งบดุลพลังงานของโลก

การบัญชีการไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ขาเข้าและพลังงานภาคพื้นดินขาออกที่กำหนดอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกและความไม่สมดุลของมัน

Definition

งบดุลพลังงานของโลกคือความสมดุลระหว่างพลังงานรังสีที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์และพลังงานที่ส่งกลับสู่อวกาศ ควบคู่ไปกับการไหลเวียนภายในของความร้อนที่กระจายพลังงานนั้น

Scope

ครอบคลุมการแบ่งส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ขาเข้าระหว่างการสะท้อน การดูดซับของบรรยากาศ และการดูดซับของพื้นผิว; สมดุลพลังงานพื้นผิวรวมถึงฟลักซ์ความร้อนสัมผัสและความร้อนแฝง; รังสีคลื่นยาวขาออก; อัลเบโดของดาวเคราะห์; และความไม่สมดุลเล็กน้อยที่ชั้นบรรยากาศด้านบนที่เกี่ยวข้องกับการอุ่นขึ้นอย่างต่อเนื่องและการดูดซับความร้อนของมหาสมุทร

Core questions

• พลังงานแสงอาทิตย์ขาเข้าถูกแบ่งส่วนอย่างไรระหว่างการสะท้อน การดูดซับ และการให้ความร้อนแก่พื้นผิว?
• ขนาดของการไหลของพลังงานหลักเข้าและออกจากระบบภูมิอากาศมีเท่าใด?
• ความไม่สมดุลที่ชั้นบรรยากาศด้านบนที่คงอยู่บ่งบอกถึงอะไรสำหรับระบบภูมิอากาศ?

Key theories

การบัญชีสมดุลพลังงานโลก

กรอบการทำงานเชิงปริมาณที่ติดตามฟลักซ์คลื่นสั้นและคลื่นยาว รวมถึงการแลกเปลี่ยนความร้อนแบบปั่นป่วนและความร้อนแฝง เพื่อปิดงบดุลพลังงานของดาวเคราะห์และวินิจฉัยความไม่สมดุลสุทธิใดๆ

Mechanisms

จากรังสีดวงอาทิตย์ขาเข้าประมาณ 340 วัตต์ต่อตารางเมตรโดยเฉลี่ยทั่วโลก ประมาณ 100 วัตต์ถูกสะท้อนโดยเมฆ ละอองลอย และพื้นผิว ส่วนที่เหลือจะถูกดูดซับ พื้นผิวจะส่งพลังงานกลับในรูปของการปล่อยคลื่นยาว ความร้อนสัมผัส และความร้อนแฝงที่เกิดจากการระเหย; บรรยากาศจะแผ่รังสีสู่อวกาศที่อุณหภูมิการปล่อยที่มีประสิทธิภาพ ความไม่สมดุลที่เหลืออยู่เล็กน้อย ซึ่งปัจจุบันเป็นบวกเล็กน้อย ส่วนใหญ่จะถูกเก็บไว้ในมหาสมุทร

Clinical relevance

งบดุลพลังงานเป็นรากฐานในการสังเกตเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองสภาพภูมิอากาศ และวัดปริมาณการดูดซับความร้อนของมหาสมุทรจากความไม่สมดุลที่วัดได้ที่ชั้นบรรยากาศด้านบน

History

การประมาณงบดุลในยุคแรกโดย Dines และ Houghton ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นตลอดช่วงยุคดาวเทียม; การทดลองงบดุลรังสีของโลก (Earth Radiation Budget Experiment) และต่อมาเครื่องมือ CERES ได้ให้การวัดฟลักซ์ทั่วโลก และการศึกษาแบบสังเคราะห์โดย Trenberth และคณะ และโดย Stephens และคณะ ได้สร้างงบดุลสมัยใหม่ขึ้น

Key figures

• Kevin Trenberth
• Graeme Stephens

Seminal works

• trenberth2009
• stephens2012

Frequently asked questions

อัลเบโดของดาวเคราะห์คืออะไร?

อัลเบโดของดาวเคราะห์คือสัดส่วนของรังสีดวงอาทิตย์ขาเข้าที่สะท้อนกลับสู่อวกาศ ซึ่งประมาณ 0.3 โดยส่วนใหญ่กำหนดโดยเมฆ ละอองลอย หิมะ น้ำแข็ง และพื้นผิวที่สว่าง