Küresel Enerji Bütçesi ve Radyasyon
İklim sisteminin ne kadar enerji tuttuğunu belirleyen gelen güneş radyasyonu, yansıyan güneş ışığı ve giden termal radyasyonun muhasebesi.
Tanım
Küresel enerji bütçesi, iklim sistemine giren, çıkan ve sistem içinde yeniden dağıtılan enerjinin nicel dengesidir; bu denge, atmosferin üst kısmında ve yüzeyde güneş ve karasal radyasyon alışverişi tarafından domine edilmektedir.
Kapsam
Bu konu, iklim sistemi içindeki radyant ve türbülanslı enerji akışlarını kapsar: atmosferin üst kısmında yakalanan güneş radyasyonu, bulutlar, aerosoller ve gezegensel albedoyu belirleyen yüzey tarafından yansıtılan kısım, atmosfer ve yüzey tarafından güneş ışığının emilimi ve giden uzun dalga radyasyonu. Duyulur ve gizli ısı akıları ile yüzey enerji bütçesini ve bu akışların uydular ve yüzey ağları kullanılarak gözlemsel kapanımını içerir.
Temel sorular
- Gezegen tarafından ne kadar güneş radyasyonu yansıtılmakta ve ne kadarı emilmektedir?
- Uzaya giden uzun dalga radyasyonunun büyüklüğünü ne belirler?
- Yüzey enerji akıları radyasyon, duyulur ısı ve buharlaşma arasında nasıl bölüşülür?
- Bütçe gözlemlerden ne kadar iyi kapatılabilir?
Temel kuramlar
- Atmosferin üst kısmındaki denge
- Küresel ve zamansal olarak ortalaması alındığında, emilen güneş radyasyonu giden uzun dalga radyasyonu ile yakın bir denge içindedir; herhangi bir dengesizlik, sistemde biriken veya sistemden ayrılan ısıyı yansıtmaktadır.
- Yüzey enerji bölüşümü
- Yüzeyde, net radyasyon duyulur ısı, buharlaşmanın gizli ısısı ve depolama ile dengelenir ve bu bölüşüm yerel sıcaklığı ve hidrolojik döngüyü kontrol etmektedir.
Mekanizmalar
Gelen güneş ışığının yaklaşık üçte biri bulutlar, aerosoller ve parlak yüzeyler tarafından uzaya geri yansıtılırken, geri kalanı atmosfer ve yüzey tarafından emilmektedir; ısınan yüzey, enerjiyi termal radyasyon, buharlaşma ve duyulur ısı olarak yukarı doğru geri gönderir ve sera gazları termal radyasyonun bir kısmını hapseder, böylece sistem ancak yüksek bir sıcaklıkta dengeye ulaşır. Uydu radyometreleri atmosferin üst kısmındaki akıları ölçer ve yüzey ağları yer seviyesindeki bütçeyi kısıtlar.
Klinik önem
Atmosferin üst kısmındaki küçük, kalıcı bir dengesizlik, şu anda net bir enerji kazancı olup, fazla enerjinin esas olarak okyanusta birikmesi nedeniyle küresel ısınmanın temel ölçütüdür.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın başlarındaki enerji bütçesi tahminleri seyrek yüzey ölçümlerine dayanmaktaydı, ancak 1980'lerden itibaren Dünya radyasyon bütçesi uydularının fırlatılması ve CERES gibi enstrümanlarla zirveye ulaşması, küresel akışların doğrudan ölçülmesine ve bütçenin gözlemsel belirsizlik içinde kapatılmasına olanak sağlamıştır.
Tartışmalar
- Yüzey enerji bütçesini kapatma
- Yüzey akılarının, özellikle aşağı yönlü uzun dalga radyasyonu ve buharlaşmanın kesin büyüklüğü, yeni uydu ve yüzey veri setleri küresel sayıları iyileştirdikçe revize edilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Kevin Trenberth
- Martin Wild
- Norman Loeb
- Veerabhadran Ramanathan
İlgili konular
Temel eserler
- trenberth2009
- hartmann2016
Sıkça sorulan sorular
- Gezegensel albedo nedir?
- Gelen güneş ışığının Dünya'nın uzaya geri yansıttığı orandır, şu anda yaklaşık 0.3 olup, esas olarak bulutlar, kar, buz ve aerosoller tarafından belirlenmektedir.
- Ekstra hapsolmuş enerji nereye gider?
- Mevcut enerji dengesizliğinin yüzde doksanından fazlası okyanus tarafından emilmekte, geri kalanı ise karayı, atmosferi ısıtmakta ve buzu eritmektedir.