वायुमंडलीय विकिरण और ऊर्जा संतुलन
सौर और स्थलीय विकिरण वायुमंडल के माध्यम से कैसे प्रसारित होते हैं, अवशोषित और उत्सर्जित होते हैं, और उसमें बिखरते हैं, जिससे पृथ्वी का ग्रहीय ऊर्जा संतुलन स्थापित होता है।
Definition
वायुमंडलीय विकिरण और ऊर्जा संतुलन वायुमंडल में विद्युत चुम्बकीय विकिरण और ऊर्जा के परिणामस्वरूप होने वाले प्रवाह का अध्ययन है जो पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली की तापमान संरचना को निर्धारित करते हैं।
Scope
यह क्षेत्र वायुमंडल के माध्यम से लघुतरंग (सौर) और दीर्घतरंग (स्थलीय) विकिरण के स्थानांतरण, गैसों, बादलों और एयरोसोल द्वारा विकिरण के अवशोषण और उत्सर्जन, परावर्तन, अवशोषण और सतह तापन के बीच आने वाली सौर ऊर्जा के विभाजन, और ग्रीनहाउस प्रभाव उत्पन्न करने वाले दीर्घतरंग अवरोधन को शामिल करता है। यह आणविक और कण अंतःक्रियाओं के सूक्ष्म भौतिकी को विकिरण के साथ जोड़ता है ताकि जलवायु को संचालित करने वाले वायुमंडल के शीर्ष पर मैक्रोस्कोपिक ऊर्जा बजट का निर्धारण किया जा सके।
Sub-topics
Core questions
- वायुमंडल से गुजरते समय सौर विकिरण कैसे अवशोषित, बिखरा और परावर्तित होता है?
- अंतरिक्ष में और सतह की ओर दीर्घतरंग विकिरण के उत्सर्जन को क्या नियंत्रित करता है?
- पृथ्वी की सतह उसके विकिरणीय संतुलन तापमान की भविष्यवाणी से अधिक गर्म क्यों है?
- वायुमंडलीय संरचना में छोटे बदलाव ग्रहीय ऊर्जा संतुलन को कैसे बाधित करते हैं?
Key theories
- विकिरणीय स्थानांतरण सिद्धांत
- विकिरणीय स्थानांतरण समीकरण के माध्यम से एक औपचारिक विवरण कि कैसे एक अवशोषक, उत्सर्जक और प्रकीर्णन माध्यम से एक पथ के साथ विकिरणीय तीव्रता बदलती है; सभी मात्रात्मक वायुमंडलीय विकिरण गणनाओं का आधार।
- ग्रहीय ऊर्जा संतुलन
- यह सिद्धांत कि, संतुलन में, अवशोषित सौर विकिरण बहिर्गामी दीर्घतरंग विकिरण के बराबर होता है, इसलिए वायुमंडल के शीर्ष पर शुद्ध प्रवाह वैश्विक औसत तापमान को नियंत्रित करता है।
Mechanisms
आने वाले सौर विकिरण का शिखर दृश्यमान क्षेत्र में होता है; लगभग 30% परावर्तित होता है (ग्रहीय एल्बिडो) और शेष सतह और वायुमंडल द्वारा अवशोषित होता है। गर्म सतह और वायुमंडल प्लैंक के नियम के अनुसार दीर्घतरंग विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जिसे उत्सर्जन क्षमता द्वारा संशोधित किया जाता है; ग्रीनहाउस गैसें इस दीर्घतरंग विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करती हैं, जिससे अंतरिक्ष में शुद्ध हानि कम होती है और सतह का तापमान बढ़ता है। संतुलन को विकिरण स्थानांतरण समीकरण द्वारा वर्णित किया जाता है जो बीयर-लैम्बर्ट अवशोषण को थर्मल उत्सर्जन और प्रकीर्णन स्रोत पदों के साथ जोड़ता है।
Clinical relevance
विकिरणीय प्रवाहों का परिमाणीकरण जलवायु मॉडलिंग, तापमान और संरचना के रिमोट सेंसिंग पुनर्प्राप्ति, सौर ऊर्जा संसाधन मूल्यांकन, और जलवायु-नीति आकलन में उपयोग किए जाने वाले विकिरणीय बल की परिभाषा का आधार है।
History
वायुमंडलीय तापन का विकिरणीय आधार जोसेफ फूरियर द्वारा रेखांकित किया गया था और जॉन टिंडाल के गैस अवशोषण के मापन और स्वंते अरहेनियस की 1896 की कार्बन-डाइऑक्साइड गणना द्वारा परिमाणित किया गया था। चंद्रशेखर ने बीसवीं सदी के मध्य में विकिरणीय स्थानांतरण सिद्धांत को औपचारिक रूप दिया, और 1980 के दशक से उपग्रह-युग के मापन ने पृथ्वी के ऊर्जा बजट को कुछ वाट प्रति वर्ग मीटर के भीतर सीमित कर दिया है।
Key figures
- Svante Arrhenius
- Subrahmanyan Chandrasekhar
- Kevin Trenberth
Related topics
Seminal works
- trenberth2009
- liou2002
- wallaceHobbs2006
Frequently asked questions
- लघुतरंग और दीर्घतरंग विकिरण में क्या अंतर है?
- लघुतरंग विकिरण पृथ्वी द्वारा प्राप्त सौर ऊर्जा है, जो दृश्यमान और निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य में केंद्रित है; दीर्घतरंग विकिरण ठंडी पृथ्वी और वायुमंडल द्वारा उत्सर्जित तापीय अवरक्त है। वायुमंडल लघुतरंग के लिए काफी हद तक पारदर्शी होता है लेकिन दीर्घतरंग को दृढ़ता से अवशोषित करता है।
- पृथ्वी एक साधारण विकिरण संतुलन की भविष्यवाणी से अधिक गर्म क्यों है?
- ग्रीनहाउस गैसें बहिर्गामी दीर्घतरंग विकिरण को अवशोषित करती हैं और उसका एक हिस्सा वापस सतह की ओर पुनः उत्सर्जित करती हैं, इसलिए ऊर्जा बजट को संतुलित करने के लिए सतह को ग्रह के प्रभावी विकिरणीय तापमान से अधिक गर्म होना चाहिए।