エネルギーからみた地球温暖化問題

「地球を温暖化させるエネルギー」はどう扱われているのか？と思って検索したら、

資源エネルギー庁のページに「エネルギーからみた地球温暖化問題」とか言うものが見つかりました。

http://www.enecho.meti.go.jp/topics/hakusho/2006EnergyHTML/html/i1121000.html

　面白い図がありましたので利用することにしました。

ところで、「地球を温暖化させるエネルギー」ついては研究費がでないらしいです。

学者さんはいないようです。（いても力がないか？）

　興味を持っている方が見れば、なにやら温室効果を説明していると分かると思います。

　資源エネルギー庁が温室効果をどのように説明しているのか知りませんので、気になる方は「エネルギーからみた地球温暖化問題」を見て下さい。

さて、温室効果の説明で最近はやっているのが

A：「温室効果ガスが赤外線を再放射して熱が溜まる」とか言うものです。

熱が溜まるというのは温度が上がるってことらしいですが・・
揚げ足取りに思われるかもしれませんが、物理的には熱が溜まると何故温度が上がるのか説明しなければならないのです。
「熱が溜まる」はとっくの昔に否定されている熱素説を使っているのだと思います。

資源エネルギー庁の図はその説明（？）をしているのかもしれません。

少しインチキなのは、図では温室効果ガス増えると宇宙に出て行く赤外線が少なくなるイメージを与えています。
放射に方向性などありませんから地表に向かう赤外線が増えれば、宇宙に出ていく赤外線も増えるはずです。

このあたりは原発を推進したい行政屋のウソです。

温室効果が行政屋に都合がいいのは、うるさい本物の環境派がCO2を減らせば温暖化を防げると思ってくれて、エネルギー消費を減らせと言わないことです。

エネルギー消費を減らせば経済に悪影響がでてくるわけですから・・

経済のみで考える人たちと原爆を人たちが原発を歪に推進させたのでしょうね。

私はAをデタラメだと批判します。

批判１．

（ステファン・ボルツマンから予想される以上の）赤外線を再放射することはありえません。再放射なんて観測事実もない無茶苦茶なデマです。

批判２．

再放射で赤外線が増えれば反射率が変わってしまいます。現実にはそうしたことは起こっていません。

Twitterでいきなりアルベドが変わるからデタラメ説明だと嘆いても（ささやいても）一般受けはしません。

そこで、批判２についてすこし説明させてください。

地球は太陽光を受けています。

その太陽光エネルギーの70％を吸収し30％を反射しています。

太陽光を吸収し続けると、エネルギーが溜まるから地球は融けてしまいます。

それではうまくないので、その70％を地球独特の光＝赤外線で放射することになります。

全赤外線のエネルギーは温度の4乗に比例します。

このときの温度を放射平衡温度と言います。

放射平衡温度も温室効果の根拠にされていますので後で説明します。

太陽からもらうエネルギーと地球が赤外放射するエネルギーは同じになります。

太陽からもらうエネルギーが大きくなれば赤外放射は大きくなりますし、逆に小さくなれば赤外放射は小さくなります。

すると、地球の温度が上がるためには反射が鈍くなるしかない訳です。

30％反射していたのが20とか10％の反射になる・・・反射率が小さくなるわけです。

批判２の内容は

「お前は反射率が小さくなると言っているのと同じだぞ、そんなこと起こるはずないじゃないか」

と私は言っているのです。

実は反射率が小さくなると言えないのです。

？？？？何故か？？？

答えは、金星の反射率が高いからです。

A：「温室効果ガスが赤外線を再放射して熱が溜まる」は「温室効果ガスは反射率を小さくする」と同じなのです。そうすると、金星の温室効果を説明できなくなるのです。

さて、具体的に放射平衡温度を計算してみましょう。

太陽からもらうエネルギーは反射率0.3で１㎡あたりは1.37×（1－0.3）＝0.959キロワットです。

地球の半径をRとすると断面積はR^２×πで、太陽からのエネルギーは0.959×R^２×πとなります。

放射平衡温度をTとすると、地球が１㎡あたり放射する赤外線のエネルギーはB×T^４となります。Bは5.67×10^－８ｗｍ^－２ｋ^－４です。

表面積は４×R^２×πですから地球が放射するエネルギーは４×R^２×π×B×T^４となります。

放射平衡温度Tは

太陽からのエネルギー＝地球が放射するエネルギーから

４×R^２×π×B×T^４＝0.959×R^２×π

４×R^２×πは表面積で、R^２×πは断面積です。断面積を表面積で割る必要があります。

T^４＝0.959/（４×B）

放射平衡温度TはRに関係がなくなっていることがわかると思います。

計算するとTは255Kでマイナス18℃です。
詐欺師は地表の温度がこのマイナス18℃と計算されるが、温室効果で云々と説明します。

しかし、放射平衡温度は地球の半径Rに関係ありませんから、地表でも、エベレスト山頂でもおなじマイナス18℃となります。

放射平衡温度は別の見方をすれば、地球の地表面の温度を計算した訳ではなく、宇宙から見た地球の温度を計算しただけなのです。

繰り返します。
「地表面の平均温度と放射平衡温度の差が温室効果の根拠」だとするバカらしい説がまかり通っていますが、地表面温度と放射平衡温度に関係はないのです。

地表面の無いガス惑星を考えれば納得してもらえると思います。

 宇宙からみれば地球はマイナス18℃に見えるだけで、地球の地表面がマイナス18℃に見えるわけではありません。

　マイナス18は上空5500ｍ当りの温度ですから、観測事実から「地球の放射平衡温度は5500ｍ（500hPa）辺りにある」としか言えません。

　金星が何度に見えるのか知りませんが、その温度と地表面の温度との違いが温室効果によるものだとする説を聞くことがあります。

　温度の差があって当然なのです。
　だって、金星の地表面なんて雲に隠されて地球から見えません。

　我々は地表から５０キロほどある雲の表面をみているのです。

　理論的に雲の表面からは地表に向かい１００ｍごと１℃上がります。
　表面から地表面まで５００℃上がることになります。

ところで

A：温室効果ガスが赤外線を再放射して熱が溜まる

を主張しているのが次のサイトです。

二酸化炭素の増加が温暖化をまねく証拠

http://www.cger.nies.go.jp/ja/library/qa/4/4-1/qa_4-1-j.html

根拠なく温室効果がなければ地球の地表面がマイナス19℃、金星マイナス50℃としているのは詐欺行為です。

もはや科学者ではありません。

このサイトの中で面白い例を揚げていますので紹介します。

「電子レンジの中の食品があたたまるのは、赤外線と同様に電磁波の一種であるマイクロ波が電子レンジの中につくりだされ、これが食品中の水分子によって吸収されるためです。」

とあります。

食品を暖めるには、電子レンジのスイッチを入れる必要があるのは必ず経験することです。

食品を温めるにはエネルギーが必要だということです。
スイッチをONにせず電子レンジの中の食品が温まることは経験上ありません。

同様に大気を温めるにはエネルギーが必要です。

エネルギー源は人間活動による原発などによるエネルギー消費であることは容易に想像できます。

温室効果では大気を温めるエネルギーを説明できません。　

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フェーン現象と説明された事例

2013年06月12日、新潟県高田市の最高気温は35.9℃まで上がりました。

気象予報士はフェーン現象で上がったと解説します。

フェーン現象は湿った空気が山を越える過程で水蒸気が降水となり、その潜熱で空気を暖めます。

暖まった空気が、山を吹き下りてくる際に100m降りてくる毎に1℃上がる。

こんな感じで説明されます。

１．フェーン現象

「湿った空気が山を登る。」

これは、まあよいでしょう。

登るとき、エネルギー保存則から空気のエンタルピーと呼ばれるエネルギーが位置エネルギーに変わります。

エンタルピーはCpTで温度Tに比例します。

この温度変化が位置エネルギーになります。

－CpΔT＝ｍｇΔｈ

左辺にマイナスが付くのは、温度が下がると高さΔｈだけ昇ったことを意味します。

本来は、100ｍ毎に1℃下がるはずですが水蒸気があると水蒸気が雨になり、その際の潜熱により100ｍ毎に1℃下がりません。

こうした空気が山を降りる際100ｍ毎に1℃上がります。

図にすると次のような感じです。図は天気の部屋から拝借しました。（申し訳ありませんが、中身は読んでいません。）

私はこうした説明を聞くたびに

「何故、温かく軽くなった空気が吹き下りてくるのだろう？」

　と思っていました。

　図は1000mまで、100m毎に1℃温度が下がります。

　この場合1000ｍはたしか凝結高度とか呼ばれるものです。

　1000～2000ｍでは100ｍ毎に0.5℃下げています。

　この割合は、水蒸気の量によって変わってきます。

　日本海側に吹き下りる時は100ｍ毎に1℃上げています。

　この図から日本海の水蒸気圧は低くなるはずです。

２．2013年06月12日の最高気温

　2013年06月12日は台風3号が関東の南に進み、関東では東よりの風が吹き雨を降らせましたが日本海や西日本は晴れて気温が上がりました。

　気象台等で観測しているベスト10は次のとおりでした。

高田　　35.9

豊岡　　35.1

津山　　34.8

山口　　34.5

松江　　34.4

高山　　34.3

舞鶴　　34.2

日田　　33.9

鳥取　　33.7

和歌山　33.6

次の図は2013年06月12日15時の地上天気図です。

次の図は06月12日15時の各地の気温です。

おおよそ関東は20～23℃といった所ですが東海や日本海側では30℃程度になっています。

こうした現象を気象予報士さんはフェーン現象で東海や日本海側で気温が上がったと解説した訳です。

フェーン現象の説明では関東の水蒸気が雨になり、乾燥して東海や日本海側に吹き下りたことになります。

フェーン現象ならば、東京の水蒸気圧は高田市より高いはずです。

３．東京と新潟高田市の水蒸気圧

次のグラフは2013年06月12日の東京と新潟県高田市の水蒸気圧です。

ほとんど、水蒸気圧はかわりません。

確かに東京のほうが少し水蒸気圧は高いようですが・・

水蒸気圧はあまり変わりませんが気温が大きく違いますから、確かに高田市の相対湿度は低くなります。

しかしこの程度の水蒸気圧差で、22℃と30℃の違いが説明出来るのでしょうか？

次のグラフは東京と高田の地上相当温位です。

相当温位になじみが無い方は水蒸気を全部水した潜熱で、空気を暖めた温度と思って下さい。

温度は絶対温度でプロットしています。

日中は高田市の相当温位が高くなっています。

このことは、水蒸気を含めた空気のエネルギーが高田市のほうが大きいことを示しています。

フェーン現象が起きたのなら東京と高田市の地上相当温位は同じになるはずです。

この日の日本海側や東海の高温はフェーン現象では説明できません。

４．長野市の最高気温

この日、長野県長野市の最高気温予想は28℃でした。

多分、予報官は最高気温ガイダンスと呼ばれる統計資料を採用したのだと思います。

私は予想資料を見て、1～2℃高くしたほうがよいのかなと思いました。

その資料を見てみます。

次の図は12日12時、925hPa気温予想です。

長野市あたりの温度は24℃と予想されています。

温位は304Kとなります。

これは、地上を1000hPaだと仮定すると地上の温度は304－273＝31℃になることを意味しています。

273は273ｋで0℃の絶対温度表示です。

これから先はさじ加減なのですが、長野市の標高は400ｍ程度あり地上気圧は1000hPaに達しません。

31℃まで上がらないだろうと考えましたが、28℃は少し低いと感じました。

私が気温ガイダンスを修正するときは基本的にこうしたテクニックを使います。

古いタイプの予報官は天気が晴れる時経験的に最高気温予想は850hPaの温度に乾燥断熱減率から予想される温度差を加えます。

これは、日中、晴れた時の空気は理想気体になると仮定することと同じです。

このときも私は経験的に長野の空気は理想気体のような振る舞いをするようになると考えたのです。

偶然かもしれませんが、6月12日の長野の最高気温は29.8℃でした。