“온실 가스” 주장을 이해하기 위한 DIY 가이드… 코너를 자르는 과학

프레드 F. 뮬러

우리가 끊임없이 쏟아지는 “기후 파멸이 다가오고 있다”는 주장의 진실성을 평가하려고 할 때 무력감을 느끼십니까?

최소한 박사 학위를 취득하지 않은 일반 시민을 위해. 대기 물리학이나 유사한 기후 관련 과학의 학위를 가지고 있기 때문에 그러한 주장을 평가할 때 옳고 그름을 구분하는 것은 거의 불가능해 보입니다. 소위 온실 가스는 실제로 지구 온도에 영향을 미칠 정도로 많은 양의 적외선 에너지를 다시 지구로 반사합니까?

관련 기본 사항을 이해하려는 시도를 포기하지 마십시오. 이것이 무엇인지에 대한 아이디어를 얻는 다소 간단한 방법이 있습니다. 과학적 배경이 없더라도 대부분의 사람들은 적어도 좋은 상식을 가지고 있습니다. 그리고 그것이 지구 표면과 하늘 사이에서 얼마나 강력하고 무질서하게 거대한 에너지 플럭스가 위아래, 앞뒤로 출렁이는지 파악하는 데 필요한 전부입니다.

그림 1. 아래에서 상당히 얇은 구름 베일을 비추는 지는 태양 – 따라서 지구 표면과 구름 덮개 사이의 공간에 에너지를 주입합니다.

파트 1 – 몇 가지 기본 사항

우리가 거주지에서 비교적 편안하게 살 수 있게 해주는 열이 어디에서 오고 어디로 가는지 먼저 명확히 합시다. 우리 행성의 녹은 핵의 막대한 에너지 함량에도 불구하고 우리 에너지의 대부분은 태양에서 나옵니다. 태양은 주로 가시광선, 자외선 및 적외선의 세 가지 형태의 전자기 복사를 사용하여 에너지를 보냅니다.

따라서 대기의 상단에서 태양을 향하는 모든 제곱미터는 1361~1362W/m의 상당히 일정한 전력 유입을 받습니다.². 실제 상수는 아니지만 이 값은 종종 태양 상수.

주장되는 온실 효과

우리 대기의 “온실 효과”라는 개념은 믿을 수 없을 정도로 자주 사용 및 오용되어 대중뿐만 아니라 과학계에서도 엄청난 잘못된 인식을 불러일으켰습니다. 명백한 허위 진술에 대한 놀라운 예는 해당 주제에 대한 Wikipedia 장의 시작 그림인 그림 2에서 볼 수 있습니다.

그림 2. “온실 효과”에 관한 Wikipedia 장의 시작 그림(저자: 에브라질 ²⁾CC 4.0)

이 그래픽은 Wikipedia가 기후 행동주의의 먹잇감이 된 인상을 주는 정도를 강조합니다. 토양, 물, 가스, 구름, 에어로졸, 열 저장, 전도 및 대류, 화학 반응 및 상 변환, 그리고 수많은 추가 요인을 포함하는 지구상의 에너지 전달 및 변환의 복잡한 현실은 단순히 카펫 아래로 휩쓸립니다. , 모든 조합된 효과는 전적으로 불쾌한 “온실 가스”에 기인합니다.

이 Wikipedia 장은 실제로는 대중 교육을 가장하여 조잡한 이데올로기를 퍼뜨리는 것으로 알려진 과학적 백과사전의 몰락에 대한 슬픈 예입니다. 관련 장은 7,000개 이상의 단어로 구성되어 있으며 타이탄과 금성과 같은 멀리 떨어진 천체의 대기 조건에 관한 논문을 포함하여 80개의 인용 목록을 통해 “과학적”이라는 주장을 강조합니다. 그러나 이것은 초록의 삽입 그림과 같이 심하게 오해를 불러일으키는 그래픽의 사용을 변명할 수 없습니다. 타블로이드나 옐로우 저널에서 흔히 사용되는 그런 수법. 위키백과가 과학자뿐 아니라 일반 대중을 대상으로 하는 백과사전임을 자부하는 만큼 과학적 배경이 없는 사람들이 오해할 수 있는 내용을 유포하지 않도록 더욱 주의해야 한다.

그림 3. NASA가 정교하게 만든 지구상의 에너지 플럭스에 대한 이 보다 상세한 표현은 몇 가지 결정적인 사실과 관련하여 여전히 오해의 소지가 있습니다.NASA의 사진 ^삼), 공개 도메인) 참고: 이 그래픽과 해당 링크는 기사가 완성된 후 철회되었습니다. 다음 부분에서는 대체 그래픽과 해당 수정 사항에 대해 자세히 설명합니다. 그럼에도 불구하고 이 그래픽과 해당 오류는 오랜 시간 동안 표시되었으므로 적절한 논의가 필요합니다.

NASA에서 자세히 설명한 그림 3은 지구 표면과 우주 사이의 에너지 전달 플럭스에 영향을 미치는 다양한 요인에 대해 더 나은 인상을 주지만 중요한 사실에 대한 올바른 이해를 전달하는 데 적합하지 않은 미묘한 방식으로 여전히 오해를 불러일으킵니다. 주요 불일치를 살펴 보겠습니다.

자연스러운 변동을 가리기 위한 평균값

파멸의 기후 예언자들이 가장 좋아하는 트릭 중 하나는 “온실 가스”를 제외하고 기후에 영향을 미치는 모든 주요 요인이 다소 일정하다고 제안하는 것입니다. 그들은 CO가₂-최소한 지난 150년 동안 대기의 수준이 상승하는 동안 기상학자들은 관측소에서 모니터링하는 온도 수준의 완만한 상승을 목격했습니다. 두 추세가 완전히 일치하는 것은 아니지만 이러한 추세의 일치는 인과 관계에 대한 증거로 선언되었지만 명확한 메커니즘이나 정량적 추론은 지금까지 확립될 수 없었습니다. 예를 들어 CO의 자연 순환과 관련하여 많은 현저한 불일치에도 불구하고₂ 또는 CO의 흡수 및 격리₂ 바다에서 감지되는 온도 상승은 거의 전적으로 CO에 기인합니다.₂.

수증기 오용

또 다른 전환은 수증기가 단순히 CO의 주요 역할을 강화한다고 선언하는 것입니다.₂. 이것은 수증기가 적외선을 흡수(및 재방출)하는 것과 관련하여 훨씬 더 높은 효율성을 가질 뿐만 아니라(그림 4 참조) CO 함량을 초과하기 때문에 현실을 뒤틀린 진정한 걸작으로 볼 수 있습니다.₂ 25(= 해수면의 중간 농도 값)에서 최대 100 사이의 요인으로 대기 중!

그림 4. 14°C에서 표면의 분광 적외선 방사도를 CO의 중첩된 흡수 대역과 비교₂ (갈색) 및 수증기(파란색)는 14°C(지구 표면의 “평균” 온도)에서 토양 또는 물의 IR 방출에 대한 수증기의 매우 우수한 흡수 능력을 보여줍니다. x 축의 다른 스케일에 유의하십시오. 분광 방사능은 선형, 흡수는 대수입니다. (제도법: SpectralCalc ⁴⁾ (위에), NASA, 로버트 로드 ⁵⁾ 퍼블릭 도메인(아래)).

이러한 불일치에도 불구하고 기후 과학계는 대다수가 이 접근 방식을 채택했습니다. 이는 대기 중 수증기의 양이 거의 0(예: 높은 고도와 매우 낮은 기온)과 때로는 해수면에서 최대 4% 사이의 거친 시간적 및 지역적 변화에 영향을 받는다는 사실에 기인할 수 있습니다.

모서리 자르기

또한 특히 구름으로 변할 때 수증기는 지금까지 수학적으로 설명하려는 현실적인 시도에 저항한 방식으로 대기에서 응결되거나 동결되는 경향이 있습니다. 주어진 순간에 특정 위치에 대한 수증기 분포의 현실적인 3차원 모델을 설정하고 IR 방사선의 흡수 및 재방출에 대한 결과적인 영향을 계산하는 것은 모두에 대해 단일 값을 사용하는 것보다 훨씬 더 힘든 작업으로 남아 있습니다. CO에만 전체 “온실 효과”를 부여할 때 편리하게 수행할 수 있는 모든 조건₂. 그리고 짜잔, 복잡한 연구 작업의 트럭 분량은 그냥 건너뛸 수 있습니다. 이 접근 방식은 또한 데이터 수집, 인력, 컴퓨터 시간 및 학업 상을 받기 전 대기 시간에 대한 지출 규모를 크게 줄입니다. 결국, 모든 기후 과학의 등대인 IPCC도 “온실 가스” 설명에서 수증기를 생략함으로써 이를 수행하고 있습니다(그림 5 참조).

그림 5. 그림 SPM.2c(그림: 에릭 피스크, CC 4.0 ⁶⁾)

그러한 (과학적) 모서리 절단의 수많은 이점은 “단일 숫자 오류“에 의해 설명 킵 한센 ⁷⁾ “복잡하고 복잡하고 심지어 혼란스러운 주제와 그 데이터가 의미 있고 진실한 단일 숫자로 축소될 수 있다는 믿음”입니다.

불행하게도 그것이 바로 공식 기후 과학이 하는 일입니다. NOAA 과학자들은 “기후에 대한 인간의 영향을 추적하는 하나의 숫자”라는 제목 아래 첫 번째 AGGI ⁸⁾ (총 온실 가스 지수)는 2006년 “정책 입안자, 교육자 및 대중이 시간이 지남에 따라 기후에 미치는 온실 가스의 누적 영향을 이해하는 데 도움이 되는 방법”으로 선정되었습니다.

‘온실가스’의 미미한 원동력

지구의 에너지 균형에 대한 “온실 가스”의 실제 영향을 평가할 때 첫 번째 단계는 에너지 플럭스의 입력 및 출력에 미치는 것으로 주장되는 원동력을 평가하는 것입니다. 해당 매개변수는 온실 가스에 관한 Wikipedia 장예 ⁹⁾. 그들은 선도적인 기후 과학자들의 관점에서 1750년에 “인간이 유발한 기후 변화”가 시작된 이후 단지 4개의 가스가 들어오고 나가는 복사 에너지 사이의 에너지 교환 예산에 적절한 영향을 미친다고 밝혔습니다. 이들은 다음과 같습니다.

+ 2.05 W/m2의 이산화탄소²
+ 0.49 W/m의 메탄²
+ 0.17 W/m의 아산화질소²
대류권 오존 + 0.4 W/m²
===========
온실가스 총 기여도 +3.11W/m²

이 수치는 단기간에 우리 행성의 해양/대기/토양 시스템 내 에너지 플럭스의 엄청난 시간적 및 국지적 변동성과 비교할 때 매우 작으며 일일 변동의 한 자릿수 비율에 불과합니다. 이에 대해서는 다음 장에서 자세히 다룰 것입니다.

유난히 거대한 온실 효과 범위

여담으로 IPCC가 온실 효과(TCR, Transient Local weather Response 또는 “기후 민감도” ¹⁰⁾) CO의₂, 1.5~4.5°C 사이의 “가능” 범위로 추정됩니다. 이 수치는 CO2가 2배가 될 때마다 지구의 평균 온도가 °C로 상승한다고 주장하는 것을 나타냅니다.₂ 분위기 수준. ±50percent라는 매우 넓은 범위를 감안할 때 IPCC, NOAA 및 Wikipedia 작성자가 최대 3개의 “유효” 숫자로 계산된 온실 가스에 대한 온도 상승 값을 앞당긴다는 사실에 놀랄 수도 있습니다. 이것 역시 현재 우리의 기후 과학 커뮤니티에 널리 퍼진 “하나의 숫자가 만능” 사고방식에 의해 대중에게 주입된 기후 관련 수치에 대한 확신 때문일 수 있습니다.

참조

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_constant
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_effect
3. http://science-edu.larc.nasa.gov/energy_budget/pdf/Energy_Budget_Litho_10year.pdf (참고: 이 링크는 아주 최근에 비활성화된 것 같습니다.)
4. https://www.spectralcalc.com/blackbody_calculator/blackbody.php
5. 파일:CO2 H2O 흡수 대기 가스 고유 패턴 에너지 다른 사람에게 투명한 에너지의 파장.png – Wikimedia Commons
6. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Physical_Drivers_of_climate_change.svg
7. https://wattsupwiththat.com/2023/01/03/unknown-uncertain-or-both/
8. https://analysis.noaa.gov/article/ArtMID/587/ArticleID/2877/Greenhouse-gas-pollution-trapped-49-more-heat-in-2021-than-in-1990-NOAA-finds
9. https://en.wikipedia.org/wiki/Greenhouse_gas
10. https://www.metoffice.gov.uk/analysis/local weather/understanding-climate/climate-sensitivity-explained