麻省理工学院的新闻办公室作为烤箱，随着内部温度升高，周围厨房会发出更多的热量，随着其表面变暖，地球将更多的热量散发到太空中。自1950年代以来，科学
麻省理工学院新闻办公室
就像烤箱随着内部温度的升高，烤箱向周围的厨房散发出更多的热量一样，随着其表面变暖，地球将更多的热量散发到太空中。自1950年代以来，科学家观察到地球表面温度与其外向热之间存在惊人的直接关系。
但是地球是一个令人难以置信的凌乱系统，其中许多复杂的相互作用的部分可能会影响这一过程。因此，科学家发现很难解释为什么表面温度与传出热量之间的这种关系是如此简单和线性。找到解释可以帮助气候科学家对气候变化的影响进行建模。
现在，来自麻省理工学院地球，大气和行星科学系（EAP）的科学家已经找到了答案，并预测了这种线性关系会崩溃。
他们观察到地球从地球表面以及大气中发出热量。当两者加热时，例如，通过添加二氧化碳，空气会富含水蒸气，进而可将大气中的更多热量捕获。地球温室效应的这种加强称为水蒸气反馈。至关重要的是，团队发现水蒸气的反馈足以取消较温暖的气氛散发出更多热量进入太空的速度。
因此，地球发出的热量的总体变化仅取决于表面。反过来，从地球表面到空间的热量排放是温度的简单函数，导致观察到的线性关系。
他们的发现今天出现在美国国家科学院的会议录中，也可能有助于解释地球古代过去的极端气候。该论文的合着者是EAPS博士后Daniel Koll和Tim Cronin，Kerr-McGee职业发展助理教授EAPS.A Heath的窗口
在寻找解释时，该团队构建了辐射法规 – 本质上是地球模型，以及它如何发出热量或红外辐射到太空中。该代码将地球模拟为垂直柱，从地面开始，从大气开始，最后进入太空。 KOLL可以将表面温度输入到列中，并且代码计算了整个列中逸出的辐射量。
然后，团队可以上下移动温度旋钮，以查看不同的表面温度如何影响外向的热量。当他们绘制数据时，他们观察到了一条直线 – 表面温度与热量之间的线性关系，与以前的许多作品一致，超过60 kelvins或108华氏度。
“因此，辐射法规给了我们地球的实际作用，”科尔说。 “然后，我开始挖掘此代码，这是一团物理学粉碎在一起的，以查看这些物理中的哪些实际上是对这种关系负责的。”
为此，团队在大气中编程了各种效果，例如对流，湿度或水蒸气，并将这些旋钮上下移动，以查看它们如何影响地球外向的红外辐射。
“我们需要将整个红外辐射频谱分解为约350,000个光谱间隔，因为并非所有红外线都是相等的。” Koll说，尽管水蒸气确实会吸收热量或红外辐射，但它并没有吸收它不分青红皂白，但在极其特定的波长下，如此之多，以至于团队不得不将红外频谱分为350,000波长，只是为了确切地查看哪些波长被水蒸气吸收。
最后，研究人员观察到，随着地球的表面温度变得更热，它基本上希望将更多的热量流入太空。但是与此同时，水蒸气积聚，并在某些波长下吸收和捕获热量，从而产生了温室效应，从而防止了一小部分热量逃脱。
科尔说：“就像有一个窗户，辐射河可以流到太空。” “随着您使事情变得更热，河流越来越快地流动，但是窗户变小，因为温室效应会捕获很多辐射，并防止它逃脱。”
Koll说，这种温室效应解释了为什么确实逃脱到空间的热量与表面温度直接相关，因为大气发出的热量的增加被水蒸气的吸收增加了。
向金星倾斜
该小组发现，当地球的全球平均表面温度超过300 K或80 F时，这种线性关系会崩溃。在这种情况下，地球以与表面温暖的速度大致相同的速度大致相同，将更加困难。目前，这个数字徘徊在285 K左右，或53F。
“这意味着我们现在仍然很好，但是如果地球变得更热得多，那么我们可能会进入一个非线性的世界，那里的东西可能会变得更加复杂，” Koll说。他可能看起来像是援引金星 – 许多科学家认为最初是一个类似于地球的世界，虽然更靠近太阳。
“过去的一段时间，我们认为它的气氛有很多水蒸气，温室效应会变得如此强烈，以至于这个窗户区域关闭了，没有什么可以脱离了，然后您就可以升温失控，”科尔说：“在这种情况下，整个星球变得如此热，以至于海洋开始沸腾，令人讨厌的事情开始发生，您从类似地球的世界转变为今天的金星。”
对于地球而言，科尔计算出这种失控的效果不会发挥作用，直到全球平均温度达到约340 K或152F。仅全球变暖就不足以引起这种变暖，但其他气候变化，例如地球在数十亿美元的温暖中变暖由于太阳的自然演变而导致的几年，可能会将地球推向这一极限，“在这一点上，我们将变成金星。”
科尔说，该团队的结果可能有助于改善气候模型的预测。它们也可能有助于了解地球上古老的炎热气候如何展开。
“如果您在6000万年前生活在地球上，那是一个更热得多，古怪的世界，杆帽上没有冰，现在怀俄明州的棕榈树和鳄鱼，” Koll说。 “我们展示的一件事是，一旦您推动这样的炎热的气候，我们知道过去发生的事情就会变得更加复杂。”
这项研究部分由国家科学基金会和詹姆斯·麦克唐纳基金会资助。
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