Статья
Обзоры
2019. Т. 57. № 4. С. 609–633
Смирнов Б.М.
Инфракрасное излучение в энергетике атмосферы
Аннотация
Представлен обзор процессов в атмосфере Земли, влияющих на ее энергетику. Рассмотрен энергетический баланс Земли и ее атмосферы как целого, приведены результаты программ NASA по мониторингу глобальной температуры и концентрации углекислого газа и воды в атмосфере. Проанализированы спектры оптически активных компонент атмосферы в инфракрасной области на основе классических методов молекулярной спектроскопии. Спектроскопические данные из банка HITRAN облегчают анализ и приводят к простой схеме, согласно которой три основные парниковые компоненты – углекислый газ, водяной пар в виде свободных молекул воды и микрокапли воды – создают направленный на поверхность Земли поток излучения в инфракрасном спектре. В области 0–580 см^{–1} это излучение создается молекулами воды, в области 580–780 см^{–1} излучение атмосферы определяется молекулами воды и углекислого газа, а при частотах выше 780 см^{–1} вклад в излучение атмосферы за счет молекул воды составляет примерно 5\%, а остальное определяется излучением микрокапель воды, частично входящих в состав облаков. Согласно данной модели при современном составе атмосферы 52\% потока излучения на поверхность Земли создается атмосферным водяным паром, 32\% приходится на микрокапли воды в атмосфере, которые включают примерно 0.4\% атмосферной воды, и 14\% потока излучения определяется молекулами углекислого газа. Удвоение массы атмосферного углекислого газа, которое при современной скорости роста атмосферного углекислого газа произойдет примерно через 120 лет, приведет к увеличению потока излучения атмосферы в сторону Земли на 0.7 Вт/м^2, а увеличение концентрации молекул воды в атмосфере на 10\% увеличивает этот поток излучения на 0.3 Вт/м^2. Удвоение массы атмосферного углекислого газа в реальной атмосфере ведет к росту глобальной температуры на 2.0 \pm 0.3 К в реальной атмосфере, согласно анализу данных NASA, а если концентрация других компонент не меняется, то изменение глобальной температуры составит 0.4 \pm 0.2 К, причем вклад в это изменение за счет индустриальных выбросов углекислого газа в атмосферу составляет 0.02 К.
Ссылка на статью:
Смирнов Б.М. Инфракрасное излучение в энергетике атмосферы, ТВТ, 2019. Т. 57. № 4. С. 609
High Temp. 2019, v.57, №4, pp. 573-595
Смирнов Б.М. Инфракрасное излучение в энергетике атмосферы, ТВТ, 2019. Т. 57. № 4. С. 609
High Temp. 2019, v.57, №4, pp. 573-595