복사 강제

Radiative forcing
지구는 거의 일정하게 지구 평균 약 340와트의 태양 복사를 받는다.

복사 강제력(또는[1] 기후 강제력)은 와트2/[2]미터로 측정한 기후 변화의 자연적 또는 인위적 요인에 의해 발생하는 대기 중 에너지 플럭스의 변화이다.그것은 지구의 에너지 [3]: 1–4 균형에 대한 외부의 변화를 정량화하고 비교하는 데 사용되는 과학적 개념이다.시스템 피드백과 내부 변동성은 관련된 개념으로, 불균형의 방향과 크기에 영향을 미치는 다른 요소들을 포함한다.

양의 복사 강제력은 지구가 우주로 복사하는 것보다 햇빛으로부터 들어오는 에너지를 더 많이 받는다는 것을 의미한다.이 순수 에너지 증가는 온난화를 야기할 것이다.반대로, 음의 복사 강제력은 지구가 태양으로부터 받는 에너지보다 더 많은 에너지를 우주로 잃는 것을 의미하며, 이는 냉각을 일으킨다.모항성 및 나머지 공간과 방사평형 상태에 있는 행성은 순 제로 복사력과 행성 평형 [4]온도로 특징지을 수 있다.

지구에서의 복사력은 대류권계면과 성층권 상부에서 유의미하게 평가된다.이는 평방미터당 와트 단위로 측정되며 지구 전체 표면적의 평균으로 요약되는 경우가 많습니다.복사 강제력은 태양 일사, 표면 알베도 및 일반적으로 온실 가스라고 알려진 방사 활성 가스 및 에어로졸의 대기 농도에 따라 달라진다.

방사선 균형

대기 가스는 일부 파장의 에너지만 흡수하지만 다른 파장에는 투명합니다.수증기(파란색 피크)와 이산화탄소(분홍 피크)의 흡수 패턴이 일부 파장에서 겹칩니다.이산화탄소는 수증기만큼 강한 온실가스는 아니지만 수증기가 흡수하지 않는 파장(12~15마이크로미터)의 에너지를 흡수해 지표면에서 방출되는 열이 보통 우주로 빠져나가는 '창'을 부분적으로 닫는다.[5]
주요 기사:지구의 에너지 예산

지구의 기후에 영향을 미치는 거의 모든 에너지는 태양으로부터 복사 에너지로 공급된다.행성과 그 대기는 에너지의 일부를 흡수하고 반사하는 반면, 장파 에너지는 우주로 방출된다.흡수된 에너지와 방사된 에너지 사이의 균형은 지구 평균 온도를 결정합니다.대기가 재방사된 장파 에너지의 일부를 흡수하기 때문에, 지구는 대기가 없을 때보다 따뜻하다: 온실 효과를 보라.

방사선 균형은 태양 에너지의 강도, 구름이나 가스의 반사율, 다양한 온실 가스나 표면에 의한 흡수, 다양한 물질에 의한 열 방출 등의 요인에 의해 변화한다.이러한 변경은 복사 강제이며 균형을 변화시킨다.이러한 현상은 햇빛이 지표면에 닿고 구름과 에어로졸이 형성되며 대기 가스의 농도가 변화하고 계절이 지면 덮개를 바꾸면서 지속적으로 발생합니다.

IPCC 사용 현황

방사능 강제, IPCC 2013.

기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC) AR4 보고서는 방사강제를 다음과 [6]같이 정의한다.

"방사성 강제력은 지구 대기계에서 유입 및 방출되는 에너지의 균형을 변화시키는 요인이 갖는 영향의 척도이며 잠재적인 기후 변화 메커니즘으로서의 요소의 중요성을 보여주는 지표입니다.이 보고서에서 복사 강제 값은 1750에서 정의한 산업화 이전 조건에 관련된 변화에 대한 값이며 평방미터당 와트(W2/m)로 표현된다."

간단히 말해서, 복사력은 "...대기 [7]상단에서 측정된 지구 단위 면적당 에너지 변화율"입니다.기후 변화의 맥락에서 "강제"라는 용어는 성층권 역학, 표면 및 대류권 피드백의 변화 없이 외부 요인에 의해 부과되는 표면-대류권 시스템의 방사선 균형 변화로 제한된다(즉, 대류권 움직임의 변화로 인해 유발되는 이차적 영향이 없음).Rmdynamic 상태) 및 대기 중 물의 양과 분포에 동적으로 유도되는 변화(액체, 고체 형태)가 없다.

기본견적

복사 강제력은 기후 시스템의 [8]외부 요인에 대한 의존도를 평가할 수 있다.필요한 경우 및 명시된 경우를 제외하고, 이어지는 기본 추정치에는 간접 피드백(긍정적 또는 부정적)은 포함되지 않으며, 이는 지구 시스템 응답을 통해서도 발생한다.강제력(δF)은 행성의 전체 표면과 지정된 시간 간격에 걸친 변화로 표현된다.추정치는 수십 년 또는 그 [3]이상에 걸친 시간 동안 지구 기후가 강요하는 상황에서 유의할 수 있다.

태양광 조도 변화에 따른 강제력

주요 기사:태양 활동 및 기후

모든 파장을 포함한 태양 복사 조도의 강도는 총 태양 복사 조도(TSI)이며, 평균적으로 태양 상수이다.이는 지구의 연평균 궤도 반지름 1 천문단위 거리에서 대기 [9]상단에서 측정된 약 1361 Wm와−2 같다.지구 TSI는 태양 활동과 행성 궤도 역학 모두에 따라 달라집니다.1978년부터 [12]ERB, ACRIM 1-3, VIRGO, TIM[10][11] 등 여러 위성 기반 기기가 TSI를 지속적으로 측정하여 정확도와 정밀도가 향상되었습니다.

지구에 가까운 구(球)로서 태양에 노출된 단면적( r \ r은 행성 표면의 1/4 (4 \ 4 r과 같다.따라서 지구 대기 표면의 평방미터당 평균 태양 복사 강도( 00는 TSI의 1/4에 해당하며, W - 2}= I_{W의 값이 거의 일정하다.

연간 사이클

주요 기사:태양 복사 강도, 태양 상수 및 태양광

지구는 태양 주위를 타원 궤도로 돌면서 어떤 경우에도 TSI가 약 1321 W−2 m(7월 초 근일점)와 1412 W m−2(1월 초 근일점) 사이에서, 즉 매년 [13]약 ±3.4%씩 변동한다.이러한 방사선 강도의 변화는 주로 지구의 상대적 기울기 [14]방향의 연간 사이클에 기인하는 지구의 계절적 날씨 패턴과 기후 영역에 작은 영향을 미친다.이러한 반복 주기는 수십 년 동안 지속된 기후 변화의 맥락에서 (정의상) 제로(0)의 순강제에 기여한다.

태양 흑점 활동

주요 기사:태양 주기
Line graph showing historical sunspot number count, Maunder and Dalton minima, and the Modern Maximum
Maunder Minimum을 포함한 400년의 태양 흑점 역사

평균 연간 TSI는 일반적인 11년 태양 흑점 활동 [15]주기에 걸쳐 약 1360 W−2 m에서 1362 W m−2(±0.05%) 사이이다.태양 흑점 관측은 약 1600년부터 기록되었으며 11년 주기(슈바베 주기)를 변조하는 더 긴 진동(글리스버그 주기, Devries/Seuss 주기 등)의 증거를 보여 준다.이러한 복잡한 행동에도 불구하고, 11년 주기의 진폭은 이 장기 관측 [16]기록을 통해 가장 두드러진 변화였다.

태양 흑점과 관련된 TSI 변화는 데카달 기후 [12]변화의 맥락에서 작지만 0이 아닌 작은 순 강제력에 기여한다.일부 연구는 화산 활동과 삼림 [17]벌채의 동시 변화와 함께, 그들이 리틀 빙하기 동안 기후 변화에 부분적으로 영향을 미쳤을 수도 있다고 시사한다.20세기 후반 이후, 평균 TSI는 태양 흑점 [18]활동이 감소하는 추세와 함께 약간 낮아지는 경향을 보였다.

밀란코비치 교대제

주요 기사:밀란코비치 주기, 궤도 강제력 및 빙하기

태양 복사 강도의 변화로 인한 기후 강도는 약 40,000년에서 100,000년 사이에 걸쳐 있는 밀란코비치 주기 동안 발생했다.밀란코비치 사이클은 지구의 궤도 이심률(또는 타원성), 궤도 경사도(또는 축 경사도), 상대 틸트 [19]방향의 세차 운동으로 구성됩니다.이 중 편심률 10만 년 주기는 TSI가 약 ±0.2%[20] 변동하는 원인이 됩니다.현재 지구의 이심률은 가장 작은 타원형(가장 둥근 모양)에 가까워지고 있으며, 이로 인해 연평균 TSI는 매우 느리게 [19]감소합니다.시뮬레이션은 또한 지구의 궤도 역학이 적어도 다음 천만 년 [21]동안 이러한 변화를 포함하여 안정적인 상태를 유지할 것이라는 것을 보여준다.

태양 에이징

주요 기사:태양계와 태양의 형성과 진화

우리 태양은 약 45억 [22]년 전에 형성된 이래로 수소 연료의 절반 정도를 소비해 왔다.TSI는 노화 과정 동안 1억 년마다 약 1%의 비율로 서서히 증가할 것입니다.이러한 변화율은 측정치 내에서 감지하기에는 너무 작으며 인간의 시간표상으로는 중요하지 않다.

TSI 강제 개요

TSI 강제 적용(10년간 변경 예정)
Δτ δF(Wm−2)
연간 주기 ±0.034 [13] 0(넷)
태양 흑점 활동 ±5×10−4 [15] ±0.1 [18][23]
궤도 이동 −4×10−7 [20] - 1 × 10−4
태양 에이징 +1×10−9 [22] +2×10−7

지난 10년간 지구 태양 복사 강도의 최대 부분 변화(δδ)는 첨부 표에 요약되어 있다.앞에서 설명한 각 변동은 다음 사항을 강제합니다.

\

여기서 R=0.30은 지구의 반사율이다.아직 발견되지 않은 일부 태양 [18][24]물리학에도 불구하고 태양의 일사 변화에서 발생하는 복사력과 기후력은 여전히 미미할 것으로 예상된다.

알베도 변화에 따른 강제력

다음 항목도 참조하십시오.알베도, 본드 알베도, 구름 알베도

입사한 태양 복사의 일부는 구름과 에어로졸, 바다와 지형, 눈과 얼음, 식물 및 기타 자연 및 인공 표면 특징에 의해 반사된다.반사된 분율은 지구의 결합 알베도(R)로 알려져 있으며, 대기 상단에서 평가되며, 연평균 0.30(30%)의 지구 값을 가지고 있다.지구가 흡수하는 태양 에너지의 전체 비율은 (1-R) 또는 0.70 (70%)[25]이다.

대기 성분들은 지구 알베도의 약 3/4을 차지하며, 구름만이 절반을 차지한다.구름과 수증기의 두드러진 역할은 행성의 지각에 덮인 액체 상태의 물의 존재와 관련이 있다.구름 형성 및 순환의 글로벌 패턴은 해양 열 흐름에 대한 커플링과 제트 기류가 빠른 운송을 돕는 매우 복잡한 현상이다.게다가, 지구의 북반구와 남반구의 알베도는 본질적으로 같은 것으로 관찰되었다(0.2% 이내).이는 국토의 3분의 2 이상과 인구의 85%가 북쪽에 [26]분포되어 있다는 점에서 주목할 만하다.

1998년부터 MODIS, VIR, CERES를 포함한 여러 위성 기반 기구들이 지구의 알베도를 지속적으로 감시해 왔다.[27]1972년부터 이용 가능한 랜드샛 이미지는 일부 [28]연구에서도 사용되었다.최근 몇 년간 측정 정확도가 향상되고 결과가 수렴되어 최근 행성 [26]알베도의 데카달 강제 영향을 보다 확실하게 평가할 수 있게 되었다.그럼에도 불구하고, 기존의 데이터 기록은 장기 예측을 지원하거나 다른 관련 문제를 해결하기에는 아직 너무 짧다.

연간 사이클

행성 알베도의 계절적 변화는 지구의 상대적 기울기 방향의 연간 사이클에 대한 반응으로 주로 발생하는 일련의 시스템 피드백으로 이해할 수 있다.대기 반응과 함께 지표 거주자에게 가장 명백한 것은 식물, 눈, 해빙의 변화이다.지구의 평균 알베도 주변에서 연간 약 ±0.02(± 7%)의 변화가 1년 내내 관찰되었으며, 최대는 각 태양 [26]분점 부근에서 1년에 두 번 발생한다.이 반복적인 순환은 수십 년 동안 지속된 기후 변화의 맥락에서 순 제로 강제력에 기여합니다.

연간 변동성

CERES(2000-2011)에서 글로벌 알베도 이상을 측정.

지역별 알베도는 자연적인 과정, 인간의 행동 및 시스템 피드백에서 발생하는 변화에 따라 매년 변화합니다.예를 들어, 인간의 삼림 벌채 행위는 일반적으로 지구의 반사율을 높이는 반면, 건조한 땅에 물을 저장하고 관개하는 것은 지구의 반사율을 낮출 수 있다.마찬가지로 피드백을 고려할 때 북극 지역의 얼음 손실은 알베도를 감소시키고 저위도에서 중위도로 사막화를 확대하면 알베도를 증가시킨다.

2000-2012년 동안 CERES에 [26]의해 측정된 값의 0.1% 표준 편차 내에서 지구 알베도의 전반적인 추세는 식별되지 않았다.일부 연구자들은 반구형 등가성과 함께 현저하게 작은 연간 차이를 행성 알베도가 현재 복잡한 시스템 피드백의 작용에 의해 제약을 받을 수 있다는 증거로 해석한다.그럼에도 불구하고, 역사적 증거는 또한 주요 화산 폭발과 같은 드문 사건들이 몇 년 또는 [29]그 이상 동안 행성 알베도를 크게 교란시킬 수 있다는 것을 암시한다.

알베도 강제 요약

알베도 강제(예: 10년간의 변화)
§α δF(Wm−2)
연간 주기 ± 0.07[26] 0(넷)
연차 변동 ± 0.001[26] ∓ 0.1

21세기 첫 10년 동안 측정된 지구 알베도의 부분 변화(δα)는 첨부 표에 요약되어 있다.TSI와 마찬가지로 행성 알베도(δα)의 부분적 변화로 인한 복사력은 다음과 같다.

F= - 0× × - × α ( m- 2) { \ F = \ \alpha times \Deltimes \\alpha \alpha \alpha {mathmathw} {mathmath}) ^M ^{M ^{M }

위성 관측 결과, 최근 자연적 및 인간에 [27]의한 변화에도 불구하고 다양한 지구 시스템 피드백이 행성 알베도를 안정화시켰습니다.장기간에 걸쳐 이러한 외부 변화로 인한 순 강제력이 경미하게 유지될지는 더욱 불확실하다.

대기 가스 변화에 따른 강제력

복사 전송 코드 Modtran에 의해 계산된 CO를 두 배로2 증가시키기 위한 복사 힘.빨간 선은 플랑크 곡선입니다.

잘 혼합된 온실 가스의 경우 대기 조건의 각 스펙트럼 라인을 검사하는 복사 전달 코드를 사용하여 농도 변화의 함수로서의 강제력 δF를 계산할 수 있다.이러한 계산은 해당 기체에 고유한 대수 공식으로 단순화할 수 있습니다.

이산화탄소

이산화탄소(CO2)에 대한 간단한 1차 근사식은 다음과 같다.[30]

× ln ( + ) 0 ( - 2) \ \ . \ times \ { ( _ { 0 } + \ C ) \C _ { 0 } ~ ( { } ) 2 rm

여기서0 C는 부피별 백만 파츠(ppm) 단위의 기준 농도이고, δC는 ppm 단위의 농도 변화이다.일부 연구(예: 기후 민감도)의 목적상, C는0 상당한 인위적 변화 이전의 농도로 간주되며, 1750년에 추정된 278ppm의 값을 갖는다.

CO2 강제(예: 10년간의 변경)[31]
C0. δC δF(Wm−2)
1979-1989 336.8 +16.0 +0.248
1989-1999 352.8 +15.0 +0.222
1999-2009 367.8 +18.7 +0.266
2009-2019 386.5 +23.6 +0.316

인간 활동으로 인한 온실 가스의 대기 중 부담은 지난 수십 년 동안 특히 빠르게 증가했다(약 1950년 이후).이산화 탄소의 경우 50%증가하면(C/C0=1.5)2020년으로 1750년 누적 Δ 사이에-+2.17Wm2{\textstyle\Delta F=+2.17~~\mathrm{W}~\mathrm{m}^{-2}−}해당합니다 .[31일]는 이산화 탄소 배출이 성장 가도에 변화가 없다고 가정한다면 다음 몇년 안에 두(C/C0=2)는 누적에 해당할 것이라고 깨달았다. FΔ+ . m- 2 \.71 {W{

CO와 복사 강제력 사이의 관계는2 현재 값의 약 8배 농도에서 로그가 된다.따라서 농도가 지속적으로 증가하면 온난화 효과가 [32]점차 작아집니다.그러나 고농도에서는 1차 근사가 부정확하고 [33]CO에 의한2 적외선의 흡수가 포화 상태가 되지 않는다.

기타 미량 가스

예를 들어 IPCC [34]보고서에서 찾을 수 있는 계수와 함께 메탄과 NO(제곱근
2 의존성) 또는 CFC(선형)와 같은 다른 미량 온실 가스에는 다소 다른 공식이 적용된다.2016년 연구에 따르면 메탄 IPCC [35]공식에 유의미한 수정이 있는 것으로 나타났다.지구 대기 중 가장 영향력 있는 미량 가스에 의한 강제력은 최근의 성장 추세를 설명하는 섹션과 IPCC 온실가스 목록에 포함되어 있다.

수증기

수증기는 현재 대기 중 가스의 절반 가량을 차지하는 지구의 1차 온실가스이다.전체 대기 중 농도는 거의 전적으로 평균 행성 온도에 의존하며 온도가 올라갈 때마다 최대 7%까지 증가할 수 있습니다(클라우시우스-클라피론 [36]관계 참조).따라서 장기간에 걸쳐 수증기는 이산화탄소와 기타 미량 [37]가스의 성장에 의해 추진되는 복사력을 증폭시키는 시스템 피드백으로 작용합니다.

최근의 성장 동향

1979년 이후 대기 중 온실 가스의 복사 강제력(온도의 영향)은 거의 두 배로 증가했다.[38]
1750년 [39]이후 산업 시대의 CO2 상당 가스 농도와 AGGI 성장.
전체 [31]가스 강제력의 연간 증가율은 1979년 이후 2% 가까이 꾸준히 유지되고 있다.

복사 강제력은 시간이 지남에 따라 다양한 인공 온실 가스의 증가하는 온난화 영향을 비교할 수 있는 유용한 방법이 될 수 있다.아래 표와 그림(NOAA의 연구자가 대기 복사 전달 모델에서 도출)은 1979년 이후 산업 [31]혁명 이후 지구 대기에서 증가하고 있는 오래 지속되고 잘 혼합된 온실 가스의 복사 강제력 변화를 보여준다.이 표에는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH
4), 아산화질소(NO
2), 클로로플루오로카본(CFCs) 12 및 11 및 기타 할로겐화 [40]가스 15개가 포함된다.이러한 데이터에는 메탄과 할로겐의 붕괴로 인한 간접적인 강제력을 포함하여 수명이 짧고 잘 혼합되지 않은 가스 또는 에어로졸의 유의한 강제력은 포함되지 않는다.그것들은 또한 땅이나 태양 활동의 변화를 설명하지 않는다.

이후[31] 전지구 Wm - 2(\displaystyle CO 등가2 혼합비 및 연간 온실가스 지수(AGI)
연도 CO2 CH
4		 아니요
2		 CFC-12 CFC-11 15인치 총 CO2-eq
ppm		 AGGI
1990 = 1		 AGGI
변화율(%)
1979 1.027 0.406 0.104 0.092 0.039 0.031 1.699 382 0.786
1980 1.058 0.413 0.104 0.097 0.042 0.034 1.748 385 0.808 2.8
1981 1.077 0.420 0.107 0.102 0.044 0.036 1.786 388 0.826 2.2
1982 1.089 0.426 0.111 0.108 0.046 0.038 1.818 391 0.841 1.8
1983 1.115 0.429 0.113 0.113 0.048 0.041 1.859 394 0.860 2.2
1984 1.140 0.432 0.116 0.118 0.050 0.044 1.900 397 0.878 2.2
1985 1.162 0.437 0.118 0.123 0.053 0.047 1.940 399 0.897 2.1
1986 1.184 0.442 0.122 0.129 0.056 0.049 1.982 403 0.916 2.2
1987 1.211 0.447 0.120 0.135 0.059 0.053 2.025 406 0.936 2.2
1988 1.250 0.451 0.123 0.143 0.062 0.057 2.085 410 0.964 3.0
1989 1.274 0.455 0.126 0.149 0.064 0.061 2.130 414 0.984 2.1
1990 1.293 0.459 0.129 0.154 0.065 0.065 2.165 417 1.000 1.6
1991 1.313 0.463 0.131 0.158 0.067 0.069 2.199 419 1.016 1.6
1992 1.324 0.467 0.133 0.162 0.067 0.072 2.224 421 1.027 1.1
1993 1.334 0.467 0.134 0.164 0.068 0.074 2.239 422 1.034 0.7
1994 1.356 0.470 0.134 0.166 0.068 0.075 2.269 425 1.048 1.4
1995 1.383 0.472 0.136 0.168 0.067 0.077 2.303 428 1.064 1.6
1996 1.410 0.473 0.139 0.169 0.067 0.078 2.336 430 1.079 1.5
1997 1.426 0.474 0.142 0.171 0.067 0.079 2.357 432 1.089 1.0
1998 1.465 0.478 0.145 0.172 0.067 0.080 2.404 436 1.111 2.2
1999 1.495 0.481 0.148 0.173 0.066 0.082 2.443 439 1.129 1.8
2000 1.513 0.481 0.151 0.173 0.066 0.083 2.455 441 1.139 1.1
2001 1.535 0.480 0.153 0.174 0.065 0.085 2.492 443 1.151 1.2
2002 1.564 0.481 0.156 0.174 0.065 0.087 2.525 446 1.167 1.5
2003 1.601 0.483 0.158 0.174 0.064 0.088 2.566 449 1.186 1.9
2004 1.627 0.483 0.160 0.174 0.063 0.090 2.596 452 1.199 1.4
2005 1.655 0.482 0.162 0.173 0.063 0.092 2.626 454 1.213 1.4
2006 1.685 0.482 0.165 0.173 0.062 0.095 2.661 457 1.230 1.6
2007 1.710 0.484 0.167 0.172 0.062 0.097 2.692 460 1.244 1.4
2008 1.739 0.486 0.170 0.171 0.061 0.100 2.728 463 1.260 1.7
2009 1.760 0.489 0.172 0.171 0.061 0.103 2.755 465 1.273 1.2
2010 1.791 0.491 0.174 0.170 0.060 0.106 2.792 469 1.290 1.7
2011 1.818 0.492 0.178 0.169 0.060 0.109 2.824 471 1.305 1.5
2012 1.846 0.494 0.181 0.168 0.059 0.111 2.858 474 1.320 1.5
2013 1.884 0.496 0.184 0.167 0.059 0.114 2.901 478 1.340 2.0
2014 1.909 0.499 0.187 0.166 0.058 0.116 2.935 481 1.356 1.6
2015 1.938 0.504 0.190 0.165 0.058 0.118 2.974 485 1.374 1.8
2016 1.985 0.507 0.193 0.164 0.057 0.122 3.028 490 1.399 2.5
2017 2.013 0.509 0.195 0.163 0.057 0.124 3.062 493 1.374 1.6
2018 2.044 0.512 0.199 0.162 0.057 0.127 3.101 496 1.433 1.8
2019 2.076 0.516 0.202 0.161 0.057 0.129 3.140 500 1.451 1.8

이러한 데이터는 메탄과 클로로플루오로카본(CFC)이 시간이 [31]지남에 따라 총 강제력의 상대적으로 작은 원인이 되면서 CO가 총 강제력을 지배한다는 것을2 보여준다.5대 온실가스는 1750년 이후 장기간 지속된 온실가스의 증가로 인한 직접 복사력의 약 96%를 차지한다.나머지 4%는 15개의 마이너 할로겐화 가스에 의해 기여됩니다.

기후 민감성 매개 변수 λ, 0.8K(Wm−2)결과 2.4K지구 온도,에 대해 1.2K.[41]Part가 이 차이의 지구 온도 achievi에 뒤질 예정이다는 관찰된 증가보다 더의 증가로 일반적으로 받아들여지값 함께가 해당 연도 2016년에 강요하고 총, 3.027 Wm−2, 관찰될 수 있다.ng에게 도움이 되다y는 강제성을 나타냅니다.나머지 차이는 음의 에어로졸[42][circular reference] 강제력, 기후 감도가 일반적으로 허용되는 값보다 낮거나 이러한 [43]값의 조합에 의한 것입니다.

이 표에는 또한 "연간 온실가스 지수"(AGGI)도 포함되어 있다. AGGI는 적절한 지구 측정치가 존재하는 모든 연도의 온실 가스에 의한 총 직접 복사력의 비율로 정의된다.[31] 1990년은 교토의정서의 기준 연도이기 때문에 선택되었다.이 지수는 이산화탄소 배출과 흡수, 메탄과 아산화질소 발생원과 흡수원, 몬트리올 의정서와 관련된 대기 중 오존층 파괴 화학물질의 감소에 영향을 미치는 조건의 연간 변화를 측정한 것이다.대체물(수소화 CFCs(Hydrogenized CFCs) 및 하이드로플루오로카본(HFCs)의 증가.이 증가의 대부분은 CO와 관련이2 있다.2013년 AGGI는 1.34였다(1990년 이후 총 직접 복사력의 34% 증가).1990년 이후 CO 강제력만2 약 46% 증가했다.CFC의 감소는 순방사력 증가를 상당히 완화시켰다.

IPCC의 후원으로 실시되고 온실가스가 [44]아닌 모든 강제력을 포함하는 기후 모델 상호 비교에 사용하기 위해 준비된 대체 표.

직접 관찰

다음 항목도 참조하십시오.지구의 에너지 불균형

지구의 지구 방사선 균형은 지구가 태양 주위를 회전하고 공전하며, 지구 규모의 열 이상이 발생하고 지상, 해양 및 대기 시스템(예: ENSO)[45] 내에서 소멸함에 따라 변동한다.따라서 행성의 '순간 복사 강제력'(IRF)도 동적이고 자연적으로 전체 온난화와 냉각 상태 간에 변동한다.이러한 자연적 변화를 일으키는 주기적 프로세스와 복잡한 프로세스의 조합은 일반적으로 몇 년 동안 회귀하여 0의 평균 IRF를 생성한다.이러한 변동은, 인간 활동에 의한 장기(10년간)의 강제적인 경향도 은폐하고 있기 때문에, 그러한 경향을 직접 관찰하는 것은 [46]곤란하다.

NASA 지구과학부 운영[47] 임무

지구의 방사선 균형은 1998년부터 [48][49]나사의 구름과 지구의 복사 에너지 시스템(CERES)에 의해 지속적으로 관찰되어 왔다.지구의 각 스캔은 전체 순간 방사선 균형에 대한 추정치를 제공합니다.이 데이터 기록은 온실 가스, 에어로졸, 육상 표면 등의 변화를 포함하여 자연 변동과 IRF에 대한 인간의 영향을 모두 포착한다.이 기록에는 복사 불균형에 대한 지연된 방사선 반응도 포함된다. 주로 온도, 표면 알베도, 대기 수증기 및 [50][51]구름의 지구 시스템 피드백을 통해 발생한다.

연구원들은 자연 변동과 시스템 피드백에 의한 기여도를 분석하기 위해 CERES, AIRS, CloudSat 및 NASA의 지구 관측 시스템 내의 다른 위성 기반 기구들의 측정을 이용했다.다년 데이터 기록 내에서 이러한 기여도를 제거하면 대기 상층(TOA) IRF의 인위적 추세를 관찰할 수 있다.또한 데이터 분석은 계산적으로 효율적이고 대부분의 관련 모델링 방법 및 결과와 독립적인 방식으로 수행되었다.따라서 복사 강제력은 2003년부터 2018년까지 +0.53 W−2 m(±0.11 W m−2) 증가한 것으로 직접 관측되었다.증가의 약 20%는 대기 중 에어로졸 부담 감소와 관련이 있으며, 나머지 80%는 대부분 온실가스 [46][52][53]부담 증가에 기인하고 있다.

지구2 CO의 증가로 인한 방사선 불균형의 증가 추세는 이전에 지상 계측기에 의해 관찰되었다.예를 들어, 그러한 측정은 오클라호마와 [54]알래스카에 있는 두 개의 대기 방사선 측정(ARM) 현장에서 맑은 하늘 조건에서 별도로 수집되었다.각 직접 관찰 결과 표면 거주자가 경험한 관련 복사(적외선) 가열은 [55][56]2010년까지 10년 동안 +0.2 W−2 m(±0.07−2 W m) 증가했다.이 결과는 장파 방사선과 가장 영향력 있는 강제 가스2(CO)에만 초점을 맞출 뿐만 아니라 대기 흡수에 의한 완충으로 인해 TOA 강제보다 비례적으로 적다.

기후 민감도

주요 기사:기후 민감도
1850년2 이후 CO, 온도, 흑점 활동.

복사 강제력을 사용하여 다음 방정식을 통해 그러한 강제력에서 발생하는 정상 상태(종종 "균형"으로 표시됨) 표면s 온도(δT)의 후속 변화를 추정할 수 있다.

여기서 δ는 일반적으로 K/(W/m2) 단위로 기후 민감도 매개변수를 나타내며 δF는 W/m2 [57]단위의 복사 힘이다.λ, 0.8K(/m2), 전형적인 가치도 하고, 분위기에서 CO2를 조합비의 이중이 될 현재 온도 위에서 14K의 더 온난화 예측에 대해 1.6K의 1750년 기준 온도 위에 지구 온도에서 탄소에(278405ppm으로, 2.0또는 강제적/m2에)에 대한 증가로 인한 증가를 준다. 미리-산업적 가치; 이 두 계산 모두 다른 [58]강제성을 가정하지 않는다.

역사적으로 복사 강제력은 온실가스와 [59]같은 특정 유형의 강제력에 대한 최고의 예측 능력을 나타낸다.그을음 등 다른 인공적인 영향에는 효과가 적다."효과적인 복사 강제" 또는 ERF라고 불리는 새로운 프레임워크는 장기 표면 온도 [59]반응과 무관한 대기 내 신속한 조정의 영향을 제거한다.ERF는 기후 변화를 이끄는 다양한 요소들을 평탄한 경쟁 영역에 배치하여 그 효과를 비교하고 지구 표면 온도가 다양한 유형의 인간의 [59]힘에 어떻게 반응하는지를 보다 일관된 시각으로 볼 수 있음을 의미합니다.

관련 지표

다른 지표는 복사 강제와 동일한 목적으로 구성할 수 있다.예를 들어 Shine 등 [60]"...최근 실험에서 에어로졸과 오존 흡수의 변화에 대해 방사 강제 예측 능력이 훨씬 더 나쁘다는 것을 알 수 있다... 우리는 대안인 '조정된 대류권 및 성층권 강제'를 제안한다.우리는 이 GCM의 표면 온도 변화에 대해 복사 강제보다 훨씬 더 신뢰할 수 있는 예측 변수임을 보여주는 GCM 계산을 제시한다.다른 메커니즘을 비교하기 위한 지표로서 복사 강제력을 보완할 수 있는 후보이다..."이 인용문에서 GCM은 "지구 순환 모델"을 의미하며, "예측"이라는 단어는 GCM이 기후 변화를 예측하는 능력을 의미하지 않는다.대신, 저자들이 시스템 반응을 설명하는 데 도움이 되는 대체 도구의 능력을 언급한다.

따라서 복사 강제 개념은 현재 순간 복사 강제(IRF)라고 명명된 최초 제안에서 지구 온난화와 복사 불균형(지구 표면 평균 온도)을 더 잘 관련짓는 것을 목표로 하는 다른 제안으로 발전하고 있다.이러한 의미에서 조정된 복사 강제력은 다른 계산 방법론에서 성층권 온도가 성층권 복사 평형을 달성하도록 수정된 후 불균형을 추정한다(방사선 가열 속도가 0이라는 의미).이 새로운 방법론에서는 (성층권 온도 조정 외에) 대류권에서 발생할 수 있는 조정이나 피드백을 추정하지 않는다. 이 목적을 위해 효과적인 복사 강제라는 또 다른 정의가 [61]도입되었다.일반적으로 성층학적으로 조정된 방법론은 잘 혼합된 온실 가스와 [63][64]오존에서처럼 대류권에 대한 조정과 피드백이 중요하지 않은 것으로 간주되는 경우에 여전히 적용되지만 ERF는 CMIP6 복사 강제 분석의 권고 사항이다.복사 커널 접근법이라는 이름의 방법론은 선형 근사치를 기반으로 오프라인 계산 내에서 기후 피드백을 추정할 수 있도록 한다.

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