Jordens energibudget er ude af balance. Hvad betyder det?

Du kan sikkert huske, at dine naturskolelærere på grundskolen forklarede, at energi hverken kan skabes eller ødelægges. Det er en grundlæggende egenskab ved universet.

Energi kan transformeres, imidlertid. Når solens stråler når Jorden, de omdannes til tilfældige bevægelser af molekyler, som du føler som varme. På samme tid, Jorden og atmosfæren sender stråling tilbage i rummet. Balancen mellem den indgående og udgående energi er kendt som Jordens "energibudget".

Vores klima bestemmes af disse energistrømme. Når mængden af ​​energi, der kommer ind, er mere end energien, der går ud, planeten varmer op.

Det kan ske på få måder, såsom når havis, der normalt reflekterer solstråling tilbage i rummet, forsvinder, og det mørke hav i stedet absorberer den energi. Det sker også, når drivhusgasser opbygges i atmosfæren og fanger noget af den energi, der ellers ville have strålet væk.

Videnskabsfolk som mig har målt 1980's energibudget siden 1980'erne ved hjælp af instrumenter på satellitter, i luften og havene, og på jorden. Du vil høre mere om disse målinger og Jordens energibudget, når FN's rapport om klimaforandringer offentliggøres den 9. august.

Men indtil da, lad os se nærmere på, hvordan energi flyder, og hvad energibudget fortæller os om, hvordan og hvorfor planeten opvarmes.

Balancerer energi fra solen

Stort set al energien i Jordens klimasystem kommer fra solen. Kun en lille brøkdel ledes opad fra Jordens indre.

Gennemsnitlig, planeten modtager 340,4 watt solskin pr. kvadratmeter. Alt solskin falder på dagtidssiden, og tallene er meget højere ved lokal middag.

Af de 340,4 watt pr. Kvadratmeter:

• 99,9 watt reflekteres tilbage i rummet af skyer, støv, sne og jordens overflade.
• De resterende 240,5 watt absorberes - cirka en fjerdedel af atmosfæren og resten af ​​planetens overflade. Denne stråling omdannes til termisk energi i jordsystemet. Næsten al denne absorberede energi matches med energi, der udsendes tilbage i rummet. En lille rest - 0,6 watt pr. Kvadratmeter - akkumuleres som global opvarmning. Det lyder måske ikke af meget, men det tilføjer.

Atmosfæren absorberer meget energi og udsender den som stråling både ud i rummet og tilbage til planetens overflade. Faktisk, Jordens overflade får næsten dobbelt så meget stråling fra atmosfæren som fra direkte solskin. Det er primært fordi solen kun opvarmer overfladen i løbet af dagen, mens den varme atmosfære er deroppe døgnet rundt.

Sammen, energien, der når Jordens overflade fra solen og fra atmosfæren, er omkring 504 watt pr. kvadratmeter. Jordens overflade udsender omkring 79 procent af det tilbage. Den resterende overfladeenergi går til fordampning af vand og opvarmning af luften, oceaner og land.

Den lille rest mellem indgående solskin og udgående infrarød skyldes ophobning af drivhusgasser som kuldioxid i luften. Disse gasser er gennemsigtige for sollys, men uigennemsigtige for infrarøde stråler - de absorberer og udsender en masse infrarøde stråler ned igen.

Jordens overfladetemperatur skal stige som reaktion, indtil balancen mellem indgående og udgående stråling er genoprettet.

Hvad betyder dette for globale temperaturer?

Fordobling af kuldioxid ville tilføre 3,7 watt varme til hver kvadratmeter af jorden. Forestil dig gammeldags glødelamper nat mellemrum hver 3 fod (0,9 meter) over hele verden, forladt for evigt.

Ved den nuværende emissionsgrad, drivhusgasniveauerne ville fordobles fra præindustrielle niveauer i midten af ​​århundredet.

Klimaforskere beregner, at tilføjelse af så meget varme til verden ville varme Jordens klima med omkring 5 grader Fahrenheit (3 grader Celsius). For at forhindre dette ville det kræve udskiftning af forbrænding af fossilt brændstof, den førende kilde til drivhusgasemissioner, med andre energiformer.

Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons -licens. Du kan finde original artikel her .

Scott Denning er professor i atmosfærisk videnskab ved Colorado State University. Han har modtaget finansiering fra NOAA, NASA, National Science Foundation og det amerikanske energiministerium.