Kasvihuoneilmiö

70-75% auringon (punainen) lähettämästä lyhytaallosäteilystä saavuttaa maan pinnan ilmakehän läpi, mikä lämpenee ja säteilee pitkän aallon infrapunasäteilyä (sininen), jonka päästöjä avaruuteen estävät kasvihuonekaasut . Näytetään kolme säteilykäyrää infrapunasäteilystä, jotka ovat peräisin −63 ° C - +37 ° C (violetti, sininen, musta) olevista kappaleista. Alla olevasta grafiikasta näkyy, mitkä kasvihuonekaasut absorboivat spektrin osia.

Kasvihuoneilmiöön on vaikutusta kasvihuonekaasupäästöjen käytettäessä ilmakehässä lämpötilan maapallon pinnalla, kuten maan. Se aiheuttaa lämpötilan nousun siellä. Vaikutus johtuu siitä, että ilmakehä on suurelta osin läpinäkyvä auringosta tulevalle lyhytaaltoiselle säteilylle, mutta ei kovin läpinäkyvä lämpimän maanpinnan ja lämmitetyn ilman lähettämälle pitkän aallon infrapunasäteilylle .

Ilmakehän kasvihuoneilmiön ja kasvihuoneen välisellä analogialla on yhteistä, että valo tunkeutuu järjestelmään lähes esteettä, kun taas syntyvä lämpö voi poistua järjestelmästä helpommin. Mitä enemmän lämmön virtaus ulos on eristetty, sitä korkeammalla lämpötila nousee sisällä, kunnes saavutetaan tasapaino muunnetun valoenergian ja lämpöhäviön välillä. Lasitalossa lattialta nouseva lämmin ilma ei pääse ulos. Lasiseinät kuitenkin kuumenevat ilman lämpötilan noustessa, kunnes ne lopulta siirtävät lämpöä ympäristöön. Sitä vastoin planeetta avaruuden tyhjiössä voi vain kompensoida lämpösäteilyn lähettämää lämmitystehoa ja siten rajoittaa sen lämpötilaa. Kasvihuonekaasut lähettävät osan tästä lämpösäteilystä takaisin pintaan, joka on vähemmän tehokkaasti jäähdytetty ja siten lämpimämpi. Tätä ylimääräistä lämpenemistä kuvataan termillä kasvihuoneilmiö .

Historia

löytö

→ Katso myös: Ilmastonmuutoksen tutkimushistoria

Ranskalainen matemaatikko ja fyysikko Joseph Fourier löysi kasvihuoneilmiön vuonna 1824 yhdistettynä oletukseen, että maapallon ilmakehällä on eristäviä ominaisuuksia, jotka estävät osan tulleesta lämpösäteilystä heijastamasta avaruuteen. Vuonna 1856 Eunice Foote tutki eri kaasujen kasvihuoneilmiöitä. Naisena Foote ei saanut itse esittää tuloksiaan " American Association for the Advancement of Science " -järjestölle , mutta hän onnistui julkaisemaan tutkimuksensa The American Journal of Science and Arts -julkaisussa . Foote päätti tiedoistaan: "Jos, kuten jotkut olettavat, jossain vaiheessa maapallon historiaa suurempi osa [hiilidioksidista] lisättiin ilmaan kuin nykyään, niin tämän olisi väistämättä pitänyt johtaa Vuonna 1862 brittiläinen luonnontieteilijä John Tyndall pystyi käyttämään tarkkoja mittauksia joidenkin kasvihuoneilmiöstä vastuussa olevien kaasujen, kuten vesihöyryn ja hiilidioksidin , tunnistamiseksi.

Vuonna 1896 julkaistussa julkaisussa ruotsalainen fyysikko ja kemisti Svante Arrhenius (1859–1927) onnistui kuvaamaan ilmakehän kasvihuoneilmiön ensimmäistä kertaa tarkemmin ottaen huomioon jää-albedo-palautteen . Ensimmäinen todiste ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden noususta ja siten ihmisen aiheuttamasta kasvihuoneilmiöstä esitti vuonna 1958 Charles D. Keeling . Keelingin aloitteesta perustettiin suuri määrä hiilidioksidin mittausasemia. tunnetuin sijaitsee Mauna Loan vuonna Havaijilla . Maailmanlaajuisen asemaverkoston lisäksi käytössä tai suunnitteluvaiheessa on useita maan havaitsemissatelliitteja , joiden tehtävänä on muun muassa kerätä tietoja kasvihuonekaasupitoisuuksista, säteilybudjetista tai pilvien muodostumisesta tai aerosolijakaumasta .

Historiallinen kurssi

Teollisen ajan alusta lähtien ilmakehään on vapautunut lisää kasvihuonekaasuja polttoaineista ja maataloudesta: hiilidioksidia , metaania , typpioksidia ja epäsuorasti aiheuttamaa troposfäärin otsonia . Tätä kasvua kutsutaan antropogeeniseksi kasvihuoneilmiöksi, ja se on syy ilmaston lämpenemiseen, joka on tapahtunut teollisen ajan alusta lähtien ja on edelleen lisääntynyt 2000 -luvulla . Useat kasvihuoneilmiön osatekijät on nyt todistettu mittauksilla, kuten ihmisen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttama säteilypakotuksen lisääntyminen sekä vuonna 1908 julkaistu olettamus, jonka mukaan tropopause siirtyy ylöspäin CO 2 -pitoisuuden kasvaessa . Nykyinen hiilidioksiditaso on korkein ainakin 800 000 vuoteen. Paleoklimatologisten analyysien mukaan CO 2 -arvoja ei ole tapahtunut merkittävästi viimeisten 14 miljoonan vuoden aikana (keskimmäisen mioseenin ilmasto -optimin jälkeen ) .

Mahdollisia kehityssuuntia

Tärkeimmät kasvihuonekaasut, jotka aiheuttavat kasvihuoneilmiön maan päällä, ovat vesihöyry (osuus 62%) ja hiilidioksidi (osuus 22%). Ilmaston lämpeneminen lisää myös z. B. läpi vesihöyryn palautetta tai lasku CO 2 varastointi lämpiminä meressä, näiden pitoisuus kasvihuonekaasupäästöjen edelleen. Usein keskustellaan siitä, voivatko nämä ilmastojärjestelmän positiiviset palautteet lähtökohtaisesti käynnistää laukkaavan kasvihuoneilmiön , joka on aiemmin tapahtunut myös esimerkiksi Venus -planeetalla . Jopa ilman täysin epävakauttavaa palautetta yksi tai useampi maapallon ilmastojärjestelmän kallistumispiste voidaan helposti ylittää lämpenemisen seurauksena , josta ilmastotaso siirtyy uuteen tasapainoon, jossa merenpinta on korkeampi ja vähennys biodiversiteetin . Tällainen kehitys muuttaisi vakavasti maapallon kuvaa erityisesti ilmasto- ja kasvillisuusvyöhykkeiden muutoksen ja Länsi -Etelämantereen ja Grönlannin jäätiköiden laajan sulamisen vuoksi .

Fyysinen toimintatapa

Säteily tasapaino

Sankey -kaavio maan ilmakehän energiataseesta: olennaiset energiavirrat

Maapallon lämpötilan fyysisen ymmärtämisen perusta on sen säteilytasapaino . Sähkömagneettisen säteilyn muodossa oleva energia säteilee auringosta maahan. Tästä maapallon teho on 1367 wattia neliömetriä kohti pyöreällä poikkileikkausalueella - suunnilleen keittolevyllä. Suhteessa koko pallopintaan päivällä ja yöllä tämä on keskimäärin 341 W / m². Maan aine, johon säteily osuu, heijastaa noin 30% siitä suoraan. Loput absorboituneesta osasta lämmittää ainetta, kunnes se puolestaan ​​tuottaa saman määrän lämpöä. Maailmanlaajuisesti maa säteilee avaruuteen suunnilleen saman määrän sähkömagneettista energiaa kuin se saa keskimäärin auringosta.

Keskimääräinen tasapainolämpötila

Maan keskimääräinen tasapainolämpötila voidaan ensin laskea planeetalle, jolla ei ole ilmakehää ja jolla on samat albedot ja muut samanlaiset olosuhteet kuin maapallolla. Tämän yksinkertaistetun oletuksen mukaan pinnan lämpötila globaalissa, päivittäisessä ja kauden keskiarvossa olisi -18 ° C. Vain tässä keskilämpötilassa on tasapaino, jossa −270 ° C kylmään universumiin päästetään keskimäärin yhtä paljon lämpösäteilyä kuin auringon säteilyenergia absorboituu.

Jos ilmakehä on olemassa, säteilylain yleismaailmallisuuden vuoksi sen ulkopuolella on oltava sama tehokas -18 ° C lämpötila, jotta säteilyn tasapaino voi olla olemassa. Avaruudesta katsottuna myös maapallon lämpökuvat vahvistaisivat tämän −18 ° C: n keskilämpötilan. Maapallon ilmakehän alapuolella mitataan kuitenkin huomattavasti korkeampi +14 ° C: n keskilämpötila. Ero 32 ° C johtuu kasvihuoneilmiöstä.

Vertailu muihin planeettoihin

Vertailut muiden planeettojen kanssa tai laskelmat idealisoiduille planeetamalleille kuvaavat kasvihuoneilmiön vaikutuksia.

Esimerkki ilman tunnetta löytyy kuun läheltä . Se saa saman säteilytehon pinta -alaa kohden kuin maan ja sen keskimääräinen pintalämpötila on -55 ° C. Se, että kuu on jopa kylmempi kuin maan −18 ° C ulkolämpötila, ei johdu sen koosta vaan pelkästään pyörimisnopeudesta. Varjoisalla puolella se voi säteillä lämpöä puoli kuukautta, kun taas aurinkoisen puolen lämpötila kyllästyy. Vain 24 tuntia kierrosta kohden kuun keskilämpötila olisi noin -3 ° C tummemman värinsä vuoksi.

Naapuriplaneetallamme Venuksessa on valtava ero : Säteilytasapainon lasketun -46 ° C: n sijasta mitattiin keskimäärin 464 ° C planeetan pinnan tiheässä ja lähes puhtaassa CO 2 -ilmakehässä. Syy on täällä hyvin selvä: kasvihuoneilmiö.

Säteilevän säteilyn spektrit

Yleisin aallonpituudet fotonit ja auringonvalon ovat noin 500 nm: ssä. Tämä vastaa vihreää valoa, jolloin summa kaikkien näkyvien auringonsäteet koetaan valkoista valoa. Tästä säteilyn enimmäismäärästä voidaan päätellä auringon pintalämpötila: noin 5600 ° C tai 5900 K. Sama koskee lämpösäteilyä , joka säteilee lämmitetyistä esineistä sähkömagneettisten aaltojen muodossa maanlämpötilassa ja joiden yleisin aallonpituus on noin 10000 nm ( infrapunasäteily ). Wienin siirtymälaki kuvaa ratkaisevan suhteen : mitä matalampi on patterin lämpötila, sitä suurempi on sen säteilyn aallonpituus. Maksimin alapuolella spektri pyrkii kohti pitkiä aaltoja, joten puolet auringonvalosta muodostuu myös infrapunasäteilystä.

Kasvihuoneilmiön mekanismi

Auringonvalo (valkoiset nuolet) heijastuu takaisin maan pinnalta lämpösäteilynä (oranssit nuolet). Osa siitä imeytyy kasvihuonekaasumolekyyleihin (vesi, hiilidioksidi ja metaani) ja päästää jälleen satunnaiseen suuntaan, osittain myös takaisin maahan.

Vuonna spektrialueen näkyvän auringonvalon, maapallon ilma kirjekuori absorboi hyvin vähän säteilyä - puhutaan korkean läpinäkyvyyden . Säteily voi siis tunkeutua kasvihuoneeseen lähes esteettä. Vain infrapunaosa voi lämmittää suoraan ilmakehän osia. Kasvihuoneen sisällä oleva aine eli pääasiassa maanpinta imee suuren osan fotoneista ja lämpenee sen seurauksena. Sieltä lämpö säteilee sähkömagneettisesti ylöspäin joko suoraan tai epäsuorasti lämmitetyn ilman läpi.

Koska suurin osa maasta takaisin säteilevästä energiasta koostuu vain infrapunasäteilystä, kasvihuoneilmiö tulee havaittavaksi: ilmakehä on vähemmän läpäisevä infrapunasäteilyä, kun kasvihuonekaasuja on läsnä. Näillä molekyyleillä on erityinen ominaisuus, että ne voidaan asettaa erittäin tehokkaasti pyörivään tai värähtelevään lämpösäteilyn sähkömagneettiseen vuorottelevaan kenttään varauksen jakautumisen epäsymmetrian vuoksi ja siten absorboida energiaa. Tällaiset värähtelyt tai pyöritykset, joissa negatiiviset ja positiiviset varaukset värähtelevät toisiaan vastaan ​​tai pyörivät toistensa ympärillä, toimivat antennin tavoin. Molekyyli voi sitten säteillä energiaa samalla tavalla satunnaisessa suunnassa kuin infrapunasäteily. Maan suunnassa lämpötilagradienttia vastaan ​​säteilevä osa vähentää maan pinnan tehokasta jäähdytystehoa, mikä johtaa korkeampaan tasapainolämpötilaan.

Kasvihuonekaasut

Esimerkki mallilaskelmasta vuodesta 2009 maan keskimääräiselle vuotuiselle säteilytasolle maaliskuun 2000 ja toukokuun 2004 välisenä aikana. Laskelmat tehtiin osittain satelliittidatan ( CERES ) ja osittain olettamusten ( hypoteesien ) perusteella . Leveiden nuolten leveys osoittaa energiavirran mittasuhteet. Myöhempi mallilaskelma vuodelta 2013 osoitti energiaylijäämän 0,6 W / m² ja epävarmuusalue 0,2-1,0 W / m².
Ilmakehän läpäisevyys eri aallonpituuksien sähkömagneettiselle säteilylle. Keltaista aluetta kutsutaan ilmakehäikkunaksi; siellä ilmakehä läpäisee infrapuna -alueen sähkömagneettisia aaltoja.

Vuonna maapallon ilmakehään, kasvihuonekaasut kuten vesihöyryn , hiilidioksidin , metaanin ja otsonin on ollut kasvihuoneilmiötä, koska maapallon olemassaoloa, joka on ratkaiseva vaikutus ilmastoon historian menneisyyden ja nykypäivän ilmastoon . Kasvihuonekaasut ovat sallittuja lyhyen aallon osalle auringon säteilyä , kun taas pitkän aallon lämpösäteily absorboituu ja säteilee eri aallonpituuksilla kasvihuonekaasusta riippuen.

Kasvihuonekaasumolekyyleille on fyysisesti ominaista varauksen jakautumisen tietty epäsymmetria tai polarisaatio . Jos positiivisten varausten painopiste on jonkin verran kaukana negatiivisten varausten keskipisteestä, molekyylillä on ns. Dipolimomentti . Ulkoinen sähkökenttä voi sitten aiheuttaa voimia eri suuntiin eri kohdissa. Tämä joko asettaa tällaisen molekyylin pyörimään tai se on elastisesti epämuodostunut ja siten stimuloitu värähtelemään tai värähtelemään. Tämän värähtelyn amplitudi on erityisen voimakas, kun molekyylin luonnollinen värähtely resonoi vuorottelevan kentän ulkoisen viritystaajuuden kanssa. Molekyyli voi joko absorboidun pyörimis- tai värähtelyenergian vaihtaa törmäyksessä muihin molekyyleihin tai säteillä uudelleen sähkömagneettisesti värähtelevän dipolimomentin antennivaikutuksen kautta. Säteily tapahtuu satunnaisessa suunnassa ja osittain takaisin maahan. Pienillä symmetrisillä molekyyleillä, kuten O 2 ja N 2, ei ole tällaista dipolimomenttia ja ne ovat lähes täysin läpinäkyviä lämpösäteilylle.

Suurin osa kasvihuoneilmiöstä johtuu ilmakehän vesihöyrystä , jonka osuus on noin 36–70% (ilman pilvien vaikutuksia) . Maan ilmakehän hiilidioksidi vaikuttaa noin 9–26% kasvihuoneilmiöön, metaani noin 4–9% ja troposfäärin otsoni noin 3–7%. Otsonin ilmastovaikutus vaihtelee suuresti stratosfäärin ja troposfäärin otsonin välillä. Stratosfäärinen otsoni absorboi lyhyen aallon UV-komponentin tulevassa auringonvalossa ja siten sillä on jäähdytysvaikutus (suhteessa maanpintaan). Troposfäärinen otsoni syntyy ihmisen aiheuttamien palamisprosessien tuotteista, ja sillä on muiden kasvihuonekaasujen tavoin lämmittävä vaikutus sen IR -absorboinnin vuoksi.

Tarkkaa prosenttiosuutta yksittäisten kasvihuonekaasujen vaikutuksesta kasvihuoneilmiöön ei voida antaa, koska yksittäisten kaasujen vaikutus vaihtelee leveysasteen ja sekoittumisen mukaan (suuremmat prosenttiarvot osoittavat itse kaasun likimääräisen osuuden, pienemmät arvot johtuvat kaasuseoksista).

Kun suuri massa maa, lämmön varastointi on merkittävä rooli, joka voidaan nähdä siitä, että lämpimin aika maan päällä vain kesäisin tapahtuu kun korkein kohta auringon (jäljempänä " seisauksen "). Auringon korkein kohta on 21. kesäkuuta pohjoisella pallonpuoliskolla ja 21. joulukuuta eteläisellä pallonpuoliskolla. Tämän suuren varastointivaikutuksen vuoksi ilmakehän energiataseet lasketaan aina käyttämällä koko maan pinnan keskiarvoa.

Energian tasapaino

Maan pinnan ja ilmakehän lämpöprosesseja ohjaa aurinko. Auringon säteilyn voimakkuutta maan kiertoradalla kutsutaan aurinkovakioksi ja sen arvo on noin 1367 W / m². Riippuen etäisyydestä maasta ja auringon aktiivisuudesta, tämä vaihtelee välillä 1325 W / m² - 1420 W / m²; Oikealla olevassa kuvassa laskettiin aurinkovakio 1365,2 W / m².

Niin sanotut energiataseet lasketaan keskimääräisellä säteilyn arvolla maan pinnalla: Maa vastaanottaa auringon säteilyä maan poikkileikkausalueella ja sen pinta on . Näiden kahden alueen suhde on 1: 4, ts. H. koko maapallon keskiarvona laskettuna 341,3 W / m²: n säteily saavuttaa pinnan. Pilvet, ilma ja maaperä (erityisesti jää ja lumi, katso albedo ) heijastavat noin 30% säteilevästä aurinkoenergiasta takaisin avaruuteen - eli noin 102 W / m². Loput 70% imeytyy (78 W / m² ilmakehästä, 161 W / m² maasta) - yhteensä 239 W / m². Jos maa altistuisi vain 239 W / m²: n säteilylle, maanpinnan oletetaan olevan keskimäärin noin -18 ° C, jos lämpö jakautuu tasaisesti maan päälle.

Koska Stefan-Boltzmannin lain mukaan :

,

jossa  teho,  alue, Stefan-Boltzmannin vakio . Maan albedo on 0,3, ts. H. 30% säteilystä heijastuu. Joten tehollinen säteily on ja yhtälö maapallon säteilytasapainolle ilman ilmakehää tulee:  

.

Siirretty tulosten jälkeen

ja maapallon parametreilla:

.

Kuumennetuista kasvihuonekaasuista (333 W / m²) syntyy lisäksi säteilyä, niin sanottua ilmakehän vastaista säteilyä . Maan pinta absorboi yhteensä 161 W / m² + 333 W / m² = 494 W / m² - ja niitä säteilee useilla tavoilla, kun pinnan todellinen keskilämpötila on +14 ° C. Osa siitä vapautuu säteilystä, jota taas kuvaa Planckin säteilylaki .

Maan pinnalta säteilevällä energialla on erilainen spektrin (värin) jakautuminen kuin tulevalla auringonvalolla, jonka spektrijakauma vastaa noin 6000 K: n värilämpötilaa ja jota ilmakehän kaasut eivät juurikaan ime. Maan pinnasta säteilevän energian spektrijakauma määräytyy maanpinnan +14 ° C: n mukaan, joten vain noin 40 W / m² säteilee suoraan maan pinnalta avaruuteen. Loput 199 W / m² säteilevät osittain ilmakehään, joka on läpinäkymätön tälle aallonpituusosalle (kasvihuonekaasujen aiheuttama); 17 W / m² tuodaan ylempiin ilmakerroksiin konvektiolla, jossa tämä energia sitten säteilee; 80 W / m² vapautuu höyrystymisen kautta . Ilmakehässä on kaksi pintaa: toinen avaruuteen ja toinen maahan. Ilmakehän säteily on sama kummallakin puolella, jos maan lämpötila on vakio. Näin ollen energiaa 338 W / m² päästetään puolet ilmakehän kummallekin puolelle eli 169 W / m². Vertailun vuoksi: mustan kappaleen, jonka säteily on 150 W / m², lämpötila on noin -40 ° C. Jos säteily on yhteen suuntaan suurempi kuin toiseen, maa lämmitetään tai jäähdytetään. Ero on säteilypakotuksessa . Tällä määrällä voidaan helposti laskea muuttuvan tasapainon aiheuttama maan uusi tasapainolämpötila.

Vesihöyryn jakautuminen maan ilmakehään. Vesipatsaan korkeuden määrittäminen kondensoitumisen yhteydessä senttimetreinä

Koska ilmakehän säteily on avaruudessa 169 W / m², pilvien 30 W / m², maan pinnalta 40 W / m² ja albedo -osan 102 W / m², tämä on suunnilleen yhtä suuri kuin keskimääräinen säteilytys 342 W / m², d. Eli säteily on suunnilleen sama kuin säteily. Tämä näkyy myös siinä, että maapallon lämpötila muuttuu vain hitaasti - josta väistämättä seuraa, että maa vapauttaa absorboitua aurinkoenergiaa uudelleen - mutta maan alhaisen lämpötilan vuoksi energia lähetetään pääasiassa pitkäaaltoisena infrapunasäteily ( Wienin siirtymälaki ).

Maan vaipan lämmön virtauksella ei ole käytännössä merkitystä. Se on noin 0,06 W / m².

Ihmisten käyttämien polttoaineiden lämpövirta ( teho ) on vieläkin pienempi ja on 0,026 wattia neliömetriä kohti. Se lasketaan maailman energiankulutuksesta (vuonna 2004) 432 eksajoulea ja maapallon koosta noin 510 miljoonaa km².

Yhteenvetona: Heijastuminen ilmakehästä maahan johtaa maapallon lisälämpenemiseen. Tämä selittää keskimääräisen mitatun maapallon lämpötilan 14 ° C teoreettisesti lasketun tasapainolämpötilan sijaan ilman -18 ° C.

ilmakehä
 Loppuosa
kasvihuoneilmiön
vaikutuksen
kuin tähän asti 100%
ilman H 2 O, CO 2 , O 3 050%
ilman H 2 O 064%
ilman pilviä 086%
ilman CO 2: ta 088%
ilman O 3 097%
ilman kaikkia kasvihuonekaasuja 000%
Lähde: Ramanathan ja Coakley (1978) ks.

Myös korkeusjakauma, josta lämpösäteily saavuttaa maan pinnan, on tärkeä. Vain matalan korkeuden säteilyn osuus on suoraan merkittävä kasvihuoneilmiölle, koska vain tämä säteily saavuttaa maan ilman, että kasvihuonekaasut absorboivat sen uudelleen (katso seuraava kappale). "Alhainen" on hyvin riippuvainen aallonpituudesta, koska pituus, jonka jälkeen säteily absorboituu uudelleen ( absorptiopituus ), riippuu aallonpituudesta ja pitoisuudesta. Jos absorptiopituus on suurempi kuin ilmakehän paksuus, ilmakehä on lähes läpinäkyvä näillä aallonpituuksilla. Koska säteilyn voimakkuus riippuu lähteen lämpötilasta, säteilyvoimakkuus kasvaa, kun absorptiopituus lyhenee: koska lämpötila laskee korkeuden myötä, keskilämpötila kasvaa lyhyemmällä absorptiopituudella. Tämä tarkoittaa sitä, että ilmakehän vastainen säteily aallonpituusalueella voi tulla entistä voimakkaammaksi kasvihuonekaasumäärien kasvaessa, vaikka ilmakehä tällä aallonpituusalueella on jo yhtä hyvä kuin läpinäkymätön.

Lämpötilaprofiili n. 11 km: n korkeuteen asti on käytännössä vain adiabaattinen, kasvihuonekaasupäästöjen menettämä energia korvataan konvektiolla ja säteilyn absorptiolla. Absorboitu säteily tulee eri lähteistä:

  • Auringon säteily (erittäin pieni osuus)
  • Säteily maan pinnalta
  • Säteily syvemmistä kerroksista
  • Säteily korkeammista kerroksista

Kasvihuonekaasujen, kuten

ja muita kaasuja kutsutaan kuiviksi kasvihuoneilmiöiksi . Vesihöyryn sisällyttäminen johtaa kosteaan kasvihuoneilmiöön . Noin 62% kasvihuoneilmiöstä johtuu vesihöyrystä ja noin 22% hiilidioksidista.

Täydellistä palamista ( ihmisen toiminnan ) hiilivetyjä, empiirinen kaava on C x H y tulokset x molekyylejä CO 2 ja y / 2 molekyylin H 2 O, jotka molemmat edistävät maailmanlaajuista kasvihuoneilmiötä.

Ilmakehän lämpötilaprofiili painekorkeuden funktiona (maan pinta = 1,013 bar) - tropopausia arvioidaan parhaiten isentrooppisella eksponentilla 0,19.

Lämpötilaprofiili painekorkeuden funktiona on mielenkiintoinen (suurin paine maan pinnalla on 1,013 bar). Paine laskee ylöspäin, koska kaasumassa on pienempi. Samat paineen muutokset vastaavat yhtä monta kaasuhiukkasten määrää. Troposfäärissä lämpökäyrää kuvaa parhaiten adiabaatti, jonka eksponentti on 0,19. Troposfäärin yläpuolella kaasumassa on pieni eikä adiabaattista kulkua enää ole. Todellisen ilmakehän huippu alhaisissa paineissa johtuu hapen UV -imeytymisestä (otsonin muodostuminen ja hajoaminen). Troposfäärin olemassaolo voidaan selittää troposfäärin käyrän kaarevuudella: Jos käyrä olisi suora, kasvihuonekaasujen absorboima energia olisi keskimäärin yhtä suuri kuin emittoitu energia - kaarevuuden ja sen tyypin vuoksi säteilevä energia on kuitenkin suurempi kuin absorboitu energia, joten ilma jäähtyy ja vajoaa pohjaan. Tämä käynnistää pystysuoran kierron, joka kaasulakien mukaan, joilla on jatkuva lämpöpitoisuus (säteilyhäviö on pieni verrattuna lämpöpitoisuuteen), johtaa adiabaattiseen kulkuun.

Globaalin kasvihuoneilmiön merkitys näkyy siksi myös Venuksen , Maan ja Marsin planeettojen erittäin erilaisissa pintalämpötiloissa . Nämä lämpötilaerot riippuvat paitsi etäisyydestä aurinkoon, mutta ennen kaikkea erilaisista ilmakehäistä (eri syistä).

Antropogeeninen kasvihuoneilmiö

Kuinka kasvihuoneilmiö toimii. Selittävä video Terra X: ltä

Antropogeeninen kasvihuoneilmiö on luonnollisen kasvihuoneilmiön voimistuminen ihmisen toiminnan kautta. Tämä johtuu pääasiassa eri kasvihuonekaasujen, kuten hiilidioksidin (CO 2 ), metaanin (CH 4 ), typpioksidi (N 2 O) ja troposfäärin otsonin (O 3 ), vapautumisesta . Sen seurauksena on ilmaston lämpeneminen , ts. H. maapallon keskilämpötilan nousu teollistumisen alusta lähtien tai erityisen voimakkaasti viimeisten 30 vuoden aikana, noin 1 celsiusaste. Tällä välin tätä vaikutusta ei ymmärretä vain teoreettisesti. B. mitataan satelliiteilla, jotka tallentavat maan energiasäteilyn ja maasta säteilevän energian. Satelliittitiedot osoittavat, että maan lämpösäteily avaruuteen vähenee kasvihuonekaasupitoisuuden kasvaessa, kuten kasvihuonekaasupitoisuuden lisääntyessä odotetaan. Lasku tapahtuu kasvihuonekaasujen, kuten hiilidioksidin, metaanin ja otsonin, aallonpituusalueella, jonka osuus ilmakehässä kasvaa ihmisen aiheuttamien päästöjen vuoksi.

CO 2 -pitoisuus ilmakehässä: Viimeiset 100 miljoonaa vuotta ja mahdollinen kehitys seuraavien 300 vuoden aikana on esitetty.
Lämpötilan rekonstruktiot ja instrumentaalisesti mitatut lämpötilat viimeisten 2000 vuoden aikana.

nopeus

Toisin kuin luonnolliset ilmastonmuutokset, jotka tapahtuvat geologisella ajanjaksolla, ihmisen aiheuttama ilmastonmuutos tapahtuu erittäin lyhyessä ajassa. Uusimpien tutkimusten mukaan tällä hetkellä havaittu hiilidioksidin vapautuminen tapahtuu nopeammin kuin kaikissa tunnetuissa lämpenemisvaiheissa viimeisten 66 miljoonan vuoden aikana. Sama koskee tällä hetkellä havaittua lämpötilan muutosnopeutta. Ilmaston lämpeneminen viime jääkaudelta nykyiseen lämpimään aikaan oli noin yhden asteen lämpeneminen 1000 vuotta kohden. Kasvihuonekaasupitoisuuksien nousu viimeisten 100 vuoden aikana on johtanut maapallon keskilämpötilan nousuun noin 0,85 astetta. Todennäköisin tulevaisuudessa noin 5 ° C: n lämpötilan nousu vuoteen 2100 mennessä ”tavalliseen tapaan” -skenaariossa ( edustava pitoisuuspolku RCP 8,5) tapahtuisi jopa 5 ° C / 100 vuotta.

mekanismi

Vain pieni osa maan avaruudesta tulevasta nettosäteilystä tulee ilmakehän kerroksista lähellä maata, koska ilman alemmissa kerroksissa infrapunasäteily imeytyy useimmiten uudelleen yllä olevien ilmakerrosten avulla. Se ei myöskään tapahdu kapeasti rajatulla alueella, vaan alueella, joka ulottuu maan lähellä olevista alueista noin 15 km: n korkeuteen ja keskimäärin 5,5 km: n korkeuteen. Maapallon tasapainon säteilylämpötila olisi −18 ° C ilman ilmakehää. Sillä syistä termodynamiikan , lämpötila ilmakehässä laskee 6,5 K / km, kun siirrät ylöspäin. Kasvihuonekaasupitoisuuden nousu saa kerroksen, jossa säteilyn tasapainolämpötila on -18 ° C, siirtymään ylöspäin. Jokaisen kerroksen lisäyskilometrillä, jossa säteily on tasapainossa, myös maanpinnan lämpötila nousee 6,5 ° C. Jo vuonna 1901 Nils Ekholm esitti tropopausin nousun: ”Maasta avaruuteen tuleva säteily ei kulje sinne suoraan maasta, vaan kerroksesta, joka on huomattavan korkealla maanpinnasta. Mitä suurempi voima on, jolla ilma voi absorboida maan lähettämää säteilyä, sitä suurempi se on. Kuitenkin korkeuden kasvaessa tämän kerroksen lämpötila laskee. Koska kylmempi ilma voi haihduttaa vähemmän lämpöä, maaperän lämmittää vielä enemmän, mitä suurempi näiden säteilevä kerros. "British Meteorologin julkaistu Ernest Gold 1908, oli odotettavissa, että tropopaussin kasvaessa CO 2 -pitoisuus, jonka vuoksi korkeampi kasvihuoneilmiötä nousee korkeampi. Tämä voidaan vahvistaa 2000 -luvun alussa tehdyillä mittauksilla. Toisin kuin joissakin tiedotusvälineissä, kasvihuoneilmiö ei voi olla kylläinen, koska lämpösäteily voi imeytyä ja päästää uudelleen niin usein kuin halutaan; kaikki ylimääräiset absorptiot lisäävät lämmönkestävyyttä . Kuten jo kuvattiin, suurin osa säteilystä ei tapahdu maan lähellä, vaan useiden tuhansien metrien korkeudessa. Siellä on huomattavasti kylmempää kuin maan lähellä. Ilman vesihöyrypitoisuus riippuu voimakkaasti lämpötilasta, joten kylmä ilma voi sisältää huomattavasti vähemmän tätä kasvihuonekaasua kuin lämmin ilma. Hiilidioksidipitoisuuden nousulla on voimakkaampi vaikutus kuin merenpinnan mittauksilla voisi olettaa, koska tuskin on vesihöyryä, jossa maan energia säteilee pääosin avaruuteen. Kasvihuoneilmiön vaikutus hiilidioksidipitoisuuden muuttamisen myötä lisääntyisi, vaikka absorptiomuutosta ei voitaisi mitata merenpinnan tasolla.

Suhde CO 2 -pitoisuus ja hetkellinen säteilevän pakottaa on logaritminen , joka on havaittavissa tapauksessa suuria muutoksia CO 2 -pitoisuus, enintään noin 3000 ppm. Ilmastonmuutoksen kannalta merkityksellisellä alueella logaritminen käyrä on vain hieman kaareva.

Kritiikkiä ja väärinkäsityksiä

pohjimmainen syy

Ihmiset eivät juurikaan voi havaita ja tarkistaa ihmisen aiheuttamaa kasvihuoneilmiötä ja ilmaston lämpenemistä, ja siksi ne näyttävät abstraktilta. Jopa yleinen ilmaston määritelmä sään keskiarvoksi 20-30 vuoden aikana tekee selväksi, että muutokset voidaan saattaa globaalisti verkostoituneiden tutkijoiden saataville vain pitkien mittausten ja ilmastomallien avulla. Tämä saa kuitenkin jotkut ihmiset olemaan skeptisiä tai jopa kieltämään maailmanlaajuisesti tunnustetut tutkimustulokset (katso myös ilmastonmuutoksen kieltäminen tai tieteellinen yhteisymmärrys ilmastonmuutoksesta ). Joissakin tapauksissa epäilyksiä kasvihuoneilmiöstä ilmaistaan, mutta tämä johtuu lähinnä fyysisten prosessien väärinkäsityksistä.

Kasvihuonekaasujen laimentaminen

Joissakin maallikoiden virheellisesti päätellä hyvin alhainen CO-pitoisuus 2 ilmakehässä, että se on heikko vaikutus. Ilmakehässä olevien CO 2 -molekyylien kokonaismäärä on ainoa ratkaiseva tekijä takaisinsirontaan, kun taas neutraalit kaasut tunkeutuvat säteilyn lähes esteettä kuin tyhjiö. Ilman muita kaasuja ilmakehän puhdas CO 2 vastaisi yli 3 metrin paksuista kerrosta normaalipaineessa. Ennen teollistumisen alkua se oli noin 2 metriä. Lämpösäteilyn on läpäistävä tämä este. Laimennuksella neutraaleilla kaasuilla ei ole mitään merkitystä poikkileikkauksessa . Joillakin aallonpituusalueilla, jotka laajenevat tulevaisuudessa, nykyinen CO 2 ei enää salli lämpösäteilyn kulkua.

Toinen laki

Jotkut kasvihuoneilmiön skeptikot väittävät, että kasvihuonekaasut, jotka säteilevät lämpöä kohti maan pintaa (169 W / m²), johtavat energiaa viileämmästä ruumiista (noin -40 ° C) lämpimämpään (maapallon lämpötila +14 ° C) , joka oletettavasti on ristiriidassa termodynamiikan toisen lain kanssa . Itse asiassa, vaikka kasvihuoneilmiö, yleisesti ottaen enemmän energiaa virtaa maan lämpimältä pinnalta viileämpään kasvihuonekaasuun. Säteilyn lämmönvaihto infrapunafotonien avulla tapahtuu kuitenkin periaatteessa molempiin suuntiin. Tämä näkyy lämpötilan fyysisestä tulkinnasta , joka kuvaa järjestelmässä, jonka energiaa sen vapausasteet absorboivat keskimäärin. Molekyylin tapauksessa nämä ovat värähtely- ja rotaatiovirityksiä sekä nopeuskomponentteja. Jopa tasapainotetussa lämpötilassa energia ei kuitenkaan jakaudu tasaisesti mikroskooppisesta näkökulmasta, vaan se asetetaan jatkuvasti päälle muodostaen satunnaisia ​​vaihteluja Boltzmannin tilastojen mukaan . Jos käytät lämpökäsitettä yksittäisiin molekyyleihin, löydät hyvin tietyn määrän molekyylejä, jotka jopa kylmässä kasvihuonekaasussa ovat lämpimämpiä kuin maan pinta ja voivat säteillä energiaansa siellä. Lämpövaihtelujen jatkuvassa vuorovaikutuksessa kylmemmät molekyylit siirtävät energiaa myös lämpimämmälle aineelle. Prosessissa lämpötilagradienttia vastaan ​​ilmavirta ilmakehästä maan pintaan on 169 W / m². Termodynamiikan toinen laki edellyttää vain, että päinvastainen tapaus vallitsee, jotta lämpimän maan pinnalta siirtyy enemmän energiaa kylmempiin kasvihuonekaasuihin. Verrattuna koko lämpötilagradienttiin −270 ° C kylmään universumiin, kasvihuonekaasujen vastainen säteily vähentää merkittävästi tehollista jäähdytystehoa, joten kasvihuonekaasun lämpötila nousee tasapainoon.

Matala ilmaston lämpeneminen

Ilmaston lämpeneminen 1,5 ° C tai 2 ° C, josta keskustellaan julkisesti, näyttää olevan vaaraton säämuutoksille. Tässä on kuitenkin huomattava, että keskimääräinen ilmaston lämpeneminen ei jakaudu tasaisesti, vaan se on alhaisempi valtamerissä ja keskittyy enemmän maamassoihin, noin 2 kertaa Euroopassa Yöt, jotka ovat jo 6 ° C - 10 ° C lämpimämpiä maapallon lämpötila nousi pohjoisilla leveysasteilla 1,5 ° C. Korkeilla leveysasteilla jäätikön ja ikiroudan sulaminen voi johtaa peruuttamattomiin muutoksiin ja ketjureaktioihin. Lisäksi eri ilmastovyöhykkeiden väliset vähenevät lämpötilaerot johtavat maailmanlaajuisten ilmavirtojen käyttövoiman heikkenemiseen. Tämän seurauksena korkea- ja matalapainealueet voivat pysyä yhdessä paikassa useammin ja pidempään tulevaisuudessa, mikä aiheuttaa äärimmäisiä säätilanteita ja niihin liittyviä luonnonkatastrofeja (ks. Myös Ilmaston lämpenemisen seuraukset ).

Kasvihuoneilmiö lasitalossa

Lämmityksen periaate

Trooppiset kasvit voivat menestyä kasvihuoneessa lauhkeilla leveysasteilla.

Kasvihuoneen tai lasista valmistetun kasvihuoneen lämmitys perustuu samanlaiseen periaatteeseen kuin ilmakehän kasvihuoneilmiö. Auringon säteily voi tunkeutua järjestelmään ja lämmittää aineen sisällä. Muunnettu lämpö jakautuu järjestelmään lämmitetyn ilman konvektiolla ja infrapunasäteilyllä. Molemmissa järjestelmissä nouseva lämmin ilma jää kuitenkin loukkuun sisälle. Toisessa tapauksessa lasikatto muodostaa esteen konvektiota vastaan ​​ja toisessa tapauksessa maapallon painovoimakenttää, mikä estää nousevia ilmamassoja kuljettamasta järjestelmän absorboimaa lämpöä avaruuteen.

Lämmönhukka ja säätö

Ero näkyy lämmönhukassa, mikä on ratkaisevaa lämpötilan säätelemiseksi ja rajoittamiseksi. Lasitalossa lämpösäteily ja lämmön konvektio saavat myös lasiseinät lämpenemään tietyn ajan kuluttua. Nämä siirtävät lopulta lämpöä ympäristöön. Lämmönjohtavuus lasin tai kalvon läpi on kuitenkin niin alhainen, että lämpötilagradientti voi muodostua ulospäin. Sisäinen lämpötila ja kaltevuus nousevat lopulta, kunnes saavutetaan tasapaino, jossa seinän läpi leviää yhtä paljon lämpöä kuin auringonvalon sisällä. Se näyttää täysin erilaiselta ilmakehän kasvihuoneilmiön kanssa. Avaruuden tyhjiön vuoksi ilmakehä on täysin eristetty diffuusiosta kuten termospullo . Lämpötila säätelee itseään siellä yksinomaan lämmön häviämisen kautta säteilevän lämpösäteilyn kautta. Kasvihuonekaasut estävät tätä säteilyä ja varmistavat siten korkeamman lämpötilan tasapainon. Lasitalossa lämpösäteilyn aiheuttama lämmönhukka estetään suurelta osin, koska normaali ikkunalasi on suurelta osin läpäisemätön keski- ja infrapuna -alueella.

Sovellukset

Lasin alla olevissa kulttuureissa ja kasvihuoneissa tehosteen käytön lisäksi auringon passiivinen käyttö säästää myös lämmitysenergiaa arkkitehtuurissa . Suuret lasiseinät ja talvipuutarhat etelään päin rakennuksen massaa lämmittää auringon säteet. Erityisesti hyvin eristettyjen, vähän energiaa kuluttavien ja passiivitalojen tapauksessa lasipinnat on jopa tarpeen varjostaa lounasaikaan, jotta rakennukset eivät ylikuumene. Tämä vaikutus ilmenee myös auringossa pysäköidyssä autossa.

Käänteinen kasvihuoneilmiö

On myös käänteinen kasvihuoneilmiö, jota voidaan käyttää passiiviseen jäähdytykseen. Osoituksena tutkijat ovat tuottaneet suljetun järjestelmän, jossa on erityisesti suunniteltu ikkuna. Tämä on suojattu suoralta auringon säteilyltä ja läpäisemätön suurimmalle osalle spektriä, kun taas se on läpinäkyvä säteilylle erityisellä infrapuna -aallonpituusalueella (8–13 μm). Tämä alue on sovitettu aukkoon ilmakehän absorptiospektrissä, mikä tarkoittaa, että sisällä oleva aine voi säteillä lämpöä suoraan avaruuteen. Tutkijat saavuttivat lämpötilan, joka oli keskimäärin 37 ° C ympäröivän ilman lämpötilan alapuolella, yksinomaan lämpösäteilyn aiheuttaman passiivisen jäähdytyksen kautta. Vaikutuksen edellytys on suurelta osin pilvetön taivas eikä liian korkea kosteus.

kirjallisuus

nettilinkit

Commons : kasvihuoneilmiö  - kokoelma kuvia, videoita ja äänitiedostoja
Wikisanakirja: kasvihuoneilmiö  - merkitysten selitykset, sanan alkuperä, synonyymit, käännökset

Luennot (Youtube, Englanti)

Yksilöllisiä todisteita

  1. ^ JBJ Fourier: Remarques Générales Sur Les Températures, julkaisussa: Du Globe Terrestre Et Des Espaces Planétaires . Julkaisussa: Burgess (toim.): Annales de Chimie et de Physique . nauha 27 , 1824, s. 136-167 .
  2. ↑ a b Otto Wöhrbach: Naisoikeusaktivisti huomasi, että hiilidioksidi lämmittää maapalloa. Julkaisussa: Der Tagesspiegel. Verlag Der Tagesspiegel GmbH, 17. heinäkuuta 2019, käytetty 17. tammikuuta 2020 (saksa).
  3. ↑ Eunice Foote: Auringon säteiden kuumuuteen vaikuttavat olosuhteet. Julkaisussa: American Journal of Science and Arts, 2ndSeries, v. XXII / nro LXVI, marraskuu 1856, s. 382-383. 1. marraskuuta 1856, käytetty 17. tammikuuta 2020 .
  4. ^ Svante Arrhenius: Ilmassa olevan hiilihapon vaikutuksesta maan lämpötilaan . Julkaisussa: Philosophical Magazine and Journal of Science . 41, nro 251, huhtikuu 1896, s.237-276.
  5. ↑ Nykyiset ja historialliset CO 2 -arvot (Mauna Loa Observatory, Havaiji).
  6. ↑ Cristen Adams, Celine Boisvenue, Adam Bourassa, Ryan Cooney, Doug Degenstein, Guillaume Drolet, Louis Garand, Ralph Girard, Markey Johnson, Dylan BA Jones, Felicia Kolonjari, Bruce Kuwahara, Randall V.Martin, Charles E.Miller, Norman O Neill, Aku Riihelä, Sébastien Roche, Stanley P.Sander, William R.Simpson, Gurpreet Singh, Kimberly Strong, Alexander P.Trishchenko, Helena van Mierlo, Zahra Vaziri Zanjani, Kaley A.Walker. Debra Wunch: Atmospheric Imaging Mission for Northern Regions: AIM-North . Julkaisussa: Canadian Journal of Remote Sensing . 45, nro 3-4, syyskuu 2019, s.423-442.
  7. ↑ a b D. R. Feldman, WD Collins, PJ Gero, MS Torn, EJ Mlawer, TR Shippert: Pinta -alaisen säteilyn pakottamisen havainnointimittaus vuosina 2000--2010 . (PDF) Julkaisussa: Nature . 519, helmikuu 2015, s. 339–343. doi : 10.1038 / nature14240 .
  8. ↑ b B. D. Santerin, MF Wehner, TML Wigleyn, R. Sausen, GA Meehl, KE Taylor, C. Ammann, J. Arblaster, WM Washington, JS Boyle, W. Brüggemann: maksuosuudet Ihmisen ja Natural pakottaminen Viimeisimmät tropopaussin Korkeus Muutokset . (PDF) julkaisussa: Science . 301, nro 5632, heinäkuu 2003, s. 479-483. doi : 10.1126 / science.1084123 .
  9. ↑ Animaatio CIRES / NOAAː Edustaa ilmakehän hiilidioksidipitoisuutta eri aikaväleillä .
  10. ^ Yi Ge Zhang, Mark Pagani, Zhonghui Liu, Steven M.Bohaty, Robert DeConto: Ilmakehän CO 2 : n 40 miljoonan vuoden historia . (PDF) julkaisussa: The Royal Society (Philosophical Transactions A) . 371, nro 2001, syyskuu 2013. doi : 10.1098 / rsta.2013.0096 .
  11. ↑ Leconte, J., Unohda, F., Charnay, B. et ai . Julkaisussa: Nature . nauha 504, 268–271 , 2013, doi : 10.1038 / nature12827 . Tämä julkaisu väittää, että tällaisen vaikutuksen kynnystä ei saavuteta maan päällä.
  12. ↑ David L.Kidder, Thomas R.Worsley: Ihmisen aiheuttama kasvihuoneilmasto? . (PDF) julkaisussa: GSA Today (The Geological Society of America) . 22, nro 2, helmikuu 2012, s.4-11. doi : 10.1130 / G131A.1 .
  13. ↑ Peter U. Clark, Jeremy D. Shakun, Shaun A. Marcott, Alan C. Mix, Michael Eby, Scott Kulp, Anders Levermann, Glenn A. Milne, Patrik L. Pfister, Benjamin D. Santer, Daniel P. Schrag, Susan Solomon, Thomas F.Stocker , Benjamin H.Strauss, Andrew J.Weaver, Ricarda Winkelmann, David Archer, Edouard Bard, Aaron Goldner, Kurt Lambeck, Raymond T.Pierrehumbert, Gian-Kasper Plattner: XXI -luvun seuraukset monivuotisen ilmaston ja merenpinnan muutoksen politiikka . (PDF) Julkaisussa: Nature Climate Change . 6. huhtikuuta 2016, s. 360–369. doi : 10.1038 / nclimate2923 .
  14. ^ PD Jones, M. New, DE Parker, S. Martin, IG Rigor: Pintalämpötila ja sen muutokset viimeisten 150 vuoden aikana . Julkaisussa: Geophysics reviews . nauha 37 , ei. 2 , 1999, s. 173-199 , doi : 10.1029 / 1999RG900002 ( online, PDF ).
  15. ↑ Nopea pyöriminen voi tehokkaasti puolittaa säteilytetyn tehon molemmille puolille, kun taas pitkä yksipuolinen säteilytys täydellä teholla vaatii vain hieman korkeamman lämpötilan, jotta se säteilee uudelleen johtuen lämpötilan neljännen tehon säteilylakista. pienempi keskiarvo yöpuolen tulosten kanssa. Katso tarkemmat selitykset kohdasta z. B. Mitä nopeammin planeetta pyörii, lämpimämpi sen keskilämpötilaa , Roy W. Spencer 28. syyskuuta 2016
  16. ↑ Käyttämällä kaavaa T Planet = ((1367 W / m² / 4) · (1-α Planet ) / (5,67 · 10−8 W / m² · K⁴)) ¼ tuloksena T Moon = 269,86 K = -3,3 ° C kanssa albedon α kuu = 0,12, verrattuna T maa = 254,86 K = -18,3 ° C α maa = 0,3.
  17. ^ NASA, Venus Fact Sheet . Julkaisussa: nssdc.gsfc.nasa.gov . 23. joulukuuta 2016.
  18. ↑ Kevin E. Trenberth , John T. Fasullo, Jeffrey Kiehl: Maan globaali energiabudjetti . Julkaisussa: Bulletin of the American Meteorological Society . nauha 90 , ei. 3 , 2009, s. 311-324 , doi : 10.1175 / 2008BAMS2634.1 . , Kuva 1, s.
  19. ↑ Martin Wild, Doris Folini, Christoph Schär, Norman Loeb, Ellsworth G.Dutton, Gert König-Langlo: Maailmanlaajuinen energiatasapaino pinnan näkökulmasta. Julkaisussa: Climate Dynamics. 40, 2013, s. 3107, doi : 10.1007 / s00382-012-1569-8 , kuva 1, s. 3108, PDF .
  20. ↑ a b J. T. Kiehl, Kevin E. Trenberth : Maan vuotuinen keskimääräinen energiabudjetti . Julkaisussa: Bulletin of the American Meteorological Society . nauha 78 , ei. 2 , helmikuu 1997, ISSN  1520-0477 , s. 197-208 , doi : 10.1175 / 1520-0477 (1997) 078 <0197: EAGMEB> 2.0.CO; 2 , postinumero : 1997BAMS ... 78..197K .
  21. ↑ Vesihöyry: palaute vai pakottaminen? RealClimate, 6. huhtikuuta 2005, käytetty 1. toukokuuta 2006 .
  22. ↑ N. Nakicenovic, A. Grübler, A. McDonald: Global Energy Perspectives. Cambridge University Press, New York 1998.
  23. ↑ Veerabhadran Ramanathan , JA Coakley: H 2 0: n, CO 2: n ja 0 3 : n suhteelliset vaikutukset kasvihuoneilmiöön . Julkaisussa: Rev. Geophys and Space Phys . nauha 16 , 1978, s. 465 .
  24. ↑ RealClimate.org
  25. ↑ Ilmastonmuutos ei ole uskon asia . Hampurin yliopisto. Haettu 28. syyskuuta 2019.
  26. ^ John E. Harries et ai.: Nousu kasvihuoneessa pakotetaan päätellä lähtevän pitkäaaltoisen säteilyn spektrejä maan vuonna 1970 ja 1997 . Julkaisussa: Nature . nauha 410 , 2001, s. 355-357 , doi : 10.1038 / 35066553 .
  27. ^ Richard E. Zeebe, Andy Ridgwell, James C. Zachos : Ihmisen hiili vapautumisnopeus ennennäkemättömän aikana +66.000.000vuosi . Julkaisussa: Nature Geoscience . nauha 9 , ei. 4. huhtikuuta 2016, s. 325–329 , doi : 10.1038 / ngeo2681 (englanti, nature.com ).
  28. ^ A b Noah S.Diffenbaugh, Christopher B.Kenttä: Muutokset ekologisesti kriittisissä maanpäällisissä ilmasto -olosuhteissa . Julkaisussa: Science . nauha 341 , ei. 6145 , elokuu 2013, s. 486–492 , doi : 10.1126 / science.1237123 (englanti, sciencemag.org ).
  29. ↑ J. Legett: Dangerous Fiction, Review of Michael Crichton 's State of Fear. Julkaisussa: New Scientist. 2489, 5. maaliskuuta 2005, s.50.
  30. ^ R. Tuckermann: Käsikirjoituksen ilmakehä. (PDF; 1,8 Mt). Dia 32.
  31. ↑ Kööpenhaminan diagnoosi (PDF; 3,5 Mt), s.10.
  32. ↑ a b c Spencer Weart: Globaalin lämpenemisen löytö: yksinkertaiset ilmastomallit. Amerikan fysiikan instituutin historian keskus - verkossa
  33. ^ A b Nils Ekholm: Geologisen ja historiallisen menneisyyden ilmaston vaihteluista ja niiden syistä . Julkaisussa: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . nauha 27 , ei. 117 , 1901, s. 1-62 , doi : 10.1002 / qj.49702711702 ( verkossa ). verkossa ( Memento 29. huhtikuuta 2012 Internet -arkistossa )
  34. ^ E.Kulta: Ilmakehän ja ilmakehän säteilyn isoterminen kerros. Julkaisussa: Proceedings of The Royal Society of London. Osa 82, numero 551, 16. helmikuuta 1909, s.43-70.
  35. ^ Lewis D.Kaplan: Säteilylämmönsiirron paineriippuvuudesta ilmakehässä . Julkaisussa: Journal of Meteorology . nauha 9 , ei. 1 , helmikuu 1952, s. 1-12 , doi : 10.1175 / 1520-0469 (1952) 009 <0001: OTPDOR> 2.0.CO; 2 .
  36. ↑ Huang, Yi; Bani Shahabadi, Maziar (28. marraskuuta 2014). "Miksi logaritminen?" J. Geophys. Res. Atmospheres. 119 (24): 13, 683-89
  37. ↑ https://skepticalscience.com/why-global-warming-can-accelerate.html
  38. ↑ IPCC -raportti 2019, luku 3, sivu 184: .2.1 Miten ilmaston ja sään muutokset 1,5 ° C: ssa verrattuna korkeampaan lämpenemiseen arvioidaan? Lainaus: D. [...] Tämä määritelmä edellyttää sopimusta tarkasta viiteajanjaksosta (0 ° C lämpenemisestä) ja ajanjaksosta, jonka aikana ilmaston lämpeneminen arvioidaan, tyypillisesti 20–30 vuotta.
  39. ↑ Niin pienellä hiilidioksidilla on niin suuri vaikutus , Mathias Tertilt, 26. lokakuuta 2018, osoitteessa www.quarks.de.
  40. ↑ CO 2 -kerroksen paksuus = ilmanpaine / painovoimasta johtuva kiihtyvyys * CO 2 -massaosuus / CO 2 -massatiheys = 1 bar / 9,8 m / s² * 0,06% / 1,98 kg / m³ = 3,09 m. Ennen teollistumista: 0,04% CO 2 .
  41. ↑ Katso esim. B. Mojib Latif , Saammeko ilmaston synkronoitua? Taustaa ja ennusteet. Fischer-Taschenbuch-Verlag, Frankfurt 2007, ISBN 978-3-596-17276-4 ., Katso luku Julkinen keskustelu .
  42. ^ G. Thomas Farmer, John Cook: Ilmastonmuutostiede. Moderni synteesi. Osa 1 - Fyysinen ilmasto. Dordrecht 2013, s.21.
  43. ↑ Katso lisätietoja myös kohdasta Voiko peitto rikkoa termodynamiikan toista lakia? kirjoittanut Stefan Rahmstorf , 20. syyskuuta 2016, osoitteessa scilogs.spektrum.de.
  44. ↑ Katso fysiikan perusteet z. B. yksi standardin oppikirjoja opiskelu fysiikan: D. Meschede, Gerthsen Physik , 23. uudistettu painos, 2006, ISBN 3-540-25421-8 , Springer-Verlag, erityisesti luvut 11,2 säteilyä lakeja ja 5.5.5 2. päälauseen termodynamiikasta .
  45. ↑ IPCC -raportti 2019, luku 3 , sivu 192, kuva 3.5, sarja 12 (Eurooppa)
  46. ↑ IPCC -raportti 2019, luku 3 , sivut 282-283, UKK 3.1 | Mitkä ovat 1,5 ° C: n ja 2 ° C: n lämpenemisen vaikutukset?
  47. ↑ Zhen Chen, Linxiao Zhu, Aaswath Raman, Shanhui Fan: Säteilevä jäähdytys syviin pakkaslämpötiloihin 24 tunnin päivä-yöjakson aikana . Julkaisussa: Nature Communications . nauha 7 , ei. 1 , 13. joulukuuta 2016, ISSN  2041-1723 , s. 13729 , doi : 10.1038 / ncomms13729 ( nature.com [käytetty 6. joulukuuta 2020]).