地球温暖化について

質問

地球温暖化について論文書いてます。
下記に間違いがあったら教えてください。

自然科学的観点から見た温暖化

(1)温室効果という物理現象は存在する(電磁波のひとつである赤外線の照射による分子振動原理)
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(2)二酸化炭素には温室効果がある(分子運動が増えることでそのエネルギーが高くなって温度が上昇する)
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(3)現在、大気中の二酸化炭素濃度は上がっている(世界中の観測所で濃度上昇が報告されている=二酸化炭素は水蒸気と違い地球上の濃度はほぼ一定である)
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(4)二酸化炭素が増えると温室効果も増す(赤外線が地表に再放射される量が増える)
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(5)二酸化炭素の温室効果で気温が上がっている(太陽放射＋再放射される量で気温が上昇する)

回答No.8

coralseaco2

1と2の( )内は「地表からの地球放射を炭酸ガスが吸収して温度が上がる」ことを示していますが、違います。「炭酸ガスは地表からの地球放射を吸収して温度が上がることなく、吸収した波長(15μm)と同じ波長で地表に再放射」とするべきです。本によっては地球の熱収支図で地表に向かう大気放射を温室効果という言葉で表現しているものもあります。熱収支図の温室効果は水蒸気、炭酸ガス、メタン、一酸化二窒素の温室効果（下向き再放射、大気放射）の合計です。
http://www.rist.or.jp/atomica/data/pict/01/01080201/03.gif
　地球放射を吸収した炭酸ガスは再放射せずに無放射緩和過程により、周囲の酸素、窒素分子とすぐにぶつかって暖めると思い込んでいる人が相当数いますが、それも違っています。
地表では15μmについて、上向き地球放射(15度での黒体放射)と同じ大きさの下向き大気放射が観測されています。
http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke03.html　近藤純正先生のHPの図 3.5

もし、地球放射を吸収した炭酸ガスが周囲の窒素、酸素主体の空気を暖めてしまい、その空気が対流で上空に移動してしまうならば、炭酸ガスの再放射による大気放射はゼロになり、地球放射の大きさよりも小さくなって観測事実と合わなくなり、つじつまが合いません。
周囲の空気を暖めることなく、再放射し、上に向かった分も吸収と再放射を繰り返しながら、最終的に全部下向きになって地表に大気放射として届くと考えると、観測事実と合います。周囲の空気を暖めませんから、実は無放射緩和過程は起こっていません。
15度の地表からの15μmの地球放射を吸収した炭酸ガスの温度が2.5度上昇するということがあった仮定としても、周囲の空気の量は0.04％の炭酸ガスの2500倍ですから、無放射緩和過程によって周囲の空気は0.001度上昇するにすぎず、暖まるとは言えない無視できるレベルです。

　4と5は違います。
　4について、炭酸ガスが増えても温室効果は増さず、赤外線が地表に再放射される量も増えません。炭酸ガスが吸収できる15μmの地表からの地球放射は1m以内で9割以上が炭酸ガスに吸収され、10m未満で全部吸収されます。そして、炭酸ガスは周囲の空気を無放射緩和過程によって暖めることなく、全ての方向に再放射します。地表では波長15μmについて、地球放射と同じ大きさの大気放射が観測されていますから、炭酸ガスによる上方向への再放射は吸収と再放射を繰り返しながら、最終的には全部地表に向かったということになります。
http://www.asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke03.html　近藤純正先生のHPの図3.5
　この15μmの大気放射の大きさが炭酸ガスによる温室効果の大きさで、大気放射は地球放射の大きさを超えることはできませんから、炭酸ガスは温室効果を既に100％発揮済みです。
炭酸ガスの濃度が高くなっても、赤外線が地表に再放射（15μmの大気放射）される量は増えません。
平たく言うと、炭酸ガスの吸収波長の15μmでは、地表は全く放射冷却によって冷えていません。放射冷却は水蒸気と炭酸ガス、メタン、一酸化二窒素が吸収できない大気の窓領域（8～14μm）の地球放射によって生じています。

５．の気温の上昇は炭酸ガスの温室効果の増大によるものではなくて、1900年代後半の8000年ぶりという極めて活発な太陽活動によるものです。
過去400年で見ても1900年代後半の太陽活動は最も活発です。太陽活動の気温への影響のタイムラグ（時間的遅れ）は15年位であり、太陽活動の低下の影響は2015年頃から出てくるはずです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%AA%E9%99%BD%E5%A4%89%E5%8B%95　
太陽変動　ウィキペディア
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:Sunspot_Numbers.png　400年間の太陽黒点数の推移

20世紀の太陽活動の変化による光の強さの変化は0.2％ですが、0.3度前後の温度上昇をもたらします。過去100年の温度上昇は0.7度ですから、これだけでも半分近くを占めます。
http://www.nistep.go.jp/achiev/ftx/jpn/mat009j/pdf/mat009j.pdf　
元気象研究所所長　柳原一夫氏の報告
太陽活動の変化により、紫外線強度は８％も変化することが知られていて、成層圏上部のオゾン層の温度を上げることを通じて、対流圏に影響を与えています。
また、太陽活動が活発になると、太陽風速度が高まり、大気圏に入ってくる宇宙線が減少して、雲の核が減少し、雲による日射の遮りと反射が減って、地表まで届く日射が多くなりますから気温が高くなります。
　これがスベンスマルク効果で、IPCCは検討したが十分な証拠がなかったという理由で取り入れていませんが、宇宙線強度と下層雲の量、太陽活動と9000～6000年前のオマーンのモンスーン（降水量）、過去６億年の宇宙線強度と温度には明瞭な相関があり、天文学的要因が気候に大きな影響を与えています。
http://stesun5.stelab.nagoya-u.ac.jp/study/sub8.htm　
太陽風速度、宇宙線が気温に影響を与えるメカニズム　
アルプスの氷河は太陽活動が活発な時期に後退し、極小期に前進することを繰り返しています。
http://akumanosasayaki.blog.shinobi.jp/Entry/37　
http://www.envi.osakafu-u.ac.jp/atmenv/aono/CliHis.html
太陽活動が不活発だった極小期はいずれも寒冷な気候となり、京都のヤマザクラの開花が遅れていることからも、太陽活動と気温の密接な関係がうかがわれます。
http://www.mission-k.net/globalwarming/cosmicray/cosmicray.html　
オマーンのモンスーンと太陽活動に非常に密接な相関
http://file.akumanosasayaki.blog.shinobi.jp/43b86032.jpg　
過去６億年の宇宙線強度と海水温に密接な関係

　炭酸ガス濃度が高くなると、宇宙から見える放射の高さが高くなって、放射平衡を満たすようにその高度の温度が放射平衡温度まで上昇し、気温減率は変わらないはずであるから地上温度が上昇するという真鍋氏の模式図の発表以来続いている主張が誤りであることを次に述べます。
　宇宙からとらえた炭酸ガスによる15μmの放射は－53度(220K)の所からのものがとらえられています。
http://www.warwickhughes.com/papers/barrett_ee05.pdf
　そこは成層圏下部であり、高さによる温度変化がないところです。
http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/whitep/1-1-1.html
従って、炭酸ガス濃度が高くなって、放射高度が500m高くなったとしても、そこの温度は同じ－53度であり、炭酸ガスが宇宙に放射する時の温度は変わりません。
一方、炭酸ガス濃度が高くなった場合でも、大気の窓領域の波長の地球放射は高さ０ｍの地表から出て行きますし、水蒸気の吸収波長域からの放射もそれまでと同じ数千ｍの高さから宇宙に向けて出て行き、どちらも放射する高さ、温度ともに変わりません。
炭酸ガス濃度が高くなると、より高度が高い低温の所から放射が行われるようになり、放射平衡を満たすようにそこの温度が上がり、気温減率が維持されるはずだから地上温度が上がるという論理はもともと成り立ちません。
真鍋氏の論理では、炭酸ガスの放射が高さによる温度勾配がある対流圏から出ていなければなりませんが、それは炭酸ガスによる15μｍの赤外線の吸収を極端に小さく見積もっていて、事実と違います。実際には炭酸ガスによる波長15μｍの赤外線の吸収はものすごく強いものであり、地表付近では10ｍ未満で全部吸収しますし、高度11ｋｍの対流圏と成層圏の境界でも吸収は飽和しています。宇宙から見て、対流圏の炭酸ガスからの放射が見えるなどということはありえませんし、人工衛星からの観測結果とも合いません。
このように、真鍋氏の模式図を根拠とした温暖化炭酸ガス原因説は明らかに誤りです。

回答No.7

anima-mundi

少し気にある回答があったので訂正しておきます。No.6の方が「全く非理論的，意味不明」と言われている部分は、おそらく量子力学を知らないために、「意味不明」とされたのだと思います。これは「無放射緩和過程」といって励起状態の緩和過程になくてはならない失活過程のひとつです。

地表放射を吸収し振動励起した分子は、大気中の99%を占める窒素や酸素などの赤外不活性分子の衝突により消光されます。振動励起分子の自然放射の寿命はミリ秒です（振動励起の振動子強度が非常に小さいため）。一方、一気圧下のときの大気分子による衝突頻度は140ピコ秒と非常に高速で衝突しています。励起状態の緩和過程を知らない人は、緩和過程のチャンネルが放射によるものしかないものと誤解している人も多いようです。しかし、この場合は、分子衝突によるエネルギー移動などによって、他の分子の運動エネルギーとなっている確率の方がはるかに高いと思います。

励起状態の緩和過程は放射によるものだけでなく、無放射緩和過程による失活過程が重要となっています。振動励起ではありませんが、有機ＬＥＤや有機ＥＬの発光収率も、いかに無放射緩和過程を抑制するかといった研究が行われています。

再放射という言葉は便宜上、用いられているだけです。宇宙への射出は放射しか行えませんが、地表付近では放射よりも分子衝突などによって大気から地表へエネルギーのやり取りが行われます。温室効果とは、温室効果ガスの増加に伴い大気の光学的厚さが増加し、宇宙への射出を行う大気の高度が変化し、放射平衡のポイントがずれることで対流圏の昇温がもたらされる現象といえると思います。

放射平衡のポイントが決まれば、あとは断熱減率によって大気の安定度を保ちながら、大気温度の鉛直分布が規定されます。温度勾配は温室効果ガスだけでは決まらず、重力によって規定される大気圧と、水蒸気による潜熱輸送や対流などによる廃熱の循環のメカニズムが重要となってきます。とくに水蒸気や対流などによる廃熱システムは、地球のエントロピーを宇宙へ捨てる重要なメカニズムを担っているため、大気汚染や水循環に悪影響を与える人間活動は、重大な環境破壊となります。
http://env01.cool.ne.jp/global_warming/report/kondoh05.htm

回答No.6

qryoec

せっかく親切で解答しているものに対してけちを付けるようで残念ですが，N0.5中の

>ＣＯ２分子が、空気分子と衝突の際、ＣＯ２分子の内部エネルギーが、分子の外部エネルギー（いわゆる熱運動エネルギー）に変換されることにより、その分昇温する、メカニズムです。

という部分は，全く非理論的，意味不明な記述です。エセ科学者にだまされているのではないかと心配になるくらいです。

回答No.5

moby_dick

本当は、全然違います。

そういう「温室効果」は間違いです。

誰かが計算していましたが、それでは温まらないです。

ＣＯ２の密度が薄すぎることと、
赤外線が宇宙に逃げてしまうことで、温まらないようです。
大気の天井にガラスのような蓋がないですから。

本当は温暖効果と呼ぶべきです。

ＣＯ２分子が、空気分子と衝突の際、

ＣＯ２分子の内部エネルギーが、分子の外部エネルギー（いわゆる熱運動エネルギー）に変換されることにより、その分昇温する、
メカニズムです。

回答No.4

rio2

No.3の方の説明の通りだと思います。

私は環境学者ではありませんが、誤解があると悲しく思い、化学や生物学で仕事をしているのでそういった側面から少しお話させてください。

(2)については、分子運動が増えるという解釈で問題ないです。赤外線を吸収してそのエネルギーを分子内の振動運動にします。赤外吸収スペクトルの違いを見ればそのエネルギーの差が理解できるでしょう。幸い最近Wikipediaの温室効果の欄に追記されていたようです。ここの温室効果気体の図の辺りを読むと、温室効果ガスの定義づけもわりと明確なので、理解しやすいです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B8%A9%E5%AE%A4%E5%8A%B9%E6%9E%9C
論理も明確で飛躍などしていないのでご安心ください。

(4)についても正しいです。温室効果とは、赤外領域の吸収と放射によって下方にある物質を暖めることなので問題ないです。そもそもそういう効果があるから二酸化炭素が温室効果ガスと明確にされたのですし。

問題は(5)。
気温が上がる理由に二酸化炭素による温室効果の影響が内包されるとは思いますが、それが全てではないということです。二酸化炭素と太陽光と形だけの地球しか考えていない状態で、結論付けられないのです。
論文とは、失礼ながら質問の内容から察するに専門ジャーナルへ投稿する論文ではなく、学校の課題か何かの小論文のようなものと解釈してよかったでしょうか？
もしそうでしたら、今、この問題は情報が溢れかえっています。ネットでちょっと調べるだけでも、本屋や図書館でちょっと立ち読みするだけでもどんどん情報が出てきます。

回答No.3

qryoec

二酸化炭素（メタンも）は、他のガスよりもずっと地球が宇宙に放出する遠赤外線を吸収します（吸収された熱の半分は地球に戻される）。だから、二酸化炭素が増えると熱が宇宙に逃げて行きにくくなるのです。それを温室効果と呼んでいます。だから、２も４も正しいです（ただしカッコの中は無視）。

疑問があるとすると５だけです。二酸化炭素が温室効果を持っていることは確かですが、それが「主因」として地球の気温を上げているかどうかはまだ分からないのです。

なお、実際の温室はここでの「温室効果」で暖かくなるのではありません。（蛇足）

回答No.2

Tacosan

ぱっと見て無理があるのは (2), (4), (5) かな.
まず (2) の方から:
「分子運動が増える」というのは意味不明だけど, 「分子の持っているエネルギー」が「温度」です. だから, 分子のエネルギーが増えれば温度は上がります. ここまでは OK.
しかし, そこから「CO2 には温室効果がある」と結論付けるのは論理が飛躍しています. 同じ理屈でいくと, O2 や N2, さらには Ar や He にだって温室効果があるという結論になります.
次いで (5) の方:
「太陽放射+再放射される量で温度があがる」というのはまあいいとしても, ここで「太陽放射」が入っている以上「CO2 の温室効果で温度があがる」というためには「太陽放射だけでは温度上昇が説明できない」ことを示さなければなりません. もちろん他の影響も考えないとダメだけど.
最後に (4):
よく考えると, 「CO2 の再放射量には限界がある」ことがわかります (地球が輻射するエネルギーより多く再放射するのは不可能だから. もちろん, 地球が輻射するけど CO2 が吸収しないエネルギーも考えないとダメですが). だから, 「CO2 が増えた→温室効果が増える」も単純に成立するというものではないです.

回答No.1

nrb

この間、新聞にグリーランドの話が
http://www.mainichi-msn.co.jp/science/kagaku/news/20070706k0000e030026000c.html

今より１０度以上高い温度だった時期がありますよ

学者の意見は
CO2が増えると

・地球が温暖化する
・地球が寒くなる
・地球が温暖化した後に、CO2により太陽エネルギーが遮られるので寒くなる
・たんなる万年単位で見るとこの位の変動はごく普通なので、CO2は関係ない

の大きく分けると４つがあります

なぜ、地球温暖化が多数を占めるのか・・・・・
研究費の交付が・・地球温暖化でないと補助対象にならない（国が多い）。したがって、地球温暖化を唱えないと研究費がもらえない

実は政治的意図・・・・・・
フランスは７８％も原発に電力を頼っている
これを正当化する為に、地球温暖化を言い始めた経緯があります
http://data.livex.co.jp/okonomi/9802/top.html

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3127912.html