Симулятор парникового эффекта
Уравнения этой модели
| S₀ | Солнечный свет на верхней границе атмосферы S₀ (Вт/м²) | солнечная постоянная, 1361 Вт/м²; делится на 4, потому что площадь сферы вчетверо больше площади диска, которым она обращена к Солнцу | |
|---|---|---|---|
| α | Альбедо α (доля отражённого солнечного света) | 0,30 для Земли в целом: облака, лёд и пустыни отражают, океаны и леса поглощают |
При текущих значениях:
| T_e | температура Земли без парникового эффекта | около 255 K (−18 °C); σ = 5,67 × 10⁻⁸ Вт/(м²·K⁴) |
|---|
При текущих значениях:
| ε | доля инфракрасного излучения поверхности, поглощаемая атмосферой | около 0,77 в однослойной модели, что прогревает поверхность до наблюдаемых 15 °C |
|---|
При текущих значениях:
| C | Углекислый газ (ppm) | 280 ppm до индустриализации; каждое удвоение добавляет 3,7 Вт/м² воздействия | |
|---|---|---|---|
| M | Метан (ppb) | 722 ppb до индустриализации | |
| ΔF | радиационное воздействие | дополнительная энергия на квадратный метр, которую удерживает планета, по сравнению с 1750 годом |
При текущих значениях:
| λ | параметр чувствительности климата | K на Вт/м²: 0,32 только для планковского отклика, около 0,8 с обратными связями водяного пара, льда и облаков | |
|---|---|---|---|
| C_h | теплоёмкость перемешанного слоя океана | 8 Вт·год/(м²·K), поэтому температуре нужны годы, чтобы догнать воздействие | |
| T | средняя глобальная температура поверхности | начинается с доиндустриальных 13,8 °C и движется к новому равновесию |
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором парникового эффекта
- Жёлтые фотоны солнечного света идут вниз; доля, заданная альбедо, сразу отражается в космос, а остальное нагревает землю. Земля испускает вверх красные инфракрасные фотоны, и когда фотон попадает в молекулу углекислого газа или метана в атмосфере, он поглощается и переизлучается в случайном направлении, часто обратно вниз. Эта возвращённая энергия и есть парниковый эффект.
- Повысьте CO₂ и смотрите, как задерживается больше инфракрасного излучения. Радиационное воздействие подскакивает сразу, а температура растёт годами по мере прогрева океана, пока уходящая энергия снова не уравновесит приходящую. Графики следят за температурой, воздействием и всё ещё накапливаемой энергией; основной график показывает равновесное потепление в зависимости от CO₂ при каждом выборе обратных связей.
- Меняйте альбедо, чтобы увидеть, что делает больше льда или облаков, или мощность Солнца ради его меньшего эффекта, и выбирайте климатические обратные связи, чтобы увидеть, как одно и то же воздействие даёт 1,2 °C или 4,5 °C на удвоение CO₂. Симулятор излучения абсолютно чёрного тела показывает, почему Солнце светит в видимом свете, а Земля — в инфракрасном.
Частые вопросы
Что такое парниковый эффект?
Солнечный свет, в основном видимый, проходит через атмосферу и нагревает поверхность. Тёплая поверхность излучает инфракрасное излучение, а газы вроде водяного пара, углекислого газа и метана поглощают большую его часть и переизлучают во всех направлениях, в том числе вниз. В итоге поверхность примерно на 33 °C теплее, чем была бы без них: в среднем 15 °C вместо −18 °C.
Что такое радиационное воздействие?
Изменение энергетического баланса на верхней границе атмосферы, вызванное чем-то вроде лишнего CO₂, в ваттах на квадратный метр. Воздействие CO₂ растёт с логарифмом его концентрации, ΔF = 5,35 ln(C ÷ 280): каждое удвоение добавляет около 3,7 Вт/м². От 280 до 420 ppm — около 2,2 Вт/м².
Что такое чувствительность климата?
Потепление после установления климата при удвоении CO₂. Без обратных связей оно составило бы около 1,2 °C. Тёплый воздух удерживает больше водяного пара, который сам парниковый газ, а таяние льда делает поверхность темнее, что примерно удваивает или утраивает эту величину; вероятный диапазон — 2,5–4 °C, лучшая оценка — 3 °C.
Почему температура отстаёт от CO₂?
Океаны поглощают тепло и нагреваются медленно. Единый перемешанный слой океана в этой симуляции догоняет примерно за десятилетие; настоящему глубокому океану нужны века, поэтому Земля пока потеплела примерно на 1,2 °C, хотя сегодняшнее воздействие со временем принесёт больше.
Пишет, что WebGL выключен.
Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.
Загружается ли что-нибудь?
Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.