Az üvegházhatás és a szén-dioxid

Az üvegházhatás a Földön azt eredményezi, hogy a felszíni középhőmérséklet 255 K (-18 °C) értékről, amelyet légkör nélkül, sugárzási egyensúlyi körülmények között érne el, a jelenlegi 287 K (+14 °C) megfigyelt szintre emelkedik. Ebben a tanulmányban az infravörös sugárzás légkör általi elnyelésének és kibocsátásának számításait használtuk fel annak vizsgálatára, hogy a spektrum különböző részei és a különböző légköri gázok hogyan járulnak hozzá az üvegházhatáshoz. A legerősebb vízgőz-elnyelés a kb. 17μm-nél hosszabb és a kb. 8μm-nél rövidebb hullámhosszú spektrális sávokban jelentkezik. A CO2 legerősebb abszorpciós sávjai a 15μm és a 4,3μm sávok, amelyeket a 10μm körüli gyengébb sávok követnek. A CO2 15μm-es sávja a feketetest-függvény csúcsához közel, a Föld légkörére és felszínére jellemző hőmérsékleten fordul elő. Történetesen ott is előfordul, ahol a vízgőz elnyelése gyengébb, és így kulcsszerepet játszik a Föld légkörében az infravörös sugárzás átvitelében.

A CO2 4,3μm-es abszorpciós együtthatója a legerősebb az infravörös tartományban, de ott található, ahol a sugárzás intenzitása sokkal gyengébb. Így, bár a felső légkörben szerepet játszik, ez a sáv a földi üvegházhatás szempontjából nem fontos. A nagyon nagy spektrális felbontású számítások és a gázok abszorpciós tulajdonságaira vonatkozó legkorszerűbb adatok felhasználásával azt mutatják, hogy a légköri CO2-koncentráció nullától való emelkedésével a teljes (pillanatnyi) RF először nagyon meredeken nő, de a növekedés üteme mérséklődik, így a kb. 30 és 800 ppmv közötti koncentrációk esetében az RF a log(keverési arány) arányában nő. Ez a helyzet a mai légkörben, ahol a koncentráció 389 ppmv és a teljes RF körülbelül 38 Wm-2. Nagyobb koncentráció esetén azonban a növekedés mértéke logaritmuson felülivé válik. Ennek az az oka, hogy míg a 15μm-es sáv közepe telítődik, addig a sávszárnyak és különösen a 10μm-es sávok dominánssá válnak a sugárzási hatások meghatározásában - és ezek még közel sem telítődtek el. Arra a következtetésre jutottunk, hogy ahogy a CO2 koncentrációja a Föld légkörében tovább emelkedik, nem fog telítődni a sugárzás elnyelése, és így nem lehetünk elégedettek az éghajlat további felmelegedésére vonatkozó potenciálját illetően.

https://courses.seas.harvard.edu/climate/eli/Courses/global-change-debat...