जलवायु प्रणाली और ऊर्जा संतुलन

आने वाली सौर ऊर्जा, बाहर जाने वाला तापीय विकिरण, और वायुमंडल, महासागर, बर्फ, भूमि तथा जीवमंडल के बीच का प्रवाह किस प्रकार ग्रह के तापमान और परिसंचरण को निर्धारित करता है।

Definition

जलवायु प्रणाली घटकों का युग्मित समूह है, जिसमें वायुमंडल, जलमंडल, क्रायोस्फीयर, भूमि की सतह और जीवमंडल शामिल हैं, जिनकी अंतःक्रियाएं और ऊर्जा विनिमय जलवायु को निर्धारित करते हैं, और इसका ऊर्जा संतुलन अवशोषित सौर विकिरण और उत्सर्जित तापीय विकिरण के बीच का संतुलन है।

Scope

यह क्षेत्र एक युग्मित ऊर्जा मशीन के रूप में जलवायु प्रणाली को शामिल करता है: वायुमंडल के शीर्ष पर और सतह पर वैश्विक विकिरण बजट, वायुमंडल, महासागर, क्रायोस्फीयर, भूमि की सतह और जीवमंडल के बीच ऊर्जा का विभाजन, और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों से ध्रुवों की ओर गर्मी को पुनर्वितरित करने वाले परिवहन। यह ग्रीनहाउस प्रभाव के भौतिक आधार, गड़बड़ी को बढ़ाने या कम करने वाले फीडबैक, और जलवायु संवेदनशीलता की अवधारणा का वर्णन करता है जो एक बल में परिवर्तन को तापमान में संतुलन परिवर्तन से जोड़ता है।

Sub-topics

• जलवायु प्रतिपुष्टि और संवेदनशीलता
• वैश्विक ऊर्जा बजट और विकिरण
• ग्रीनहाउस प्रभाव और वायुमंडलीय अवशोषण
• ऊष्मा परिवहन और सामान्य परिसंचरण

Core questions

• ग्रह के ऊर्जा बजट को परावर्तन, अवशोषण और तापीय उत्सर्जन के बीच कैसे विभाजित किया जाता है?
• ग्रीनहाउस प्रभाव सतह के तापमान को विकिरण संतुलन मान से ऊपर क्यों बढ़ाता है?
• कौन से फीडबैक एक विकिरण संबंधी गड़बड़ी के प्रति प्रतिक्रिया को बढ़ाते या कम करते हैं, और कितना?
• वायुमंडल और महासागर विकिरण के अक्षांशीय असंतुलन को संतुलित करने के लिए गर्मी का परिवहन कैसे करते हैं?

Key theories

ग्रह का विकिरण संतुलन

संतुलन में जलवायु प्रणाली अंतरिक्ष में उतनी ही तापीय विकिरण उत्सर्जित करती है जितनी वह सूर्य से अवशोषित करती है, और ग्रह का अल्बेडो ग्रीनहाउस अवशोषण के साथ मिलकर परिणामी सतह के तापमान को निर्धारित करता है।

ऊर्जा परिवहन और सामान्य परिसंचरण

क्योंकि उष्णकटिबंधीय क्षेत्र ध्रुवों की तुलना में अधिक सौर ऊर्जा प्राप्त करते हैं जबकि ध्रुव प्राप्त करने से अधिक उत्सर्जित करते हैं, वायुमंडल और महासागर ध्रुवों की ओर गर्मी का परिवहन करने के लिए प्रसारित होते हैं, जिससे सामान्य परिसंचरण का आकार बनता है।

जलवायु संवेदनशीलता और फीडबैक

कार्बन डाइऑक्साइड के दोगुना होने पर संतुलन तापमान प्रतिक्रिया जल वाष्प, बादलों, सतह अल्बेडो और लैप्स दर से जुड़े फीडबैक पर निर्भर करती है, जो सामूहिक रूप से प्रत्यक्ष विकिरण प्रभाव को बढ़ाती है।

Mechanisms

लघु-तरंग सौर विकिरण बादलों, एयरोसोल और सतह द्वारा आंशिक रूप से परावर्तित होता है, और आंशिक रूप से अवशोषित होता है, जिससे प्रणाली गर्म होती है; गर्म सतह और वायुमंडल दीर्घ-तरंग विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जिसका अधिकांश भाग अंतरिक्ष में जाने से पहले ग्रीनहाउस गैसों द्वारा अवशोषित और पुनः उत्सर्जित होता है। अवशोषित सौर और उत्सर्जित तापीय विकिरण के बीच अक्षांशीय असंतुलन वायुमंडलीय और महासागरीय ऊष्मा परिवहन को संचालित करता है, जबकि फीडबैक एक बल के बाद संतुलन बहाल करने के लिए आवश्यक वार्मिंग की मात्रा को समायोजित करते हैं।

Clinical relevance

ऊर्जा बजट और जलवायु संवेदनशीलता का परिमाणीकरण यह अनुमान लगाने का आधार है कि ग्रीनहाउस गैसों में दिए गए परिवर्तन के लिए ग्रह कितना गर्म होगा, जो जलवायु नीति लक्ष्यों और प्रभाव आकलन को रेखांकित करता है।

Evidence & guidelines

आईपीसीसी की छठी आकलन रिपोर्ट वैश्विक ऊर्जा बजट को सीमित करने के लिए अवलोकनों और मॉडलों का संश्लेषण करती है और कार्बन डाइऑक्साइड के दोगुना होने पर संतुलन जलवायु संवेदनशीलता को लगभग 2.5 से 4 डिग्री सेल्सियस की संभावित सीमा तक आंकती है।

History

ग्रह के ऊर्जा संतुलन का मात्रात्मक अध्ययन ग्रीनहाउस प्रभाव पर उन्नीसवीं सदी के काम और शुरुआती ऊर्जा-बजट अनुमानों से विकसित हुआ, बीसवीं सदी के विकिरण-संवहन मॉडलिंग के माध्यम से उन्नत हुआ, और शीर्ष-वायुमंडल विकिरण बजट के उपग्रह मापों द्वारा बदल दिया गया जिसने वैश्विक ऊर्जा प्रवाह को अवलोकन के माध्यम से बंद करने की अनुमति दी।

Debates

बादल फीडबैक और जलवायु संवेदनशीलता पर इसका प्रभाव

बादल वार्मिंग पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, और क्या वह प्रतिक्रिया इसे बढ़ाती है या कम करती है, यह जलवायु संवेदनशीलता के अनुमानों में अनिश्चितता का सबसे बड़ा एकल स्रोत बना हुआ है।

Key figures

• Dennis Hartmann
• Kevin Trenberth
• Syukuro Manabe
• Veerabhadran Ramanathan

Seminal works

• hartmann2016
• trenberth2009

Frequently asked questions

पृथ्वी को उसके विकिरण संतुलन तापमान से अधिक गर्म क्या रखता है?

ग्रीनहाउस गैसें तापीय विकिरण को अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करती हैं, इसलिए सतह लगभग 33 डिग्री सेल्सियस अधिक गर्म रहती है जितनी वह एक पारदर्शी वायुमंडल के साथ होती।

जलवायु संवेदनशीलता क्या है?

यह वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के दोगुना होने से अपेक्षित दीर्घकालिक वैश्विक वार्मिंग है, जिसका आईपीसीसी द्वारा आकलन किया गया है कि फीडबैक कार्य करने के बाद यह लगभग 2.5 से 4 डिग्री सेल्सियस होने की संभावना है।