赤道から極への温度差（EPTD）の減少についての説明の一つは、極成層圏雲（PSCs）が高緯度に地球を離れる長波放射に及ぼす影響、その結果、極付近の温度に及ぼす影響を調べている。 より多くの輸送方法を説明する理論とは対照的に極への熱、この概念は、高緯度での熱の捕捉に焦点を当てています。
極夜の間に極成層圏で雲が形成される可能性があります。 （写真：Lamont Poole）
出発点として、注意すべき重要な事実は、高緯度が夏の間に世界で最も太陽放射を受け取ることです。 この大量の放射線は極地の温度を大幅に上昇させる可能性があるため、極地の温暖化メカニズムは、均等な気候を説明するために冬の間に温度を上 この事実はPSCsにequable気候のためのもっともらしい説明をする。 Pscは、水蒸気が成層圏に入り、温度が水蒸気のために十分に冷たいときに形成される雲であり、そこに凝縮する。 冬の間、高緯度は太陽放射をほとんど受けないので、極夜として知られているこの期間中に温度が大幅に低下します。 これらの条件下では、Pscが発症する可能性があります。 彼らは発信長波放射（OLR）をトラップし、地球の表面に向かって戻ってそれのいくつかを放出するので、彼らは大気の冷却を妨げます。 Pscは現在まれであるが、より多くの水蒸気が成層圏に入ることを可能にする異なる大気条件下では、Pscはより頻繁に発達する可能性がある。 この変化は、長波放射が地球の大気を容易に逃がすことができないので、高緯度で温暖化を引き起こすでしょう。
高緯度は夏に最も太陽放射を受け取る（Pidwirny、2006）
PSCsが均等な気候を引き起こした可能性があるという考えは、1992年にSloan et al. 始新世の間に大気中のメタンのより高いレベルは、Pscの周波数と光学厚さが大幅に増加する原因となっている可能性があるという考えを提示しました。 論文によると、この開発は極地を暖かくさせ、始新世と白亜紀の間に平等な気候を作り出した可能性がある。 著者らは、メタン源である湿地のはるかに多くの量が、現在よりも古新世と始新世の間に存在していたという事実に基づいています。 彼らは、「古新世-始新世で可能な湿地の面積は、現在の2x106km2と比較して、少なくとも5.6x106km2であったであろう」と主張している。 したがって、古新世-始新世の間に、湿地生態系のみからの現代のメタン生産を三倍にする可能性があるだろう”（Sloan et al., 1992). これらの数値は単なる推定値ですが、この規模の近くの古新世-始新世の湿地の量は、大量のメタンを生産することによって環境に大きな影響を与え メタンは大気中の水蒸気を形成するために酸化するので、大気中のメタンの量が多かった場合、成層圏に入る水蒸気の量が増加していたであろう。 より多くの大気水蒸気の結果として、PSCsはより頻繁に形成することができ、光学的に厚くなっていたであろう。 より厚いＰｓｃはより多くの長波放射をトラップするので、より多くの光学的に厚いＰｓｃの開発は、低緯度に影響を与えない間に高緯度を温めたであろう。
この仮説を検証するために、SloanとPollardは1998年にPscが高緯度に及ぼす影響を調べる実験を作成しました。 彼らはモデル実験を2つの異なる状況。 最初のシナリオにはPscがなく、2番目のケースにはPscがありました。 さもなければ、ランは同じであり、始新世のような地球のために設定された条件を持ち、それらは560ppmの二酸化炭素レベルと0.700ppmのメタンレベルを スローンとポラードは、PSCsが形成されるのに十分な温度がある緯度66.5°以上の冬の半分の間にのみ存在するように、PSCsを規定しました。 この実験では、Pscが存在しない場合よりも高緯度を最大20℃まで暖めることができ、pscが冬の間に海氷が発達するのを防ぐことが明らかになったため、PSCの場合には海氷レベルが大幅に低下した（Sloan and Pollard、1998）。 これらの結果にもかかわらず、PSCsを用いた実験では、古新世-始新世のプロキシデータと比較しても低すぎる温度が生成された。
(Sloan and Pollard,1998)
さらに、この研究では、Pscが気候に及ぼす影響のみを調査し、高い温室効果ガスレベルとPscの影響を一緒に調査しませんでした。 したがって、2000年のPetersとSloanは、Pscと組み合わせた大量の温室効果ガスの影響を調査した別の論文を発表しました。 この研究では、SloanとPollardが行ったように、2つのモデル実験を行いました。 両方のシナリオでは、二酸化炭素レベルが560ppmに設定されており、これは産業革命前のレベルの2倍です。 最初の状況、ECONTROLは、0.700ppm、産業前の量の大気中のメタン濃度を持っていたし、任意のPSCsを持っていませんでした。 第二のケースでは、PCLOUDと命名され、メタンレベルは10ppmであり、これは産業前レベルの14倍であり、PscsはSloan and Pollardの研究のように処方された。 その結果、世界平均年間平均気温（MAT）は3.4℃上昇し、PCLOUDのマットは北半球では12℃、南半球では9℃上昇した。 しかし、熱帯地方では、PCLOUDのマットはECONTROLのそれよりも2℃だけ暖かく、さらに、寒い月の平均気温は北半球で25℃、南半球で18℃上昇した。 その結果、この研究は、Pscとより高いレベルの温室効果ガスの複合効果が、熱帯地方に実質的に影響を与えずにpolartemperaturesを上げる可能性があることを示してい 具体的には、より多くのメタンとより多くのPscの気候への影響を明らかにし、これら二つの要因が平等な気候を引き起こした可能性があることを示
(Peters and Sloan,2000)
この研究は、より高いメタン濃度とより多くのPscが平等な気候を引き起こした可能性があるという考えを支持する結果をもたらしたが、この考えには二つの大きな問題がある。 まず第一に、現代の大気中では、メタンの寿命は約7年であり、始新世の極の暖かさは約10万年にわたって存在していた（Kirk-Davidoff、Schrag、And Anderson、2002）。 この事実は、メタンが均等な気候を引き起こすのに十分な長さ持続していた可能性は低いように見えます。 たとえ始新世の間にメタンの寿命が増加したとしても、メタンのレベルは始新世の期間を通してピーターズとスローンの研究で示唆された濃度で維持されていたことは疑問である。 さらに、PetersとSloanはpscのメタンからの影響を分離していません。 これは、メタン濃度とPscの量が直接相関していることを前提としており、メタンのためにより多くのPscが形成されるかどうかを調べません。 したがって、大気力学を正確に描写しているかどうかは確かではありません。 SloanとPollardの研究のシナリオと同様に、より高い二酸化炭素レベルだけが必要であり、より多くのPscと平等な気候を引き起こす可能性があります。 その結果、メタンは、Sloanらのように、Pscおよび等温気候の創出にとって重要ではないかもしれない。 当初は仮定されていた。
この思考の列車に続いて、David B.Kirk-Davidoff、Daniel P.Schrag、James G. アンダーソンは、PSC形成における二酸化炭素の重要性を調査することを決定し、より高い二酸化炭素レベルだけが平等な気候を引き起こすために必要であると主張した（2002）。 単純化された形で、彼らは、より高い温室効果ガス濃度が高緯度の氷の量を減らし、この変化はEPTDを減少させた。 EPTDdecreasedすると、対流圏から成層圏に伝播する波からのエネルギーも減少し、成層圏の転覆循環が減速した。 そのため、熱帯成層圏は暖められ、極成層圏は冷却されたが、循環は熱をあまり分散させなかったためである。 その結果、PSCsが形成され、極がさらに暖かくなる可能性がありました。
より深く潜ると、この理論は始新世の間に二酸化炭素の濃度が増加したという考えから始まります。 二酸化炭素は温室効果ガスであるため、二酸化炭素レベルが高いほど、地球から放出される長波放射を捕捉する大気の能力が強化されました。 したがって、熱も地球の大気圏から逃れることができなかったので、時間の経過とともに、地球は暖められました。 この変化は高緯度の氷を融解させ、高緯度のアルベドが減少した。 アルベドは表面の反射率であり、明るい色の表面は暗い表面よりも明るい反射率が高いため、より高いアルベドを有する。 したがって、高緯度で氷が溶けたとき、海と大陸は以前に覆われていた氷よりも光を反射しませんでした。 その結果、極域はより多くの太陽放射を吸収し、その結果、より多くの温暖化をもたらした。 しかし、熱帯地方は大きなアルベドの変化を受けなかったので、二酸化炭素のレベルだけがこの地域に影響を与えた。 二酸化炭素レベルが高いだけですべての緯度で地球の温度が均等に上昇するだろうが、高緯度での氷-アルベドフィードバックの追加効果は、そこでの温度をより上昇させたであろう。 この事実は、なぜより高い温室効果ガスレベルがより低いEPTDを引き起こした可能性があるのかを説明しています。
それは高いアルベドを持っているので、氷は高緯度に入る太陽放射のほとんどを反映しています。 (NASAによる画像)
この理論は、Eptdの減少が「対流圏から成層圏に伝播する重力と惑星波のエネルギーを減少させる」と仮定している(Kirk-Davidoff,Schrag,And Anderson,2002)。 このアイデアは、中緯度の嵐が子午線温度勾配のために形成され、これらの嵐が対流圏に波を作り出すという事実から来ています。 温度勾配が減少すると、大気がより安定した状態になるため、嵐が少なくなり、結果として、より少ない、より少ない強い波が形成される。 したがって、より低いEPTDは、成層圏に入るエネルギー量の減少を引き起こしたであろう。 この概念は、いくつかの研究（ＬｉｎｄｚｅｎおよびＦａｒｒｅｌｌ、１ ９ ８ ０；Ｒｉｎｄ、１ ９ ９ ８；Ｓｈｉｎｄｅｌｌ ｅ ｔ ａ ｌ． およびＦｕｓｃｏおよびＳａｌｂｙ，１ ９ ９ ９）は、ＥＰＴＤの低下の下で、大気波活動および伝播が減少するという考えを支持する。 より小さなEPTDがこの効果を有すると仮定すると、この波エネルギーの低下は、これらの波によって成層圏に伝達される運動量を減少させたであろう。
この運動量の減少は、成層圏の転覆循環であるブルワー-ドブソン循環を駆動するため、成層圏の転覆速度を変化させたであろう。 Ｂｒｅｗｅｒ-Ｄｏｂｓｏｎ循環は，低緯度では暖かい空気が上昇し，高緯度では冷たい空気が沈むことを特徴とする。 惑星や重力波からの運動量が循環を駆動するので、成層圏に伝達される運動量が減少していれば、循環は減速していたでしょう。 したがって、低緯度はより暑くなり、高緯度は冷却されていたでしょう。
一般的に、対流圏の上部は水蒸気が成層圏に入ることを可能にするには寒すぎます。 雲は通常、対流のために対流圏で上昇するが、特定の時点では、大気はそれらの中の水蒸気のすべてが沈殿するため、雲がもう上昇するには寒すぎる。 この点は通常対流圏の上部で発生するため、水蒸気はほとんど成層圏に入りません。 しかし、転覆循環が減速し、低緯度の成層圏が対流圏界面まで暖められた場合、対流圏の頂部は成層圏に入る水蒸気の量が増加するのに十分に暖められていた可能性がある。 この水蒸気は高緯度に送られ、PSCsはより頻繁に形成することができ、光学的に厚くなっていたであろう。
このような条件下でPscが発達するにつれて、長波放射が大気から脱出する可能性のある窓は減少し、高緯度の大気は暖まっていたでしょう。 Kirk-Davidoff、Schrag、andAndersonによると、モデルの始新世の条件の場合のPscによる加熱は極で15W/m2であり、pscによる極地の温暖化は7Kである。 その結果、この理論は、なぜ極が平等な気候の間に暖められたのかについて合理的な説明を提供する。
