温暖な地球と温室効果 生命を育む惑星になるために・・・.

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1 温暖な地球と温室効果 生命を育む惑星になるために・・・

2 現代社会と地球の温暖化 原油消費・焼畑などに よる温室効果ガス排出 温室効果 → 地球の温暖化（気温上昇）
　よる温室効果ガス排出 温室効果　→　 　　　地球の温暖化（気温上昇） 極域氷床融解、異常気象、砂漠化、ヒートアイランド化、生態系の破壊、海水準上昇、海洋循環変化にともなう海洋資源枯渇など

3 入射 (e.g.,給与) ＝ 反射 (税金) ＋ 吸収 (実収入) ↓ ↓ ↓ 太陽光 雲・地表 温室効果ガス これらの関係を知る
温暖な地球　→ 「太陽放射」「反射率」「温室効果」のバランス 地球の熱エネルギー保存則 入射 (e.g.,給与) ＝ 反射 (税金) ＋ 吸収 (実収入) 　　↓　　　　↓　　　　　↓ 　太陽光　　雲・地表　温室効果ガス 　　　　これらの関係を知る

4 地球・太陽のエネルギー収支 吸収 (実収入) →地表加熱(支出) ＋ 温室効果(貯金) 赤外放射 熱・再分配 太陽入射エネルギー
温室効果ガス 太陽光反射 地球からの赤外放射 吸収 (実収入) →地表加熱(支出) ＋ 温室効果(貯金) 　　　　　　　赤外放射　　熱・再分配

5 吸収(貯金)がないと・・・寒い 太陽光 → 地球放熱 → 暖かくならない 地球はなぜ温暖なのか？ 寒暖の差 昼間：１００℃ 夜：－１２０℃
平均気温 マイナス２０℃の世界！ 生命は発生し得なかった 地球はなぜ温暖なのか？

6 地球は吸収源(大気)がある オゾン層 窒素・酸素・二酸化炭素・ 水蒸気など

7 大気と電磁波の関係：吸収と放射 物体は電磁波を放射： 数万度の星 →紫外線 数千度の恒星→可視光線 数十度の物体→赤外線
数万度の星　→紫外線 数千度の恒星→可視光線 数十度の物体→赤外線 夏の道路暑い 可視光線　→　大気に吸収されず、地表に到着 　　　　　　　　　　地表を暖め、赤外線放射 赤外線　→　水蒸気・二酸化炭素・メタンなど吸収 課題４の色素増感型太陽電池の実験と同じような原理

8 可視光線から赤外線へ 見える 可視光線 人は見えない 赤外線 サーモグラフィーで 赤外線をみてみる

9 入射 (e.g.,収入) ＝ 反射 (支出) ＋ 吸収 (貯金)
雲で反射 赤外線 可視光線 温室効果ガス 遠赤外線 ストーブは 暖かい 赤外線吸収・ 　　再放射 地面で反射 吸収・放射 湿度の高い 夏場は暑い

10 今、問題は・・・ 温室効果ガス 赤外線 薄い大気層 可視光線 二酸化炭素 増加 温暖化？ CO2が増加 赤外線吸収・ 再放射 地面で反射
雲で反射 赤外線 薄い大気層 二酸化炭素 増加 温暖化？ 可視光線 温室効果ガス CO2が増加 赤外線吸収・ 　　再放射 地面で反射 吸収・放射

11 ＣＯ２濃度・増加中 地球（植物）の深呼吸 二酸化炭素の吸収停止 二酸化炭素吸収・固定 二酸化炭素の放出 ⇒火山ガス・土壌・牛・人間？！
二酸化炭素吸収・固定 medicineworld.org/.../take-a-deep-breath.html 地球（植物）の深呼吸

12 海水深層循環停止 温暖化すると・・・ 極の氷床消滅 すると・・ 温暖化加速？ 温暖化→ 極端な気候変動
極の氷床消滅 すると・・ 温暖化加速？ 海水深層循環停止 温暖化すると・・・ 温暖化→ 極端な気候変動

13 温暖化モデルによる検証

14 温暖化バランスシート ＩＰＣＣ２００７報告 間違いないだろう 反射率の影響 不確定で議論中なので・・・ -スベンスマルク効果-
宇宙放射線→雲生成 　　→高反射率→寒冷化

15 太陽光線の吸収度 黒色 → 太陽光線を吸収しやすい (アスファルトなど) →大地温まる⇒赤外線放射 → 温暖化
黒色　→　太陽光線を吸収しやすい (アスファルトなど) 　　　　→大地温まる⇒赤外線放射　 　　　　　　　　　　　　　　　　→　温暖化 白色　→　太陽光線を反射しやすい 　　　雲や氷床は太陽光線を反射 　　　　　　　　　　　　　　　　→　寒冷化 １％の反射率の上昇　→　１℃の気温低下

16 太陽光度のパラドクス・全地球凍結 白と黒の違い 全地球凍結 炭素循環開始 後生動物 真核生物 www.snowballearth.org
nai.nasa.gov/newsletter/ /snowball.jpg 後生動物 白と黒の違い 炭素循環開始 全地球凍結 真核生物

17 太陽光の反射・地表からの放射 氷床反射 氷床融解 地表吸収 ↓ 融解促進 淡水化 海水準上昇
　　　↓ 融解促進 淡水化 海水準上昇

18 海洋深層流の変化

19 大気汚染の雲・赤外線反射素材 白色 → 反射 ブラウン色 → 吸収→再放射（温室効果ガスと同等） （ブラックカーボン：炭素ナノ微粒子）
environ/prd_4007.html 白色　→　反射　　　ブラウン色　→　吸収→再放射（温室効果ガスと同等） （ブラックカーボン：炭素ナノ微粒子）

20 極域：小さい入射量に対し、氷床等で反射率高い →低温 →地球赤外放射 小 クーラー 赤道域：大きい入射量に対し、反射率低い →高温
極域：小さい入射量に対し、氷床等で反射率高い　→低温 　　　　　　　→地球赤外放射　小　クーラー 赤道域：大きい入射量に対し、反射率低い　→高温 　　　　　　　→地球赤外放射　大　熱源 赤道から極への 熱の移動 →対流 →気象現象

21 二酸化炭素だけが温暖化問題？ フロン→オゾン層破壊だけでなく、温室効果も CO2・H2Oでも吸収しない赤外線波長を吸収
ブラックカーボン（ナノ微粒子）→大気汚染＋吸収効果 　　→　温暖化 宇宙線　→　寒冷化 １％雲量増加 １℃の気温低下 CO2・H2Oでも吸収しない赤外線波長を吸収 地球から熱（赤外線）を逃がすルート 　　　　　　微量でも遮蔽効果絶大　

22 ↓ ↓ ↓ ↓ 太陽光 雲 地表 温室効果ガス 生命を育む地球 → 水・ＣＯ2・植物・温暖な環境の適度なバランス必要
生命を育む地球　→　水・ＣＯ2・植物・温暖な環境の適度なバランス必要 二酸化炭素濃度：上昇中　→　気温上昇 人為的な部分　→　抑制できる 　↓　　　　↓　　　　↓　　　　　 ↓ 太陽光　　 雲　　　地表　 温室効果ガス （自然現象的・人為的はともかくとして） （自然現象なら起源の特定必要） 入射 (給与) ＝ 反射 (税金) ＋地表加熱(支出) ＋ 温室効果(貯金)

23 温暖な地球の要因 再放射赤外線の温室効果ガスへの吸収 再放射＋水蒸気・窒素・酸素への分子衝突による加熱 高層大気での温室効果ガスによる冷却
赤外吸収→分子運動→衝突なし→熱伝達なし→放射冷却 高層大気：対流圏からの赤外線をＣＯ２吸収→放射冷却 対流圏： 分子濃度　高 上層大気： 分子濃度　低 対流・伝導 卓越 放射　卓越

24 温暖化は人類が原因か？！論争

25 森林はなぜ有効か? 植物 → なぜ緑に見えるか？ 緑以外の波長の光 → 光合成で使用 光合成でＣＯ２固定 ＋ 緑波長ＣＯ２吸収しない
植物　→　なぜ緑に見えるか？ 　緑以外の波長の光　→　光合成で使用 光合成でＣＯ２固定 ＋ 緑波長ＣＯ２吸収しない （色素増感太陽電池：課題4） 酸素供給、食物までも・・・ 4倍お得！ 紫外線 赤外線 吸収→光合成 吸収→光合成

26 0.78% 50km 6400km 地球の大気： 50 =0.0078 6400 薄い・・・ 紫外線吸収、温室効果などの役割
地球＝課題１０球面三角形