La física es bastante sencilla. Si agrega CO2, el CO2 más alto en la atmósfera es más alto. Esta capa es donde el calor se irradia hacia el espacio y esa radiación debe equilibrar lo recibido del Sol en la superficie. Entre la superficie y el CO2 de la atmósfera superior, la temperatura disminuye a un ritmo que varía con la humedad del aire. Entonces, si el nivel de CO2 se eleva durante un lapso fijo, la temperatura de la superficie aumenta proporcionalmente. Ese es el mecanismo básico. La parte más difícil proviene de varios comentarios. El aumento de la temperatura hace que la humedad aumente sobre los océanos. El vapor de agua también es un gas de efecto invernadero. El hielo se derrite y aumenta la absorción de la luz solar. El calentamiento del permafrost libera metano. Toda esta física se entiende bien, pero los datos para insertar en las ecuaciones no están disponibles, la cantidad de datos supera incluso a los programas informáticos más rápidos, y el registro histórico de los ciclos de la era de hielo indica que el clima puede ser caótico. Tiende a pasar a un nivel alto de CO2 caliente, extremadamente rápido y recuperarse a un clima frío más lentamente.
¿Puede producir la física correcta que pueda usarse para explicar la temperatura media de la superficie de la Tierra y, por lo tanto, cualquier variación cuando aumenta el gas GH?
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La “física correcta” masivamente complicada. Aquí hay un modelo simplificado:
El CO2 (o en general, los gases de efecto invernadero, GEI) absorben la radiación electromagnética en la banda infrarroja (IR). La mayor parte de la energía de la luz solar está en el rango visible y atraviesa la atmósfera con poca atenuación (<20%, incluidas todas las fuentes de absorción). La tierra irradia calor, pero debido a que la superficie es más fría, la mayor parte de la emisión está en el IR y una fracción de esa energía se absorbe. La longitud de onda máxima es proporcional a la inversa de la temperatura, por lo que cuando la longitud de onda máxima de la luz solar (5700 K) es de alrededor de 500 nm, el pico de radiación terrestre (digamos 300 K) será casi 20 veces más largo, o alrededor de 10 um.
Ahora resulta que la atmósfera es mucho menos transparente en el IR que en el visible, por lo que la radiación de calor de la Tierra interactúa fuertemente con la atmósfera (gases de efecto invernadero en la).
El aire que absorbe el calor lo vuelve a emitir, con la mitad reflejada hacia abajo (de regreso a la tierra) y la otra mitad hacia arriba (lejos de la tierra); pero tenga en cuenta que dado que ese proceso se repite varias veces a medida que la radiación intenta escapar, las matemáticas reales no le proporcionan un flujo neto del 50% hacia adentro y del 50% hacia afuera. A medida que se eleva en la atmósfera, el aire se vuelve más frío y menos denso. Esto significa que habrá menos emisiones de las capas más altas y, en última instancia, es la capa “superior” la que realmente está emitiendo al espacio.
Cuando aumenta la concentración de GEI, este juego de reflexión / reemisión emite a mayores alturas, por lo que la radiación que escapa corresponde al aire más frío. Y de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, la cantidad de energía emitida es proporcional a la cuarta potencia de T (en Kelvin).
La “física completa” es MUCHO más complicada, pero espero que esto te dé un comienzo.
No, y tampoco nadie más. La temperatura media de la superficie de la Tierra es solo una parte de un sistema dinámico mucho más grande que incluye los océanos, la topografía del planeta y muchos otros factores.
Se espera que el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera disminuya el desprendimiento de energía térmica del planeta al espacio profundo, por supuesto. Pero también puede empujar el sistema dinámico más allá de un punto de inflexión incognoscible. O no.
Lo único de lo que podemos estar bastante seguros acerca de los cambios resultantes en otras partes del sistema es que no es probable que mejoren las posibilidades de que la civilización sobreviva mucho más tiempo. Estamos apostando nuestras vidas a largo plazo.
La NASA tiene un proyecto bastante grande para estudiar la formación de nubes. Todos los modelos considerados por el IPCC tienen una cobertura de nubes de nivel bajo y medio que disminuye a medida que aumenta el agua en la atmósfera.
Sí, nubes decrecientes a pesar del aumento del agua.
Además, las nubes de nivel bajo y medio enfrían la tierra.
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