वैश्विक ऊर्जा बजट और विकिरण

आने वाले सौर विकिरण, परावर्तित सूर्य के प्रकाश और बाहर जाने वाले तापीय विकिरण का लेखा-जोखा, जो यह निर्धारित करता है कि जलवायु प्रणाली कितनी ऊर्जा बनाए रखती है।

Definition

वैश्विक ऊर्जा बजट जलवायु प्रणाली के भीतर प्रवेश करने वाली, बाहर निकलने वाली और पुनर्वितरित होने वाली ऊर्जा का मात्रात्मक संतुलन है, जो वायुमंडल के शीर्ष और सतह पर सौर और स्थलीय विकिरण के आदान-प्रदान से प्रभावित होता है।

Scope

यह विषय जलवायु प्रणाली के माध्यम से उज्ज्वल और अशांत ऊर्जा के प्रवाह को शामिल करता है: वायुमंडल के शीर्ष पर अवरोधित सौर विकिरण, बादलों, एयरोसोल और सतह द्वारा परावर्तित अंश जो ग्रहीय अल्बेडो (planetary albedo) को निर्धारित करता है, वायुमंडल और सतह द्वारा सूर्य के प्रकाश का अवशोषण, और बाहर जाने वाला दीर्घतरंग विकिरण। इसमें संवेदी और गुप्त ऊष्मा प्रवाह के साथ सतह ऊर्जा बजट, और उपग्रहों और सतह नेटवर्क का उपयोग करके इन प्रवाहों का अवलोकन संबंधी समापन शामिल है।

Core questions

• ग्रह द्वारा कितना सौर विकिरण परावर्तित होता है बनाम अवशोषित होता है?
• अंतरिक्ष में बाहर जाने वाले दीर्घतरंग विकिरण का परिमाण क्या निर्धारित करता है?
• सतह ऊर्जा प्रवाह को विकिरण, संवेदी ऊष्मा और वाष्पीकरण के बीच कैसे विभाजित किया जाता है?
• अवलोकनों से बजट को कितनी अच्छी तरह बंद किया जा सकता है?

Key theories

वायुमंडल के शीर्ष का संतुलन

वैश्विक स्तर पर और समय के साथ औसत, अवशोषित सौर विकिरण बाहर जाने वाले दीर्घतरंग विकिरण को बारीकी से संतुलित करता है, किसी भी असंतुलन से प्रणाली में गर्मी जमा होने या बाहर निकलने का संकेत मिलता है।

सतह ऊर्जा का विभाजन

सतह पर, शुद्ध विकिरण संवेदी ऊष्मा, वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा और भंडारण द्वारा संतुलित होता है, और विभाजन स्थानीय तापमान और जल विज्ञान चक्र को नियंत्रित करता है।

Mechanisms

आने वाले सूर्य के प्रकाश का लगभग एक तिहाई बादलों, एयरोसोल और चमकीली सतहों द्वारा अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है, जबकि शेष वायुमंडल और सतह द्वारा अवशोषित हो जाता है; गर्म सतह तापीय विकिरण, वाष्पीकरण और संवेदी ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को ऊपर की ओर लौटाती है, और ग्रीनहाउस गैसें तापीय विकिरण के एक हिस्से को फँसा लेती हैं ताकि प्रणाली केवल एक ऊंचे तापमान पर संतुलन तक पहुंचे। उपग्रह रेडियोमीटर (radiometers) वायुमंडल के शीर्ष पर प्रवाह को मापते हैं और सतह नेटवर्क जमीनी स्तर के बजट को नियंत्रित करते हैं।

Clinical relevance

वायुमंडल के शीर्ष पर एक छोटा लगातार असंतुलन, जो वर्तमान में शुद्ध ऊर्जा लाभ है, ग्लोबल वार्मिंग का मौलिक माप है, क्योंकि अतिरिक्त ऊर्जा मुख्य रूप से महासागर में जमा होती है।

History

बीसवीं सदी की शुरुआत में ऊर्जा बजट के अनुमान विरल सतह मापों पर निर्भर करते थे, लेकिन 1980 के दशक से पृथ्वी-विकिरण-बजट उपग्रहों का प्रक्षेपण, CERES जैसे उपकरणों में परिणत हुआ, जिससे वैश्विक प्रवाह को सीधे मापा जा सका और अवलोकन संबंधी अनिश्चितता के भीतर बजट को बंद किया जा सका।

Debates

सतह ऊर्जा बजट को बंद करना

सतह प्रवाह का सटीक परिमाण, विशेष रूप से नीचे की ओर दीर्घतरंग विकिरण और वाष्पीकरण, को संशोधित किया गया है क्योंकि नए उपग्रह और सतह डेटासेट वैश्विक संख्याओं को परिष्कृत करते हैं।

Key figures

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

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

ग्रहीय अल्बेडो क्या है?

यह आने वाले सूर्य के प्रकाश का वह अंश है जिसे पृथ्वी अंतरिक्ष में परावर्तित करती है, वर्तमान में लगभग 0.3, जो मुख्य रूप से बादलों, बर्फ, हिम और एयरोसोल द्वारा निर्धारित होता है।

अतिरिक्त फंसी हुई ऊर्जा कहाँ जाती है?

वर्तमान ऊर्जा असंतुलन का नब्बे प्रतिशत से अधिक महासागर द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है, शेष भूमि, वायुमंडल को गर्म करता है और बर्फ पिघलाता है।