Энергетический баланс Земли

Учет притока солнечной энергии и оттока земной энергии, который определяет среднюю температуру планеты и ее дисбаланс.

Definition

Энергетический баланс Земли — это равновесие между лучистой энергией, которую планета получает от Солнца, и энергией, которую она возвращает в космос, вместе с внутренними потоками тепла, которые ее перераспределяют.

Scope

Охватывает распределение поступающей солнечной радиации между отражением, поглощением атмосферой и поглощением поверхностью; энергетический баланс поверхности, включая потоки явного и скрытого тепла; уходящее длинноволновое излучение; планетарное альбедо; и небольшой дисбаланс на верхней границе атмосферы, связанный с продолжающимся потеплением и поглощением тепла океаном.

Core questions

• Как поступающая солнечная энергия распределяется между отражением, поглощением и нагревом поверхности?
• Каковы величины основных потоков энергии, входящих в климатическую систему и выходящих из нее?
• Что означает постоянный дисбаланс на верхней границе атмосферы для климатической системы?

Key theories

Учет глобального энергетического баланса

Количественная основа, которая отслеживает коротковолновые и длинноволновые потоки, а также турбулентный и скрытый теплообмен для замыкания планетарного энергетического бюджета и диагностики любого чистого дисбаланса.

Mechanisms

Из примерно 340 ватт на квадратный метр поступающей солнечной радиации, усредненной по всему земному шару, приблизительно 100 отражается облаками, аэрозолями и поверхностью, а остальное поглощается. Поверхность возвращает энергию в виде длинноволнового излучения, явного тепла и скрытого тепла, переносимого испарением; атмосфера излучает в космос при своей эффективной температуре излучения. Небольшой остаточный дисбаланс, в настоящее время слегка положительный, накапливается в основном в океанах.

Clinical relevance

Энергетический баланс является наблюдательной основой для обнаружения изменения климата, валидации климатических моделей и количественной оценки поглощения тепла океаном на основе измеренного дисбаланса на верхней границе атмосферы.

History

Ранние оценки бюджета, сделанные Дайнсом и Хоутоном, были уточнены в эпоху спутниковых наблюдений; эксперимент по радиационному бюджету Земли (Earth Radiation Budget Experiment) и более поздние приборы CERES предоставили глобальные измерения потоков, а синтетические исследования Тремберта и его коллег, а также Стивенса и его коллег установили современный бюджет.

Key figures

• Kevin Trenberth
• Graeme Stephens

Seminal works

• trenberth2009
• stephens2012

Frequently asked questions

Что такое планетарное альбедо Земли?

Планетарное альбедо — это доля поступающей солнечной радиации, отражаемой обратно в космос, около 0,3, определяемая в основном облаками, аэрозолями, снегом, льдом и яркими поверхностями.