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主题：金星的温室效应揭示地球的二氧化碳不是全球暖化的原因 -- PBS
家园 金星的温室效应揭示地球的二氧化碳不是全球暖化的原因 最近看到快乐是什么河友写的《杂谈全球变暖》一文，很有独到的看法，尤其是金星的二氧化碳温室效应的结果，对温室效应带来的温升感到震撼，第一眼给人的感觉就是如果再不控制地球上的二氧化碳，我们的结局就是就是金星的下场。
我曾写过一个《火星金星的现状和地球的未来》短文，指出地球最后的命运就是金星火星的下场，而导致这个下场的原因就是地球水的变化，在这个过程中没有任何二氧化碳的份。
现在我们来看看金星大气这个没有加过人工二氧化碳的行星大气：
金星的大气主要由二氧化碳组成，并含有少量的氮气。金星的大气压强非常大，为地球的90倍，相当于地球海洋中1千米深度时的压强。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着。如果没有这样的温室效应，温度会比现在下降400 °C。在近赤道的低地，金星的表面极限温度可高达500 °C。这使得金星的表面温度甚至高于水星，虽然它离太阳的距离要比水星大的两倍，并且得到的阳光只有水星的四分之一（高空的光照强度为2613.9 W/m2，表面为1071.1 W/m2）。
金星大气中没有任何其他温室气体，所以我们可以确定金星的温室效应完全由金星大气中的二氧化碳提供。这是一个绝妙的系统可以单独观察二氧化碳是如何实施其温室效应的。
从上文看到，即使在太阳辐射强度达到1071 W/m2的条件下，如果没有金星大气中二氧化碳的温室效应，金星的表面温度会下降400摄氏度。由于金星的二氧化碳分压是90个大气压，所以我们可以很容易的得出每一个大气压的二氧化碳大气分压贡献了400/90=4.44摄氏度的温升（在太阳地表辐射能为1071W/m2的条件下），这是个令人印象深刻的数值。
既然有了这个不受人类干扰影响的二氧化碳温室效应指数，我们是否也可以用它来计算地球大气中二氧化碳对地球的温室效应呢？我的感觉是可以的，金星能，地球也能。
先来计算地球大气中二氧化碳的分压：今天地球大气中二氧化碳浓度是388ppm，也就是说其分压是0.004个大气压。那么按照每个大气压的二氧化碳可以增温4。4度，0.004个二氧化碳分压的增温效果是0.004X4.4=0.016度。在现有的二氧化碳浓度条件下再增加浓度一倍（776ppm，其实不可能，因为人造化石燃料二氧化碳的极限是600ppm），地球将增温0.016度。
说句老实话我开头对我计算的结果吓了一跳，在重复计算后确信没错，才郑重地写下了我的模型计算。
本着大胆设想，小心论证的原则，我又去拜访了Dr. Heinz Hug的The Climate Catastrophe一文，（他用辐射学中Stefan-Boltzmann的原理），发现假定今天的388ppm的二氧化碳浓度变成776ppm的情况下，地球大气增温是0.015摄氏度。所以我的增温范围是靠谱的，至于0.015到0.016度的差别，重要吗？咱们中国人不就是差不多主义嘛。
The Global Climate [14]), the doubling effect should be 0.17% which is 0.012 degC only. If we take 1/80 of the 1.2 degC that result from Stefan-Boltzmann's law with a radiative forcing of 4.3 W/m2, we get a similar value of 0.015 degC.刚刚庆幸我的差不多主义居然还能蒙混过关，开始觉得不对劲---我忘了在地球表面所接受的太阳辐射能（168W/m2）是在金星上的太阳辐射能（1071W/m2）的六分之一。
这样一来我的数值还是偏大，可能的解释是在金星上780K的黑体辐射峰值是2.5微米，二氧化碳吸收在此波段不强，而地球均温是14摄氏度（288K），黑体辐射峰值靠近二氧化碳的15微米吸收峰（当然还没重合），这样就可以弥补一点。
不管怎样，这个数量级是没有问题的了。但这个0.02摄氏度的增温对地球暖化的效果来看实在是太不靠谱。
所以可以说通过计算在金星上进行二氧化碳温室效应，我们可以得出这样一个结论：二氧化碳的确在金星上起到了温室效应而在地球上的这个效应可以忽略不计。
那么地球的温室效应的主要贡献者是什么？回答是：应该是水。
由于地球上有水，可以同二氧化碳作用形成碳酸进而形成碳酸盐而将二氧化碳固定下来，这就是在地球大气中二氧化碳的浓度很低的原因（每10000个大气分子中只有4个分子是二氧化碳）。
通宝推：李根,
本帖一共被 5 帖 引用 (帖内工具实现)家园 金星和火星 由于同属内行星，大小，成分也类似，同样拥有大气层，金星和火星经常被大家作为地球的试验室，或参照物，属于非常难得的对照星体，毕竟，水星太小，又没有大气层，而木星和土星之类的外行星与地球实在区别太大，除了巨大的质量，那里甚至没有地面。如果人类降落到木星上，基本上回降落到与人体比重差不多的深度，就像漂在水中的鸡蛋一样，脚下什么也没有，就是漂着。
金星和火星在大气成分上差不多，都是二氧化碳占绝对多数，但火星表面很冷，温室效应非常有限，主要是大气层不够厚。金星的气候经常被称作是the result of a runaway greenhouse effect,即失控的温室效应导致的后果。大气物理学家刚刚看到探测金星的结果时，其震撼程度和您是一样的，所以才会关心地球上的温室效应会不会失控。不过，我们很幸运，地球早期大气也是二氧化碳为主（至少90%以上），在二氧化碳带来的温室效应把地球上的水烧干之前，就产生了生命，从而改变了地球大气的成分。从哲学上说，正是因为地球环境足够好，我们才有机会研究它为什么足够好。
Hug的计算可能有问题，最基本的一条是，他计算的是有效辐射温度，即大气层顶所能观测到的长波辐射反推出来的黑体辐射温度，这与我们要研究的近地表大气温度是非常不同的。
水汽确实是地球大气中最重要的温室气体，这一点没有太大疑问。但是，人类活动对大气最明显的直接影响是二氧化碳（还有CH4,NO2,CFC等）的排放，所以我们的研究就从二氧化碳入手。
说句题外话，由于CFC对臭氧层破坏的证据确凿，世界一致同意加强了排放限制，效果还是很不错的。CH4和NO2 的来源与吃肉有关（直接原因是牛羊的排泄物，包括气态的，当然也有挟报纸的先生吃红薯和黄豆后的贡献夹报纸的怪叔叔:我在下一盘很大的棋），弄得大家哭笑不得，看来只好吃素了。
- 复 金星和火星
家园 原来真有神仙们的飘浮天堂... 如果人类降落到木星上，基本上回降落到与人体比重差不多的深度，就像漂在水中的鸡蛋一样，脚下什么也没有，就是漂着。家园 确实很美好 可是我等没进化出如此抗压的躯体，估计压力比马里亚纳海沟最低点还大
家园 不过掉到那个深度,闹不好 就已经因为气压过大被压成肉饼了...
不过伟大的卡尔萨根曾经描述过,木星上如果有复杂生命,其形式将可能会是类似于带有氢气囊的漂浮生物的样子...
大气很密的行星，有一个很特殊的问题。象地球一样，它们的大气层是顶部寒冷而底部较温暖。但是，当大气很厚时，底部的温度变得过高，生物受不了。拿金星为例，表面温度大约为480℃；就木星式诸行星来说，达摄氏几千度。我们认为，一切这样的大气将会是对流不息的，有力地夹带着许多物质上下翻腾。由于温度很高，大概不堪设想它们的表面会有生命。云层的环境极为温暖，但对流会把假设的云内有机体往下带到深处，并在那里使它们灼焦。有两种明显的解决办法。或者那里微小有机体再繁殖的速度之快，可以与它们彼往下带到油锅似的该行星速度相比；或者就是有机体可能具有浮力而不至于被带下去。地球上的鱼为了类似的目的而具有浮鳔，可以想象，在金星和木星这两颗行星上，也许存在着带有氢气囊的有机体。它们要在金星的适当温度中浮起，就至少需要有几厘米宽的身躯，但是，在木星上，为了同样的目的，它们必需有几米宽的身材才行——即分别为乒乓球和气象气球那样大小。我们不知道是否有这样的动物存在，但多少令人感兴趣的是，已能预知它们在那里还没有所谓已知的物理、化学和生物学的强烈影响。
- 复 金星和火星
家园 你能不能定性定量的描述一下这个重要性？ 水汽确实是地球大气中最重要的温室气体，这一点没有太大疑问。
家园 90大气压本身就可能导致温度上升 家园 很好的思考 全球变暖的起因就是金星。不过，我们有生之年是看不到地球的毁灭了。
家园 批判Hug的文章还是很多的 你引的网页上就有连接，很热闹的。非常错误的结论，仔细读读？
金星和地球不好这么比较的，你先要证明这样可以比较才行。
还有一个重要问题，在于金星是一个平衡状态，地球原来也是一个平衡状态。人类碳排已经干扰了地球的碳平衡，从而地表向升温方向波动。因为人类碳排一直在进行，而大自然平衡这个干扰的机制作用较慢，所以，即使是保持现在的浓度不变，温升也是要继续的，实际上，根本不存在某个二氧化碳浓度与温升程度的对应关系。比如说，2005年的二氧化碳浓度是379ppm，目前的温升是0.74摄氏度。如果保持这个数值不变，温升也会逐渐增加。
外链图片需谨慎，可能会被源头改这个图里面的橙色线，就是在大气二氧化碳浓度保持2000年水平的情况下，温升的预计情况。你可以看出，这个温度仍然是缓慢上升的。
所以你的根本假定就是错的。