RealClimate: 6 つの簡単なステップでわかる CO2 問題 (2022 年の最新情報)

2022 年 7 月 10 日、ギャビン

私たちの最も読まれている古い投稿の 1 つは、CO2 の増加が重大な問題である理由を段階的に説明したものです (6 つの簡単なステップでわかる CO2 問題)。 しかし、これは 2007 年に書かれたもので、今から 15 年も前です。 基本的な手順とコンセプトは変わっていませんが、15 年分のデータが追加され、詳細とコンセプトの一部が更新され、テキストに付随するグラフィックスも向上しています。 そこで、もう少し役立つはずの、緩やかに更新され参照されたバージョンをここに示します。

ステップ1：自然の温室効果があります。

自然の温室効果があるという事実 (大気が地表から宇宙への赤外線 (IR) 放射の通過を制限する) は、次のことから簡単に推測できます。 i) 地表の平均温度 (約 15℃)、および ii) 惑星が通常、放射平衡に近いことを知っていること。 これは、周囲に上向きの表面 IR フラックス (約 398 W/m2) が存在する一方、大気の上部での外向きフラックス (TOA) は吸収される正味日射量 (約 240 W/m2) にほぼ等しいことを意味します。 したがって、大気によって吸収される赤外線は大量にあるはずです (約 158 W/m2)。温室効果物質が存在しない場合、この数値はゼロになります。 この IR 放射は、太陽から来る短波 (SW) 放射と区別するために、長波 (LW) 放射と呼ばれることもあります。

ステップ2：微量ガスは自然の温室効果に寄与します。

さまざまな吸収体が大気の赤外線吸収に寄与しているという事実は、水蒸気、CO2、O3、雲、メタン、CFC などに関連する特徴的なギャップを示す、宇宙から観測されたスペクトル (右) から明らかです。唯一の問題は、総エネルギーがどれだけであるかです。それぞれにブロックされました。 これは手動で計算することはできません (吸収線の数と圧力広がりの影響により計算できません) が、放射伝達コードを使用して計算できます。 スペクトルの一部の部分では、IR は CO2、水蒸気、または雲によって吸収される可能性がありますが、これらの重複を考慮すると、温室効果の 50% が水蒸気、25% が雲、そして約20% は CO2 から、残りはオゾン、エアロゾル、その他の微量ガスによって吸収されます (Schmidt et al、2010)。 大気の主成分 (N2、O2、アルゴン) は IR 波長範囲をあまり吸収しないため、温室効果には寄与しないことに注意してください。

ステップ 3:微量の温室効果ガスは人間の排出により著しく増加している

CO2 濃度は産業革命前から 50% 以上増加し、メタン (CH4) は 2 倍以上になり再び加速しており、N2O は 15% 増加し、対流圏の O3 も増加しています。 ハロカーボン (CFC、HFC) などの新しい温室効果ガス化合物は、産業革命以前の大気中には存在しませんでした。 これらの増加はすべて、温室効果の強化に貢献します。

これらの増加の原因は、化石燃料の燃焼、埋立地、鉱業、石油・ガス事業、農業（特にメタンのための家畜）、および工業が大半を占めています。

ステップ 4:放射強制力は有用な診断であり、簡単に計算できます。

単純なおもちゃのモデルとより洗練された GCM の経験から得た教訓は、発生源が何であれ、TOA 放射線バジェットに対するあらゆる摂動は、最終的な表面温度変化のかなり優れた予測因子であることを示唆しています。 したがって、太陽が約 2% 強くなると、TOA 放射バランスは 0.02*1361*0.7/4 = 4.8 W/m2 (アルベドと幾何学を考慮して) 変化します (出ていくエネルギーよりも入ってくるエネルギーの方が多くなります) 。 これは放射強制力 (RF) を定義します。 温室効果吸収物質の増加、またはアルベドの変化は、TOA バランスに同様の影響を与えます (出て行くエネルギーよりも入ってくるエネルギーの方が多くなります)。 ただし、放射強制力の計算も、温度、水蒸気、エアロゾルの大気プロファイルを考慮する放射伝達コードの仕事になります。 IPCC AR6 報告書では、Etminan et al (2016) による最新の推定値が使用されています。これは、CO2 の簡略化されたよく使用される式である RF = 5.35 ln(CO2/CO2_orig) に似ていますが、それよりもわずかに複雑です (図を参照)。 IPCC TAR の表 6.2)。