大气与温室气体基础知识
摘要：温室气体如何影响地球大气层的辐射传输，与非温室气体如氮气或氧气有何不同。高浓度的温室气体会导致对流对流层的形成，而平流层在对流顶面以上。利用简单的热力学和流体力学，可以得出透明于太阳光且具有频率无关热辐射吸收能力的大气层的简单公式，用于计算对流顶高度、压力和温度的垂直分布。对流层几乎为等熵，平流层几乎为等温。地球的大气层相对复杂，但也有对流层和平流层。在地表和对流顶之间，单位质量的实际对流层空气熵随着高度缓慢增加。在平流层，熵随着高度的增加更快。平流层的下部几乎是等温的，上部因臭氧对太阳紫外辐射的吸收而更热。真实大气层的热辐射吸收能力具有复杂的频率依赖性，这是由其温室分子繁多的振动-转动跃迁引起的。与大气顶层的热辐射来自于对流顶高度不同，真实大气层从地表和对流层各高度都会有辐射向太空发射。此外，从平流层也会有少量辐射发射。考虑到这些复杂因素，通过模型计算出的大气顶部热辐射谱几乎与卫星观测无法区分。
作者：W. A. van Wijngaarden and W. Happer
论文ID：2303.00808
分类：Atmospheric and Oceanic Physics
分类简称：physics.ao-ph
提交时间：2023-03-03