اثر گلخانه‌ای

1.35upright
شار انرژی به سمت پایین از خورشید و به سمت بالا از زمین و اتمسفر آن. هنگامی که گازهای گلخانه‌ای تابش گسیل‌شده از سطح زمین را جذب می‌کنند، مانع از فرار آن تابش به فضا می‌شوند و باعث می‌شوند دمای سطح حدود ۳۳ تغییر درجه سلسیوس (۵۹ تغییر درجه فارنهایت) افزایش یابد.

اثر گلخانه‌ای ((به انگلیسی: Greenhouse effect)) زمانی رخ می‌دهد که گازهای محبوس‌کننده گرمای موجود در اتمسفر یک سیاره مانع از ازدست‌رفتن گرمای سیاره به فضا می‌شوند و دمای سطح آن را افزایش می‌دهند. گرمایش سطح می‌تواند از یک منبع گرمای داخلی (مانند مورد مشتری) رخ دهد یا از یک منبع بیرونی مانند یک ستاره میزبان ناشی شود. در مورد زمین، خورشید تابش موج کوتاه (نور خورشید) گسیل می‌کند که از گازهای گلخانه‌ای عبور کرده و سطح زمین را گرم می‌کند. در پاسخ، سطح زمین تابش موج بلند گسیل می‌کند که بخش عمده آن توسط گازهای گلخانه‌ای جذب می‌شود و نرخی را که زمین می‌تواند طی آن خنک شود، کاهش می‌دهد.

بدون اثر گلخانه‌ای، میانگین دمای سطح زمین به سردی −۱۸ درجه سلسیوس (−۰٫۴ درجه فارنهایت) می‌بود.[۱][۲] این مقدار بسیار کمتر از میانگین سده بیستم یعنی حدود ۱۴ درجه سلسیوس (۵۷ درجه فارنهایت) است.[۳][۴] علاوه بر گازهای گلخانه‌ای موجود به‌طور طبیعی، سوزاندن سوخت‌های فسیلی مقادیر کربن دی‌اکسید و متان را در اتمسفر افزایش داده است.[۵][۶] در نتیجه، تا سال ۲۰۲۳،[۷] گرمایش جهانی در حدود ۱٫۲ تغییر درجه سلسیوس (۲٫۲ تغییر درجه فارنهایت) از زمان انقلاب صنعتی رخ داده است،[۸] به‌طوری که میانگین دمای سطح جهانی از سال ۱۹۸۱ با نرخ ۰٫۱۸ تغییر درجه سلسیوس (۰٫۳۲ تغییر درجه فارنهایت) در هر دهه افزایش یافته است.[۹]

همه اشیای دارای دمای بالاتر از صفر مطلق، تابش گرمایی گسیل می‌کنند. طول‌موجهای تابش گرمایی گسیل‌شده از خورشید و زمین متفاوت است زیرا دمای سطح آن‌ها متفاوت است. خورشید دارای دمای سطحی ۵٬۵۰۰ درجه سلسیوس (۹٬۹۰۰ درجه فارنهایت) است، بنابراین بیشتر انرژی خود را به صورت تابش موج کوتاه در طول‌موجهای فروسرخ نزدیک و مرئی (به صورت نور خورشید) گسیل می‌کند. در مقابل، سطح زمین دمای بسیار کمتری دارد، بنابراین تابش موج بلند را در طول‌موجهای فروسرخ میانی و دور گسیل می‌کند.[۶] یک گاز در صورتی گاز گلخانه‌ای است که تابش موج بلند را جذب کند. اتمسفر زمین تنها ۲۳٪ از تابش موج کوتاه ورودی را جذب می‌کند، اما ۹۰٪ از تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح را جذب می‌کند،[۱۰] در نتیجه انرژی انباشته شده و سطح زمین گرم می‌شود.

وجود اثر گلخانه‌ای (اگرچه با این نام نامیده نشده بود) برای نخستین بار در سال ۱۸۲۴ توسط ژوزف فوریه پیشنهاد شد.[۱۱] استدلال و شواهد بعداً در سال‌های ۱۸۲۷ و ۱۸۳۸ توسط کلود پوئیه تقویت شد. در سال ۱۸۵۶ یونیس نیوتن فوت نشان داد که اثر گرمایشی خورشید برای هوای دارای بخار آب بیشتر از هوای خشک است و این اثر با کربن دی‌اکسید حتی بیشتر هم می‌شود.[۱۲][۱۳] واژه گلخانه نخستین بار در سال ۱۹۰۱ توسط نیلس اکهولم برای این پدیده به کار رفت.[۱۴][۱۵]

تعریف

اثر گلخانه‌ای بر روی زمین به این صورت تعریف می‌شود: «اثر تابشی فروسرخ همه اجزای جذب‌کننده فروسرخ در اتمسفر. گازهای گلخانه‌ای (GHGها)، ابرها و برخی از هواپخش‌ها تابش زمینی گسیل‌شده توسط سطح زمین و سایر نقاط اتمسفر را جذب می‌کنند.»[۱۶]: 2232 

اثر گلخانه‌ای تشدیدشده این واقعیت را توصیف می‌کند که با افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر (به دلیل فعالیت‌های انسانی)، اثر گلخانه‌ای طبیعی افزایش می‌یابد.[۱۶]: 2232 

واژه‌شناسی

اصطلاح اثر گلخانه‌ای از یک شباهت و قیاس با گلخانه‌ها آمده است. هم گلخانه‌ها و هم اثر گلخانه‌ای با حفظ گرمای حاصل از نور خورشید عمل می‌کنند، اما روش حفظ گرمای آن‌ها متفاوت است. گلخانه‌ها گرما را عمدتاً با مسدود کردن همرفت (حرکت هوا) حفظ می‌کنند.[۱۷][۱۸] در مقابل، اثر گلخانه‌ای گرما را با محدود کردن انتقال تابشی از طریق هوا و کاهش نرخی که طی آن تابش گرمایی به فضا گسیل می‌شود، حفظ می‌کند.[۵]

تاریخچه کشف و بررسی

یونیس نیوتن فوت در سال ۱۸۵۶ اثر به‌دام‌اندازی گرمای کربن دی‌اکسید را تشخیص داد و اهمیت آن را برای سیاره درک کرد.[۱۹]
اثر گلخانه‌ای و تأثیر آن بر اقلیم به‌طور خلاصه در این مقاله سال ۱۹۱۲ در نشریه پاپیولر مکانیکس شرح داده شد.

وجود اثر گلخانه‌ای، اگرچه با این نام نامیده نشده بود، برای نخستین بار در سال ۱۸۲۴ توسط ژوزف فوریه پیشنهاد شد.[۱۱] استدلال و شواهد بعداً در سال‌های ۱۸۲۷ و ۱۸۳۸ توسط کلود پوئیه تقویت شد. در سال ۱۸۵۶ یونیس نیوتن فوت نشان داد که اثر گرمایشی خورشید برای هوای دارای بخار آب بیشتر از هوای خشک است و این اثر با کربن دی‌اکسید حتی بیشتر هم می‌شود. او نتیجه‌گیری کرد که «اتمسفری از این گاز دمای بالایی به زمین ما می‌دهد...»[۱۲][۱۳]

جان تیندال نخستین کسی بود که جذب و گسیل فروسرخ گازها و بخارهای مختلف را اندازه‌گیری کرد. از سال ۱۸۵۹ به بعد، او نشان داد که این اثر ناشی از بخش بسیار کوچکی از اتمسفر است، به‌طوری که گازهای اصلی هیچ اثری ندارند و عمدتاً ناشی از بخار آب است، اگرچه درصدهای کمی از هیدروکربن‌ها و کربن دی‌اکسید اثر قابل توجهی داشتند.[۲۰] این اثر در سال ۱۸۹۶ توسط سوانته آرنیوس به‌طور کامل‌تر کمی‌سازی شد، کسی که نخستین پیش‌بینی کمی گرمایش جهانی را به دلیل دوبرابر شدن فرضی کربن دی‌اکسید جوی انجام داد.[۲۱] اصطلاح گلخانه نخستین بار در سال ۱۹۰۱ توسط نیلس اکهولم برای این پدیده به کار رفت.[۱۴][۱۵]

اندازه‌گیری

ماده با نرخی که مستقیماً با توان چهارم دمای آن متناسب است تابش گرمایی گسیل می‌کند. بخشی از تابش گسیل‌شده توسط سطح زمین توسط گازهای گلخانه‌ای و ابرها جذب می‌شود. بدون این جذب، سطح زمین میانگین دمایی برابر با −۱۸ درجه سلسیوس (−۰٫۴ درجه فارنهایت) می‌داشت. با این حال، چون بخشی از تابش جذب می‌شود، میانگین دمای سطح زمین حدود ۱۵ درجه سلسیوس (۵۹ درجه فارنهایت) است. بنابراین، اثر گلخانه‌ای زمین را می‌توان به عنوان یک تغییر دما به میزان ۳۳ تغییر درجه سلسیوس (۵۹ تغییر درجه فارنهایت) اندازه‌گیری کرد.

تابش گرمایی با میزان انرژی که حمل می‌کند مشخص می‌شود، معمولاً بر حسب وات بر متر مربع (W/m2). دانشمندان همچنین اثر گلخانه‌ای را بر اساس میزان تابش گرمایی موج بلندی که سطح زمین را ترک می‌کند نسبت به مقداری که به فضا می‌رسد اندازه‌گیری می‌کنند.[۲۲]: 968 [۲۲]: 934 [۲۳][۲۴][۲۵] در حال حاضر، تابش موج بلند سطح را با نرخ میانگین ۳۹۸ وات بر متر مربع ترک می‌کند، اما تنها ۲۳۹ وات بر متر مربع به فضا می‌رسد. بنابراین، اثر گلخانه‌ای زمین را می‌توان به عنوان یک تغییر شار انرژی به میزان ۱۵۹ وات بر متر مربع نیز اندازه‌گیری کرد.[۲۲]: 968 [۲۲]: 934  اثر گلخانه‌ای را می‌توان به صورت کسر (۰٫۴۰) یا درصد (۴۰٪) از تابش گرمایی موج بلند که سطح زمین را ترک می‌کند اما به فضا نمی‌رسد بیان کرد.[۲۲]: 968 [۲۳][۲۶]

چه اثر گلخانه‌ای به صورت تغییر در دما بیان شود و چه به صورت تغییر در تابش گرمایی موج بلند، همان اثر در حال اندازه‌گیری است.[۲۳]

نقش در تغییر اقلیم

منحنی کیلینگ از فراوانی CO2 جوی.
نرخ گرمایش زمین (نمودار) ناشی از عواملی از جمله اثر گلخانه‌ای تشدیدشده است.[۲۷]
رشد غیرخطی در اثر گرمایش جهانی ناشی از انباشت گازهای گلخانه‌ای طولانی‌مدت، در خسارات اقتصادی در یک دوره ۶۰ ساله بیش از پنج برابر بیشتر از یک دوره ۳۰ ساله برآورد شده است. یک مقاله در نشریه نیچر خسارات آینده ناشی از انتشار گذشته را دست‌کم یک مرتبه بزرگی بزرگتر از خسارات تاریخی ناشی از همان انتشار برآورد کرده است.[۲۸]

تقویت اثر گلخانه‌ای از طریق گازهای گلخانه‌ای اضافی حاصل از فعالیت‌های انسانی به عنوان اثر گلخانه‌ای تشدیدشده شناخته می‌شود.[۱۶]: 2232  این افزایش در واداشت تابشی ناشی از فعالیت‌های انسانی علاوه بر استنباط از اندازه‌گیری‌های انجام‌شده توسط آرگو، سیرس و سایر ابزارها در طول سده ۲۱،[۲۹]: 7–17  مستقیماً مشاهده شده است،[۳۰][۳۱] و عمدتاً ناشی از افزایش سطح کربن دی‌اکسید جوی است.[۳۲]

CO2 توسط سوزاندن سوخت‌های فسیلی و سایر فعالیت‌ها مانند تولید سیمان و جنگل‌زدایی تولید می‌شود.[۳۳] اندازه‌گیری‌های CO2 از رصدخانه مونا لوا نشان می‌دهد که غلظت‌ها از حدود ۳۱۳ بخش در میلیون (ppm)[۳۴] در سال ۱۹۶۰ افزایش یافته و در سال ۲۰۱۳ از مرز ۴۰۰ ppm گذشته است.[۳۵] مقدار کنونی مشاهده‌شده CO2 از حداکثر رکوردهای زمین‌شناسی (حدود ۳۰۰ ppm) حاصل از داده‌های مغزه یخی فراتر رفته است.[۳۶]

در طول ۸۰۰,۰۰0 سال گذشته،[۳۷] داده‌های مغزه یخی نشان می‌دهد که کربن دی‌اکسید از مقادیر کم ۱۸۰ ppm تا سطح پیش از صنعتی یعنی ۲۷۰ ppm متغیر بوده است.[۳۸] دیرین‌اقلیم‌شناسان تغییرات در غلظت کربن دی‌اکسید را یک عامل بنیادی مؤثر بر تغییرات اقلیمی در این مقیاس زمانی می‌دانند.[۳۹][۴۰]

تعادل انرژی و دما

تابش موج کوتاه ورودی

طیف تابش خورشیدی برای نور مستقیم هم در بالای اتمسفر زمین و هم در سطح دریا

ماده گرم‌تر طول‌موجهای کوتاه‌تری از تابش را گسیل می‌کند. در نتیجه، خورشید تابش موج کوتاه را به صورت نور خورشید گسیل می‌کند در حالی که زمین و اتمسفر آن تابش موج بلند گسیل می‌کنند. نور خورشید شامل تابش‌های فرابنفش، نور مرئی و فروسرخ نزدیک است.[۱۶]: 2251 

نور خورشید توسط زمین و اتمسفر آن بازتابیده و جذب می‌شود. اتمسفر و ابرها حدود ۲۳٪ را بازتاب داده و ۲۳٪ را جذب می‌کنند. سطح زمین ۷٪ را بازتاب داده و ۴۸٪ را جذب می‌کند.[۱۰] در مجموع، زمین حدود ۳۰٪ از نور خورشید ورودی را بازتاب می‌دهد،[۴۱][۴۲] و مابقی (۲۴۰ وات بر متر مربع) را جذب می‌کند.[۲۲]: 934 

تابش موج بلند خروجی

اثر گلخانه‌ای کاهشی در شار تابش موج بلند خروجی است که بر تعادل تابشی سیاره تأثیر می‌گذارد. طیف تابش خروجی اثرات گازهای گلخانه‌ای مختلف را نشان می‌دهد.

زمین و اتمسفر آن تابش موج بلند گسیل می‌کنند که به عنوان فروسرخ گرمایی یا تابش زمینی نیز شناخته می‌شود.[۱۶]: 2251  به‌طور غیررسمی، تابش موج بلند گاهی تابش گرمایی نامیده می‌شود. تابش موج بلند خروجی (OLR) تابشی از زمین و اتمسفر آن است که از اتمسفر عبور کرده و وارد فضا می‌شود.

اثر گلخانه‌ای را می‌توان مستقیماً در نمودارهای تابش موج بلند خروجی زمین به عنوان تابعی از فرکانس (یا طول‌موج) مشاهده کرد. مساحت بین منحنی تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح زمین و منحنی تابش موج بلند خروجی، میزان اثر گلخانه‌ای را نشان می‌دهد.[۲۵]

مواد مختلف مسئول کاهش انرژی تابشی در فرکانس‌های مختلف به فضا هستند؛ برای برخی فرکانس‌ها، چند ماده نقش دارند.[۲۴] کربن دی‌اکسید مسئول افت در تابش خروجی (و افزایش مرتبط در اثر گلخانه‌ای) در حدود ۶۶۷ cm−1 (معادل طول‌موج ۱۵ میکرون) دانسته می‌شود.[۴۳]

هر لایه از اتمسفر دارای گازهای گلخانه‌ای، بخشی از تابش موج بلند را که از لایه‌های پایین‌تر به سمت بالا تابیده می‌شود جذب می‌کند. همچنین تابش موج بلند را در همه جهات، هم به سمت بالا و هم به سمت پایین، در تعادل با مقداری که جذب کرده است گسیل می‌کند. این امر منجر به اتلاف گرمای تابشی کمتر و گرمای بیشتر در پایین می‌شود. افزایش غلظت گازها میزان جذب و گسیل را افزایش می‌دهد و در نتیجه باعث حفظ گرمای بیشتر در سطح و لایه‌های زیرین می‌شود.[۲]

دمای مؤثر

دمای مورد نیاز برای گسیل مقدار معینی از تابش گرمایی.

توان تابش موج بلند خروجی گسیل‌شده توسط یک سیاره با دمای مؤثر سیاره متناظر است. دمای مؤثر دمایی است که یک سیاره که با دمای یکنواخت تابش می‌کند (جسم سیاه) باید داشته باشد تا همان مقدار انرژی را تابش کند.

این مفهوم ممکن است برای مقایسه مقدار تابش موج بلند گسیل‌شده به فضا و مقدار تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح مورد استفاده قرار گیرد:

  • گسیل به فضا: بر اساس گسیل تابش موج بلند به فضا، دمای مؤثر کلی زمین −۱۸ درجه سلسیوس (۰ درجه فارنهایت) است.[۴۴][۲]
  • گسیل از سطح: بر اساس گسیل‌های گرمایی از سطح، دمای مؤثر سطح زمین حدود ۱۶ درجه سلسیوس (۶۱ درجه فارنهایت) است،[۲۲]: 934  که ۳۴ تغییر درجه سلسیوس (۶۱ تغییر درجه فارنهایت) گرم‌تر از دمای مؤثر کلی زمین است.

دمای سطح زمین اغلب بر حسب میانگین دمای هوای نزدیک سطح گزارش می‌شود. این دما حدود ۱۵ درجه سلسیوس (۵۹ درجه فارنهایت) است،[۴][۴۵] کمی کمتر از دمای مؤثر سطح. این مقدار ۳۳ تغییر درجه سلسیوس (۵۹ تغییر درجه فارنهایت) گرم‌تر از دمای مؤثر کلی زمین است.

شار انرژی

شار انرژی، نرخ جریان انرژی در واحد سطح است. شار انرژی با واحد W/m2 بیان می‌شود که تعداد ژول‌های انرژی عبوری از یک متر مربع در هر ثانیه است. بیشتر شارهای نقل‌شده در بحث‌های سطح بالا درباره اقلیم، مقادیر جهانی هستند، به این معنی که جریان کلی انرژی در کل کره زمین، تقسیم بر مساحت سطح زمین (۵٫۱×۱۰۱۴ متر مربع (۵٫۱×۱۰۸ کیلومتر مربع؛ ۲٫۰×۱۰۸ مایل مربع)) هستند.[۴۶]

شارهای تابشی ورودی و خروجی به زمین اهمیت دارند زیرا انتقال تابشی تنها فرایندی است که قادر به تبادل انرژی بین زمین و باقی جهان است.[۴۷]: 145 

تعادل تابشی

عدم تعادل انرژی زمین در سده ۲۱ افزایش یافته و به مقادیری دو برابر برآوردهای قبلی هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم رسیده است.[۴۸] توانایی مشاهده این عدم تعادل به دلیل از رده خارج شدن ماهواره‌ها در حال کاهش است.[۴۸]

دمای یک سیاره به تعادل بین تابش ورودی و تابش خروجی بستگی دارد. اگر تابش ورودی از تابش خروجی فراتر رود، سیاره گرم خواهد شد. اگر تابش خروجی از تابش ورودی فراتر رود، سیاره خنک خواهد شد. یک سیاره به سمت حالت تعادل تابشی میل خواهد کرد که در آن توان تابش خروجی برابر با توان تابش ورودی جذب‌شده است.[۴۹]

ناهم‌ارزی انرژی زمین مقداری است که توان نور خورشید ورودی جذب‌شده توسط سطح یا اتمسفر زمین از توان تابش موج بلند خروجی گسیل‌شده به فضا فراتر می‌رود. عدم تعادل انرژی اندازه‌گیری بنیادی است که دمای سطح را هدایت می‌کند.[۵۰] سازمان ملل اعلام کرده است: «EEI حیاتی‌ترین عددی است که چشم‌انداز گرمایش جهانی و تغییر اقلیم مداوم را تعریف می‌کند.»[۵۱] یک مطالعه استدلال می‌کند: «مقدار مطلق EEI نشان‌دهنده بنیادی‌ترین متریك تعریف‌کننده وضعیت تغییر اقلیم جهانی است.»[۵۲]

ناهم‌ارزی انرژی زمین (EEI) در سال ۲۰۱۵ حدود ۰٫۷ وات بر متر مربع بود که نشان می‌دهد زمین به عنوان یک کل در حال انباشت انرژی گرمایی است و در فرایند گرم‌تر شدن قرار دارد.[۲۲]: 934  تا سال ۲۰۲۴، روند طولانی‌مدت به حدود دو برابر آن نرخ رسیده بود.[۴۸]

بیش از ۹۰٪ انرژی حفظ‌شده صرف گرم کردن اقیانوس‌ها می‌شود و مقادیر بسیار کمتری صرف گرم کردن خشکی، اتمسفر و یخ می‌شود.[۵۳]

مقایسه جریان رو به بالای تابش موج بلند زمین در واقعیت و در یک سناریوی فرضی که در آن گازهای گلخانه‌ای و ابرها حذف می‌شوند یا توانایی خود را برای جذب تابش موج بلند از دست می‌دهند—بدون تغییر در سپیدایی زمین. بخش بالا تعادل بین گرمایش و سرمایش زمین را در بالای اتمسفر (TOA) نشان می‌دهد. پنل (a) وضعیت واقعی با یک اثر گلخانه‌ای فعال را نشان می‌دهد.[۵۴] پنل (b) وضعیت را بلافاصله پس از توقف جذب نشان می‌دهد؛ تمام تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح به فضا می‌رسد؛ سرمایش بیشتری (از طریق تابش موج بلند گسیل‌شده به فضا) نسبت به گرمایش (از نور خورشید) وجود خواهد داشت. این عدم تعادل منجر به افت سریع دما می‌شود. پنل (c) حالت پایدار نهایی را پس از خنک شدن کافی سطح برای گسیل تابش موج بلند کافی منطبق با شار انرژی حاصل از نور خورشید جذب‌شده نشان می‌دهد.[۵۴]

چرخه روز و شب

یک تصویر ساده یک حالت پایدار را فرض می‌کند، اما در دنیای واقعی، چرخه روز/شب (شبانه‌روزی) و همچنین چرخه فصلی و اختلالات هواشناسی، مسائل را پیچیده می‌کنند. گرمایش خورشیدی تنها در طول روز اعمال می‌شود. در شب، اتمسفر تا حدی خنک می‌شود، اما نه بسیار زیاد، زیرا لختی گرمایی سیستم اقلیمی در برابر تغییرات شب و روز و همچنین دوره‌های طولانی‌تر مقاومت می‌کند.[۵۵] تغییرات روزانه دما با ارتفاع در اتمسفر کاهش می‌یابد.

اثر آهنگ کاهش

آهنگ کاهش

در بخش پایینی اتمسفر، یعنی تروپوسفر، دمای هوا با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد (یا افت می‌کند). نرخی که دما با ارتفاع تغییر می‌کند آهنگ کاهش نامیده می‌شود.[۵۶]

در زمین، دمای هوا به طور متوسط حدود ۶٫۵ درجه سانتی‌گراد در هر کیلومتر کاهش می‌یابد، اگرچه این مقدار متغیر است.[۵۶]

کاهش دما ناشی از همرفت است. هوای گرم‌شده توسط سطح بالا می‌رود. با بالا رفتن، هوا منبسط و خنک می‌شود. هم‌زمان، هوای دیگر فرود می‌آید، متراکم می‌شود و گرم می‌شود. این فرایند یک گرادیان دمایی عمودی در اتمسفر ایجاد می‌کند.[۵۶]

این گرادیان دمایی عمودی برای اثر گلخانه‌ای ضروری است. اگر آهنگ کاهش صفر بود (به طوری که دمای اتمسفر با ارتفاع تغییر نمی‌کرد و همان دمای سطح بود) آن‌گاه هیچ اثر گلخانه‌ای وجود نداشت (یعنی مقدار آن صفر می‌بود).[۵۷]

دمای گسیل و ارتفاع

دمایی که تابش گرمایی در آن گسیل شده است را می‌توان با مقایسه شدت در یک عدد موج خاص با شدت یک منحنی گسیل جسم سیاه تعیین کرد. در نمودار، دماهای گسیل بین Tmin و Ts متغیر است.

گازهای گلخانه‌ای اتمسفر نزدیک سطح زمین را برای تابش موج بلند عمدتاً کدر می‌کنند. اتمسفر تنها در ارتفاعات بالاتر شفاف می‌شود، جایی که هوا از تراکم کمتری برخوردار است، بخار آب کمتری وجود دارد و کاهش پهن‌شدگی فشار خطوط جذب، طول‌موجهایی را که مولکول‌های گاز می‌توانند جذب کنند محدود می‌کند.[۵۸][۴۷]

برای هر طول‌موج داده‌شده، تابش موج بلندی که به فضا می‌رسد توسط یک لایه تابش‌کننده خاص از اتمسفر گسیل می‌شود. شدت تابش گسیل‌شده با میانگین وزنی دمای هوا در آن لایه تعیین می‌شود. بنابراین، برای هر طول‌موج داده‌شده از تابش گسیل‌شده به فضا، یک دمای گسیل مؤثر (یا دمای روشنایی) مرتبط وجود دارد.[۵۹][۴۷]

همچنین می‌توان گفت که یک طول‌موج داده‌شده از تابش دارای یک ارتفاع گسیل مؤثر است که میانگین وزنی ارتفاع‌ها در لایه تابش‌کننده است.

دمای گسیل مؤثر و ارتفاع با طول‌موج (یا فرکانس) متغیر است. این پدیده را می‌توان با بررسی نمودارهای تابش گسیل‌شده به فضا مشاهده کرد.[۵۹]

گازهای گلخانه‌ای و آهنگ کاهش

گازهای گلخانه‌ای (GHGها) در هوای متراکم نزدیک سطح، بیشتر تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح گرم را جذب می‌کنند. گازهای گلخانه‌ای در هوای رقیق‌تر در ارتفاعات بالاتر—که به دلیل آهنگ کاهش محیطی خنک‌تر است—تابش موج بلند را با نرخ کمتری نسبت به گسیل‌های سطحی به فضا گسیل می‌کنند.

سطح زمین تابش موج بلند را با طول‌موجهایی در محدوده ۴ تا ۱۰۰ میکرون تابش می‌کند.[۶۰] گازهای گلخانه‌ای که برای تابش خورشیدی ورودی تا حد زیادی شفاف بودند، برای برخی طول‌موج‌ها در این محدوده جذب‌کننده تر هستند.[۶۰]

اتمسفر نزدیک سطح زمین تا حد زیادی برای تابش موج بلند کدر است و بیشتر اتلاف گرما از سطح توسط تبخیر و همرفت انجام می‌شود. با این حال اتلاف انرژی تابشی در ارتفاعات بالاتر اتمسفر اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، عمدتاً به دلیل کاهش غلظت بخار آب که یک گاز گلخانه‌ای مهم است.

به جای اینکه تابش موج بلند به سمت فضا را به عنوان تابشی از خود سطح در نظر بگیریم، واقع‌بینانه‌تر این است که این تابش خروجی را گسیل‌شده از لایه‌ای در اواسط تروپوسفر بدانیم که موثراً با یک آهنگ کاهش به سطح متصل است. اختلاف دما بین این دو مکان، اختلاف بین گسیل‌های سطحی و گسیل‌ها به فضا را توضیح می‌دهد، یعنی اثر گلخانه‌ای را توضیح می‌دهد.[۶۱][۶۲]

اجزای جذب‌کننده فروسرخ در اتمسفر

گازهای گلخانه‌ای

گاز گلخانه‌ای (GHG) گازی است که با جلوگیری از جریان تابش موج بلند به خارج از اتمسفر یک سیاره، به به دام انداختن گرما کمک می‌کند. گازهای گلخانه‌ای بخش عمده اثر گلخانه‌ای را در هم‌ارزی تابشی زمین ایفا می‌کنند.[۱۶]

گازهای فعال در فروسرخ

گازهایی که می‌توانند تابش موج بلند را جذب و گسیل کنند، فعال در فروسرخ نامیده می‌شوند[۶۳] و به عنوان گازهای گلخانه‌ای عمل می‌کنند.

بیشتر گازهایی که مولکول‌های آن‌ها دارای دو اتم متفاوت هستند (مانند کربن مونوکسید، CO)، و همه گازهای دارای سه اتم یا بیشتر (از جمله H
2O و CO2)، فعال در فروسرخ هستند و به عنوان گازهای گلخانه‌ای عمل می‌کنند. (از نظر فنی، این به این دلیل است که وقتی این مولکول‌ها نوسان می‌کنند، آن نوسانات گشتاور دوقطبی مولکولی یا عدم تقارن در توزیع بار الکتریکی را تغییر می‌دهند.)[۱۶]

گازهای تنها دارای یک اتم (مانند آرگون، Ar) یا دارای دو اتم یکسان (مانند نیتروژن، N
2، و اکسیژن، O
2) فعال در فروسرخ نیستند. آن‌ها برای تابش موج بلند شفاف هستند و برای مقاصد عملی، تابش موج بلند را جذب یا گسیل نمی‌کنند. (این به این دلیل است که مولکول‌های آن‌ها متقارن هستند و بنابراین گشتاور دوقطبی ندارند.) چنین گازهایی بیش از ۹۹٪ اتمسفر خشک را تشکیل می‌دهند.[۱۶]

جذب و گسیل

ضریب جذب موج بلند بخار آب و کربن دی‌اکسید. برای طول‌موجهای نزدیک ۱۵ میکرون (۱۵ μm در مقیاس بالا)، جایی که سطح زمین به شدت تابش می‌کند، CO2 جذب‌کننده بسیار قوی‌تری نسبت به بخار آب است.

گازهای گلخانه‌ای تابش موج بلند را در محدوده خاصی از طول‌موج‌ها (که به صورت خطوط طیفی یا باندهای جذب سازمان‌دهی شده‌اند) جذب و گسیل می‌کنند.[۱۶]

هنگامی که گازهای گلخانه‌ای تابش را جذب می‌کنند، انرژی به دست آمده را به عنوان انرژی گرمایی (یعنی انرژی جنبشی مولکول‌های گاز) به هوای اطراف منتقل می‌کنند. انرژی از مولکول‌های گاز گلخانه‌ای از طریق برخوردهای مولکولی به مولکول‌های دیگر منتقل می‌شود.[۶۴]

برخلاف آنچه گاهی گفته می‌شود، گازهای گلخانه‌ای فوتون‌ها را پس از جذب مجدداً «گسیل» نمی‌کنند. از آنجا که هر مولکول میلیاردها برخورد در ثانیه را تجربه می‌کند، هر انرژی که یک مولکول گاز گلخانه‌ای با جذب یک فوتون دریافت می‌کند، قبل از اینکه شانسی برای گسیل فوتون جدید وجود داشته باشد، به مولکول‌های دیگر منتقل می‌شود.[۶۴]

در یک فرایند مجزا، گازهای گلخانه‌ای تابش موج بلند را با نرخی که با دمای هوا تعیین می‌شود گسیل می‌کنند. این انرژی گرمایی یا توسط سایر مولکول‌های گاز گلخانه‌ای جذب می‌شود یا اتمسفر را ترک می‌کند و آن را خنک می‌کند.[۶۴]

اثرات تابشی

اثر بر هوا: هوا با گرمای نهان (بخار آب شناور که به قطرات آب تبدیل شده و گرما آزاد می‌کند)، ستون‌های گرمایی (صعود هوای گرم از پایین) و با جذب نور خورشید در اتمسفر گرم می‌شود.[۶] هوا از نظر تابشی، با گسیل تابش گرمایی موج بلند توسط گازهای گلخانه‌ای و ابرها خنک می‌شود. در داخل تروپوسفر، گازهای گلخانه‌ای معمولاً اثر سرمایشی خالص بر هوا دارند و تابش گرمایی بیشتری نسبت به آنچه جذب می‌کنند گسیل می‌کنند. گرمایش و سرمایش هوا به طور متوسط به خوبی متعادل شده است، به طوری که اتمسفر دمای میانگین تقریباً پایدار خود را حفظ می‌کند.[۴۷]: 139 [۶۵]

اثر بر سرمایش سطح: تابش موج بلند به دلیل جذب و گسیل در اتمسفر هم به سمت بالا و هم به سمت پایین جریان می‌یابد. این جریان‌های انرژی خنثی‌کننده، سرمایش تابشی سطح (جریان خالص انرژی تابشی رو به بالا) را کاهش می‌دهند. انتقال گرمای نهان و ستون‌های گرمایی، سرمایش غیرتابشی سطح را فراهم می‌کنند که تا حدی این کاهش را جبران می‌کند، اما همچنان یک کاهش خالص در سرمایش سطح، برای یک دمای سطح داده‌شده وجود دارد.[۴۷]: 139 [۶۵]

اثر بر تعادل انرژی TOA: گازهای گلخانه‌ای با کاهش شار تابش موج بلند گسیل‌شده به فضا برای یک دمای سطح داده‌شده، بر بودجه انرژی بالای اتمسفر (TOA) تأثیر می‌گذارند. بنابراین، گازهای گلخانه‌ای تعادل انرژی را در TOA تغییر می‌دهند. این بدان معنی است که دمای سطح باید بالاتر باشد (از دمای مؤثر سیاره، یعنی دمای مرتبط با گسیل‌ها به فضا) تا انرژی خروجی گسیل‌شده به فضا با انرژی ورودی از نور خورشید تعادل یابد.[۴۷]: 139 [۶۵] هنگام استدلال درباره اثر گرمایشی گازهای گلخانه‌ای، تمرکز بر بودجه انرژی بالای اتمسفر (TOA) (به جای بودجه انرژی سطح) مهم است.[۶۶]: 414 

جریان گرما در اتمسفر زمین، نشان‌دهنده (a) جریان گرمای تابشی رو به بالا و شارهای تابشی بالا/پایین، (b) جریان گرمای غیرتابشی رو به بالا (گرمای نهان و ستون‌های گرمایی)، (c) تعادل بین گرمایش و سرمایش جوی در هر ارتفاع، و (d) نمایه دمای اتمسفر.

ابرها و هواپخش‌ها

ابرها و هواپخش‌ها هم دارای اثرات سرمایشی مرتبط با بازتاب نور خورشید به فضا هستند و هم دارای اثرات گرمایشی مرتبط با به دام انداختن تابش گرمایی.

به طور متوسط، ابرها اثر سرمایشی خالص قوی دارند. با این حال، ترکیب اثرات سرمایشی و گرمایشی بسته به ویژگی‌های دقیق ابرهای خاص (از جمله نوع، ارتفاع و ویژگی‌های نوری آن‌ها) متغیر است.[۶۷] ابرهای سیروس نازک می‌توانند اثر گرمایشی خالص داشته باشند. ابرها می‌توانند تابش فروسرخ را جذب و گسیل کنند و در نتیجه بر ویژگی‌های تابشی اتمسفر تأثیر بگذارند.[۶۸]

ذرات معلق هم از طریق فرایندهای مستقیم و هم غیرمستقیم بر تعادل تابشی زمین تأثیر می‌گذارند. اثرات مستقیم شامل بازتاب و جذب تابش خورشیدی و زمینی است. اثرات غیرمستقیم ناشی از تعامل ذرات معلق با ابرهاست، زیرا آن‌ها به عنوان هسته‌های تکاثف ابر عمل کرده و ویژگی‌های نوری و طول عمر ابرها را تغییر می‌دهند.

فرمول‌های پایه

دمای مؤثر

یک شار داده‌شده از تابش گرمایی دارای یک دمای تابشی مؤثر یا دمای مؤثر مرتبط است. دمای مؤثر دمایی است که یک جسم سیاه (یک جذب‌کننده/گسیل‌کننده کامل) باید داشته باشد تا همان مقدار تابش گرمایی را گسیل کند.[۶۹] بنابراین، دمای مؤثر کلی یک سیاره با فرمول زیر داده می‌شود:

که در آن OLR میانگین شار (توان بر واحد سطح) تابش موج بلند خروجی گسیل‌شده به فضا و ثابت اشتفان-بولتسمان است. به طور مشابه، دمای مؤثر سطح با فرمول زیر داده می‌شود:

که در آن SLR میانگین شار تابش موج بلند گسیل‌شده توسط سطح است.[۷۰]

معیارهای اثر گلخانه‌ای

افزایش اثر گلخانه‌ای زمین (۲۰۰۰–۲۰۲۲) بر اساس داده‌های ماهواره‌ای سیرس ناسا.

هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم اثر گلخانه‌ای، G، را ۱۵۹ وات بر متر مربع گزارش می‌کند، که در آن G شار تابش گرمایی موج بلند است که سطح را ترک می‌کند منهای شار تابش موج بلند خروجی که به فضا می‌رسد:[۲۲]: 968 [۲۳][۲۵][۲۴]

به عنوان جایگزین، اثر گلخانه‌ای را می‌توان با استفاده از اثر گلخانه‌ای نرمال‌شده، g̃، توصیف کرد که به صورت زیر تعریف می‌شود:

اثر گلخانه‌ای نرمال‌شده عبارت است از کسری از مقدار تابش گرمایی گسیل‌شده توسط سطح که به فضا نمی‌رسد. بر اساس ارقام هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم، g̃ = ۰٫۴۰ است. به عبارت دیگر، ۴۰ درصد تابش گرمایی کمتری نسبت به آنچه سطح را ترک می‌کند به فضا می‌رسد.[۲۲]: 968 [۲۳][۲۶]

گاه اثر گلخانه‌ای به صورت اختلاف دما کمی‌سازی می‌شود. این اختلاف دما ارتباط نزدیکی با مقادیر بالا دارد.

هنگامی که اثر گلخانه‌ای به صورت اختلاف دما، ، بیان می‌شود، این به دمای مؤثر مرتبط با گسیل‌های تابش گرمایی از سطح منهای دمای مؤثر مرتبط با گسیل‌ها به فضا اشاره دارد:

بحث‌های غیررسمی درباره اثر گلخانه‌ای اغلب دمای واقعی سطح را با دمایی که سیاره در صورت عدم وجود گازهای گلخانه‌ای می‌داشت مقایسه می‌کنند. با این حال، در بحث‌های فنی رسمی، زمانی که میزان اثر گلخانه‌ای به عنوان یک دما کمی‌سازی می‌شود، این کار عموماً با استفاده از فرمول بالا انجام می‌شود. این فرمول به جای دمای واقعی سطح به دمای مؤثر سطح اشاره دارد و سطح را با بالای اتمسفر مقایسه می‌کند، به جای مقایسه واقعیت با یک وضعیت فرضی.[۷۰]

اختلاف دما، ، نشان می‌دهد که سطح یک سیاره چقدر گرم‌تر از دمای مؤثر کلی سیاره است.

تعادل تابشی

اثر گلخانه‌ای را می‌توان به عنوان کاهش در کارایی سرمایش سیاره‌ای درک کرد. اثر گلخانه‌ای به عنوان بخشی از شار تابشی گسیل‌شده توسط سطح که به فضا نمی‌رسد، یعنی ۴۰٪ یا ۱۵۹ وات بر متر مربع کمی‌سازی می‌شود. برخی از تابش‌های گسیل‌شده موثراً توسط تابش رو به پایین خنثی می‌شوند و بنابراین گرما را منتقل نمی‌کنند. تبخیر و همرفت تا حدی این کاهش در سرمایش سطح را جبران می‌کنند. دماهای پایین در ارتفاعات بالا نرخ گسیل‌های گرمایی به فضا را محدود می‌کند.

ناهم‌ارزی انرژی بالای اتمسفر (TOA) زمین مقداری است که توان تابش ورودی از توان تابش خروجی فراتر می‌رود:[۵۱]

که در آن ASR شار میانگین تابش خورشیدی جذب‌شده است. ASR را می‌توان به صورت زیر بسط داد:

که در آن سپیدایی (بازتاب‌پذیری) سیاره و MSI میانگین برتابش خورشیدی ورودی در بالای اتمسفر است.

دمای تعادل تابشی یک سیاره را می‌توان به صورت زیر بیان کرد:

دمای یک سیاره متمایل خواهد بود به سمت حالت تعادل تابشی تغییر کند که در آن عدم تعادل انرژی TOA صفر است، یعنی . وقتی سیاره در تعادل تابشی باشد، دمای مؤثر کلی سیاره با فرمول زیر داده می‌شود:

بنابراین، مفهوم تعادل تابشی مهم است زیرا نشان می‌دهد سیاره به سمت چه دمای مؤثری متمایل خواهد بود.[۷۱][۵۴]

اگر علاوه بر دانستن دمای مؤثر، ، مقدار اثر گلخانه‌ای را هم بدانیم، آن‌گاه دمای میانگین سطح سیاره را می‌دانیم.

به همین دلیل است که کمیتی که به عنوان اثر گلخانه‌ای شناخته می‌شود مهم است: این یکی از معدود کمیت‌هایی است که در تعیین میانگین دمای سطح سیاره نقش دارد.

اثر گلخانه‌ای و دما

معمولاً یک سیاره نزدیک به تعادل تابشی خواهد بود و نرخ‌های انرژی ورودی و خروجی به خوبی متعادل هستند. تحت چنین شرایطی، دمای تعادل سیاره با میانگین برتابش خورشیدی و سپیدایی سیاره‌ای (چقدر نور خورشید به جای جذب شدن به فضا بازتابیده می‌شود) تعیین می‌شود.

اثر گلخانه‌ای اندازه‌گیری می‌کند که سطح چقدر گرم‌تر از دمای مؤثر کلی سیاره است. بنابراین، دمای مؤثر سطح، ، با استفاده از تعریف به صورت زیر است:

همچنین می‌توان رابطه بین و را با استفاده از G یا g̃ بیان کرد.

بنابراین، این اصل که اثر گلخانه‌ای بزرگتر با دمای سطح بالاتر متناظر است، اگر همه چیزهای دیگر (یعنی عواملی که را تعیین می‌کنند) ثابت نگه داشته شوند، بر اساس تعریف درست است.

توجه داشته باشید که اثر گلخانه‌ای بر دمای سیاره به عنوان یک کل، همراه با تمایل سیاره برای حرکت به سمت تعادل تابشی تأثیر می‌گذارد.[۷۲]

تصورات نادرست

جریان کلی گرمای زمین. گرما (انرژی خالص) همواره از گرم‌تر به سردتر جریان می‌یابد و به قانون دوم ترمودینامیک احترام می‌گذارد.[۷۳]

گاهی سوءتفاهم‌هایی درباره نحوه عملکرد اثر گلخانه‌ای و افزایش دما توسط آن وجود دارد.

مغلطه بودجه سطح یک خطای رایج در تفکر است.[۶۶]: 413  این مغلطه شامل این تصور است که غلظت افزایش‌یافته CO2 تنها می‌تواند با افزایش تابش گرمایی رو به پایین به سطح، در نتیجه تبدیل اتمسفر به یک گسیل‌کننده بهتر، باعث گرمایش شود. اگر اتمسفر نزدیک سطح در حال حاضر تقریباً برای تابش گرمایی کدر باشد، این بدان معنی است که افزایش CO2 نمی‌تواند منجر به دماهای بالاتر شود. با این حال، تمرکز بر بودجه انرژی سطح به جای بودجه انرژی بالای اتمسفر یک اشتباه است. صرف نظر از آنچه در سطح رخ می‌دهد، افزایش غلظت CO2 متمایل به کاهش تابش گرمایی رسیدن به فضا (OLR) است که منجر به عدم تعادل انرژی TOA می‌شود که به گرمایش می‌انجامد. پژوهشگران قبلی مانند کالاندار (۱۹۳۸)[۷۴] و پلاس (۱۹۵۹) بر بودجه سطح تمرکز داشتند، اما کار مانابه در دهه ۱۹۶۰ اهمیت بودجه انرژی بالای اتمسفر را روشن ساخت.[۶۶]: 414 

در میان کسانی که به اثر گلخانه‌ای باور ندارند، این مغلطه وجود دارد که اثر گلخانه‌ای شامل ارسال گرما توسط گازهای گلخانه‌ای از اتمسفر سرد به سطح گرم سیاره است، در خلاف جهت قانون دوم ترمودینامیک.[۷۳][۷۵] با این حال، این ایده منعکس‌کننده یک سوءتفاهم است. جریان گرمای تابشی عبارت است از جریان خالص انرژی پس از اینکه جریان‌های تابش در هر دو جهت در نظر گرفته شدند.[۷۲] جریان گرمای تابشی در جهت از سطح به اتمسفر و فضا رخ می‌دهد،[۶] همان‌طور که با توجه به گرم‌تر بودن سطح نسبت به اتمسفر و فضا انتظار می‌رود. در حالی که گازهای گلخانه‌ای تابش گرمایی را به سمت پایین به سمت سطح گسیل می‌کنند، این بخشی از فرایند نرمال انتقال گرمای تابشی است.[۷۶] تابش گرمایی رو به پایین به سادگی جریان خالص انرژی تابش رو به بالا (جریان گرمای تابشی) را کاهش می‌دهد، یعنی سرمایش را کاهش می‌دهد.[۶۴]

مدل‌های ساده‌شده

جریان‌های انرژی بین فضا، اتمسفر و سطح زمین، با جذب و گسیل گرمای تابشی توسط گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر، که بر تعادل انرژی زمین تأثیر می‌گذارد.

مدل‌های ساده‌شده گاهی برای کمک به درک نحوه پدید آمدن اثر گلخانه‌ای و چگونگی تأثیر آن بر دمای سطح استفاده می‌شوند.

مدل‌های لایه جوی

اثر گلخانه‌ای را می‌توان در یک مدل ساده‌شده مشاهده کرد که در آن با هوا به گونه‌ای رفتار می‌شود که گویی یک لایه یکنواخت واحد است که تابش را با زمین و فضا مبادله می‌کند.[۷۷] مدل‌های کمی پیچیده‌تر، لایه‌های اضافی می‌افزایند یا همرفت را معرفی می‌کنند.[۷۸]

ارتفاع گسیل معادل

یک ساده‌سازی این است که با تمام تابش‌های موج بلند خروجی به گونه‌ای رفتار شود که گویی از ارتفاعی گسیل می‌شوند که دمای هوا در آنجا برابر با دمای مؤثر کلی برای گسیل‌های سیاره‌ای، است.[۷۹] برخی از نویسندگان از این ارتفاع به عنوان سطح تابشی مؤثر (ERL) یاد کرده‌اند و پیشنهاد می‌کنند که با افزایش غلظت CO2، ERL باید افزایش یابد تا همان جرم CO2 در بالای آن سطح حفظ شود.[۸۰]

این رویکرد دقت کمتری نسبت به به حساب آوردن تغییر در طول‌موج تابش بر اساس ارتفاع گسیل دارد. با این حال، می‌تواند در پشتیبانی از یک درک ساده‌شده از اثر گلخانه‌ای مفید باشد.[۷۹] برای نمونه، می‌توان از آن برای توضیح نحوه افزایش اثر گلخانه‌ای با افزایش غلظت گازهای گلخانه‌ای استفاده کرد.[۸۱][۸۰][۶۲]

ارتفاع گسیل معادل کلی زمین با روند ۲۳ متر (۷۵ فوت) در هر دهه در حال افزایش بوده است که گفته می‌شود با گرمایش میانگین سطح جهانی ۰٫۱۲ تغییر درجه سلسیوس (۰٫۲۲ تغییر درجه فارنهایت) در هر دهه در دوره ۱۹۷۹–۲۰۱۱ سازگار است.[۷۹]

اثرات مرتبط در زمین

اثر گلخانه‌ای منفی

دانشمندان مشاهده کرده‌اند که گاهی اوقات اثر گلخانه‌ای منفی بر روی بخش‌هایی از جنوبگان وجود دارد.[۸۲][۸۳] در مکانی که وارونگی دمایی قوی وجود دارد، به طوری که هوا گرم‌تر از سطح است، این امکان وجود دارد که اثر گلخانه‌ای معکوس شود، به طوری که حضور گازهای گلخانه‌ای نرخ سرمایش تابشی به فضا را افزایش دهد. در این حالت، نرخ گسیل تابش گرمایی به فضا بزرگتر از نرخی است که طی آن تابش گرمایی توسط سطح گسیل می‌شود. بنابراین، مقدار محلی اثر گلخانه‌ای منفی است.

اثر گریز گلخانه‌ای

اگر اثر گلخانه‌ای به اندازه کافی قوی باشد (برای مثال، به دلیل فاصله کم از یک ستاره، یا به دلیل تبخیر کامل اقیانوس‌ها)، یک اثر گریز رخ می‌دهد که در آن تبخیر یک گاز گلخانه‌ای قوی (مانند آب) اثر گلخانه‌ای را افزایش داده و در یک حلقه بازخورد مثبت تبخیر بیشتری را هدایت می‌کند. اگر خورشید آن‌قدر درخشان شود که سطح زمین را بیش از ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد گرم کند، اقیانوس‌های زمین کاملاً تبخیر خواهند شد و یک اثر گریز گلخانه‌ای رخ خواهد داد.

اجرام دیگر به جز زمین

اثر گلخانه‌ای بر روی اجرام آسمانی مختلف[۸۴][۸۵][۸۶]
زهرهزمینمریختیتان
دمای سطح، ۷۳۵ کلوین (۴۶۲ درجه سلسیوس؛ ۸۶۳ درجه فارنهایت)۲۸۸ کلوین (۱۵ درجه سلسیوس؛ ۵۹ درجه فارنهایت)۲۱۵ کلوین (−۵۸ درجه سلسیوس؛ −۷۳ درجه فارنهایت)۹۴ کلوین (−۱۷۹ درجه سلسیوس؛ −۲۹۰ درجه فارنهایت)
اثر گلخانه‌ای، ۵۰۳ تغییر کلوین (۹۰۵ تغییر درجه فارنهایت)۳۳ تغییر کلوین (۵۹ تغییر درجه فارنهایت)۶ تغییر کلوین (۱۱ تغییر درجه فارنهایت)۲۱ تغییر کلوین (۳۸ تغییر درجه فارنهایت) GHE;
۱۲ تغییر کلوین (۲۲ تغییر درجه فارنهایت) GHE+AGHE
فشار۹۲ اتمسفر۱ اتمسفر۰٫۰۰۶۳ اتمسفر۱٫۵ اتمسفر
گازهای اصلیCO2 (۰٫۹۶۵)
N2 (۰٫۰۳۵)		N2 (۰٫۷۸)
O2 (۰٫۲۱)
Ar (۰٫۰۰۹)		CO2 (۰٫۹۵)
N2 (۰٫۰۳)
Ar (۰٫۰۲)		N2 (۰٫۹۵)
CH
4 (≈۰٫۰۵)
گازهای ردپاSO
2, Ar		H
2O, CO2		O2, COH2
دمای مؤثر سیاره‌ای، ۲۳۲ کلوین (−۴۱ درجه سلسیوس؛ −۴۲ درجه فارنهایت)۲۵۵ کلوین (−۱۸ درجه سلسیوس؛ −۱ درجه فارنهایت)۲۰۹ کلوین (−۶۴ درجه سلسیوس؛ −۸۳ درجه فارنهایت)۷۳ کلوین تروپوپاز؛
۸۲ کلوین استراتوپاز
اثر گلخانه‌ای، ۱۶۰۰۰ W/m2۱۵۰ W/m2۱۳ W/m2۲٫۸ W/m2 GHE;
۱٫۹ W/m2 GHE+AGHE
اثر گلخانه‌ای نرمال‌شده، ۰٫۹۹۰٫۳۹۰٫۱۱۰٫۶۳ GHE;
۰٫۴۲ GHE+AGHE

در منظومه شمسی، به جز زمین، دست‌کم دو سیاره دیگر و یک قمر نیز دارای اثر گلخانه‌ای هستند.

زهره

اثر گلخانه‌ای بر روی زهره به‌ویژه بزرگ است و دمای سطح را به ۷۳۵ کلوین (۴۶۲ درجه سلسیوس؛ ۸۶۳ درجه فارنهایت) می‌رساند. این به دلیل اتمسفر بسیار متراکم آن است که از حدود ۹۷٪ کربن دی‌اکسید تشکیل شده است.[۸۵]

اگرچه زهره حدود ۳۰٪ به خورشید نزدیک‌تر است، اما نور خورشید کمتری را نسبت به زمین جذب می‌کند (و توسط آن گرم می‌شود)، زیرا زهره ۷۷٪ از نور خورشید برخوردی را بازتاب می‌دهد در حالی که زمین حدود ۳۰٪ را بازتاب می‌دهد. در عدم حضور اثر گلخانه‌ای، انتظار می‌رفت سطح زهره دمایی برابر با ۲۳۲ کلوین (−۴۱ درجه سلسیوس؛ −۴۲ درجه فارنهایت) داشته باشد. بنابراین، برخلاف آنچه ممکن است تصور شود، نزدیک‌تر بودن به خورشید علتی نیست که زهره از زمین گرم‌تر است.[۸۷][۸۸][۸۹]

به دلیل فشار بالای آن، CO2 موجود در اتمسفر زهره «جذب پیوسته» (جذب در محدوده وسیعی از طول‌موج‌ها) نشان می‌دهد و محدود به جذب در باندهای مرتبط با جذب آن بر روی زمین نیست.[۵۹]

یک اثر گریز گلخانه‌ای شامل کربن دی‌اکسید و بخار آب برای سال‌های متمادی فرضیه‌سازی شده بود که در زهره رخ داده است؛[۹۰] این ایده هنوز تا حد زیادی پذیرفته شده است.[۹۱] سیاره زهره یک اثر گریز گلخانه‌ای را تجربه کرد که منجر به اتمسفری شد که ۹۶٪ آن کربن دی‌اکسید است و فشار جوی سطح آن تقریباً همان فشاری است که در عمق ۹۰۰ متر (۳٬۰۰۰ فوت) زیر آب در زمین یافت می‌شود. زهره ممکن است دارای اقیانوس‌های آب بوده باشد، اما با افزایش میانگین دمای سطح به مقدار کنونی ۷۳۵ کلوین (۴۶۲ درجه سلسیوس؛ ۸۶۳ درجه فارنهایت)، آن‌ها به جوش آمده و تبخیر شده‌اند.[۹۲][۹۳][۹۴]

مریخ

مریخ حدود ۷۰ برابر زمین کربن دی‌اکسید دارد،[۹۵] اما تنها اثر گلخانه‌ای کوچکی در حدود ۶ تغییر کلوین (۱۱ تغییر درجه فارنهایت) را تجربه می‌کند.[۸۴] اثر گلخانه‌ای به دلیل فقدان بخار آب و رقیق بودن کلی اتمسفر کوچک است.[۹۶]

همان محاسبات انتقال تابشی که گرمایش بر روی زمین را پیش‌بینی می‌کنند، با توجه به ترکیب جوی مریخ، دمای روی مریخ را به طور دقیق توضیح می‌دهند.[۹۷][۹۸][۷۰]

تیتان

قمر زحل یعنی تیتان هم دارای اثر گلخانه‌ای و هم دارای اثر ضد گلخانه‌ای است. حضور نیتروژن (N2)، متان (CH4) و هیدروژن (H2) در اتمسفر به اثر گلخانه‌ای کمک می‌کند و دمای سطح را ۲۱ تغییر کلوین (۳۸ تغییر درجه فارنهایت) نسبت به دمای متوقع جرم بدون این گازها افزایش می‌دهد.[۸۵][۹۹]

در حالی که گازهای N2 و H2 معمولاً تابش فروسرخ را جذب نمی‌کنند، این گازها بر روی تیتان به دلیل برخوردهای القاشده با فشار، جرم و ضخامت بالای اتمسفر، و طول‌موجهای بلند تابش گرمایی از سطح سرد، تابش گرمایی را جذب می‌کنند.[۵۹][۸۵][۹۹]

وجود یک مه در ارتفاع بالا که طول‌موجهای تابش خورشیدی را جذب می‌کند اما برای فروسرخ شفاف است، به یک اثر ضد گلخانه‌ای در حدود ۹ تغییر کلوین (۱۶ تغییر درجه فارنهایت) کمک می‌کند.[۸۵][۹۹]

نتیجه خالص این دو اثر گرمایشی به میزان ۲۱ کلوین − ۹ کلوین = ۱۲ تغییر کلوین (۲۲ تغییر درجه فارنهایت) است، بنابراین دمای سطح تیتان یعنی ۹۴ کلوین (−۱۷۹ درجه سلسیوس؛ −۲۹۰ درجه فارنهایت) ۱۲ کلوین گرم‌تر از زمانی است که هیچ اتمسفری وجود نداشت.[۸۵][۹۹]

اثر فشار

اندازه‌های نسبی اثرات گلخانه‌ای بر روی اجرام مختلف را نمی‌توان به سادگی با مقایسه مقدار گازهای گلخانه‌ای در اتمسفر آن‌ها پیش‌بینی کرد. این به این دلیل است که عواملی غیر از مقدار این گازها نیز در تعیین اندازه اثر گلخانه‌ای نقش دارند.

فشار کلی اتمسفر بر مقدار تابش گرمایی که هر مولکول یک گاز گلخانه‌ای می‌تواند جذب کند تأثیر می‌گذارد. فشار بالا منجر به جذب بیشتر و فشار پایین منجر به جذب کمتر می‌شود.[۵۹]

این به دلیل «پهن‌شدگی فشار» خطوط طیفی است. هنگامی که فشار کلی اتمسفر بالاتر است، برخوردهای بین مولکول‌ها با نرخ بالاتری رخ می‌دهد. برخوردها پهنای خطوط جذب را تعریض می‌کنند و به یک گاز گلخانه‌ای اجازه می‌دهند تابش گرمایی را در محدوده وسیع‌تری از طول‌موج‌ها جذب کند.[۶۶]: 226 

هر مولکول در هوای نزدیک سطح زمین حدود ۷ میلیارد برخورد در ثانیه را تجربه می‌کند. این نرخ در ارتفاعات بالاتر که فشار و دما هر دو پایین‌تر هستند، کمتر است.[۱۰۰] این بدان معنی است که گازهای گلخانه‌ای قادرند طول‌موجهای بیشتری را در اتمسفر پایینی نسبت به اتمسفر بالایی جذب کنند.[۵۸][۴۷]

در سیارات دیگر، پهن‌شدگی فشار بدان معنی است که هر مولکول یک گاز گلخانه‌ای در صورتی که فشار کلی اتمسفر بالا باشد (مانند زهره) در به دام انداختن تابش گرمایی موثرتر است، و در صورتی که فشار اتمسفر پایین باشد (مانند مریخ) در به دام انداختن تابش گرمایی کم‌اثرتر است.[۵۹]

جستارهای وابسته

پانویس

  1. ↑ "Solar Radiation and the Earth's Energy Balance". The Climate System – EESC 2100 Spring 2007. Columbia University. Archived from the original on 2004-11-04. Retrieved 2010-10-15.
  2. 1 2 3 Le Treut H, Somerville R, Cubasch U, Ding Y, Mauritzen C, Mokssit A, Peterson T, Prather M (2007). "Historical Overview of Climate Change Science" (PDF). In Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds.). Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, UK and New York, NY: Cambridge University Press. p. 97. Archived from the original (PDF) on 2018-11-26. Retrieved 2014-03-25.
  3. ↑ "The Elusive Absolute Surface Air Temperature (SAT)". مؤسسه مطالعات فضایی گادرد. اداره ملی اقیانوسی و جوی. Archived from the original on 2015-09-05. Retrieved 2008-09-03.
  4. 1 2 "Yearly average temperature". Climate Change Tracker.
  5. 1 2 خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام ipcc-AR4WG1 وارد نشده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  6. 1 2 3 4 Rebecca, Lindsey (2009-01-14). "Climate and Earth's Energy Budget : Feature Articles". earthobservatory.nasa.gov. Archived from the original on 2021-01-21. Retrieved 2020-12-14.
  7. ↑ "AR6 Synthesis Report: Summary for Policymakers Headline Statements". www.ipcc.ch (in English). Retrieved 2026-05-08.
  8. ↑ Fox, Alex. "Atmospheric Carbon Dioxide Reaches New High Despite Pandemic Emissions Reduction". Smithsonian Magazine (in English). Archived from the original on 2021-06-10. Retrieved 2021-06-22.
  9. ↑ Lindsey, Rebecca; Dahlman, Luann. "Climate Change: Global Temperature". NOAA Climate.gov. Archived from the original on 2013-06-15.
  10. 1 2 "What is Earth's Energy Budget? Five Questions with a Guy Who Knows". NASA.gov. 2017-04-10. Retrieved 2023-04-24.
  11. 1 2 Fourier, J. (1824). "Remarques Generales sur les Temperatures Du Globe Terrestre et des Espaces Planetaires". Annales de Chimie et de Physique (in French). 27: 136–167. Archived from the original on 2020-08-02. Retrieved 2020-06-08.
  12. 1 2 Foote, Eunice (1856-11). Circumstances affecting the Heat of the Sun's Rays. Vol. 22. pp. 382–383. Archived from the original on 2020-09-30. Retrieved 2016-01-31. {{cite book}}: از |work= صرف‌نظر شد (کمک); تاریخ وارد شده در |date= را بررسی کنید (کمک)
  13. 1 2 Huddleston, Amara (2019-07-17). "Happy 200th birthday to Eunice Foote, hidden climate science pioneer". NOAA Climate.gov. Archived from the original on 2020-09-30. Retrieved 2019-10-08.
  14. 1 2 Easterbrook, Steve (2015-08-18). "Who first coined the term "Greenhouse Effect"?". Serendipity. Archived from the original on 2015-11-13. Retrieved 2015-11-11.
  15. 1 2 Ekholm N (1901). "On The Variations Of The Climate Of The Geological And Historical Past And Their Causes". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 27 (117): 1–62. Bibcode:1901QJRMS..27....1E. doi:10.1002/qj.49702711702.
  16. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IPCC, 2021: Annex VII: Glossary [Matthews, J.B.R., V. Möller, R. van Diemen, J.S. Fuglestvedt, V. Masson-Delmotte, C. Méndez, S. Semenov, A. Reisinger (eds.)]. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 2215–2256, doi:10.1017/9781009157896.022.
  17. ↑ Worley, John. "Greenhouses: Heating, Cooling and Ventilation". University of Georgia Extension. Archived from the original on 2023-03-12. Retrieved 2023-03-12.
  18. ↑ Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, 2007, Chapter 1. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. p. 115. Retrieved 2023-03-24. The glass walls in a greenhouse reduce airflow and increase the temperature of the air inside. Analogously, but through a different physical process, the Earth's greenhouse effect warms the surface of the planet.
  19. ↑ Foote, Eunice, 1856. Circumstances affecting the heat of the Sun's rays": Art. XXXI, The American Journal of Science and Arts, 2nd Series, v. XXII/no. LXVI, November 1856, p. 382-383.
  20. ↑ John Tyndall, Heat considered as a Mode of Motion (500 pages; year 1863, 1873)
  21. ↑ خطای یادکرد: خطای یادکرد:برچسب <ref>‎ غیرمجاز؛ متنی برای یادکردهای با نام anrev وارد نشده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
  22. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 "Chapter 7: The Earth's Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity". Climate Change 2021: The Physical Science Basis (PDF). IPCC. 2021. Retrieved 2023-04-24.
  23. 1 2 3 4 5 Raval, A.; Ramanathan, V. (1989). "Observational determination of the greenhouse effect". Nature. 342 (6251): 758–761. Bibcode:1989Natur.342..758R. doi:10.1038/342758a0. S2CID 4326910.
  24. 1 2 3 Schmidt, G. A.; Ruedy, R. A.; Miller, R. L.; Lacis, A. A. (2010). "Attribution of the present-day total greenhouse effect" (PDF). Journal of Geophysical Research. 115 (D20) 2010JD014287. Bibcode:2010JGRD..11520106S. doi:10.1029/2010JD014287. Retrieved 2023-06-14.
  25. 1 2 3 Gavin Schmidt (2010-10-01). "Taking the Measure of the Greenhouse Effect". NASA Goddard Institute for Space Studies - Science Briefs. Archived from the original on 2021-04-21. Retrieved 2022-01-13.
  26. 1 2 Raval, A.; Ramanathan, V. (1990). "Observational determination of the greenhouse effect". Global Climate Feedbacks: Proceedings of the Brookhaven National Laboratory Workshop: 5–16. Retrieved 2023-04-24.
  27. ↑ Joseph Atkinson (2021-06-22). "Earth Matters: Earth's Radiation Budget is Out of Balance". NASA Earth Observatory. Archived from the original on 2022-04-10. Retrieved 2022-03-01.
  28. ↑
  29. ↑ "IPCC AR6 WG1" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2021-08-09.
  30. ↑ Robert McSweeney (2015-02-25). "New study directly measures greenhouse effect at Earth's surface". Carbon Brief. Archived from the original on 2021-04-18. Retrieved 2021-04-18.
  31. ↑ "Direct observations confirm that humans are throwing Earth's energy budget off balance". phys.org. Science X. 2021-03-26. Archived from the original on 2021-04-18. Retrieved 2021-04-18.
  32. ↑ "Enhanced Greenhouse Effect". Ace.mmu.ac.uk. Archived from the original on 2010-10-24. Retrieved 2010-10-15.
  33. ↑ IPCC Fourth Assessment Report, Working Group I Report "The Physical Science Basis" بایگانی‌شده در ۲۰۱۱-۰۳-۱۵ توسط Wayback Machine Chapter 7
  34. ↑ "Atmospheric Carbon Dioxide – Mauna Loa". NOAA. Archived from the original on 2019-05-20. Retrieved 2008-12-08.
  35. ↑ "Climate Milestone: Earth's CO2 Level Passes 400 ppm". National Geographic. 2013-05-12. Archived from the original on 2013-12-15. Retrieved 2017-12-10.
  36. ↑ Hansen J. (2005-02). "A slippery slope: How much global warming constitutes "dangerous anthropogenic interference"?". Climatic Change. 68 (333): 269–279. Bibcode:2005ClCh...68..269H. doi:10.1007/s10584-005-4135-0. S2CID 153165132. Archived from the original on 2020-08-01. Retrieved 2020-06-08. {{cite journal}}: تاریخ وارد شده در |date= را بررسی کنید (کمک)
  37. ↑ "Deep ice tells long climate story". BBC News. 2006-09-04. Archived from the original on 2013-01-23. Retrieved 2010-05-04.
  38. ↑ Hileman B (2005-11-28). "Ice Core Record Extended". Chemical & Engineering News. 83 (48): 7. doi:10.1021/cen-v083n048.p007. Archived from the original on 2019-05-15. Retrieved 2006-09-06.
  39. ↑ Bowen, Mark (2006). Thin Ice: Unlocking the Secrets of Climate in the World's Highest Mountains. Owl Books. ISBN 978-1429932707. Archived from the original on 2020-08-02. Retrieved 2018-06-01.
  40. ↑ "Temperature change and carbon dioxide change". U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration Paleoclimatology. 2008-08-20. Archived from the original on 2017-01-18.
  41. ↑ Williams, David R. "Earth Fact Sheet". NSSDCA. Archived from the original on 2015-12-25. Retrieved 2010-10-15.
  42. ↑ Jacob, Daniel J. (1999). "7. The Greenhouse Effect". Introduction to Atmospheric Chemistry. Princeton University Press. ISBN 978-1400841547. Archived from the original on 2010-10-03. Retrieved 2009-12-09.
  43. ↑ van Wijngaarden, W. A.; Happer, W. (2020). "Dependence of Earth's Thermal Radiation on Five Most Abundant Greenhouse Gases" (PDF). Atmospheric and Oceanic Physics. arXiv:2006.03098. Archived (PDF) from the original on 2023-05-08.
  44. ↑ "Solar Radiation and the Earth's Energy Balance". Department of Earth and Environmental Sciences, Columbia University. Retrieved 2010-10-15.{{cite web}}: نگهداری یادکرد:خدمت بایگانی منسوخ (رده)
  45. ↑ The elusive "absolute surface air temperature", see GISS discussion بایگانی‌شده در ۲۰۱۵-۰۹-۰۵ توسط Wayback Machine
  46. ↑ "What is the Surface Area of the Earth?". Universe Today. 2017-02-11. Retrieved 2023-06-01.
  47. 1 2 3 4 5 6 7 Wallace, J. M.; Hobbs, P. V. (2006). Atmospheric Science (2 ed.). Academic Press. ISBN 978-0-12-732951-2.
  48. 1 2 3 Mauritsen, Thorsten; Tsushima, Yoko; Meyssignac, Benoit; Loeb, Normal G.; et al. (2025-05-10). "Earth's Energy Imbalance More Than Doubled in Recent Decades". AGU Advances. 6 (3) e2024AV001636. American Geophysical Union. Bibcode:2025AGUA....601636M. doi:10.1029/2024AV001636. hdl:21.11116/0000-0011-68B9-8. The imbalance is derived from the CERES-EBAF Edition 4.2.1 data set.
  49. ↑ "Earth's Radiation Balance". CIMSS: University of Wisconsin. Retrieved 2023-04-25.
  50. ↑ "Don't Worry about CO2, Worry about the Earth's 'Energy Balance'". Scientific American. Retrieved 2023-06-02.
  51. 1 2 "The Earth's Energy Imbalance: Where does the energy go?" (PDF). United Nations Climate Change. Retrieved 2023-06-14.
  52. ↑ von Schuckmann, K.; Palmer, M.; Trenberth, K.; Cazenave, A.; Chambers, D.; Champollion, N.; Hansen, J.; Josey, S. A.; Loeb, N.; Mathiew, P.P.; Meyssignac, B.; Wild, M. (2016). "An imperative to monitor Earth's energy imbalance" (PDF). Nature Climate Change. 6 (2): 138–144. Bibcode:2016NatCC...6..138V. doi:10.1038/nclimate2876.
  53. ↑ Hawkins, Ed (2016-01-27). "Earth's energy imbalance". Climate Lab Book. Retrieved 2023-07-16.
  54. 1 2 3 "RRTM Earth's Energy Budget". University of Chicago. Retrieved 2023-06-09.
  55. ↑ Michon Scott (2006-04-24). "Earth's Big Heat Bucket - Bad News, Good News". NASA Earth Observatory. Archived from the original on 2022-12-04. Retrieved 2022-12-04.
  56. 1 2 3 Nugent, Alison; DeCou, David. "ATMOSPHERIC PROCESSES AND PHENOMENA: Chapter 5: Atmospheric Stability". Retrieved 2023-05-31.
  57. ↑ Thomas, Gary E.; Stamnes, Knut (1999). Radiative Transfer in the Atmosphere and Ocean. Cambridge University Press. ISBN 0-521-40124-0.
  58. 1 2 Strong, J.; Plass, G. N. (1950). "The Effect of Pressure Broadening of Spectral Lines on Atmospheric Temperature". Astrophysical Journal. 112: 365. Bibcode:1950ApJ...112..365S. doi:10.1086/145352.
  59. 1 2 3 4 5 6 Pierrehumbert, R. T. (2011-01). "Infrared radiation and planetary temperature" (PDF). Physics Today. American Institute of Physics. pp. 33–38. {{cite web}}: تاریخ وارد شده در |date= را بررسی کنید (کمک)
  60. 1 2 Mitchell, John F. B. (1989). "The "Greenhouse" effect and Climate Change" (PDF). Reviews of Geophysics. 27 (1): 115–139. Bibcode:1989RvGeo..27..115M. CiteSeerX 10.1.1.459.471. doi:10.1029/RG027i001p00115. Archived (PDF) from the original on 2011-06-15. Retrieved 2008-03-23.
  61. ↑ Mann, Michael; Gaudet, Brian. "METEO 469: From Meteorology to Mitigation - Understanding Global Warming - Lesson 5 - Modelling of the Climate System - One-Layer Energy Balance Model". دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا College of Mineral and Earth Sciences - Department of Meteorology and Atmospheric Sciences. Archived from the original on 2022-10-31. Retrieved 2022-11-04.
  62. 1 2 Tziperman, Eli (2022). Global Warming Science. Princeton University Press. ISBN 9780691228808.
  63. ↑ Archer, David (2011). Global Warming: Understanding the Forecast, Chapter 4: Greenhouse Gases (PDF) (2 ed.). Wiley. ISBN 978-0470943410. Retrieved 2023-06-14.
  64. 1 2 3 4 "The Earth's Energy Budget II -- Radiation Emitted by the Earth, the Greenhouse Effect, and the Overall Energy Balance". University of Arizona, Hydrology & Atmospheric Sciences. 2017. Retrieved 2023-05-28.
  65. 1 2 3 Manabe, S.; Strickler, R. F. (1964). "Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a Convective Adjustment". J. Atmos. Sci. 21 (4): 361–385. Bibcode:1964JAtS...21..361M. doi:10.1175/1520-0469(1964)021<0361:TEOTAW>2.0.CO;2.
  66. 1 2 3 4 Pierrehumbert, Raymond T. (2010). Principles of Planetary Climate. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-86556-2.
  67. ↑ "Cloud Radiative Effect". NOAA Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. Retrieved 2023-06-15.
  68. ↑ Liou, Kuo-Nan (1986-06-01). "Influence of Cirrus Clouds on Weather and Climate Processes: A Global Perspective". Monthly Weather Review (in English). 114 (6): 1167–1199. Bibcode:1986MWRv..114.1167L. doi:10.1175/1520-0493(1986)114<1167:IOCCOW>2.0.CO;2. ISSN 1520-0493.
  69. ↑ "Box 2: Solar and Earth Radiation and the Greenhouse Effect (adapted from Mackenzie, 2003)" (PDF). Myron B. Thompson Academy. 2006.
  70. 1 2 3 Haberle, Robert M. (2013). "Estimating the power of Mars' greenhouse effect". Icarus. 223 (1): 619–620. Bibcode:2013Icar..223..619H. doi:10.1016/j.icarus.2012.12.022.
  71. ↑ "Predicted Planetary Temperatures". ACS Climate Science Toolkit. انجمن شیمی آمریکا. Archived from the original on 2023-03-26. Retrieved 2023-06-14.
  72. 1 2 Modest, Michael F. (2021). Radiative Heat Transfer (4 ed.). Academic Press. ISBN 978-0323984065.
  73. 1 2 "Global Warming Violates the Second Law of Thermodynamics: Brief Responses to Climate Change Denialism Statements". University of Maryland. Retrieved 2023-06-13.
  74. ↑ Callendar, G. S. (1938-04). "The artificial production of carbon dioxide and its influence on temperature". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. doi:10.1002/qj.49706427503. {{cite journal}}: تاریخ وارد شده در |date= را بررسی کنید (کمک)
  75. ↑ Halpern, J. B.; Close, C. M.; Ho-Stuart, C.; Shore, J. D.; Smith, A. P.; Zimmermann, J. (2010). "Comment on "falsification of the Atmospheric CO2 Greenhouse Effects Within the Frame of Physics"". International Journal of Modern Physics B. 24 (10): 1309–1332. doi:10.1142/S021797921005555X.
  76. ↑ Siegel, R.; Howell, J. R. (1971). "Thermal Radiation Heat Transfer" (PDF). NASA. Retrieved 2023-05-28.
  77. ↑ "ACS Climate Science Toolkit - Atmospheric Warming - A Single-Layer Atmosphere Model". انجمن شیمی آمریکا. Archived from the original on 2023-05-25. Retrieved 2022-10-02.
  78. ↑ "ACS Climate Science Toolkit - Atmospheric Warming - A Multi-Layer Atmosphere Model". انجمن شیمی آمریکا. Archived from the original on 2022-11-30. Retrieved 2022-10-02.
  79. 1 2 3 Benestad, R. E. (2017). "A mental picture of the greenhouse effect". Theor Appl Climatol. 128 (3–4): 679–688. doi:10.1007/s00704-016-1732-y. S2CID 123923155.
  80. 1 2 "Radiation Balance of the Earth-Atmosphere System". Atmospheric and Oceanic Sciences. University of Wisconsin. Archived from the original on 12 ژوئن 2024. Retrieved 2023-06-01. Based on the account in Horel & Geisler (1996) 'Global Environmental Change: An Atmospheric Perspective'
  81. ↑ Benestad, R. E. (2016). "What is the best description of the greenhouse effect?". RealClimate. Retrieved 2023-06-01.
  82. ↑ Schmithüsen, Holger; Notholt, Justus; König-Langlo, Gert; Lemke, Peter; Jung, Thomas (2015-12-16). "How increasing CO2 leads to an increased negative greenhouse effect in Antarctica". Geophysical Research Letters (in English). 42 (23). doi:10.1002/2015GL066749. ISSN 0094-8276. S2CID 131351000.
  83. ↑ Sejas, S.A.; Taylor, P. C.; Cai, M. (2018). "Unmasking the negative greenhouse effect over the Antarctic Plateau". npj Clim Atmos Sci. 1 (17): 17. Bibcode:2018npCAS...1...17S. doi:10.1038/s41612-018-0031-y. PMC 7580794. PMID 33102742.
  84. 1 2 "Atmospheres and Planetary Temperatures". ACS. Archived from the original on 2023-01-27. Retrieved 2023-05-29.
  85. 1 2 3 4 5 6 McKay, C. P.; Pollack, J. B.; Courtin, R. (1991-09-06). "The greenhouse and antigreenhouse effects on Titan" (PDF). Science (in English). 253 (5024): 1118–1121. Bibcode:1991Sci...253.1118M. doi:10.1126/science.11538492. ISSN 0036-8075. PMID 11538492. S2CID 10384331. Archived (PDF) from the original on 2023-06-29.
  86. ↑ "Titan". NASA. 2018-05-02. Retrieved 2023-05-29.
  87. ↑ "ATM S - Climate and Climate Change". University of Washington. 2001-10-10. Retrieved 2023-06-14.
  88. ↑ "Venus Fact Sheet". NASA Space Science Data Coordinated Archive. Retrieved 2023-04-25.
  89. ↑ "5 Weird Facts About Venus". Britannica. Retrieved 2023-04-25.
  90. ↑ Rasool, I.; De Bergh, C. (1970-06). "The Runaway Greenhouse and the Accumulation of CO2 in the Venus Atmosphere" (PDF). Nature. 226 (5250): 1037–9. Bibcode:1970Natur.226.1037R. doi:10.1038/2261037a0. PMID 16057644. S2CID 4201521. Archived from the original (PDF) on 2011-10-21. {{cite journal}}: تاریخ وارد شده در |date= را بررسی کنید (کمک)
  91. ↑ McCarthy, Michael Cabbage and Leslie (2016-08-10). "NASA climate modeling suggests Venus may have been habitable". Climate Change: Vital Signs of the Planet. Archived from the original on 2021-08-11. Retrieved 2021-08-11.
  92. ↑ Hashimoto, G. L.; Roos-Serote, M.; Sugita, S.; Gilmore, M. S.; Kamp, L. W.; Carlson, R. W.; Baines, K. H. (2008). "Felsic highland crust on Venus suggested by Galileo Near-Infrared Mapping Spectrometer data". Journal of Geophysical Research: Planets. 113 (E9): E00B24. Bibcode:2008JGRE..113.0B24H. doi:10.1029/2008JE003134. S2CID 45474562.
  93. ↑ David Shiga (2007-10-10). "Did Venus's ancient oceans incubate life?". New Scientist. Archived from the original on 2009-03-24. Retrieved 2019-07-17.
  94. ↑ Jakosky, Bruce M. (1999). "Atmospheres of the Terrestrial Planets". In Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins; Chaikin, Andrew (eds.). The New Solar System (4th ed.). Boston: Sky Publishing. pp. 175–200. ISBN 978-0-933346-86-4. OCLC 39464951.
  95. ↑ Crisp, D. (2012). "CO2 GREENHOUSE EFFECTS ON VENUS, EARTH, AND MARS" (PDF). Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology. Retrieved 2023-05-28.
  96. ↑ Brennan, John (2017). "Does Mars Have a Greenhouse Effect?". Sciencing.
  97. ↑ "Does the CO2 atmosphere of Mars disprove greenhouse warming?". metafact. 2019-05-14. Archived from the original on 28 مه 2023. Retrieved 2023-05-28.
  98. ↑ Weart, Spencer. "The Discovery of Global Warming: Venus & Mars". Center for History of Physics. American Institute of Physics. Retrieved 2023-05-29.
  99. 1 2 3 4 "Titan: Greenhouse and Anti-greenhouse". Astrobiology Magazine (in American English). 2005-11-03. Archived from the original on 2019-09-27. Retrieved 2019-11-04.
  100. ↑ "The Atmosphere". Eastern Illinois University. Retrieved 2023-05-30.

منابع

پیوند به بیرون

  • Cohen, Sean; Pincus, Robert; Polvani, Lorenzo M. "Stratospheric cooling and amplification of radiative forcing with rising carbon dioxide". Nature Geoscience. 19: 507–512. doi:10.1038/s41561-026-01965-8.
در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ اثر گلخانه‌ای موجود است.

الگو:نظارت بر سرایند

This page is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.