Příspěvek vodních par a CO2 ke skleníkovému efektu je patrný ze spekter. Zpět na http://zmeny-klima.ic.cz/
Podíl CO2 je uváděn na 9- 26%, více v suchém vzduchu s malým množstvím par. Graf
pochází z Wikipedie, patrně se jedná o letní sluneční den bez oblačnosti. Oblaka
podstatně ovlivňují odraz světla do vesmíru, který spolu s vyzařováním z mraků
činí asi 30% dopadajícího slunečního záření.
Dolní obrázky jsou upravené grafy pocházející z
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Atmospheric_Transmission.png
Původní
graf má logaritmickou stupnici na ose x, to znamená, že
menší hodnoty jsou roztaženy a větší
hodnoty vpravo sraženy. To vede k nepřesnému
chápání ploch při běžném pohledu.Grafy v
lineárním měřítku osy x mají
větší plochu vpravo od hodnoty 10 mikrometrů, což je
vlnová délka, na které má maximum
vyzařování absolutně černého tělesa při teplotě
odpovídající Zemi ( 15°C, asi 288 K, přibližně
290 K, schématické vyzařovací křivky se
dělají většinou po 10°C). Podíl
pohlcování CO2 je na zvětšeném grafu vpravo
vyznačen červenou plochou. Grafy byly vytvořeny
rozřezáním po jednotkách nebo
desítkách mikrometrů, vykopírovány dolů a
roztaženy nebo sraženy podle lineární osy. Komu se to
nezdá, může si to zkusit vyrobit sám, červená
přímka byly zvolena jako rozumný průměr silně
zubaté křivky vodních par.
http://www.topinstruments.cz/Obrazky/CO2/Spektrum pohlcovani IR.png
Velikost plochy odpovídá pohlcování IČ jako část spektra v oblasti 2-10
mikrometrů.
V oblasti kolem 4,3 mikrometru je tedy CO2 jeden z
nejsilnějších skleníkových plynů,
příspěvek vodní páry v oblasti 2-10 mikrometrů je
velmi malý. Vlnová délka kolem 4,3 mikrometrů je
ovšem při okraji hlavní oblasti vyzařování
Země při průměrné teplotě 15°C (288 K), je však
ještě pod modrou křivkou, která této teplotě
zhruba odpovídá. Plocha mezi fialovou a modrou křivkou
zahrnuje kompletně vyzařování CO2 kolem 4,3 mikrometrů-
jde o vyzařování při vyšších
teplotách kolem 300 K, které jsou běžně v
některých částech Země ( pouště).
CO2 dále výrazně pohlcuje mezi 12-18 mikrometry, což je oblast plně pod modrou
křivkou odpovídající zhruba průměrné teplotě Země ( tato oblast je pod všemi
křivkami od 310K- 210 K). Do této oblasti významně zasahuje pohlcování vodní
párou, nárůst plochy (nahoře v grafu červeně) způsobené CO2 už při prvním
pohledu tvoří významnou část původně bílé plochy okna vodních par v oblasti
kolem 8-18 mikrometrů.
Tento schematický graf ukazuje vliv CO2
-plocha okna vodní páry ( původně bílá plocha o ploše asi 13,5 čtverečku) je částečně zakryta červenou plochou se spodním okrajem zarovnaným pro zjednodušení do přímky. - plocha červená odpovídající vlivu CO2 je asi 3,5 čtverečku - CO2 tedy zakrývá asi 3,5/13,5 =asi 28% okna vodních par. Vyzařování IR se děje ovšem i mimo tuto oblast, která má ploché maximum kolem 10 mikrometrů. Výpočet : skleníkové plyny
odpovídají IR záření 195 W/m2, z toho CO2
asi 17% ( 9-26%), to je 33 W/m2.
Dole v tomto textu je tabulka ukazující změřitelné hodnoty- po odstranění
CO2 z atmosféry se propustnost IR změní o 12%. Jak už bylo řečeno a plyne z
dalšího grafu zde s Eart emitted specktra je pohlcování vlivem CO2 kolem 15
mikrometrů silné při nízkých stratosférických teplotách ( asi 220 K), kde
CO2 je na % ve vzduchu relativně stejně a vodní pára prakticky žádná.
Závěr tedy je 0,12/1,4 = 8,5% pohlcení navíc vlivem 2 krát větší konc. CO2-
to pro oblast 12-18,5 mikromertrů
U Milankovičových cyklů
|
Na dolním grafu jsou dvě osy: vlnočet [cm-1] a
nahoře vlnová délka [mikrometry], vidíme dvě okna
zhruba 13-18 mikrometrů a kolem 9,5 mikrometrů. Dále je vidět
čárkovaná křivka ukazující charakter
vyzařování abs. černého tělesa při 290 K, což je
blízké průměrné teplotě Země ( 288 K =15°C).
Oblast pohlcování CO2 je kolem 15 mikrometrů ( 12-18
mikromrtrů) - viz červená kopa sse žlutým nápisem
v grafu uplně nahoře , který je podle
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7c/Atmospheric_Transmission.png
Další obrázek jsou emisní spektra Země s vyznačením oblastí kolem 15 mikrometrů a 4,3 mikrometrů, což jsou oblasti, ve kterých pohlcuje CO2. V emisních spektrech tety vyzařování v těchto oblastech chybí. Příspěvek CO2 není tedy zdaleka vyčerpaný.
Okno vodních par
Na http://en.wikipedia.org/wiki/File:Atmosfaerisk_spredning.gif je transmitance ( = propustnost světla pro různé vlnové délky) v atmosféře. Hlavní graf má lineární měřítko osy vlnových délek. Právě v oblasti kolem 10 mikrometrů, což odpovídá maximu vyzařování IR záření Zemí, je rozsáhlé okno vodních par. Jinak řečeno- CO2 úplně uzavírá oblast těsně před 3 mikrometry, těsně za 4 mikrometry a oblast 14-15 mikrometrů, vodní pára uzavírá oblast mezi 5,5-7,5 mikrometrů. Pro skleníkový efekt má rozhodující význam zde modře vyznačená oblast maximálního vyzařování kolem 10 mikrometrů, odpovídající asi 15°C ( kolem 288 K), která zdaleka uzavřena není ( má propustnost s mnoha výkyvy nejvýše 80%, čili pohlcování nad 20%). Pohlcování oxidem uhličitým je znázorněno poklesem modré křivky kolem 9,5mikrometrů a 12,5 mikrometrů. Obojí má velmi daleko k údajnému nasycení, to je že zvýšením koncentrace se pohlcování už nezvýší, což lze ( podle tohoto grafu) říci jen o oblast kolem 4,5 mikrometrů a 14-15 mikrometrů a zřejmě i dále. Vodní pára pohlcuje v širokém pásmu ( i mimo rozmezí tohoto grafu) mnohem více, než jiné skleníkové plyny ( souvisí to s polarizací tříatomové molekuly vody).Pro zadržování nebo propuštění IR záření vlivem změn koncentrace skleníkových plynů má význam prakticky jen oblast tohoto grafu se zde vyznačenými modrými oblastmi. Jak ukazují křivky vyzařování na grafu zde vpravo, nejširší oblast vyzařování je v oblasti asi 4-40 mikrometrů.
Obrázek dole: Spektrum skleníkovej radiácie meranej na povrchu. Skleníkový efekt vodnej pary je tu odfiltrovaný, aby bolo vidno príspevky ostatných skleníkových plynov (Evans 2006).