Globális energiamérleg és sugárzás

A beérkező napsugárzás, a visszavert napfény és a kimenő hősugárzás elszámolása, amely meghatározza, mennyi energiát tart vissza az éghajlati rendszer.

Definition

A globális energiamérleg az éghajlati rendszerbe belépő, onnan kilépő és azon belül újraosztott energia mennyiségi egyensúlya, amelyet a légkör tetején és a felszínen zajló nap- és földsugárzás cseréje ural.

Scope

Ez a téma az éghajlati rendszeren áthaladó sugárzó és turbulens energiaáramlásokat tárgyalja: a légkör tetején elnyelt napsugárzást, a felhők, aeroszolok és a felszín által visszavert frakciót, amely meghatározza a planetáris albedót, a napfény elnyelését a légkör és a felszín által, valamint a kimenő hosszúhullámú sugárzást. Tartalmazza a felszíni energiamérleget az érzékelhető és látens hőáramokkal, valamint ezen áramlások megfigyelési zárását műholdak és felszíni hálózatok segítségével.

Core questions

• Mennyi napsugárzást ver vissza, illetve nyel el a bolygó?
• Mi határozza meg a kimenő hosszúhullámú sugárzás nagyságát az űrbe?
• Hogyan oszlanak meg a felszíni energiaáramok a sugárzás, az érzékelhető hő és a párolgás között?
• Mennyire zárható a mérleg a megfigyelésekből?

Key theories

Légkör tetején mért egyensúly

Globálisan és időben átlagolva az elnyelt napsugárzás szorosan egyensúlyban van a kimenő hosszúhullámú sugárzással; bármilyen egyensúlyhiány a rendszerben felhalmozódó vagy onnan távozó hőt tükröz.

Felszíni energiaeloszlás

A felszínen a nettó sugárzást az érzékelhető hő, a párolgás látens hője és a tárolás egyensúlyozza, és az eloszlás szabályozza a helyi hőmérsékletet és a hidrológiai ciklust.

Mechanisms

A beérkező napfény körülbelül egyharmadát a felhők, az aeroszolok és a világos felszínek visszaverik az űrbe, míg a többit a légkör és a felszín nyeli el; a felmelegedett felszín hősugárzás, párolgás és érzékelhető hő formájában adja vissza az energiát, az üvegházhatású gázok pedig a hősugárzás egy részét csapdába ejtik, így a rendszer csak magasabb hőmérsékleten éri el az egyensúlyt. A műholdas radiométerek mérik a légkör tetején mért áramlásokat, a felszíni hálózatok pedig a talajszinti mérleget korlátozzák.

Clinical relevance

A légkör tetején fennálló kis, tartós egyensúlyhiány, amely jelenleg nettó energiafelvételt jelent, a globális felmelegedés alapvető mértéke, mivel a felesleges energia főként az óceánban halmozódik fel.

History

A huszadik század eleji energiamérleg-becslések ritka felszíni méréseken alapultak, de az 1980-as évektől kezdődő Föld-sugárzási-mérleg műholdak felbocsátása, melynek csúcspontja az olyan műszerek, mint a CERES, lehetővé tette a globális áramlások közvetlen mérését és a mérleg zárását a megfigyelési bizonytalanságon belül.

Debates

A felszíni energiamérleg zárása

A felszíni áramlások, különösen a lefelé irányuló hosszúhullámú sugárzás és a párolgás pontos nagyságát felülvizsgálták, ahogy az új műholdas és felszíni adatkészletek finomítják a globális számokat.

Key figures

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

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

Mi a planetáris albedó?

Ez a beérkező napfény azon hányada, amelyet a Föld visszaver az űrbe, jelenleg körülbelül 0,3, főként a felhők, a hó, a jég és az aeroszolok határozzák meg.

Hová kerül a csapdába esett többletenergia?

A jelenlegi energia-egyensúlyhiány több mint kilencven százalékát az óceán veszi fel, a maradék pedig a szárazföldet, a légkört melegíti és a jeget olvasztja.