Balanço Energético Global e Radiação

A contabilidade da radiação solar incidente, da luz solar refletida e da radiação térmica emitida que determina quanta energia o sistema climático retém.

Definition

O balanço energético global é o equilíbrio quantitativo da energia que entra, sai e é redistribuída dentro do sistema climático, dominado pela troca de radiação solar e terrestre no topo da atmosfera e na superfície.

Scope

Este tópico abrange os fluxos de energia radiante e turbulenta através do sistema climático: a radiação solar interceptada no topo da atmosfera, a fração refletida por nuvens, aerossóis e a superfície que define o albedo planetário, a absorção da luz solar pela atmosfera e superfície, e a radiação de ondas longas emitida. Inclui o balanço energético da superfície com seus fluxos de calor sensível e latente, e o fechamento observacional desses fluxos usando satélites e redes de superfície.

Core questions

• Quanta radiação solar é refletida versus absorvida pelo planeta?
• O que determina a magnitude da radiação de ondas longas emitida para o espaço?
• Como os fluxos de energia da superfície são particionados entre radiação, calor sensível e evaporação?
• Quão bem o balanço pode ser fechado a partir de observações?

Key theories

Balanço no topo da atmosfera

Em média, globalmente e ao longo do tempo, a radiação solar absorvida equilibra-se de perto com a radiação de ondas longas emitida, com qualquer desequilíbrio refletindo o calor que se acumula ou sai do sistema.

Particionamento de energia na superfície

Na superfície, a radiação líquida é equilibrada pelo calor sensível, calor latente de evaporação e armazenamento, e o particionamento controla a temperatura local e o ciclo hidrológico.

Mechanisms

Cerca de um terço da luz solar incidente é refletida de volta para o espaço por nuvens, aerossóis e superfícies brilhantes, enquanto o restante é absorvido pela atmosfera e pela superfície; a superfície aquecida retorna energia para cima como radiação térmica, evaporação e calor sensível, e os gases de efeito estufa retêm parte da radiação térmica para que o sistema atinja o equilíbrio apenas a uma temperatura elevada. Radiômetros de satélite medem os fluxos no topo da atmosfera e as redes de superfície restringem o balanço ao nível do solo.

Clinical relevance

Um pequeno desequilíbrio persistente no topo da atmosfera, atualmente um ganho líquido de energia, é a medida fundamental do aquecimento global, pois o excesso de energia se acumula principalmente no oceano.

History

Estimativas do balanço energético no início do século XX dependiam de medições de superfície esparsas, mas o lançamento de satélites de balanço de radiação terrestre a partir da década de 1980, culminando em instrumentos como o CERES, permitiu que os fluxos globais fossem medidos diretamente e o balanço fosse fechado dentro da incerteza observacional.

Debates

Fechamento do balanço energético da superfície

A magnitude exata dos fluxos de superfície, especialmente a radiação de ondas longas descendente e a evaporação, tem sido revisada à medida que novos conjuntos de dados de satélite e de superfície refinam os números globais.

Key figures

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

Seminal works

• trenberth2009
• hartmann2016

Frequently asked questions

O que é o albedo planetário?

É a fração da luz solar incidente que a Terra reflete de volta para o espaço, atualmente cerca de 0,3, determinada principalmente por nuvens, neve, gelo e aerossóis.

Para onde vai a energia extra retida?

Mais de noventa por cento do atual desequilíbrio energético é absorvido pelo oceano, com o restante aquecendo a terra, a atmosfera e derretendo o gelo.