I utviklingen av en teori for å forklare istidene, Var Arrhenius I 1896 den første Som brukte grunnleggende prinsipper for fysisk kjemi for å beregne estimater av i hvilken grad økninger i atmosfærisk karbondioksid (CO2) vil øke jordens overflatetemperatur gjennom drivhuseffekten. Disse beregningene førte ham til å konkludere med at menneskeskapte CO2-utslipp, fra forbrenning av fossilt brensel og andre forbrenningsprosesser, er store nok til å forårsake global oppvarming. Denne konklusjonen har blitt grundig testet, og har vunnet et sted i kjernen av moderne klimavitenskap. Arrhenius, i dette arbeidet, bygget på tidligere arbeid av andre kjente forskere, inkludert Joseph Fourier, John Tyndall Og Claude Pouillet. Arrhenius ønsket å avgjøre om klimagasser kunne bidra til forklaringen av temperaturvariasjonen mellom istid og mellom istid. Arrhenius brukte infrarøde observasjoner av månen – Av Frank Washington Very og Samuel Pierpont Langley Ved Allegheny Observatory i Pittsburgh – for å beregne hvor mye infrarød (varme) stråling som fanges av co2 og vann (h2o) damp I Jordens atmosfære. Ved Å bruke’ Stefans lov ‘(Bedre kjent Som Stefan–Boltzmann-loven) formulerte han det han refererte til som en ‘regel’. I Sin opprinnelige form lyder Arrhenius regel som følger:
hvis mengden karbonsyre øker i geometrisk progresjon, vil økningen av temperaturen øke nesten i aritmetisk progresjon.
Her refererer Arrhenius TIL CO2 som karbonsyre (som bare refererer TIL den vandige formen H2CO3 i moderne bruk). Følgende formulering Av Arrhenius regel er fortsatt i bruk i dag:
Δ F = α ln ( C / c 0 ) {\displaystyle \Delta F=\alpha \ln (C / C_{0})}
hvor c 0 {\displaystyle C_{0}}
er konsentrasjonen AV CO2 ved begynnelsen (tid-null) av perioden som studeres (hvis samme konsentrasjonsenhet brukes for Både c {\displaystyle C}
Og C 0 {\displaystyle C_{0}}
, da spiller det ingen rolle hvilken konsentrasjonsenhet som brukes); C {\displaystyle C}
ER co2-konsentrasjonen ved slutten av perioden som studeres; ln er den naturlige logaritmen (= log base e (loge)); Og Δ F {\displaystyle \Delta F}
er økningen av temperaturen, med andre ord endringen I hastigheten på oppvarming Av Jordens overflate (strålingspådriv), Som Måles I Watt Per Kvadratmeter. Avledninger fra atmosfæriske strålingsoverføringsmodeller har funnet ut at α {\displaystyle \alpha }
(alfa) FOR CO2 er 5,35 (± 10%) w/m2 for Jordens atmosfære.
Basert på informasjon Fra sin kollega Arvid Hö, Var Arrhenius den første personen som forutså at utslippene av karbondioksid fra forbrenning av fossile brensler og andre forbrenningsprosesser var store nok til å forårsake global oppvarming. I sin beregning Inkluderte Arrhenius tilbakemeldingene fra endringer i vanndamp samt breddevirkninger, men han utelot skyer, konveksjon av varme oppover i atmosfæren og andre viktige faktorer. Hans arbeid er for tiden sett mindre som en nøyaktig kvantifisering av global oppvarming enn som den første demonstrasjonen som øker i atmosfærisk CO2 vil forårsake global oppvarming, alt annet er like.
Arrhenius ‘ absorpsjonsverdier FOR CO2 og hans konklusjoner møtte kritikk Av Knut Ångströ i 1900, som publiserte det første moderne infrarøde absorpsjonsspekteret AV CO2 med to absorpsjonsbånd, og publiserte eksperimentelle resultater som syntes å vise at absorpsjon av infrarød stråling av gassen i atmosfæren allerede var «mettet» slik at det ikke kunne gjøre noen forskjell å legge til MER. Arrhenius svarte sterkt i 1901 (Annalen der Physik), og avviste kritikken helt. Han berørte emnet kort i en teknisk bok med tittelen Lehrbuch der kosmischen Physik (1903). Han skrev Senere V ④rldarnas utveckling (1906) (tysk: Das Werden der Welten , Engelsk: Worlds in The Making) rettet mot et generelt publikum, hvor han foreslo at den menneskelige utslipp AV CO2 ville være sterk nok til å hindre verden i å gå inn i en ny istid, og at en varmere jord ville være nødvendig for å mate den raskt økende befolkningen:
«til en viss grad er temperaturen på jordens overflate, som vi nå skal se, betinget av egenskapene til atmosfæren som omgir den, og spesielt av permeabiliteten til sistnevnte for varmestrålene.»(s. 46) » At de atmosfæriske konvoluttene begrenser varmetapet fra planetene hadde blitt foreslått om 1800 av den store franske fysikeren Fourier. Hans ideer ble videreutviklet etterpå Av Pouillet og Tyndall. Deres teori har blitt stylet hot-house teori, fordi de trodde at atmosfæren handlet på samme måte som glassruter av hot-hus.»(s. 51 )» hvis mengden karbonsyre i luften skulle synke til halvparten av sin nåværende prosentandel, ville temperaturen falle med om lag 4°; en reduksjon til en fjerdedel ville redusere temperaturen med 8°. På den annen side vil enhver dobling av prosentandelen karbondioksid i luften øke temperaturen på jordens overflate med 4°; og hvis karbondioksidet ble økt fire ganger, ville temperaturen stige med 8°.» (p. 53 )» selv om havet, ved å absorbere karbonsyre, fungerer som en regulator med stor kapasitet, som tar opp omtrent fem sjettedeler av den produserte karbonsyre, anerkjenner vi likevel at den lille prosentandelen karbonsyre i atmosfæren kan ved industriens fremskritt endres i merkbar grad i løpet av noen få århundrer.»(s. 54) » siden nå varme aldre har vekslet med istider, selv etter at mennesket dukket opp på jorden, må vi spørre oss selv: Er det sannsynlig at vi i de kommende geologiske tidsaldrene vil bli besøkt av en ny istid som vil drive oss fra våre tempererte land til Afrikas varmere klima? Det ser ikke ut til å være mye grunnlag for en slik frykt. Den enorme forbrenningen av kull fra våre industribedrifter er nok til å øke prosentandelen karbondioksid i luften i en merkbar grad.» (p. 61) «vi hører ofte klagesanger om at kull lagret opp i jorden er bortkastet av den nåværende generasjon uten noen tanke på fremtiden, og vi er livredd av den forferdelige ødeleggelse av liv og eiendom som har fulgt vulkanutbrudd i våre dager. Vi kan finne en slags trøst i betraktning at her, som i alle andre tilfeller, er det godt blandet med det onde. Ved påvirkning av den økende andelen karbonsyre i atmosfæren, kan vi håpe å nyte aldre med mer likeverdige og bedre klima, særlig når det gjelder jordens kaldere områder, aldre når jorden vil frembringe mye rikere avlinger enn i dag, til fordel for raskt å forplante menneskeheten.»(s. 63)
på dette tidspunktet er den aksepterte konsensusforklaringen at historisk sett har orbitalpådriving satt timingen for istider, MED CO2 som en viktig forsterkende tilbakemelding. CO2-utslipp siden den industrielle revolusjonen har imidlertid økt CO2 til et nivå som ikke ble funnet siden 10 til 15 millioner år siden, da den globale gjennomsnittlige overflatetemperaturen var opp til 11 °F (6 °C) varmere enn nå, og nesten all is hadde smeltet, noe som økte verdens havnivåer til omtrent 100 fot høyere enn dagens.
Arrhenius estimert basert PÅ CO2-nivåene på sin tid, at reduksjon av nivåene med 0.62–0.55 ville redusere temperaturene med 4-5 °C (Celsius) og en økning i av 2,5 til 3 ganger co2 VILLE FØRE til en temperaturøkning på 8-9 °c i arktis. I sin bok Worlds in The Making beskrev han» hot-house » teorien om atmosfæren.