使用者:Towerman/translation/輻射強迫

輻射強迫是指某一因子變化（比如大氣中二氧化碳濃度增加）對地球-大氣系統能量平衡的影響程度。任何能夠擾動地氣系統能量平衡並因此可能改變氣候的因子都被稱為輻射強迫因子。輻射強迫是研究全球氣候變化的一個重要指標，定義有多種細微的變化。IPCC在其氣候變化評估報告中採用的定義最為常用，即「氣候變化的某個外部驅動因子的變化，如二氧化碳濃度或太陽輻射量的變化等，造成對流層頂淨輻照度(向下輻射與向上輻射之差，單位用瓦每平方米表示）發生的變化」^[1]。輻射強迫為正值表示地氣系統吸收了更多的能量，系統將會升溫；反之為負值時，系統釋放更多能量，將會降溫。造成輻射強迫的原因有日射的改變和輻射活躍氣體（比如溫室氣體和氣溶膠）的濃度的改變。

輻射平衡

大氣氣體僅僅吸收某些波段的輻射能量，允許其他波段的輻射通過。水蒸氣（藍色）和二氧化碳（粉色）的吸收特徵在某些波段上重合。二氧化碳雖然吸收能量不如水蒸氣，但是其特有的吸收波段正好是地球輻射回太空的能量的波段，造成大氣升溫。（NASA, Robert Rohde圖）^[2]

絕大部分影響地球天氣的能量來自於太陽的輻射能量。地球及其大氣吸收和反射一部分太陽能量，同時在放射出長波輻射能量到太空中。地球的輻射平衡將決定地表的平均溫度。很多因素都能夠影響輻射平衡，比如太陽輻射的強度，雲和氣體的反射率，溫室氣體的吸收輻射等等。以上任何一種改變都是一種輻射強迫，都會導致一個新的輻射平衡。

IPCC的用法

Radiative forcings, IPCC 2007.

The IPCC AR4 report, defines radiative forcings as:^[3]

"Radiative forcing is a measure of the influence a factor has in altering the balance of incoming and outgoing energy in the Earth-atmosphere system and is an index of the importance of the factor as a potential climate change mechanism. In this report radiative forcing values are for changes relative to preindustrial conditions defined at 1750 and are expressed in Watts per square meter (W/m²)."

In simple terms, radiative forcing is "...the rate of energy change per unit area of the globe as measured at the top of the atmosphere."^[4] In the context of climate change, the term "forcing" is restricted to changes in the radiation balance of the surface-troposphere system imposed by external factors, with no changes in stratospheric dynamics, no surface and tropospheric feedbacks in operation (i.e., no secondary effects induced because of changes in tropospheric motions or its thermodynamic state), and no dynamically induced changes in the amount and distribution of atmospheric water (vapour, liquid, and solid forms).

氣候敏感性

輻射強迫可被用於估計一種輻射強迫所造成的隨後在平衡地表溫度上的改變（ΔT_s）。其計算公式為：

\Delta T_{s}=~\lambda ~\Delta F

這裡λ為氣候敏感性，通常單位為K/(W/m²)，ΔF為輻射強迫。^[5]對於二氧化碳濃度加倍而造成地表升溫3度，其λ值為0.8 K/(W/m²)。

舉例計算

太陽的強迫

輻射強迫可以對不同的成分用不同的方法來估計。對於太陽輻射的改變，它的輻射強迫可以簡單的用地球表面平均每平方米所吸收的太陽能量的改變來估計。因為地球面對太陽光的剖面的面積（πr²）是地球面積（4πr²）的1/4，單位面積的太陽能量輸入是太陽輻射強度變化的1/4。這個還必須乘以入射陽光中被吸收的比例，F=(1-R)，這裡R是地球的反射率或反照率。地球的反照率約等於0.3，因此太陽的輻射強迫約等於太陽常數的變化除以4再乘以0.7。

同樣的，反照率的改變產生的輻射強迫等於反照率的變化除以4再乘以太陽常數。