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| ミランコヴィッチメニューへ戻る Проблема изменения климата Земли (ロ シア語版) PDF On the Global Climate Change (英語版) PDF 地球の気候変動問題 第４章 Екабс Барканс, Диана Жалостиба Jekabs Barkans, Diana Jalostiba ジェカブス・バルカンズ、ダイアナ・ジャロスティバ RTUプレス、リガ、2010年。1 - 93 p. 全編 概要・目次 第１章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 参照  第4章 熱放出チャネルとしての放射線 4.1 放射の規則性連続スペクトル 全体にわたる放射エネルギーの分布と放出体の温度への依存性は、プランクの法則によって確立される。25 2、1 hc T k hc u T e（4.1）ここで、hはプランクの定数である。 cは真空中の光の速度である。 -波長; Tは放射体の温度である。 kはボルツマンの定数である。 Planckの法則と密接に関連しているのはStefan-Boltzmannの法則（3.2）である。これは、ソースの温度と、放射面の1平方センチメートルを通過するエネルギー量との関係を総放射フラックスとして決定する。 4.2。吸収プロセス熱吸収 プロセスの本質は、ソーラーコレクターの例で説明できる（図4.1）[20]。コレクターは、水循環システムを備えたガラスで覆われたボックスである。ガラスは可視光に対して透明であるが、部分的にしない  図4.1 ソーラーコレクター回路  図4.2 双極子分子のスペクトル線 大気中では、赤外線は大気中の温室効果ガスに吸収される。放射線プロセスは分光法によって研究され、特定のスペクトル線は双極子分子の特性に対応する。その例を図4.2に示する。吸収の現象に対応する量子力学の現象は、共鳴現象に似ている。 水蒸気と二酸化炭素の分子を図4.3に模式的に示す。 4.3 水分子による熱吸収赤外線 放射中の水蒸気分子は、3つのエネルギーレベルで動きを獲得する（図4.3）。  図4.3 .赤外線照射による水蒸気分子と二酸化炭素分子の原子間結合の変形 最初の2つは、水素原子と酸素原子の間の結合の対称および非対称振動である。 3つ目は、結合間の角度の変化（静止時は104.5°）であり、分子の回転につながる。分子の相互衝突では、スペクトル線が合流して吸収ゾーンを形成する。この場合、分子はエネルギーを吸収し、それが大気の加熱と反射熱の一部の吸収につながる。 水分子による吸収によって重なるゾーンはセクション4.2～4.8にある。 5～8および22～70μm（図4.4）、放射に対して不透明なゾーンを形成し、赤外線放射のかなりの部分をカバーする。 水分子による吸収は、放射線に対して透明な領域が形成される8.6～14μmおよび17～20μmの領域で減少する[21]。これらの領域を通してのみ、地球によって蓄積された熱が反射される（図4.4（1）の暗い表面）。この領域のディップは、電子シェルの変形によるオゾンと部分的に酸素の分子によって作成され、相互の衝突で一時的に双極子の特性を獲得する。 大気中の水分子の含有量は、海洋からの蒸発によって決定される。水蒸気分子は、温室効果の決定要因です。放射線の分野でのそれらのシェアは、吸収の70％、雲の20％、その他すべての温室効果ガスの残りの10％を占めている。  図4.4。 赤外線範囲での地球の大気の透明度：1）地球の表面からのIR放射の強度。 2）波長に応じた大気中の全吸収と散乱。 3）さまざまな温室効果ガスの吸収スペクトル  図4.5. a - 全球赤外放射の強度; b - 異なる波長での全吸収と散乱; c - 主要な温室効果ガスの吸収バンド （英語版） 水分子は不安定である。コールドスナップを使用すると、大気からの水が凍結し、吸収が低下し、氷の老化の発生を含むコールドスナップに寄与する。 4.4。二酸化炭素分子による熱吸収 二酸化炭素分子は、水分子とは異なり、安定している。赤外線放射では、振動-回転変形、対称および非対称振動の3つの摂動が発生する（図4.3）。 大気中の現在の二酸化炭素量（357 ppm）に対する14'16μmバンドの吸収プロファイルを図4.5 [22]に示する。これは、図4.2に示すスペクトル線に対応する。 吸収の主要部分は、スペクトル線の最高密度で15μmに対応する狭いQ領域に集中している（図4.5）。 PウィングとRウィングでは、スペクトル線の頻度が低く、吸収が弱くなる。右翼は水分子の吸収が減少するゾーンをカバーしている。化石燃料の集中燃焼の結果として、大気中の二酸化炭素の量が増加することは不可欠である  図4.5 357 ppmにおけるCO2吸収プロファイル 図4.5. a - 全球赤外放射の強度; b - 異なる波長での全吸収と散乱; c - 主要な温室効果ガスの吸収バンド （英語版） 図4.4は、このゾーンの左側で放射線が重要であり、水分子の弱い吸収の領域で右側に放射線の痕跡があることを示している。 二酸化炭素自体の吸収ゾーンについては、ほとんどの赤外線範囲をカバーする水分子と同様に、このゾーンがCO2分子でカバーされていないかどうかを調べる必要がある。 線形スケールの放射スペクトルに対する赤外線の吸収ゾーンを図4.6に示する。  図4.6 線形スケールでの赤外線の吸収と透明度のゾーン。 1-CO2吸収ゾーン; 2-赤外線透過ゾーン 4.5。赤外線の透明ゾーン 地球からの熱伝達の最も重要な特性を理解するには、地球に近い空間の温度分布を知る必要がある。 これのアイデアは図4.7に示されている。これは、温度の高さへの既知の依存性を示している。熱帯圏では、気温は高さとともに低下し、成層圏との境界で–55ºCに達する。成層圏と中球（高度50～85 kmの大気の中間層）の境界では、温度は徐々に0ºCに上昇し、その後-90'-100ºCに低下する。サーモスフィア（高度80～300 km）では、温度が徐々に上昇し、日中は最大2500ºCに達する。  図4.7. 大気温度の高度依存性 放出される熱は、地表の温度、吸収帯、高度によって異なる。 大気のさまざまな層の温度に関するデータと組み合わせて、状況は図4.8によって明確になる。図4.8は、線を背景にサハラ（a）と北極圏（b）の地球衛星の機器を使用して1970年5月5日に取得されたさまざまな波長での温度記録を示している。 Planckの式[22]による温度に対応する。  図4.8 衛星機器によって測定された、地球によって反射された温度、a）サハラ上。 b）極地 図4.8. 地球からの反射放射（衛星によるサハラ上空(a)と極域(b)の測定値（英語版） 矢印は、14～16μmゾーンでの二酸化炭素の吸収を示している。一次放射の温度は、280～330K（ 40℃温度に対応する必要がある。この地域にはそのような放射線はない。これは、放射線の二酸化炭素吸収ゾーンの透明度が低いことを示している。確かに、218K（ -55℃）Cの温度で放射があり、これはその二次的な性質を示している。この放射は上部熱帯圏から来ている。北極圏の218Kでのこのゾーンからの放射の増加（c）は、北の緯度に熱を供給する対流によって説明される。 4.6。温度変化に対する放射チャネルの反応 外的要因の作用の結果として温度が変化すると、ステファン-ボルツマンの法則に従って透明ゾーン内で作用する放射チャネルが熱伝達を増加させる。このプロセスに対応する特性は、図4.9に曲線1の形で示されている4次パラボラです。  図4.9 外部条件による温度変化に対する放射チャネルの作用の構造 この場合、地表の温度はパラボラ2に従って低下する。パラボラ2は、最初のパラボラに比べて鏡のようである。定常状態は、特性の交点に対応する。外的要因によるtによる温度変化は特性3に対応する。状況は対称領域abcによって説明される。ライン交点は角度の二等分線である。したがって、ベースbcを半分に分割する。その結果、t t / 2、つまり外的要因の影響下で発生する温度変化に対する放射チャネルの反応 |