Jordens energibudget er ude af balance - her er hvordan det opvarmer klimaet

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

Energi kan omdannes, 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 til rummet. Balancen mellem den indgående og udgående energi er kendt som Jordens "energibudget."

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

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

Forskere som mig har målt Jordens energibudget siden 1980'erne ved hjælp af instrumenter på satellitter, i luften og oceanerne, og på jorden. Du vil høre mere om disse målinger og Jordens energibudget, når rapporten fra FN's mellemstatslige panel om klimaændringer udkommer den 9. august.

Her er et nærmere kig på, hvordan energi flyder, og hvad energibudgettet fortæller os om, hvordan og hvorfor planeten opvarmes.

Balancerende 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 per kvadratmeter. Alt solskin falder på dagssiden, og tallene er meget højere ved lokale middagstid.

Af disse 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 - omkring en fjerdedel af atmosfæren og resten af ​​planetens overflade. Denne stråling omdannes til termisk energi i jordsystemet. Næsten al denne absorberede energi modsvares af energi, der udsendes tilbage til rummet. En lille rest - 0,6 watt pr. kvadratmeter - akkumuleres som global opvarmning. Det lyder måske ikke af meget, men det hænger sammen.

Atmosfæren absorberer meget energi og udsender den som stråling både ud i rummet og tilbage ned til planetens overflade. Faktisk, Jordens overflade får næsten dobbelt så meget stråling fra atmosfæren, som den får fra direkte solskin. Det er primært fordi solen kun opvarmer overfladen i løbet af dagen, mens den varme atmosfære er deroppe 24/7.

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

Den lille rest mellem indkommende solskin og udgående infrarød skyldes akkumulering 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 tilbage.

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

Hvad betyder det for globale temperaturer?

En fordobling af kuldioxid ville tilføje 3,7 watt varme til hver kvadratmeter af Jorden. Forestil dig gammeldags glødende natlys fordelt hver tredje fod over hele verden, efterladt for evigt.

Med den nuværende emissionshastighed, Drivhusgasniveauerne ville fordobles fra førindustrielle niveauer ved midten af ​​århundredet.

Klimaforskere beregner, at hvis man tilføjer så meget varme til verden, vil det opvarme Jordens klima med omkring 5 grader Fahrenheit (3 C). For at forhindre dette vil det kræve, at forbrænding af fossile brændstoffer erstattes, den førende kilde til drivhusgasemissioner, med andre former for energi.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.