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辐射平衡与温室效应

地球的能量平衡是由太阳辐射吸收的能量与向太空辐射的能量之间的平衡所决定的。 绿色效应并非能量产生的过程。

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意义与机制

较高的反照率意味着相同的入射太阳辐射中,被吸收的比例较小。 辐射平衡在入射辐射和辐射输出的能量速率相等时发生。

大气可以吸收来自物体的红外辐射,然后以向上和向下两种方式重新发射。当保持稳定的辐射散发时,物体的平衡温度可以升高。

关系与条件

对于一个没有大气层的球形黑体,其温度 Te=[S(1−α)/(4σ)]¼。这里的 4 来自于太阳入射截面积与球的完整表面积的比值。

单层大气模型忽略云、对流以及水蒸气反馈。 它的红外吸收系数不能直接等同于特定的二氧化碳浓度或实际气候敏感度。

观察实验中需要注意的事物

如果反射率很高,则吸收的太阳辐射减少。当大气吸收并重新发射红外辐射时,平稳的表面温度会升高。

这是一个大气层第一层辐射平衡模型,仅吸收红外辐射。大气处于瞬时的辐射平衡状态,而表面具有恒定的热容量,该热容量通过 RK4 积分计算。 ε 不对应特定的二氧化碳浓度。云、对流、水汽反馈以及实际气候预测均未包含在内。

关键关系与符号

Te=[S(1−α)/(4σ)]¼ · Ts=Te·[2/(2−ε)]¼

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
α行星反照率0~1
S太阳辐射功率W/m²
σ斯图尔斯-博尔兹曼常数W/(m²·K⁴)

工作实例

如果只有热容量增加,那么经过足够的时间,平衡温度会如何变化?

平衡是指吸收的太阳辐射与向太空辐射的损失相等。C 仅改变 dT/dt,因此它不会改变最终温度。

常见误解

  • 温室效应并不意味着大气正在创造新的能量。

通过实验探索这个概念

参考文献

BCcampus · 物理地质 (英文)