Anggaran Energi Global dan Radiasi

Perhitungan radiasi matahari yang masuk, sinar matahari yang dipantulkan, dan radiasi termal yang keluar yang menentukan berapa banyak energi yang dipertahankan oleh sistem iklim.

Definition

Anggaran energi global adalah keseimbangan kuantitatif energi yang masuk, keluar, dan didistribusikan kembali di dalam sistem iklim, didominasi oleh pertukaran radiasi matahari dan terestrial di puncak atmosfer dan permukaan.

Scope

Topik ini mencakup aliran energi radiasi dan turbulen melalui sistem iklim: radiasi matahari yang dicegat di puncak atmosfer, fraksi yang dipantulkan oleh awan, aerosol, dan permukaan yang menetapkan albedo planet, penyerapan sinar matahari oleh atmosfer dan permukaan, dan radiasi gelombang panjang yang keluar. Ini mencakup anggaran energi permukaan dengan fluks panas sensibel dan latennya, serta penutupan observasional dari aliran-aliran ini menggunakan satelit dan jaringan permukaan.

Core questions

• Berapa banyak radiasi matahari yang dipantulkan versus diserap oleh planet?
• Apa yang menentukan besarnya radiasi gelombang panjang yang keluar ke angkasa?
• Bagaimana fluks energi permukaan dibagi di antara radiasi, panas sensibel, dan penguapan?
• Seberapa baik anggaran dapat ditutup dari observasi?

Key theories

Keseimbangan puncak atmosfer

Rata-rata di seluruh dunia dan sepanjang waktu, radiasi matahari yang diserap sangat seimbang dengan radiasi gelombang panjang yang keluar, dengan ketidakseimbangan apa pun mencerminkan panas yang terakumulasi dalam atau meninggalkan sistem.

Pembagian energi permukaan

Di permukaan, radiasi bersih diimbangi oleh panas sensibel, panas laten penguapan, dan penyimpanan, dan pembagiannya mengontrol suhu lokal dan siklus hidrologi.

Mechanisms

Sekitar sepertiga dari sinar matahari yang masuk dipantulkan kembali ke angkasa oleh awan, aerosol, dan permukaan yang terang, sementara sisanya diserap oleh atmosfer dan permukaan; permukaan yang menghangat mengembalikan energi ke atas sebagai radiasi termal, penguapan, dan panas sensibel, dan gas rumah kaca memerangkap sebagian radiasi termal sehingga sistem mencapai keseimbangan hanya pada suhu yang lebih tinggi. Radiometer satelit mengukur fluks puncak atmosfer dan jaringan permukaan membatasi anggaran tingkat tanah.

Clinical relevance

Ketidakseimbangan persisten kecil di puncak atmosfer, saat ini merupakan perolehan energi bersih, adalah ukuran fundamental pemanasan global, karena kelebihan energi terakumulasi terutama di lautan.

History

Estimasi anggaran energi awal abad kedua puluh mengandalkan pengukuran permukaan yang jarang, tetapi peluncuran satelit anggaran radiasi Bumi dari tahun 1980-an dan seterusnya, yang berpuncak pada instrumen seperti CERES, memungkinkan aliran global diukur secara langsung dan anggaran ditutup dalam ketidakpastian observasional.

Debates

Menutup anggaran energi permukaan

Besarnya fluks permukaan yang tepat, terutama radiasi gelombang panjang ke bawah dan penguapan, telah direvisi karena kumpulan data satelit dan permukaan yang baru menyempurnakan angka-angka global.

Key figures

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

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

Apa itu albedo planet?

Ini adalah fraksi sinar matahari yang masuk yang dipantulkan kembali oleh Bumi ke angkasa, saat ini sekitar 0,3, terutama ditentukan oleh awan, salju, es, dan aerosol.

Ke mana perginya energi ekstra yang terperangkap?

Lebih dari sembilan puluh persen ketidakseimbangan energi saat ini diserap oleh lautan, dengan sisanya menghangatkan daratan, atmosfer, dan mencairkan es.