Balance Energético Global y Radiación

La contabilidad de la radiación solar entrante, la luz solar reflejada y la radiación térmica saliente que determina cuánta energía retiene el sistema climático.

Definition

El balance energético global es el equilibrio cuantitativo de la energía que entra, sale y se redistribuye dentro del sistema climático, dominado por el intercambio de radiación solar y terrestre en la parte superior de la atmósfera y la superficie.

Scope

Este tema abarca los flujos de energía radiante y turbulenta a través del sistema climático: la radiación solar interceptada en la parte superior de la atmósfera, la fracción reflejada por las nubes, los aerosoles y la superficie que establece el albedo planetario, la absorción de la luz solar por la atmósfera y la superficie, y la radiación saliente de onda larga. Incluye el balance energético de la superficie con sus flujos de calor sensible y latente, y el cierre observacional de estos flujos utilizando satélites y redes de superficie.

Core questions

• ¿Cuánta radiación solar es reflejada versus absorbida por el planeta?
• ¿Qué determina la magnitud de la radiación saliente de onda larga hacia el espacio?
• ¿Cómo se distribuyen los flujos de energía superficial entre la radiación, el calor sensible y la evaporación?
• ¿Qué tan bien se puede cerrar el balance a partir de las observaciones?

Key theories

Balance en la parte superior de la atmósfera

Promediada en todo el globo y a lo largo del tiempo, la radiación solar absorbida equilibra estrechamente la radiación saliente de onda larga, y cualquier desequilibrio refleja el calor que se acumula o sale del sistema.

Distribución de la energía superficial

En la superficie, la radiación neta se equilibra con el calor sensible, el calor latente de evaporación y el almacenamiento, y la distribución controla la temperatura local y el ciclo hidrológico.

Mechanisms

Aproximadamente un tercio de la luz solar entrante es reflejada de vuelta al espacio por las nubes, los aerosoles y las superficies brillantes, mientras que el resto es absorbido por la atmósfera y la superficie; la superficie calentada devuelve energía hacia arriba como radiación térmica, evaporación y calor sensible, y los gases de efecto invernadero atrapan parte de la radiación térmica para que el sistema alcance el equilibrio solo a una temperatura elevada. Los radiómetros satelitales miden los flujos en la parte superior de la atmósfera y las redes de superficie restringen el balance a nivel del suelo.

Clinical relevance

Un pequeño desequilibrio persistente en la parte superior de la atmósfera, actualmente una ganancia neta de energía, es la medida fundamental del calentamiento global, ya que el exceso de energía se acumula principalmente en el océano.

History

Las estimaciones del balance energético de principios del siglo XX se basaban en mediciones superficiales escasas, pero el lanzamiento de satélites de balance de radiación terrestre a partir de la década de 1980, que culminó en instrumentos como CERES, permitió medir directamente los flujos globales y cerrar el balance dentro de la incertidumbre observacional.

Debates

Cierre del balance energético superficial

La magnitud exacta de los flujos superficiales, especialmente la radiación descendente de onda larga y la evaporación, se ha revisado a medida que nuevos conjuntos de datos satelitales y de superficie refinan las cifras globales.

Key figures

• Kevin Trenberth
• Martin Wild
• Norman Loeb
• Veerabhadran Ramanathan

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

¿Qué es el albedo planetario?

Es la fracción de la luz solar entrante que la Tierra refleja de vuelta al espacio, actualmente alrededor de 0.3, establecida principalmente por las nubes, la nieve, el hielo y los aerosoles.

¿A dónde va la energía extra atrapada?

Más del noventa por ciento del desequilibrio energético actual es absorbido por el océano, y el resto calienta la tierra, la atmósfera y derrite el hielo.