气候系统的热力学效率与熵产生

我们提出了一种关于气候系统热力学的新视角，基于热力学第一和第二定律研究其某些宏观性质。我们通过形式上构造一个效率为 η 的等效卡诺热机，回顾并澄清了气候系统效率的概念，并展示了如何将 Lorenz 能量循环置于宏观尺度热力学背景中。然后，利用热力学第二定律，我们证明了熵产生的下界为 η 乘以内部熵涨落绝对值的积分。我们还提出了㶲（exergetic）解释。最后，备受争议的最大熵产生原理被重新解释为要求热传输与机械功产生的联合优化。这些结果为气候变化分析和气候模型验证提供了新工具。