全球变暖和地表预算谬误
在考虑加倍的二氧化碳对气候的影响时，一个常见的谬论是，假设额外的温室气体使大气温度保持不变，从而使地表变暖，但使大气成为更好的红raybet雷竞技最新外发射器，从而增加了向地表的向下辐射。这个谬论的一个必然结果是，如果低层大气在红外波段基本上是不透明的，那么二氧化碳的增加就不会使温度升高，就像今天热带地区的情况一样，这是由于边界层的高水蒸气含量。这种推理是错误的，因为在保持大气温度不变的情况下增加二氧化碳浓度会降低OLR。这就抛出了top-of-atmosphere预算失去平衡，为了恢复平衡，大气必须变暖。整个对流层温度的升高增加了进入地表的所有能量通量，而不仅仅是辐射通量。此外，如果处于地表通量将地表温度与上覆空气温度紧密耦合的状态，则在确定地表变暖程度时无需明确考虑地表平衡。表面和上覆的大气简单地温暖在一起，而顶部大气的平衡统治一切。
在估计二氧化碳加倍的影响时，阿伦尼乌斯恰当地考虑了大气顶部和地表的平衡，尽管他使用的是粗略的单层大气模型。Guy Stewart Callendar(1938)和Gilbert Plass(1959)采用了更复杂的多层模型，但是当将他们的辐射结果转化为地表温度变化时，他们都陷入了地表预算谬误的困境。Manabe在20世纪60年代早期的著作中明确强调了大气顶部平衡的首要重要性，但即使在今天，人们在讨论全球变暖时仍不时遇到地表预算谬误。
图6.3显示了二氧化碳从300 ppmv增加一倍时预算的变化情况。所示的情况是目前地球热带地区的典型情况，水汽使边界层具有光学厚度。系统开始时处于平衡状态，表面温度为300K。如果二氧化碳立即增加一倍，进入地表的向下辐射仅增加1.2瓦/平方米。然而，OLR下降超过4 W/m2。大气-海洋系统正在接收更多太阳能而不是失去，所以它变暖了。当地表气温上升到302K时，大气顶平衡恢复。这使进入地面的辐射增加了7.3 W/m2。这种增加的部分原因是由于较热的边界层含有更多的水蒸气，因此更接近理想的黑体。然而，大部分的增加仅仅是因为低空气温Tsa升高，因此aT4a也随之升高。即使边界层是理想的黑体，即对红外线完全不透明，这种增加也会发生。此外，Tsa的增加会增加潜热和感热如果地表温度保持不变，流入地表的通量，这种增加也会导致地表变暖。
在一些情况下，详细的地表平衡可能对地表变暖产生重大影响。这只可能发生在弱耦合体制中。在这种情况下，AT可以相当大，AT的变化可以增加由大气变暖直接引起的任何变暖，而大气变暖是由满足大气顶部预算引起的。例如，如果土地干涸，蒸发损失将导致AT增加。相反，如果一个以前干燥的地区变得潮湿，水分吸收会减少，减缓地表变暖。南极低空逆温的减弱对南极地表气候变化具有至关重要的作用。raybet雷竞技最新最后，需要注意的是，当大气的光学厚度较大时，AT不影响OLR。然而，当大气层对来自地表的红外线有些透明时，AT的增加会增加一点OLR，因此大气层不必像人们想象的那样变暖，以便使大气层顶部的预算达到平衡。
在《问题??》中进一步探讨了地表收支和大气顶收支在CO2加倍时决定地表温度变化中的相对作用。和? ?。
非微扰00 w / m2
非微扰00 w / m2
二氧化碳加倍，失去平衡
二氧化碳加倍，失去平衡
平衡恢复
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图6.3:二氧化碳倍增时大气顶和地表辐射通量的变化。用ccm辐射模型进行了计算，假设大气处于湿润绝热层，与等温的180k平流层相接合。低水平相对湿度为固定在80%，而相对湿度在自由对流层是50%。
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