지구 에너지 수지 및 복사

기후 시스템이 보유하는 에너지의 양을 결정하는 입사 태양 복사, 반사된 햇빛, 그리고 방출되는 열 복사의 회계.

Definition

지구 에너지 수지는 기후 시스템 내로 유입되고, 유출되며, 재분배되는 에너지의 정량적 균형으로, 대기권 상층과 표면에서의 태양 및 지구 복사 교환이 지배적입니다.

Scope

이 주제는 기후 시스템을 통한 복사 및 난류 에너지 흐름을 다룹니다: 대기권 상층에서 포착되는 태양 복사, 구름, 에어로졸, 그리고 행성 반사율을 설정하는 표면에 의해 반사되는 비율, 대기와 표면에 의한 햇빛 흡수, 그리고 방출되는 장파 복사. 여기에는 현열 및 잠열 플럭스를 포함하는 표면 에너지 수지, 그리고 위성 및 지상 네트워크를 이용한 이러한 흐름의 관측적 폐쇄가 포함됩니다.

Core questions

• 얼마나 많은 태양 복사가 행성에 의해 반사되거나 흡수됩니까?
• 우주로 방출되는 장파 복사의 크기를 결정하는 요인은 무엇입니까?
• 표면 에너지 플럭스는 복사, 현열, 증발 사이에서 어떻게 분할됩니까?
• 관측을 통해 수지를 얼마나 잘 폐쇄할 수 있습니까?

Key theories

대기권 상층 균형

지구 전체와 시간에 걸쳐 평균화될 때, 흡수된 태양 복사는 방출되는 장파 복사와 거의 균형을 이루며, 어떠한 불균형도 시스템 내에 축적되거나 시스템을 떠나는 열을 반영합니다.

표면 에너지 분할

표면에서 순 복사는 현열, 증발 잠열, 그리고 저장에 의해 균형을 이루며, 이 분할은 국지적 온도와 수문 순환을 제어합니다.

Mechanisms

입사되는 햇빛의 약 3분의 1은 구름, 에어로졸, 그리고 밝은 표면에 의해 우주로 반사되며, 나머지는 대기와 표면에 흡수됩니다. 따뜻해진 표면은 열 복사, 증발, 그리고 현열의 형태로 에너지를 위로 되돌려 보내고, 온실가스는 열 복사의 일부를 가두어 시스템이 높은 온도에서만 균형에 도달하게 합니다. 위성 복사계는 대기권 상층의 플럭스를 측정하고 지상 네트워크는 지표면 수지를 제약합니다.

Clinical relevance

대기권 상층에서의 작고 지속적인 불균형, 현재는 순 에너지 이득이 지구 온난화의 근본적인 척도입니다. 이는 초과 에너지가 주로 해양에 축적되기 때문입니다.

History

20세기 초 에너지 수지 추정치는 희박한 지표면 측정에 의존했지만, 1980년대 이후 지구 복사 수지 위성의 발사는 CERES와 같은 기기로 절정에 달하여 전 지구적 흐름을 직접 측정하고 관측 불확실성 내에서 수지를 폐쇄할 수 있게 했습니다.

Debates

표면 에너지 수지 폐쇄

표면 플럭스, 특히 하향 장파 복사 및 증발의 정확한 크기는 새로운 위성 및 지표면 데이터 세트가 전 지구적 수치를 정밀화함에 따라 수정되었습니다.

Key figures

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

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

행성 반사율이란 무엇입니까?

지구가 우주로 반사하는 입사 태양 복사의 비율로, 현재 약 0.3이며 주로 구름, 눈, 얼음, 에어로졸에 의해 결정됩니다.

추가로 갇힌 에너지는 어디로 갑니까?

현재 에너지 불균형의 90% 이상은 해양에 흡수되며, 나머지는 육지, 대기, 그리고 녹는 얼음을 데웁니다.