RealClimate: CO2 문제의 6가지 쉬운 단계(2022 업데이트)

2022년 7월 10일 작성자: Gavin

가장 많이 읽힌 이전 게시물 중 하나는 CO2 증가가 중요한 문제인 이유에 대한 단계별 설명입니다(6가지 쉬운 단계의 CO2 문제). 하지만 그것은 2007년에 쓰여진 것입니다 – 15년 전! 기본 단계와 개념은 변경되지 않았지만 15년 간의 추가 데이터, 일부 세부 사항 및 개념의 업데이트, 텍스트와 함께 제공되는 더 나은 그래픽이 있습니다. 그래서 여기에 좀 더 유용할 약간 업데이트되고 참조된 버전이 있습니다.

1 단계:자연적인 온실 효과가 있습니다.

자연적인 온실 효과(대기가 지구 표면에서 우주로 적외선(IR) 복사가 전달되는 것을 제한함)이 있다는 사실은 다음에서 쉽게 추론할 수 있습니다. i) 표면의 평균 온도(약 15°C), ii) 행성이 일반적으로 복사 평형에 가깝다는 것을 알고 있습니다. 이는 주변에 IR의 상향 표면 플럭스(~398W/m2)가 있는 반면 대기 상단(TOA)의 외부 플럭스는 흡수된 순 태양 복사량(~240W/m2)과 거의 동일하다는 것을 의미합니다. 따라서 대기에 흡수되는 IR의 양이 많아야 합니다(약 158W/m2). 온실가스 물질이 없으면 이 숫자는 0이 됩니다. 이 IR 복사는 태양에서 나오는 단파(SW) 복사와 구별하기 위해 때때로 장파(LW) 복사라고도 합니다.

2 단계:미량 가스는 자연적인 온실 효과에 기여합니다.

서로 다른 흡수체가 대기 적외선 흡수에 기여한다는 사실은 수증기, CO2, O3, 구름, 메탄, CFC 등과 관련된 특징적인 간격을 보여주는 우주(오른쪽)에서 관찰된 스펙트럼에서 분명합니다. 유일한 질문은 총 에너지가 얼마나 되는지입니다. 각각 차단했습니다. 이는 손으로 계산할 수 없지만(흡수선의 수와 압력 확장 효과로 인해 불가능함) 복사 전달 코드를 사용하여 계산할 수 있습니다. 스펙트럼의 일부 부분에서 IR은 CO2, 수증기 또는 구름에 의해 흡수될 수 있지만 이러한 중복을 고려하면 온실 효과의 50%는 수증기, 25%는 구름, 그리고 약 20%는 CO2에서 흡수되고 나머지는 오존, 에어로졸 및 기타 미량 가스에 흡수됩니다(Schmidt et al, 2010). 대기의 주요 성분(N2, O2 및 아르곤)은 IR 파장 범위에서 크게 흡수되지 않으므로 온실 효과에 기여하지 않습니다.

3단계:인간의 배출로 인해 미량 온실가스가 눈에 띄게 증가했습니다.

CO2 농도는 산업화 이전보다 50% 이상 증가했고, 메탄(CH4)은 두 배 이상 증가해 다시 한 번 가속되고 있으며, N2O는 15% 증가했으며, 대류권 O3도 증가했습니다. 할로카본(CFC, HFC)과 같은 새로운 온실가스 화합물은 산업화 이전 대기에는 존재하지 않았습니다. 이러한 모든 증가는 강화된 온실 효과에 기여합니다.

이러한 증가의 원인은 화석 연료 연소, 매립, 광업, 석유 및 가스 작업, 농업(특히 메탄을 위한 가축) 및 산업에 의해 지배됩니다.

4단계:복사강제력은 유용한 진단이며 쉽게 계산할 수 있습니다.

간단한 장난감 모델의 교훈과 보다 정교한 GCM의 경험을 통해 어떤 소스에서든 TOA 복사 수지에 대한 모든 교란이 최종 표면 온도 변화를 매우 잘 예측할 수 있음을 시사합니다. 따라서 태양이 약 2% 더 강해지면 TOA 복사 균형은 0.02*1361*0.7/4 = 4.8 W/m2만큼 변경됩니다(알베도와 기하학을 고려)(떠나는 것보다 더 많은 에너지가 유입됩니다). . 이는 복사강제력(RF)을 정의합니다. 온실가스 흡수체의 증가 또는 알베도의 변화는 TOA 균형에 유사한 영향을 미칩니다(떠나는 것보다 더 많은 에너지가 유입됩니다). 그러나 복사강제력의 계산은 온도, 수증기 및 에어로졸의 대기 프로파일을 고려하는 복사 전달 코드에 대한 작업입니다. IPCC AR6 보고서는 Etminan et al(2016)의 최신 추정치를 사용했습니다. 이는 CO2에 대해 자주 사용되는 단순화된 공식(RF = 5.35 ln(CO2/CO2_orig))과 유사하지만 약간 더 복잡합니다(참조: IPCC TAR의 표 6.2).