열복사의 긴 파장으로 인해 타이탄의 열복사를 흡수합니다.[50][95][105]

태양 복사 파장을 흡수하지만 적외선에는 투명한 고고도 연무의 존재는 약 9K(16°F)의 온실 효과에 기여합니다.[95][105]

이 두 효과의 최종 결과는 21 K - 9 K = 12 K (22 °F)의 온난화입니다. 따라서 타이탄의 표면 온도 94 K (- 179 °C; -290 °F)는 대기가 없을 때보다 12 K 더 따뜻합니다.

압력의 영향

단순히 대기 중의 온실가스의 양을 비교하는 것만으로는 서로 다른 물체에 미치는 온실효과의 상대적인 크기를 예측할 수 없습니다.이들 가스의 양 이외의 요인들도 온실 효과의 크기를 결정하는 역할을 하기 때문입니다.

전반적인 대기압은 온실가스의 각 분자가 얼마나 많은 열복사를 흡수할 수 있는지에 영향을 미칩니다.압력이 높으면 흡수량이 많아지고 압력이 낮으면 흡수량이 줄어듭니다.[50]

이것은 스펙트럼 라인의 "압력 확대" 때문입니다.전체 대기압이 높을수록 분자 간 충돌이 발생합니다.충돌은 흡수선의 폭을 넓혀 온실가스가 더 넓은 범위의 파장에 걸쳐 열복사를 흡수할 수 있게 합니다.[62]: 226

지구 표면 근처의 공기에 있는 각각의 분자는 초당 약 70억 번의 충돌을 경험합니다.이 비율은 압력과 온도가 둘 다 낮은 높은 고도에서 더 낮습니다.[106]이는 온실가스가 대기 상층부보다 대기 하층부에서 더 많은 파장을 흡수할 수 있다는 것을 의미합니다.[49][33]

다른 행성에서 압력 확대는 총 대기압이 높으면(금성에서와 같이) 온실가스의 각 분자가 열복사를 포획하는 데 더 효과적이고, 대기압이 낮으면(화성에서와 같이) 열복사를 포획하는 데 더 효과적이지 않다는 것을 의미합니다.[50]

오개념

지구의 전체적인 열 흐름.열(순에너지)은 항상 따뜻한 것에서 차가운 것으로 흐르며, 열역학 제2법칙을 준수합니다.[107](이 열 흐름 다이어그램은 나사의 지구 에너지 예산 다이어그램과 맞먹습니다.자료는 2009년 자료입니다.)

온실 효과가 어떻게 작용하고 온도를 높이는지에 대한 오해가 가끔 있습니다.

표면적인 예산 오류는 일반적인 사고 오류입니다.[62]: 413 CO2 농도가 증가하면 대기를 더 나은 방출원으로 만드는 결과로 지표면으로 향하는 아래쪽 열복사를 증가시켜 온난화를 일으킬 수 있다고 생각하는 것이 포함됩니다.지표면 근처의 대기가 이미 열복사에 대해 거의 불투명하다면, 이는 CO의2 증가가 더 높은 온도로 이어질 수 없음을 의미합니다.하지만 최상의 분위기의 에너지 예산보다 표면 에너지 예산에 초점을 맞춘 것은 잘못입니다.CO의 농도를 높이면 열복사 도달 공간(OLR)을 감소시켜 온난화를 초래하는 TOA 에너지 불균형을 초래하는 경향이는 표면에서 CO의2 농도를 높이면 열복사 도달 공간(OLR)이 감소합니다.Calendar(1938)와 Plass(1959)와 같은 초기 연구자들은 표면 예산에 초점을 맞추었지만, 1960년대 Manabe의 연구는 최상의 대기 에너지 예산의 중요성을 분명히 했습니다.[62]: 414

온실 효과를 믿지 않는 사람들 사이에서, 온실 효과는 열역학 제2법칙을 위반하여 온실 가스가 시원한 대기의 열을 지구의 따뜻한 표면으로 보내는 것을 포함한다는 오류가 있습니다.[107][108]하지만 이 생각은 오해를 반영한 것입니다.방사선 열 흐름은 양방향으로 방사선의 흐름을 고려한 후의 순 에너지 흐름입니다.[93]복사열 흐름은 지표면에서 대기와 공간으로 향하는 방향으로 발생하는데,[6] 이는 지표면이 대기와 공간보다 따뜻하다는 것을 고려할 때 예상되는 것입니다.온실가스가 지표면 아래로 열복사를 방출하는 반면, 이는 정상적인 복사열 전달 과정의 일부입니다.[109]하향 열복사는 단순히 상향 열복사망 에너지 흐름(방사열 흐름)을 감소시킵니다. 즉, 냉각을 감소시킵니다.[55]

관련효과

온실효과 마이너스

온실 효과는 온실 가스가 우주에 대한 복사 냉각 속도를 감소시키는 것을 포함합니다. 이러한 가스가 존재하지 않을 경우 발생하는 것에 비해 상대적으로 말입니다.이는 낮은 고도에서는 온실가스가 복사열의 유출을 차단하지만, 공기가 더 시원하고 열복사율이 낮은 높은 고도에서는 열복사를 방출하기 때문에 발생합니다.

강한 온도 반전이 있어서 공기가 표면보다 따뜻해지는 위치에서는 이 효과가 역전되는 것이 가능하므로 온실가스의 존재는 우주에 대한 복사냉각 속도를 증가시킵니다.이 경우 공간에 대한 열복사 방출 속도는 표면에 의해 열복사 방출 속도보다 큽니다.따라서 온실 효과의 지역적 가치는 부정적입니다.[110][111]

최근의 연구들은 때때로 남극대륙의 일부 지역에 부정적인 온실 효과가 있다는 것을 보여주었습니다.[110][111]

항온실효과

주요 기사:항온실효과

반온실 효과는 온실 효과와 유사하고 대칭적인 메커니즘입니다: 온실 효과:

  • 낮은 대기는 햇빛에 비교적 투명한 상태에서 열복사를 흡수합니다.
  • 맨 아래보다 맨 위가 더 시원합니다.
  • 결과적으로 표면에서 방출되는 것에 비해 대기 상단에서 열복사를 적게 방출합니다.
  • 이로 인해 지표면이 대기 상층부로부터의 배출과 관련된 유효 온도보다 따뜻해집니다.

반온실 효과의 경우:[95]

  • 대기 상층부는 열복사에 비교적 투명하면서 햇빛을 흡수합니다.
  • 그 층은 맨 아래보다 맨 위가 따뜻합니다.
  • 따라서 우주로 방출되는 순 열복사량은 대기 하층에서 방출되는 열복사량보다 큽니다.
  • 같은 양의 햇빛이 흡수되지만 그 상층부에 의해 흡수되지 않는 경우보다 표면이 더 시원해지는 결과를 초래합니다.

이 효과는 토성의 위성 타이탄에 존재하는 것으로 밝혀졌습니다.[112][95]

폭주온실효과

주요 기사:폭주온실효과

온실효과는 온실가스가 복사열이 우주로 빠져나가는 것을 실질적으로 차단해 행성의 온도를 크게 높이는 양의 피드백 사이클을 통해 대기에 축적될 때 발생합니다.[113]

이산화탄소와 수증기를 포함한 온실효과는 수년간 금성에서 발생한 것으로 가정되어 왔습니다;[114] 이 생각은 아직도 대부분 받아들여지고 있습니다.[115]금성은 폭주하는 온실 효과를 경험하여 대기의 96%가 이산화탄소이고 표면 대기압은 지구의 수중 900m (3,000피트)와 거의 같습니다.금성에는 바다가 있었을 수도 있지만, 평균 표면 온도가 현재 735 K(462 °C, 863 °F)로 올라가면서 증발했을 것입니다.[116][117][118]

2012년의 한 저널 기사는 거의 모든 증거들이 단지 온실가스를 대기에 추가하는 것만으로는 지구상의 완전한 온실가스를 유발하는 것이 가능하지 않다는 것을 보여준다고 말했습니다.[119]그러나 저자들은 "뜨겁고 찌는 대기의 역학, 열역학, 복사 전달 및 구름 물리학에 대한 우리의 이해가 약하다"며 "따라서 인간의 행동이 완전한 폭주는 아니더라도 전이를 일으킬 가능성을 완전히 배제할 수 없다"고 경고했습니다.그리고 적어도 현재보다 훨씬 따뜻한 기후 상태로."[119]2013년 기사는 폭주하는 온실가스가 "이론적으로 온실가스 강제력 증가에 의해 촉발될 수 있다"고 결론지었지만, "인류성 배출은 아마도 충분하지 않을 것"이라고 했습니다.[120]

지구는 "태양 광도가 증가함에 따라 약 20억 년 안에" 폭주하는 온실 효과를 경험할 것으로 예상됩니다.[119]

참고 항목

참고문헌

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  2. ^ Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Mauritzen C, Mokssit A, Peterson T, Prather M (2007). "Historical Overview of Climate Change Science" (PDF). In Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY: Cambridge University Press. p. 97. Archived from the original (PDF) on 26 November 2018. Retrieved 25 March 2014.
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