温暖化の気持ち

大気だけど、ここに何層もの大気があると考えよう。それぞれの層は薄着モデルと同じような性質を持ちます。つまり、太陽の光はすかすか通す、下の層からの赤外線は全て受け止めて吸収、一方、上と下に同じだけのエネルギーを、黒体と同様、温度の 4 乗に比例するように放つ。ちょっと違うのは上の大気層からの赤外線も浴びること。これも下からの赤外線と同様、全て吸収するとする。



図を見てほしい。3 層の大気を着ている場合だ。たとえば 2 層目を見てほしい。上から 一平方メートルあたり、上から238 W の、下から 714 W の赤外線をもらう。計 952 W。これを上下に等しく放出するので、平米あたり 476 W を上下に放っている。

数字を最初っから入れているけど、本当は方程式を解いている。いつものように言葉で書いておこう。

ある大気層の加熱率 = 上からやってきた赤外線 + 下からやってきた赤外線
ある大気層の冷却率 = 上へ放つ赤外線 + 下へ放つ赤外線
ある大気層の加熱率 = ある大気層の冷却率

地表の加熱率 = 太陽からの熱 - 反射された太陽放射 + 第一層からの赤外線
地表の冷却率 = 第一層への赤外線
地表の加熱率 = 地表の冷却率

これをばんばんと解く。やっぱり数式がないと明確には書けないな〜。こちらを参考にしてほしい。本当は方程式を理解してほしいのだけど、アレルギーのある人もいるでしょうから、まあそう言うものだと思ってこのあとは僕の言うことを聞いてください。

さて、最初に。三層目と二層目の出す熱の差を見てほしい。三層目から二層目に、つまり下から上に向かう熱は平米あたり 714 W。一方で、二層目から三層目に、上から下に向かう熱は 476 W。差し引き上向きに、238 W。どの二つの層を見ても 238 W。これ、実は当たり前で、太陽から地表が受け取る熱が 238 W で、それを上に上に持ち上げていって、最後に宇宙空間に 238 W の熱を放っているわけだ。どの部分も熱がたまって温度が上がるとか、逆に温度が下がるとかそんなことが無いわけだから、熱の流れは一定なわけ。

次に。地表の温度は 87 ℃なんてとんでもない温度になっている。大気が 1 層しかない薄着モデルが 30 ℃の温度だったから、それよりもずいぶん温度が上がったわけだ。

つまり、1 層だった薄着モデルよりも、3 層ある厚着モデルの方が温度が上がる。より強い温室効果が現れる！！！

これ、重要なポイントね。以前、「放射と飽和論」というシリーズ記事でとある懐疑論を扱った。懐疑論曰く、二酸化炭素が放射を遮るところでは、すでに地表からの赤外線放射は十分に遮られている。二酸化炭素が増えたところで遮られる赤外線は増えるわけではないから、たとえ二酸化炭素濃度が増えても温室効果が増えるわけではない、というのが、僕が「飽和論」と名付けた懐疑論。

「放射と飽和論」では、それに対する反論としてある説明をした。厚着モデルは、「飽和論」に対して、別な反論を提供する。

というのも、薄着モデルの時点で地表の放つ赤外線は全て大気に吸収されているんだ。だから、「飽和論」が正しければ、薄着モデルでも厚着モデルでも地表の温度は変わらないはず。

でも、そうではない。大気の層を増やせば地表の温度は上がる。飽和しているにもかかわらず、温度は上がるのだ。

吸収が飽和しているからって、CO2 が増えても温度が上がらないなんて言えない！

飽和論に対する反論で、CO2 が増えると吸収、再放射が増えるから温度が上昇する、という反論がある。たとえば、江守正多さんのこれ。厚着モデルを見て見ると、薄着モデルに比べて吸収と再放射が増えているわけで、つまりは江守さんと同じことを言っているんだ。まあ、地球とは似ても似つかぬモデルだけどね。でも、メカニズムとしては同じだよ。

さらに、厚着モデルでは、層を増やせば増やすほど地表の気温を上げることができる。たとえば、50 層にしたら、地表の気温は 400 度ぐらいになる。

400 度って、金星の地上気温に迫る温度なんだよね。金星の地表が高温であることを指して、「究極の温暖化」と言っている解説者がいた。金星は分厚い二酸化炭素に覆われている。彼が言いたかったことは、厚着モデルが語ってくれている。もちろん、話はもう少し複雑なのだけど、でも、このモデルがある種の本質を語っている。

厚着モデルもとってもいろんなことを教えてくれるんだ。

さて、厚着モデルにはまだまだ話すことがあるので次へ。