TSUNE氏のコメントに対する返事（其の参） [科学]
過去記事に、TSUNE氏より下記のコメントを頂戴しましたので、お返事を別記事とさせて頂きます。
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心如さん
大気の気温減率は「高度が上がるにつれて気温が下がる割合」です。これを「高度が下がると気温が上がる」と考えてしまうとおかしなことになります。
心如さんが書かれているように、平板大気モデルでは、大気がない場合に地表温度は -18℃になります。
じっさいの大気と同じ質量で、太陽放射や赤外線を吸収する気体や物質をまったく含まない大気を想定し、伝導や対流や潜熱を無視すれば、地表の気温は -18℃で、高度12kmの対流圏界面の気温は -84℃になります。気温減率は100mあたり0.55℃です。この場合、大気からの放射はゼロなので、地表面から宇宙への放射と地表面が太陽から受け取る放射が吊り合うことになります。
ここで、地表気温が15℃、高度12kmの対流圏界面で -51℃の大気があるとします。気温減率は100mあたり0.55℃です。この場合には、地表面からの放射は、7割がたが大気に吸収されています。地球から宇宙に放射されているのは3割がたが地表面からの放射で、7割がたが大気からの放射です。これらが太陽から受け取る放射と吊り合うことになります。
問題は、伝導や対流や潜熱を無視して、放射だけの計算が現実の気温を再現するのか？ということです。じっさいに計算してみると地表気温がうんと高くなって合いません。そこで現実の温度勾配を再現するようにギャップ調整を加えます。これをモデラーは「対流調節」と呼んでいます。そうしてつくったモデルに、大気の吸収率を変えて求めたのが、温室効果による気温上昇値です。
このようにして求めた気温上昇について、懐疑的な学者は、ほんらい大気には、温度分布を定常状態に向かわせる対流活動がつねに働いており、モデルの予測値は過大である、というものです。
by TSUNE (2011-12-04 16:25)
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＞ここで、地表気温が15℃、高度12kmの対流圏界面で -51℃の大気があるとします。
＞気温減率は100mあたり0.55℃です。
＞この場合には、地表面からの放射は、7割がたが大気に吸収されています。
＞地球から宇宙に放射されているのは3割がたが地表面からの放射で、
＞7割がたが大気からの放射です。
＞これらが太陽から受け取る放射と吊り合うことになります。
この、宇宙に放射される赤外線のうちで、3割が地表からのもので、7割は大気からのものだという数字の根拠はあるのでしょうか？
確かに、大気の窓と呼ばれる現象があり、地表から放射される赤外線の一部が大気に吸収されないで、宇宙に放出されているのは事実だと思います。その割合が、3割と7割になるのかどうかについては疑問です。
とくに問題を感じる点は、潜熱や対流によって大気に移動した熱も、最終的には赤外線となって宇宙に放出されるのです。
地表から放出された赤外線の7割が大気に吸収されるとしたら、大気から宇宙に放出される赤外線は、地表から放出された赤外線の7割に、対流や潜熱によって地表から大気に移動した熱を加えたものになるはずです。
地表から放射される赤外線の7割を大気が吸収するというのが正しいとすると、地球から宇宙に放射される赤外線のうち、大気から放出される赤外線は7割よりも多くなると考えるのが妥当です。
例えば、地表から赤外線によって大気に移動する熱と、潜熱や対流で移動する熱の量が同じだとしたら、（7+7)/(7+7+3)＝0.82となり、約82％が大気からの赤外線で、地表面からの赤外線は約18％となりますが…
どちらにしても、地表面から大気に熱が移動するのは、潜熱の割合が一番大きく、放射と対流の割合は似たようなものです（地表の空気は、温度勾配が大きくなって不安定にならないと対流が起きないのです。対流の割合は意外と少ないのです）。
地表の熱を大気の上空に運ぶ主役は水蒸気であって、赤外線の放射ではないということを、いま現在の気象学者はなぜか言いません。いわゆる温室効果によって、地球が温暖化しているという話を広めるための方便かも知れませんが、姑息なやり方だと言わざるを得ません。
（by 心如）
心如さん
地表面（海面）からの放射が3割、大気からの放射が7割と書いたのは、「大気の窓」領域の放射を3割と見込んだということです。正確な数値ではありません。ほんとは、エアロゾルの吸収も正確に測らなければなりません。しかし、これはまだ正確に測定されているとは言いがたいです。僕はエアロゾルの吸収は、意外に大きいのではないかと思っています。
それから心如さん、窒素分子や酸素分子からの放射は無いのですよ。
by TSUNE (2011-12-05 01:21)
TSUNEさん、コメントを頂き有り難うございます
＞それから心如さん、窒素分子や酸素分子からの放射は無いのですよ。
これはどうかなと思います。何かの本（気象学にかかわる本だったと思いますが…）で読んだ記憶があるのですが、人工衛星で気温を観測する場合は、大気中の高度は忘れましたが、酸素分子の温度を電磁波で観測していると書かれてあったような気がします。
私の記憶はあまりあてになりませんが、酸素分子の温度を人工衛星から観測できるというのが正しいとしたら、酸素分子がまったく電磁波を放出していないとは言えないような気がします。
それと、大気中の二酸化炭素と水蒸気を比べたら、圧倒的に水蒸気のほうが多いのです。上空に運ばれた熱を宇宙に放出するのも、主役は水蒸気や雲であって、二酸化炭素ではありません。
by 心如 (2011-12-05 19:21)