主题：【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？一 IPCC评估报告 -- 橡树村
这只是列出观察结果。目前感觉的异常变化，是最近一百多年来的浓度变化太大。有可能是大自然的作用吗？当然不能排除。后面要分析为什么IPCC认为这个变化里面人类的作用是主要原因，以及这个论断的可靠程度。
计划生育的问题，太难了。这也属于发达国家剥削发展中国家生存空间呢，连人家生育权都剥夺了。中国要取得发展中国家的支持，最好少提这一点。
专门开帖子好吗？这样其他人容易看到。
现在藏在回帖里面，能看到的人就太少了。
或者直接回到我的主贴下面，醒目一些。
关于向后天，2012那样的突变，研究还很少。已经认为气候有可能在很短的时间内发生巨大的变化。这方面的研究，河里面有一篇讲得不错的，名字似乎叫后天是不是可能之类的，值得推荐。不过总的来说这方面研究也就是刚刚起步。
邪教也都是这么玩的。
事实上智人的历史也就二十万年吧，六十五万年前只有猿人。
十亿年前连氧气都没有，总不能说那个时候的氧气水平是合理水平吧？难道人类也可以和无氧细菌一样生活在充满硫化氢的大气中？
什么是合理浓度？从人类出现开始，到工业文明之前的浓度就是最合理的，至少对人类是合理的。
橡树村:【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？四 冰芯里面的二氧化碳
先推荐个科普：快乐是什么:【原创】杂谈全球变暖。曾经的专业人士写的，有业内的八卦。希望能见到相关领域更多的科普。
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接着讲二氧化碳。前面讲到，现在大气中的二氧化碳浓度，基本上是65万年以来的最高值，超出了65万年以来的波动范围。要是说太久远的数据精度还不够，那么两万年以来，目前大气中的二氧化碳浓度的确是最高值。使用1750年作为人类工业化的起点，工业化前的大气二氧化碳浓度是280ppm，2005年，这个数值达到了379ppm，增加了100个ppm。这意味着什么呢？AR4技术摘要WG1 TS2.1.1里面的描述是：
这个辐射强迫是什么东西？
地球的能量收支，都是以辐射的形式来进行的。热的传递有三种方式：传导、对流、辐射。对于地球这个天体来讲，能量的来源是太阳。太阳与地球没有直接接触，两个天体之间也是真空，既不能传导，也不能对流，也只有辐射这一个方式来进行能量传递。地球对外也要散发能量，同样是因为地球周围的真空存在，既不能传导也不能对流，也只有辐射的形式把能量散发出去。实际上天体之间进行能量传递，也只有辐射这个方法是可行的。辐射强迫里面的这个辐射，实际上说的就是地球的能量吸收和散发的过程。地球的能量是大致平衡的。也就是说，地球从太阳得到了多少能量，也基本上需要释放出去多少能量。不过实际情况要复杂一些。地球不是一个均匀的物体，地球外面有一圈大气，大气还分了层。最靠近地球表面的是对流层，10-20公里厚，不同地区不同季节厚度有变化。人就居住在这个对流层里面，绝大多数的活动也都发生在对流层里面。之所以叫对流层，是因为地表把最底层的大气加热，热空气受热以后上升温度也逐渐降低，然后有冷空气下降补充缺失的空气，形成对流。大气中的绝大多数水蒸气都在这个对流层里面，水给大气增加了很多乐趣，什么云雾雪雨，都是水在不同条件下的形态，自然也增加了大气行为的复杂性，这样才有了风雨雷电等等各式各样的气候变化。气象学研究的主要对象就在这个对流层。对流层外面是平流层，距离地面10公里以上。在平流层，低于30公里的高空气温变化不明显，保持在零下55摄氏度，所以也叫做同温层。再向外，是中间层、暖层、散逸层。因为影响具体气候的主要在对流层，而能量对于气候变化影响巨大，所以对流层与平流层的交界的地方的能量平衡，就成了研究的对象。描述对流层顶（实际上说的是对流层和平流层的交界）的能量偏离稳定状态的指标，就是这个辐射强迫。
大气层
简单的来说，这个辐射强迫，就是对这个对流层顶的能量进出净值的定量描述。来往于这个层面的能量还是挺热闹的，外来的，是太阳的直接辐射，向外的，云层和地面反射的太阳光，有地表直接向外的辐射，有大气向外的辐射等。而影响这些辐射变化的因素又有很多，比如太阳黑子，比如火山爆发，比如温室气体，都对这个层面往来的能量有影响。这些具体因素对这个层面的辐射的影响，又可以单独分析，最终汇合成整体的这个层面上能量的变化。所谓的二氧化碳的辐射强迫，就是因为二氧化碳在大气中的变化，而导致的辐射能量的变化。为了描述方便。方向向下的辐射被定义为正值，也就是说太阳辐射如果增强，那么这个辐射强迫就是正值，而太阳的辐射如果减弱，那么这个辐射强迫就是负值。相对于一个稳定的状态，如果综合的辐射强迫成了正值，那么留在对流层内部的能量就要增多，如果综合的辐射强迫成了负值，那么留在对流层内部的能量就要减少。这个辐射强迫就是用来描述地球的能量收支状态的，所以这个辐射强迫就与地球的温度有关系。这个概念，在研究气候变化的时候是非常重要的。研究各个因素对气候变化的影响，主要的研究对象就是这个辐射强迫。IPCC给出的描述是辐射强迫是由于气候变化外部驱动因子的变化造成的对流层顶净辐射照度发生的变化。既然是变化值，就需要有参考值。IPCC使用的参考值是1750年的状态，并且在处理的时候，一般都是在指年平均的数值。IPCC研究的辐射强迫，既包括大自然自1750年以来的变化导致的辐射强迫，也包括人类行为自1750年以来导致的辐射强迫，并对这两者进行比较，来判断哪一个是辐射强迫变化的主要原因。辐射强迫的单位是瓦每平方米，这个面积，指的是对流层顶的面积。
辐射强迫与气候变化的联系
那么二氧化碳为什么会导致辐射强迫呢？因为大气中的二氧化碳会影响地球对外的辐射。这个作用就是著名的温室效应。介绍温室效应就需要详细描述一下地球的能量收支情况。前面讲了，地球从太阳以辐射的形式接收能量，自己也以辐射的形式向外散发能量。太阳辐射的能量，按照AR4引用的文献，在白天，到达大气顶层表面，平均是每平方米1367瓦特。这要扣除黑夜，以及角度问题，平摊到大气的顶层，要除以4，结果就是每平米342瓦。这每平米342瓦里面，有一部分被大气中的云层、气溶胶，以及大气本身反射，这个数值大约是每平方米77瓦。地表的水面、冰面、雪面、沙漠等平均下来也要反射每平米30瓦，总共反射了107瓦。反射掉的总共有大约30%。大气本身也可以直接吸收一部分，数值是每平米67瓦，余下的每平米168瓦被地表吸收。简单的说，地表吸收了太阳辐射的将近50%的能量。太阳辐射基本上是以可见光谱进行的，也叫做短波辐射，对于这个波段的辐射，大气的组分变化对于大气的反射和吸收的影响都很小。经常变化的，有太阳辐射本身、云层以及气溶胶，这三者也就有自己的辐射强迫，以后会专门讲。地球要向外辐射热量，这个辐射是长波辐射，或者说热红外辐射。平均下来，地球从太阳接收的能量，应该等于地球向外辐射的能量。因为地球向外的辐射与地表的温度有关，就可以计算要实现这个能量平衡，地表温度应该是多少。这个温度，只与太阳的表面温度、太阳的半径、地球和太阳之间的距离、以及地球的反照率有关。按照前面描述的数值，可以计算地表的有效温度，应该是零下19摄氏度。
地球的能量收支平衡。细节以后说明
但是地球表面的平均温度是14摄氏度，比零下19摄氏度高了33摄氏度，造成这个差距的，就是温室效应。地表向外辐射的红外线，可以被大气中的一些组分吸收。实际上地表向外绝大多数的热红外辐射都被大气的这些气体或者其他具有温室效应的物质吸收了。这些能量被大气吸收了之后，再向周围散发。这个散发就不仅仅是对外的了，可以是各个方向的。向外的一部分，最终散发出了对流层，完成地球的对外辐射和整体能量平衡，而其他方向的，就有一部分被反射回到了地面，增强了对地表的绝对辐射。这就等于是把热量留在了对流层和地表，从而加热地表和底层大气，造成底层大气和地表温度升高。这个效应就叫做温室效应。而当大气中具有温室效应的物质增多以后，大气就会吸收更多的地表放射的辐射，从而把更多的辐射反向回馈到地表或者保留在底层大气，从而进一步加热地表和底层大气，这就叫增强的温室效应。当然要确定地表和底层大气的能量是否增加，不能只看温室效应自己，还需要考虑太阳辐射的变化、云层和气溶胶反射的变化，以及其他会影响地表能量平衡的所有变化，才能得到变化后影响的净值。这个复杂的模型我们以后再谈。对于单一的具有温室效应的物质来讲，其浓度的变化，对于这个地表底层大气体系的影响，就可以使用这个辐射强迫来描述，来看这种物质单独的影响。
辐射强迫计算的方法。箭头表示辐射强迫，横线表示对流层顶，上方是平流层，下方是对流层。蓝线表示稳定态或者参考态的温度梯度。从左到右：平流层对流层温度都固定下的辐射强迫；平流层温度可调节对流层温度不变情况下的辐射强迫；地表温度固定，平流层对流层温度可调节情况下的辐射强迫；地表温度可变，某个温度变化情况下的平流层对流层温度可调节情况下的辐射强迫
对于二氧化碳来讲，其浓度的变化导致的辐射强迫是可以计算的。这个计算还是挺麻烦的，要通过对光谱特征的仔细分析，一点一点地来计算其对红外辐射的吸收能力，也有的科学家使用其他方法估算。这方面的研究也一直有发展。IPCC的FAR里面使用的计算方法，后来被发现比实际值偏高，所以在TAR里面有所修正，AR4仍然使用了TAR的计算方法。AR4的报告到了总结阶段，2006年，有了一篇对光谱的详细分析文章计算这个辐射强迫，与AR4使用的数值差距在10%误差以内，满足90%置信水平的要求，所以AR4对这个计算方法并没有修正。后来又有文献说辐射强迫综合值有可能会有20%的误差，这些也只能等到AR5里面才有体现了。Wiki里面有一个经验公式来计算二氧化碳的辐射强迫，引用的1998年的文献，说二氧化碳浓度与参考浓度的比值的自然对数的5.35倍，就是二氧化碳浓度变化导致的辐射强迫，单位W/m2。按照这个经验公式，取1750年二氧化碳浓度280ppm，2005年二氧化碳浓度379ppm，就可以计算出二氧化碳辐射强迫的值是1.62W/m2。IPCC引用的计算结果是，1.66+-0.17W/m2。扣除掉反射，太阳提供给地球的能量也就是235W/m2，二氧化碳浓度增高一项就导致了相当于太阳净辐射0.7%的能量变化，还是很可观的。当然，看最终影响不能只看二氧化碳一个，还需要看其他因素。
二氧化碳辐射强迫的一个计算举例
橡树村:【读书笔记】IPCC究竟讲了什么？六 大自然的碳循环
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村长能放下手中的钻石、黄金来搞科普，兄弟很佩服。村长以前的系列基本上都被我打印出来了。
“辐射强迫”这个词让我愣了半天，后来才反应过来是“radiative forcing”。当年天天挂在嘴边的这个词一看就是从经典力学那里借用的，什么都是forcing，所有的forcing都最后作用在climate这个物体上。早年，大家最关心的就是研究climate forcing的组成部分，相当于偏微分，目的是把所有的forcing加在一起，总和如果是正的就是推动climate向变暖方向移动，负的就是变冷，多简单！
后来发现，NND，这些forcing之间纠缠不清，不是很线形的关系，没法简单相加。
AR4的中文版使用了这个词，那就应该是国内的正式翻译了。很生硬的感觉。
不同forcing之间还相互影响呢，实在够热闹的。
多提意见。
比如排放点某种特别的气体，让地球散热散热的快一些。。。？
突然好奇的想问这个问题。。。
比如定期到平流层释放点二氧化硫之类的。或者定期制造点气溶胶。
不是散热的问题，而是多把太阳光反射走一些。
成本么，是个问题。其他后果呢，也是个问题。
先花一个。一直觉得这个二氧化碳有问题，可没有什么时间仔细看。多谢楼主的这个介绍，总算明白了一点儿。
这里的计算应该是在没有热对流，或是热对流平衡的情况下。相对于辐射，对流导致的热量运移应该是大头。气温增高，加速了水的蒸发，含水蒸汽的空气变轻上升在高空冷凝，释放热量，降雨回到地表这样一个水循环的过程是地球热平衡的主要手段。地表辐射部份也应该是先被大气吸收，热空气上升后，在高空冷却放出热量。也就是说温度升高反应最快的应该是对流而不是辐射。在总量三百多瓦中多或是少两瓦对于静态的大气有有限的影响在理论上还说的过去。可对于动态的大气来说，无论那一部分多一点或是少一点造成的影响都比增加的辐射高至少一个数量级。
是传导导致了底层大气被地表加热，然后产生大气对流。这个能量平衡我还没讲到，不过从我引用的那个图里面，这个强迫仅有24W/m2。水蒸发的潜热导致的强迫是78W/m2。而地表的热辐射是在380W/m2，比传导高了一个数量级。
图的右边是温室效应的能量平衡，可以比较一下。细节我以后会讲。
辐射在能量传递过程中占了绝大多数，的确不好理解。不过温室效应就是如此。
弄张大薄膜挡在天上,再微波传送到地面....是不是会导致很多Ca?
我要说的是大气带着热量的运移。比如说含水蒸汽的空气上升，受热后的空气上升等等。具体机制我不是很清楚，不过几十年了一直在算水账，所以对与水有关的数字比较敏感。
如果你说的水的强迫只有78瓦的话，那就和通常认为的水在大气中的循环时间有冲突了。在另一个算水账的帖子里我做个一个估计。链接出处在这里，水蒸汽含量应该是在下限上，水的潜热是不会错的。也就是说形成大气中的水蒸汽需要的热量基本上是地球每天接收太阳能的十倍。这个数字和一般认为水蒸汽循环的十天的周期是一致的。在这个前提下，进入地球，或是说没有被反射的太阳能在对流层的范围内，可以说是完全被水循环控制。加热大气，加热地表，加热大洋表面等等。最后完全化为能量用于水的蒸发。含水蒸汽的空气比大气轻所以会上升，水蒸汽在高空冷凝后放出热量。从而维持大气上层的温度。
事实上，不管什么样的计算，地球进的热量和出的热量一定是相等的。在以百万年为单位的地质年代中，热量的收入和支出那怕只在万分之几的尺度上有不同，结果都会导致地球不能支持现有的生命形式。由于地球和太阳的距离变化，地球接受的太阳能在一年之中的不同时间会有百分之6的不同，而众所周知的地球上的四季与地球的与太阳的距离没有关系。所以，地球本身一定有机制平衡掉这百分之六的不同而不会引起气候的变化。