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二酸化炭素温暖化説批判(2017年2月11日)
産業革命以後、地球平均気温は上下変動しながら上昇し、地球は温暖化した。IPCCは二酸化炭素の増加による気候変動をコンピュータ・シミュレーションによって解析し、人為的排出による二酸化炭素の増加によって将来(100年程度)のさらなる地球温暖化の進行を警告している。シミュレーションは、二酸化炭素による温暖化を定量的に説明するための定性的気候モデルを構築し、過去の平均気温の変動を再現すべく気候モデルの適合パラメータをチューニングして行われる。
IPCCの温暖化予測に対しては様々な批判(懐疑論)がある。二酸化炭素温暖化説に対する下記コメント@は地球放射赤外線(地球放射)の二酸化炭素による放射吸収過程に対する疑義であり、Aは地球放射の二酸化炭素による吸収飽和の否定に対する疑義である。
@ 地球放射は、二酸化炭素の変角振動励起により波長15µm近傍の遠赤外線が吸収される。対流圏では、振動励起状態は、気体分子(窒素・酸素)との衝突により基底状態へ失活する確率が赤外線の自然放射によって失活する確率に比べて圧倒的に大きいので、二酸化炭素の振動励起エネルギーは分子運動(並進、回転)エネルギーに分配される。その結果、気体温度が上昇(温暖化)し、大気全体の温度分布は熱伝導・対流によってバランスする。二酸化炭素は大気温度に対応した赤外線の平衡放射吸収(熱放射)を行う。地表面近傍の大気温度に対応して下向きに放射された赤外線は地表面に吸収される。
高層大気においても二酸化炭素は大気温度に対応した熱放射を行うが、高度とともに二酸化炭素が徐々に希薄になるため、上向きに放射された赤外線は次第に吸収を免れて大気圏外へと放出される。二酸化炭素は成層圏下層まで達するので、成層圏下層から(水蒸気は対流圏中層まで存在できるので、対流圏中層から)赤外線を大気圏外へ放出する(人工衛星ニンパス4号の測定結果)。
二酸化炭素温暖化説では、二酸化炭素による地球放射の放射吸収過程が次のように説明される: 「二酸化炭素に吸収された地球放射はそのまま再放射(自然放射)され、地表面や二酸化炭素によって吸収され再放射される。この放射吸収過程が繰り返され、地球表面温度が上昇(温暖化)する。」
しかし、二酸化炭素温暖化説の赤外線放射吸収過程は、分子間衝突による二酸化炭素の振動励起状態の失活が無視されているので、対流圏では物理的にあり得ない。
A現在の二酸化炭素濃度(400ppm)よりも小さい産業革命以前の濃度(280ppm)でも、赤外線波長15µm近傍の地球放射は、二酸化炭素によって海抜10mで99%以上、対流圏下層で100%吸収(飽和)されることが明らかにされている。従って、二酸化炭素濃度が倍増しても、対流圏下層での地球放射吸収量(100%)は増加しない。
二酸化炭素温暖化説は地球放射の吸収飽和に矛盾するので、次のような反論が提起されている(地球温暖化懐疑論批判 IR3S/TIGS叢書No.1): 「気体分子の吸収線は、圧力効果とドップラー効果と呼ばれる2つの効果によって波数方向に幅を持っており、特に、吸収線の中心で吸収が飽和しても、さらに気体濃度が増えると、吸収線の幅が広がることにより吸収量が増加することが分かっている。従って、これらの波長帯では大気全層の1回の吸収さえも未飽和であり、二酸化炭素の増加によって吸収量が増加することはさらに自明である。」
しかし、ドップラー効果による吸収線幅の広がりは二酸化炭素の濃度に無関係であり、また、圧力効果による吸収線幅の広がりは気体分子の増加によるものであり、二酸化炭素の濃度が倍増しても気体分子は0.04%程度しか増えないので、二酸化炭素濃度の増加による吸収線幅の広がりは軽微である。さらに、二酸化炭素の赤外線吸収領域の両端は水蒸気の赤外線吸収領域と重なっており、二酸化炭素の増加による吸収量の軽微な増加を過大評価して対流圏下層での吸収飽和を否定するのは困難である。
地球放射の吸収飽和を考慮せずに構築されたIPCCの気候モデルでは、二酸化炭素濃度が増加すれば赤外線吸収量も(飽和せずに)増加するので、コンピュータ・シミュレーションは二酸化炭素温暖化説に沿う結果をもたらすのは当然である。
産業革命以後、大気中の二酸化炭素は増加しているが、二酸化炭素の赤外線吸収飽和によって地球放射の吸収量は増加しないから、二酸化炭素温暖化説は否定される。従って、産業革命以降の地球温暖化は太陽などによる自然現象が原因であると考えざるを得ない(地球温暖化懐疑論)。現在は10万年(ミランコビッチ)サイクルの温暖な間氷期にあるが、過去の記録を見ると間氷期は1-2万年以内に氷河期に突入する。現在、すでに1万年を経過しており、いつ氷河期に入ってもおかしくないので、二酸化炭素温暖化説に沿って氷河期突入を回避したい想いもある。とは言え、二酸化炭素温暖化説が福島原発事故後もなお原発(再稼働)推進の口実に利用されるのは残念である。
http://www.asyura2.com/19/genpatu51/msg/718.html#c1