Ecuaciones para el modelo de dos planos del efecto invernadero

Estoy tratando de entender este "modelo de juguete" del efecto invernadero.

http://www.realclimate.org/index.php/archives/2007/04/learning-from-a-simple-model

El modelo predice la temperatura de la superficie de la Tierra dada la intensidad de la luz solar y la emisividad de la atmósfera, λ . Para hacer esto, utilizan un modelo de luz de dos energías. Hay radiación de onda corta del sol y hay radiación térmica de fuentes terrestres. La forma en que definen S , la intensidad de la radiación del sol permite que la atmósfera refleje algo de luz de onda corta hacia el espacio, pero el modelo no permite que la atmósfera absorba ninguna luz de onda corta, lo que significa que todos S llega al suelo. Entonces el suelo se trata como un cuerpo negro. Se sigue lógicamente que emite radiación de intensidad GRAMO hacia arriba, de los cuales λ GRAMO es absorbido por la atmósfera. La atmósfera emite 1 / 2 λ GRAMO vuelve a la superficie porque también es un cuerpo negro.

Lo que no entiendo es la complejidad que parecen invocar para escribir ecuaciones que describen esto. Utilizan ecuaciones para la superficie, la atmósfera y el planeta.

S + λ A = GRAMO
λ GRAMO = 2 λ A
S = λ A + ( 1 − λ ) GRAMO

Estas son 3 ecuaciones, pero ¿no hay solo 2 incógnitas?

Mi pregunta: ¿cómo se dibujan los límites necesarios del sistema para cerrar este sistema? Además, ¿hay algún requisito sobre la temperatura de la atmósfera? Creo que la fuente argumentó que debe estar frío para que tenga propiedades de aislamiento, pero no creo que eso se refleje en las matemáticas, ya que requerimos (entrada de radiación) = (salida de radiación). Eso parecería implicar que la temperatura de la atmósfera es arbitraria.

La radiación procedente del Sol se denomina en este campo habitualmente radiación de onda corta o radiación solar , no térmica , que se utiliza únicamente para la radiación terrestre .
@gerrit Bien, edité para no retroceder y cuarto entre términos, pero ya sea que lo llamemos térmico o no, entiendo que la radiación del sol es térmica, es como 3000 K.
Su comprensión es correcta. Sin embargo, los científicos atmosféricos no lo llaman así, por lo que hacerlo puede causar confusión.
pregunta abierta: ¿por qué la segunda ecuación es correcta? ¿No debería ser λ GRAMO = 2 A ? ¿La forma actual no viola la conservación de la energía en la atmósfera? que pasa como λ va a cero? A debería ir a cero también, pero no lo hace aquí. Parece que esta ecuación debería estar equivocada.
A es la mitad de la energía que emitiría la atmósfera si fuera un cuerpo negro perfecto, ¿verdad? Si λ llega a cero, desacoplas la atmósfera de todo lo demás y solo te queda S = GRAMO . Entonces no importa lo que A es.
@jkej No, si usas su ecuación, A claramente no es la mitad de la energía emitida por la atmósfera. Eso sería λ A , y el diagrama en el enlace realmente muestra esto, etiquetando los rayos que representan las emisiones de la nube hacia arriba y hacia abajo. cierto que como λ va a cero, desacoplas la atmósfera, y no importaría lo que A es, pero importaría si A fue la radiación térmica de esa atmósfera, afortunadamente no lo es, y λ A va a cero. A nunca se usa y no representa físicamente nada. Por eso es frustrante.
@AlanSE dije: A es la mitad de la energía que emitiría la atmósfera si fuera un cuerpo negro perfecto , ¿no? La atmósfera no es un cuerpo negro perfecto. La radiación que en realidad emite es la emisividad, λ , veces lo que emitiría si fuera un cuerpo negro perfecto, A , eso es λ A .
@jkej Oh, lo siento, no leí bien. Tu resumen es acertado.
@AlanSE Me alegro si pudiera ayudar.

Respuestas (5)

La tercera ecuación es solo una suma de las dos primeras:

S + λ A = GRAMO ⇒ S = − λ A + GRAMO λ GRAMO = 2 λ A ⇒ 0 = 2 λ A − λ GRAMO

Súmalos y obtén:

S = − λ A + 2 λ A + GRAMO − λ GRAMO = λ A + ( 1 − λ ) GRAMO

que es la tercera ecuación. Entonces, todavía solo hay dos ecuaciones independientes y dos incógnitas.

Te has topado con una de las muchas inconsistencias de la teoría del efecto invernadero. Otro (que ha sido reconocido pero rara vez descrito) es que a medida que el Sol calienta la Tierra, entonces la Tierra calienta la atmósfera, luego algo (alrededor de la mitad) de esa atmósfera recién caliente irradia de regreso a la Tierra y la calienta. . . .¿Cuándo se detiene ese proceso y qué lo detiene? ¿Hay algún tipo de rendimiento decreciente? A nadie le gusta hablar de eso.

Sin embargo, para agregar algo de luz a su pregunta, lo que está asumiendo (y se toma como leído) es que se pueden agregar estos flujos de radiación. Vea el diagrama a continuación (estado de Washington, creo):Explicación climática del estado de Washington

Sin embargo, por extraño que parezca, los flujos no se pueden agregar en absoluto. Es lo mismo que la temperatura, tampoco puedes agregarlos. No hay ejemplos en el mundo natural de flujos que se suman, ninguno. La idea de adición de flujo contraviene la segunda ley de la termodinámica.

Para un breve experimento casero y algo de teoría, vaya aquí: No se pueden agregar flujos experimento Todo lo que pido es que si hace un experimento similar, publique sus resultados para que todos los vean, o en su defecto, envíemelos por correo electrónico en el correo electrónico en PDF .

John Murphy simplemente afirma que "no se pueden agregar flujos". No explica por qué, si tienes dos fuentes de energía, no están ambas impartiendo energía. Baste decir que en la vida real, el efecto invernadero no viola la segunda ley de la termodinámica, y que uno debe obtener la ciencia de los científicos y no de los chiflados de Internet.

https://bartonlevenson.com/SecondLaw.html

El sol calienta el sistema terrestre. Emite radiación infrarroja. Esto enfría la superficie. Hace menos calor. Los GEI absorben una parte y emiten (ignore las colisiones por ahora) radiación infrarroja en todas las direcciones. Uno ha vuelto a la superficie. La superficie lo absorbe y recupera parte del calor perdido. Enjuague y repita muchas, muchas veces. Este proceso retarda la pérdida de radiación infrarroja al espacio al nivel de radiación de la tierra; esto aumenta el contenido de calor del sistema terrestre. (Confirmado por el aumento persistente del contenido de calor del océano, el derretimiento del hielo, el retroceso de las líneas de hielo, el aumento del nivel del mar, etc.). Al agregar CO2 a la atmósfera, las emisiones elevan el nivel de radiación de la tierra, por lo que la superficie tiene que calentarse para lograr que la energía que entra (onda corta del sol) iguale la energía que sale (radiación infrarroja, principalmente del CO2 en la atmósfera superior). No se viola ninguna ley. Los GEI no son una fuente de calor adicional al sol. Esencialmente, toda la energía "dentro" proviene del sol. La energía que sale es cada vez menos el infrarrojo inicial emitido por un fotón solar absorbido y cada vez más fotones infrarrojos reciclados. Recuerde, sin GEI en la atmósfera, casi toda la radiación al espacio sería un fotón emitido como resultado directo de la energía solar absorbida. Sin enjuagar y repetir. La Tierra estaría cubierta en su mayor parte por hielo, que también sería el nivel de radiación de la Tierra. casi toda la radiación al espacio sería un fotón emitido como resultado directo de la energía solar absorbida. Sin enjuagar y repetir. La Tierra estaría cubierta en su mayor parte por hielo, que también sería el nivel de radiación de la Tierra. casi toda la radiación al espacio sería un fotón emitido como resultado directo de la energía solar absorbida. Sin enjuagar y repetir. La Tierra estaría cubierta en su mayor parte por hielo, que también sería el nivel de radiación de la Tierra.

La afirmación de John Murphy de que "no se pueden agregar fundentes es 100% correcta.

El uso de la imagen sobre la superficie de la Tierra es calentada por el Sol a 255 K; no ha proporcionado la primera imagen de este sitio donde lo afirman explícitamente: la Tierra sin atmósfera.

Entonces, la Tierra emite 239,7 W/m2 en respuesta a la entrada solar y los 239,7 W/m2 de la atmósfera calientan la superficie hasta donde emite 479,2 W/m2 a 303 K.

Esto es simplemente incorrecto y he aquí por qué: -

Trace 3 curvas de Planck usando una hoja de cálculo -

  1. Una curva donde T = 255 K, E = 239,7 W/m2.
  2. Una curva en la que la curva 1. se duplica, es decir, E = 479,4 W/m2
  3. Una curva donde T = 303K, E = 479,4 W/m2.

Si la afirmación de que puede sumar flujos algebraicamente para calcular temperaturas es correcta (no lo es), entonces las curvas 2 y 3 DEBEN ser idénticas debido a la relación entre las ecuaciones de Planck y Stefan-Boltzmann y las reglas de cálculo.

La ecuación de Stefan-Boltzmann es igual a Pi por la integral de la ecuación de Planck. Las reglas del cálculo se aplican de tal manera que la afirmación de la suma en la imagen de arriba de 239,7 + 239,7 = 479,4 W/m2 a 303 K no es válida.

Si fuera válido, entonces debe ser verificado por las curvas de Planck siguiendo exactamente la misma álgebra PERO las curvas 2 y 3 en mi hoja de cálculo no son iguales en absoluto.

El sol de los flujos

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