等待，大气仅为0.04％二氧化碳。它如何影响地球的气候？

轨道碳观测台卫星从空间中精确测量地球的二氧化碳水平。

二氧化碳占世界氛围的0.04％。不是0.4％或4％，但0.04％！如果它是如此小的百分比，如何在全球变暖中如此重要？

我经常被问到当浓度如此小时，二氧化碳如何对全球气候产生重要影响 - 仅为地球大气的0.041％。人类活动占该金额的32％。

我研究了大气气体对空气污染和气候变化的重要性。二氧化碳对气候影响强的关键是其吸收从地球表面发出的热量的能力，使其能够逃到空间。

以科学家查尔斯大卫龙头命名的“龙骨曲线”，追踪地球大气层中二氧化碳的积累，百万分之一的零件。

首先确定二氧化碳对1850年代气候重要性的科学家也对其影响感到惊讶。单独工作，英格兰的约翰·廷德尔和美国的吉斯脚脚在美国发现二氧化碳，水蒸气和甲烷全部吸收热量，而较丰富的气体则没有。

科学家们已经计算出地球大约是59华氏度（33摄氏度）温暖，而不是应该是达到其表面的阳光量。对这种差异的最佳解释是气氛保留了热量以温暖行星。

Tyndall和Foote表明，氮气和氧气在一起占大气的99％，对地球的温度没有影响，因为它们没有吸收热量。相反，他们发现，通过捕获热量以产生自然温室效应来维持使地球的温度保持更小的浓度的气体完全责任。

大气中的毯子

地球经常从太阳射回的能量，并将其辐射回空间。对于地球的温度保持恒定，它从太阳接收的净热度必须通过输出它放出的热量来平衡。

由于太阳很热，因此它以短波辐射的形式提供了紫外线和可见波长的形式。地球是较冷的，因此它将热量发热作为红外辐射，其具有更长的波长。

电磁频谱是所有类型的EM辐射 - 能量的范围，以便在它流动时传播。太阳比地球更热，因此它发出较高的能量水平的辐射，其具有较短的波长。

二氧化碳和其他热捕集气体具有分子结构，使它们能够吸收红外辐射。分子中的原子之间的键可以特别地振动，如钢琴串的间距。当光子的能量对应于分子的频率时，它被吸收并其能量转移到分子。

二氧化碳和其他热捕集气体具有三个或更多个原子和频率，其对应于地球发射的红外辐射。氧气和氮气，其分子中只有两个原子，不吸收红外辐射。

来自太阳的大多数传入的短波辐射通过气氛而不会被吸收。但是，大多数外出的红外辐射被大气中的热俘获气体吸收。然后他们可以释放或重新辐射那种热量。有些回归地球表面，保持比其他方式更温暖。

地球通过阳光（黄色）接收太阳能，并通过反射一些入射光并辐射热（红色）将能量返回到空间。温室气体捕获一些热量并将其返回到地球表面。

在冷战期间，广泛地研究了许多不同气体的红外辐射的吸收。这项工作由美国空军领导，这是开发寻求寻求的导弹，并需要了解如何检测通过空气的热量。

这项研究使科学家能够通过观察其红外签名来了解太阳系中所有行星的气候和大气组成。例如，金星约为870°F（470℃），因为其厚的气氛为96.5％二氧化碳。

它还通知天气预报和气候模型，使他们能够量化在大气中保持多少红外辐射并返回地球表面。

人们有时会问我为什么二氧化碳对气候很重要，因为水蒸气吸收更多的红外辐射，并且两个气体吸收在几个相同波长的几个气体中。原因是地球的上层大气控制逃离空间的辐射。高层大气层致密，含有比靠近地面的水蒸气要小得多，这意味着增加更多的二氧化碳显着影响红外辐射逸出到空间。

二氧化碳水平上升和落在世界各地，随着植物生长和腐烂而季节性地变化。

观察温室效应

你有没有注意到，即使他们的平均气温是相同的，也有没有注意到夜间的夜晚较冷？在沙漠中的大气中没有多少水蒸气，他们放弃的辐射容易逃到空间。在更潮湿的区域中，从表面的辐射被空气中的水蒸气捕获。同样，阴天夜晚往往比晴朗的夜晚更温暖，因为存在更多的水蒸气。

在过去的气候变化中可以看到二氧化碳的影响。来自过去一百万年的冰核表明，在温暖的时期，二氧化碳浓度高 - 约0.028％。在冰龄期间，当地球大约是7至13°F（4-7℃）比20世纪较冷的时候，二氧化碳仅占大气的约0.018％。

尽管水蒸气对自然温室效应更重要，但二氧化碳的变化也使得过去的温度变化。相比之下，大气中的水蒸气水平响应温度。由于地球变暖，其气氛可以容纳更多的水蒸气，这在一个名为“水蒸气反馈”的过程中放大了初始变暖。因此，二氧化碳的变化是对过去的气候变化的控制影响。

小变化，大效果

它不应该令人惊讶的是，大气中的少量二氧化碳可以具有很大的效果。我们服用的药丸是我们体重的微小一部分，并期望他们影响我们。

今天二氧化碳水平高于人类历史中的任何时间。科学家们广泛地认为，由于1880年代以来，地球的平均表面温度已经增加了大约2°F（1℃），并且人类引起的二氧化碳增加和其他热捕集气体的增加非常可能是负责任的。

没有采取行动控制排放，二氧化碳可能达到大气的0.1％到2100，超过了工业革命前的三倍。这将比地球过去的过渡更快的变化，这是具有巨大后果的巨大后果。没有动作，这个大气的这个小条子会导致大问题。

由Jason West，在教堂山北卡罗来纳大学环境科学教授和工程教授。

Jason West获得了环保署，美国宇航局，NSF，唐纳德和詹妮弗霍茨沃思教师加速基金的资金，以及北卡罗来纳州的北卡罗来纳州。

最初发表在谈话中。