일반지구과학 이산화탄소 농도에 따른 복사평형온도 구하기

소개글

이산화탄소 농도와 온실효과에 관한 실험보고서 A+

목차

실험목표

실험이론

실험과정

실험결과

결론 및 고찰

오차원인 및 분석

본문내용

실험 목표
이산화탄소 증가와 기온변화와의 관계를 구할 수 있다.

실험 이론
지구의 반경을 re라 하고, 태양에서 본 지구의 투영면적은 πrs2이므로 지구에 입사하는 태양에너지 = πrs2I0 이다. 지표면, 구름 및 대기를 포함한 지구 전체의 알베도를 A라 하면, 지구에 입사하는 순 태양에너지 = πrs2(1-A)I0 가 된다.
한편 지구의 평균온도를 Te라 하면, 지구 자신은 전 표면에서 단위면적당 σTe4의 에너지를 방추하고 있다. 지구 전체의 표면적은 4πrs2 이므로 지구가 방출하는 총에너지는
4πrs2σTe4
이다.
지구의 복사평형을 생각하면 입사에너지와 방출에너지는 같아야 하므로
σTe4 = (1-A)I0/4
이다.
인공위성 관측에 의하면 A=0.3 이므로 Te는 255K이다. Te는 지표면과 대기를 포함한 지구의 평균적인 온도이며, 이 온도를 복사평형온도라 한다.

복사평형 관계로부터 구해지는 복사평형온도는 약 255K이나, 실제 지표면 평균 온도는 288K 로써 33K나 높다. 이는 바로 대기 중 미량기체인 수증기, 이산화탄소, 오존, 메탄 등에 의한 온실효과 (green house effect) 때문이다.
복사평형온도를 구할 때는 대기를 포함한 지구전체를 하나로 생각하였으나 온실효과를 보기 위해서는 지표면과 대기를 따로 생각한다. 간단히 온실효과를 보기 위해서 대기와 지표를 흑체라 가정하고 대기온도를 T, 지표의 온도를 Ts라 하면,
지표면과 대기에서 입사에너지와 방출에너지가 평형상태에 있으므로 대기의 상층에서는
σT4 = (1-A)I0/4
지표면에서는
σTs4 = (1-A)I0 + σT4
그러므로
Ts = Te 이다. 즉 대기의 장파에너지 흡수로 지표의 온도는 더 높아진다. 대기층에 많은 온실기체가 누적되면 더 많은 온도 상승을 계산할 수 있다.

참고 자료

없음