地球科学・海洋・気候・水循環/原理と探求
反射率・温室効果と放射平衡の解説
地球が吸収する太陽エネルギーと外に出る赤外線エネルギーのバランスは、温度に関連しています。太陽放射・反射率・赤外線吸収率・熱容量を変え、平衡温度と到達過程を比較します。最終温度を変える条件と変化にかかる時間を変える条件を区別してみてください。
どのような原理？
反射率が大きいと吸収日射が減ります。大気が赤外線を吸収・再放出すると平衡地表温度は高くなります。
重要な関係
Te=[S(1−α)/(4σ)]¼ · Ts=Te·[2/(2−ε)]¼
観察してみよう
- 260 Kから始めて1200日を計算します。温度曲線とエネルギー矢印を見て、流入・流出の差が減るのか見てみましょう。
- ε=0.78とε=0を実行・記録して有効コピー温度と地表温度を区別します。
- 日射量を維持し、ε、反射率、熱容量をそれぞれ一つずつ変えて記録します。曲線の先端と傾きを一緒に比較します。
結果を読み解く
熱容量だけ上げれば十分長く待った平衡温度は？
平衡は吸収日射と宇宙に出る長波コピーが同じ時です。 CはdT/dtだけを変えるので最終温度は変えません。
モデルの仮定と限界
赤外線のみ吸収する1階大気の放射平衡モデルです。大気は瞬間放射平衡、地表は一定熱容量でRK4積分します。 εを特定のCO₂濃度に対応させません。雲・対流・水蒸気フィードバックと実際の気候予測は除外します。