Direkte observationer bekræfter, at mennesker kaster Jordens energibudget ud af balance

Jorden er på et budget - et energibudget. Vores planet forsøger konstant at balancere strømmen af ​​energi ind og ud af Jordens system. Men menneskelige aktiviteter bringer det ud af balance, får vores planet til at varme op som reaktion.

Strålende energi kommer ind i Jordens system fra sollyset, der skinner på vores planet. Noget af denne energi reflekterer fra Jordens overflade eller atmosfære tilbage i rummet. Resten absorberes, opvarmer planeten, og udsendes derefter som termisk strålingsenergi på samme måde, som sort asfalt bliver varm og udstråler varme på en solskinsdag. Til sidst leder denne energi også mod rummet, men noget af det absorberes igen af ​​skyer og drivhusgasser i atmosfæren. Den absorberede energi kan også udsendes tilbage mod Jorden, hvor det vil varme overfladen endnu mere.

Tilføjelse af flere komponenter, der absorberer stråling - som drivhusgasser - eller fjerner dem, der afspejler det - som aerosoler - kaster Jordens energibalance af, og får mere energi til at blive absorberet af Jorden i stedet for at flygte ud i rummet. Dette kaldes en strålingskraft, og det er den dominerende måde, hvorpå menneskelige aktiviteter påvirker klimaet.

Klimamodellering forudsiger, at menneskelige aktiviteter forårsager frigivelse af drivhusgasser og aerosoler, der påvirker Jordens energibudget. Nu, en NASA -undersøgelse har bekræftet disse forudsigelser med direkte observationer for første gang:strålingspåvirkninger stiger på grund af menneskelige handlinger, påvirker planetens energibalance og i sidste ende forårsager klimaændringer. Avisen blev udgivet online den 25. marts 2021, i journalen Geofysiske forskningsbreve .

"Dette er den første beregning af den samlede radiative tvang af Jorden ved hjælp af globale observationer, redegøre for virkningerne af aerosoler og drivhusgasser, "sagde Ryan Kramer, første forfatter på papiret og en forsker ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og University of Maryland, Baltimore County. "Det er et direkte bevis på, at menneskelige aktiviteter forårsager ændringer i Jordens energibudget."

NASA's Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES)-projekt studerer strømmen af ​​stråling i toppen af ​​Jordens atmosfære. En række CERES -instrumenter har kontinuerligt fløjet på satellitter siden 1997. Hver måler, hvor meget energi der kommer ind i Jordens system, og hvor meget der forlader, giver den samlede nettoændring i stråling. Disse data, i kombination med andre datakilder såsom havvarmemålinger, viser, at der er en energibalance på vores planet.

"Men det fortæller os ikke, hvilke faktorer der forårsager ændringer i energibalancen, sagde Kramer.

Denne undersøgelse brugte en ny teknik til at analysere, hvor meget af den samlede energiændring, der er forårsaget af mennesker. Forskerne beregnede, hvor meget af ubalancen der var forårsaget af udsving i faktorer, der ofte forekommer naturligt, såsom vanddamp, skyer, temperatur og overflade albedo (hovedsagelig lysstyrken eller refleksionen af ​​Jordens overflade). For eksempel, instrumentet Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) på NASAs Aqua -satellit måler vanddamp i Jordens atmosfære. Vanddamp absorberer energi i form af varme, så ændringer i vanddamp vil påvirke, hvor meget energi der i sidste ende forlader Jordens system. Forskerne beregnede energiændringen forårsaget af hver af disse naturlige faktorer, derefter trækkes værdierne fra totalen. Den resterende del er strålingskraften.

Teamet fandt ud af, at menneskelige aktiviteter har forårsaget, at den strålende tvang på Jorden er steget med cirka 0,5 watt pr. Kvadratmeter fra 2003 til 2018. Stigningen skyldes hovedsageligt drivhusgasemissioner fra ting som elproduktion, transport og industriel fremstilling. Reducerede reflekterende aerosoler bidrager også til ubalancen.

Den nye teknik er beregningsmæssigt hurtigere end tidligere modelbaserede metoder, gør det muligt for forskere at overvåge strålende tvang i næsten realtid. Metoden kan bruges til at spore, hvordan menneskelige emissioner påvirker klimaet, overvåge, hvor godt forskellige afbødende indsatser fungerer, og evaluere modeller til at forudsige fremtidige ændringer i klimaet.

"At skabe en direkte registrering af strålingspåvirkning beregnet ud fra observationer vil give os mulighed for at evaluere, hvor godt klimamodeller kan simulere disse påvirkninger, " sagde Gavin Schmidt, direktør for NASAs Goddard Institute of Space Studies (GISS) i New York City. "Dette vil give os mulighed for at foretage mere sikre fremskrivninger om, hvordan klimaet vil ændre sig i fremtiden."