بودجه جهانی انرژی و تابش
محاسبه تابش ورودی خورشیدی، نور خورشید بازتابیده شده، و تابش حرارتی خروجی که تعیین میکند سامانه اقلیمی چه مقدار انرژی را حفظ میکند.
Definition
بودجه جهانی انرژی، تعادل کمی انرژی ورودی، خروجی و بازتوزیع شده در سامانه اقلیمی است که عمدتاً توسط تبادل تابش خورشیدی و زمینی در بالای جو و سطح کنترل میشود.
Scope
این موضوع جریانهای انرژی تابشی و متلاطم را در سامانه اقلیمی پوشش میدهد: تابش خورشیدی که در بالای جو دریافت میشود، کسری که توسط ابرها، آئروسلها و سطح بازتابیده میشود و آلبدوی سیارهای را تعیین میکند، جذب نور خورشید توسط جو و سطح، و تابش فروسرخ خروجی. این شامل بودجه انرژی سطح با شار حرارتی محسوس و نهان آن، و بسته شدن مشاهداتی این جریانها با استفاده از ماهوارهها و شبکههای سطحی است.
Core questions
- چه مقدار تابش خورشیدی توسط سیاره بازتابیده میشود در مقابل چه مقدار جذب میگردد؟
- چه چیزی بزرگی تابش فروسرخ خروجی به فضا را تعیین میکند؟
- شار انرژی سطحی چگونه بین تابش، گرمای محسوس و تبخیر تقسیم میشود؟
- بودجه را از مشاهدات چقدر خوب میتوان بست؟
Key theories
- تعادل بالای جو
- به طور متوسط در سراسر کره زمین و در طول زمان، تابش خورشیدی جذب شده تقریباً با تابش فروسرخ خروجی متعادل است، و هرگونه عدم تعادل نشاندهنده گرمای انباشته شده در سامانه یا خروج از آن است.
- تقسیمبندی انرژی سطح
- در سطح، تابش خالص توسط گرمای محسوس، گرمای نهان تبخیر و ذخیرهسازی متعادل میشود، و این تقسیمبندی دمای محلی و چرخه هیدرولوژیکی را کنترل میکند.
Mechanisms
حدود یک سوم نور خورشید ورودی توسط ابرها، آئروسلها و سطوح روشن به فضا بازتابیده میشود، در حالی که بقیه توسط جو و سطح جذب میگردد؛ سطح گرم شده انرژی را به سمت بالا به صورت تابش حرارتی، تبخیر و گرمای محسوس بازمیگرداند، و گازهای گلخانهای بخشی از تابش حرارتی را به دام میاندازند تا سامانه تنها در دمای بالا به تعادل برسد. رادیومترهای ماهوارهای شار بالای جو را اندازهگیری میکنند و شبکههای سطحی بودجه سطح زمین را محدود میکنند.
Clinical relevance
یک عدم تعادل کوچک و پایدار در بالای جو، که در حال حاضر یک افزایش خالص انرژی است، معیار اساسی گرمایش جهانی است، زیرا انرژی اضافی عمدتاً در اقیانوس انباشته میشود.
History
تخمینهای اولیه قرن بیستم از بودجه انرژی بر اندازهگیریهای پراکنده سطحی متکی بود، اما پرتاب ماهوارههای بودجه تابش زمین از دهه 1980 به بعد، که با ابزارهایی مانند CERES به اوج خود رسید، امکان اندازهگیری مستقیم جریانهای جهانی و بسته شدن بودجه در محدوده عدم قطعیت مشاهداتی را فراهم آورد.
Debates
- بستن بودجه انرژی سطح
- مقدار دقیق شار سطحی، به ویژه تابش فروسرخ رو به پایین و تبخیر، با اصلاح دادههای جدید ماهوارهای و سطحی که اعداد جهانی را بهبود میبخشند، بازنگری شده است.
Key figures
- Kevin Trenberth
- Martin Wild
- Norman Loeb
- Veerabhadran Ramanathan
Related topics
Seminal works
- trenberth2009
- hartmann2016
Frequently asked questions
- آلبدوی سیارهای چیست؟
- این کسری از نور خورشید ورودی است که زمین به فضا بازتاب میدهد، که در حال حاضر حدود 0.3 است و عمدتاً توسط ابرها، برف، یخ و آئروسلها تعیین میشود.
- انرژی اضافی به دام افتاده به کجا میرود؟
- بیش از نود درصد عدم تعادل انرژی کنونی توسط اقیانوس جذب میشود، و بقیه زمین، جو و ذوب شدن یخ را گرم میکند.