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온실 효과 시뮬레이터

이 시뮬레이션의 방정식

흡수되는 햇빛 = S₀ (1 − α) ÷ 4
S₀대기 꼭대기의 햇빛 S₀ (W/m²)태양 상수 1,361 W/m². 구의 겉넓이는 태양을 향한 원반의 네 배이므로 4로 나눔
α알베도 α (반사되는 햇빛 비율)지구 전체로 0.30: 구름, 얼음, 사막은 반사하고 바다와 숲은 흡수함

현재 값을 넣으면:

T_e = (S₀ (1 − α) ÷ 4σ)^(1/4)
T_e온실 효과가 없을 때 지구의 온도약 255 K (−18 °C); σ = 5.67 × 10⁻⁸ W/(m²·K⁴)

현재 값을 넣으면:

T_s = T_e × (2 ÷ (2 − ε))^(1/4)
ε지면의 적외선 가운데 대기가 흡수하는 비율1층 모형에서 약 0.77이며, 이것이 지표를 관측된 15 °C로 데움

현재 값을 넣으면:

ΔF = 5.35 ln(C ÷ 280) + 0.036 (√M − √722) − (S₀ ÷ 4) Δα + (1 − α) ΔS₀ ÷ 4
C이산화 탄소 (ppm)산업화 이전 280 ppm. 두 배가 될 때마다 강제력이 3.7 W/m² 늘어남
M메테인 (ppb)산업화 이전 722 ppb
ΔF복사 강제력1750년과 비교해 행성이 1제곱미터당 추가로 붙잡아 두는 에너지

현재 값을 넣으면:

ΔT_eq = λ ΔF, C_h dT ÷ dt = ΔF − (T − T₀) ÷ λ
λ기후 민감도 매개변수W/m²당 K: 플랑크 반응만이면 0.32, 수증기·얼음·구름 되먹임을 포함하면 약 0.8
C_h해양 혼합층의 열용량8 W·년/(m²·K)이므로 온도가 강제력을 따라잡는 데 몇 년이 걸림
T전 지구 평균 지표 온도산업화 이전의 13.8 °C에서 시작해 새 평형으로 다가감

현재 값을 넣으면:

온실 효과 시뮬레이터 사용법

  1. 노란 햇빛 광자가 내려옵니다. 알베도만큼은 곧바로 우주로 튕겨 나가고 나머지가 땅을 데웁니다. 땅은 빨간 적외선 광자를 위로 내보내고, 그것이 대기 중의 이산화 탄소나 메테인 분자에 부딪히면 흡수되었다가 아무 방향으로나 다시 나가는데, 아래로 돌아오는 경우도 많습니다. 이렇게 돌아오는 에너지가 온실 효과입니다.
  2. CO₂를 늘리면 붙잡히는 적외선이 늘어납니다. 복사 강제력은 곧바로 뛰지만, 기온은 바다가 데워지는 동안 몇 년에 걸쳐 오르다가 나가는 에너지가 들어오는 에너지와 다시 같아지면 멈춥니다. 그래프는 기온, 강제력, 아직 쌓이는 에너지를 따라가고, 주 그래프는 되먹임 선택마다 평형 시 온난화를 CO₂에 대해 그립니다.
  3. 알베도를 바꿔 얼음이나 구름이 늘어날 때를, 태양 출력을 바꿔 그보다 작은 효과를 보고, 기후 되먹임을 골라 같은 강제력이 CO₂ 두 배당 1.2 °C에서 4.5 °C까지 달라지는 모습을 보세요. 흑체 복사 시뮬레이터는 태양은 가시광선으로, 지구는 적외선으로 빛나는 이유를 보여 줍니다.

자주 묻는 질문

온실 효과란 무엇인가요?

대부분 가시광선인 햇빛은 대기를 지나 지표를 데웁니다. 데워진 지표는 적외선을 내보내고, 수증기, 이산화 탄소, 메테인 같은 기체가 그 상당 부분을 흡수해 아래쪽을 포함한 모든 방향으로 다시 내보냅니다. 그래서 지표는 이런 기체가 없을 때보다 약 33 °C 따뜻해, 평균 −18 °C가 아니라 15 °C입니다.

복사 강제력이란 무엇인가요?

CO₂가 늘어나는 것 같은 일로 생기는 대기 꼭대기의 에너지 수지 변화로, 단위는 W/m²입니다. CO₂의 강제력은 농도의 로그에 따라 커지며 ΔF = 5.35 ln(C ÷ 280)입니다. 두 배가 될 때마다 약 3.7 W/m²가 더해집니다. 280 ppm에서 420 ppm까지는 약 2.2 W/m²입니다.

기후 민감도란 무엇인가요?

CO₂가 두 배가 된 뒤 기후가 자리 잡았을 때의 온난화입니다. 되먹임이 없으면 약 1.2 °C입니다. 따뜻한 공기는 수증기(이것도 온실가스)를 더 많이 머금고, 녹는 얼음은 지표를 어둡게 하여 이 값을 대략 두세 배로 키웁니다. 가능성이 높은 범위는 2.5~4 °C이고, 최선 추정값은 3 °C입니다.

기온은 왜 CO₂보다 늦게 오르나요?

바다가 열을 흡수하며 천천히 데워지기 때문입니다. 이 시뮬레이션의 바다 혼합층 한 층은 10년쯤이면 따라잡지만, 실제 심해는 수백 년이 걸립니다. 그래서 지금의 강제력이라면 결국 더 오를 텐데도 지구는 지금까지 약 1.2 °C만 따뜻해졌습니다.

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무언가 업로드되나요?

아니요. 시뮬레이션은 사용자의 브라우저가 WebGL로 직접 그립니다. 어디에도 전송되지 않으며, 페이지를 한 번 불러오면 오프라인에서도 계속 작동합니다.

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