תפקיד הקרינה השמש במערכות אקלים

מערכת האקלים של כדור הארץ היא רשת מורכבת, מקושרת של תהליכים פיזיים, כימיים וביולוגיים.בין הגורמים המיובאים המשפיעים על המערכת, קרינה סולארית היא מקור האנרגיה הבסיסית שמניעה כמעט את כל הדינמיקה של האקלים, ללא האנרגיה של השמש, כדור הארץ יהיה כדור הארץ קפוא, ללא חיים, הבנת תפקיד הקרינה הסולארית אינו רק תרגיל אקדמי; חיוני לתפיסת איך מערכות אקלים גיאולוגיות, איך הן משתנות עם מחזור קריטי של קרינה, ותפקודומטריד, ומערכת יחסים אנושית, ותגובה, עם מחזור חיים, עם מחזור זה, ומערכת השמש, ומערכת השמש, הוא לא רק קרינת השמש, הוא משפיע על פני השטח.

מהו קרינת השמש?

קרינה השמש היא האנרגיה האלקטרומגנטית הנפלטת מהשמש כתוצאה מתגובה של היתוך גרעיני בליבתה.אנרגיה זו עוברת דרך מחזורי החלל במהירות האור, ומגיעה לכדור הארץ כ-8.3 דקות לאחר שעזבה את פני השמש המתקבלים.ספקטרום הקרינה השמש משתרע על פני כדור הארץ במרחק של כ- 0.1 מטר (טרמילא סגול) ממרחקים של קרינת השמש (מרחקים) בטווח הקצר של 0.

האווירה של כדור הארץ סופגת באופן סלקטיבי ומתפזרת אורכי גל שונים של קרינה סולארית.לדוגמה, האוזון בסטרטוספרה סופג את רוב הקרינה אולטרה סגולה מזיקה ו אולטרה סגולה-C, בעוד שחוס מים ופחמן דו תחמוצת הפחמן סופגים קרינה אינפרא אדום.הקרינה שנותרה מגיעה לפני השטח, שם היא נספגת או משתקפת.

סוגים של קרינה סולארית

סיווג קרינה סולארית כפי שהיא אינטראקציה עם האווירה והמשטח של כדור הארץ חיוני להבנת תקציבי אנרגיה ומודלים אקלים.

קרינה השמש ישירה

קרינה סולארית ישירה מורכבת מאור השמש שעוברת מהשמש אל פני כדור הארץ מבלי להיות מפוזר או נספג על ידי כובשים אטמוספריים.זהו המרכיב האחראי לצללים חדים והחום העז מורגש ביום בהיר.כמות הקרינה הישירה המגיעה למקום תלויה בגובה השמש (מעל האופק), אורך הנתיב האטמוספרי והריכוז של חלקיקים עירוניים עם זיהום אווירי גבוה, ניתן להפחית באופן משמעותי את הגובה של השמש (מעל האופק), את אורך הנתיב האטמוספרי, ואת ריכוז הפיזור של חלקיקים עירוניים עם זיהום אווירי גבוה.

קרינה סולארית

קרינה סולארית דיפוזה היא אור השמש מפוזרת על ידי מולקולות, אווירוסולים, ו טיפות ענן באווירה לפני שמגיעה לקרקע. ריילי פיזור על ידי מולקולות אוויר מעדיף באופן זמני לפזר אורכי גל קצרים יותר (אור כחול), נותן השמים את הצבע האופייני שלו. יחד עם Mie פיזור על ידי חלקיקים גדולים יותר, תהליך זה יוצר מרכיב דיפוזה המספק תאורה אפילו בצל על פני ימים, דיפוזה של קרינה זה עדיין חסום על ידי אור השמש.

קרינה סולארית

קרינה סולארית הרהורים מתייחסת לשמש כי הוא מקפץ בחזרה מן פני האדמה או מעננים ללא נספג.השבריר של קרינה סולארית נכנסת משתקפת על ידי משטח ידוע בשם albedo. Surfaces עם albedo גבוה, כגון שלג טרי (אלרד עד 0.9) וקרח לבן, משקפים את רוב קרינה מתקרבת יותר, כמו יערות ואוקיינוסים, יש נמוך אלבטן (כמו קרינת מים עמוקה) וגרם לאטמוספירה של מים עמוקים ביותר.

יחד, שלושת המרכיבים הללו – עקפים, מפזימים ומשתקפים – קובעים את הקרינה הסולארית הנקיה שנספגת על ידי פני האדמה והאטמוספירה, שהיא הנהג העיקרי של מזג האוויר והאקלים.

חשיבות הקרינה השמש במערכות אקלים

קרינה השמש משמשת כמנוע של מערכת האקלים, חשיבותה יכולה להישבר למספר פונקציות מפתח:

מקור אנרגיה ראשוני

מערכת האקלים של כדור הארץ היא מערכת פתוחה שמקבלת אנרגיה כל הזמן מהשמש. כ-30% מהקרינה הסולארית הנכנסת משתקפת חזרה לחלל על ידי עננים, אווירוסולים, והמשטח 70% הנותרים נספגים על ידי האווירה (20%) והמשטח (50%) זה נספג אנרגיה אטמוספירת ואוקיאנוסית.ללא חימום סולארי, לא יהיו רוחות, לא זרמים, ולא משקעים של מים, אלא גם ממחזור מים ואווירה, מים זורמים.

תקנות טמפרטורה

כמות הקרינה הסולארית שהתקבלה במיקום מסוים משפיעה ישירות על הטמפרטורה שלה.המשווה מקבל אור שמש אינטנסיבי וממוקד יותר מאשר הקוטבים, המוביל לטמפרטורה ⁇ . ⁇ זה הוא הנהג הבסיסי של רוחות גלובליות וזרמים באוקיינוס, אשר מפיץ מחדש חום מן הטרופיים לעבר הקטבים.

תמונותסינתזה וביוספירה

קרינה סולארית היא מקור האנרגיה של פוטוסינתזה, התהליך שבו צמחים, אצות, ו cyanobacteria להמיר פחמן דו חמצני מים חומר אורגני וחמצן.תהליך זה הוא הבסיס של כמעט כל אתרי מזון יבשתיים ואקוטיים. הביוספררה, בתורו, השפעות אקלים באמצעות רכיבה על פחמן, על פני השטח שינויים (למשל יערות, לעומת דשא), ופליטות של פחמן מגנטיים, ובכך שינויים פחמן-אוויריים, או מחזורי פחמן-אוויריים מושרה, משפיעים על פני כדור הארץ, או על פני כדור הארץ, או על פני כדור הארץ, או על שינויים.

קרינה סולארית ואפקט גרינהאוס

אפקט החממה הוא תהליך טבעי שמחזיק את פני כדור הארץ סביב 3 ° C חם יותר מאשר זה יהיה ללא אווירה. קרינת השמש ממלא תפקיד מרכזי בתהליך זה.הקרינה הסולארית קצר גלית עובר דרך האווירה יחסית לא מופרכת והוא נספג על ידי פני השטח.המשטח פולט קרינה אינפרא אדום ארוך גלית.

עם זאת, פעילות אנושית הגדילה משמעותית את ריכוז גזי החממה מאז המהפכה התעשייתית, שיפור אפקט החממה הטבעי.אפקט זה משופר הוא הנהג העיקרי של התחממות כדור הארץ המודרנית, בעוד בטווח הטבעי של עמידות לקרינה סולארית יש השפעה ניכרת על האקלים, ה- IPCC סיכם כי ההתחממות מאז אמצע המאה ה-20 היא מאוד בשל עלייה של אדם בשל גזי חממה, לא שינויים בתפוקה השמש.

גזים ירוקים

פחמן די-חמצני (CO2)

פחמן דו חמצני הוא גז החממה האנתרוגני החשוב ביותר.מקורות טבעיים כוללים נשימה, התפרצויות געשיות, ופירוק פעילות אנושית - במיוחד שריפת דלקים מאובנים, מחיקה, ותהליכים תעשייתיים כמו ייצור מלט - גייסו ריכוזים אטמוספריים CO2 מרמות טרום-תעשייתיים של כ-280 חלקים למיליון (p) ליותר מ-420m כיום CO2, מההשפעה של מזג האווירית שלה במשך מאות שנים.

מתאן (CH-4)

מתאן הוא מעל 25 פעמים יותר חזק גז חממה מאשר CO2 במשך תקופה של 100 שנים, אם כי יש לו חיים אטמוספיריים קצרים יותר (כ 12 שנים) מקורות מרכזיים כוללים רטובות, עיכול בעלי חיים (תרסה פנימית), גידול אורז, מיצוי דלק מאובנים, וריכוזי אדמה.מאטאן יש יותר מאשר כפול מאז הזמנים לפני התעשייה.

Nitrous Oxide (N2O)

תחמוצת ניטרי היא בערך 300 פעמים יותר חזקה מ CO2 ונשארת באווירה במשך יותר מ -100 שנים. זה שוחרר בעיקר מפרינים חקלאיים, ממחווה בעלי חיים, תהליכים תעשייתיים כגון ייצור חומצה חנקנית, ובעירה של דלקים מאובנים וביומסה. N2O הוא גם חומר הפחתת האוזון הדומיננטי הנפלט כיום.

הממשק בין קרינה סולארית לבין גזי חממה אלה מורכב.לדוגמה, כאשר כדור הארץ חם, יותר מים פנוי נכנס לאטמוספירה (שוב חזק), ודפוסי ענן משתנים, אשר בתורם משנה את כמות הקרינה הסולארית שמשתקף או נספג.

אפשרויות לקרינת השמש

קרינה סולארית שמגיעה לכדור הארץ אינה קבועה לאורך זמן.ריאציות טבעיות מתרחשות במספר רב של לוחות זמנים, מ דקות עד אלפי שנים, וריאציות אלה משפיעות על האקלים.חשוב להבחין בין שינויים במקריות סולרית (התפוקה של השמש) ושינויים בהפצה של אנרגיה זו על כדור הארץ עקב גורמים מקיפים ואטמוספירה.

מחזור השמש

השמש עוברת מחזור של 11 שנים של פעילות, המסומן על ידי שינויים במספר כתמי השמש, התפרצויות סולאריות, ואת ההזרקות ההמוניות הכליליות. במהלך מקסימום השמש, השמש פולטת מעט יותר אנרגיה (על ידי 0.1%) מאשר במהלך המינימום הסולארי.בעוד שווריאציה זו היא קטנה, ניתן לזהות גם על ידי האוזון ואינטראקציות UV בסטרטוספרה, המוביל להשפעות אזוריות כגון מחזורי) ו-Strassonapertre (R) בשנים האחרונות, גם על פני מחזורי זמן (Gpertretretexastrelladstrosungsungsungstrosungsungsungsulf), גם על ידי מחזורי) ו- 90 שנים (המחזור ארוך (מחץ ארוך (מעגלות) על ידי מחזורי) על ידי מחזורים) על ידי מחזורי) ו-R) על ידי מחזורי זמן ארוך (מחץ ארוך (אך בשנים האחרונות, עם זאת כבר למעלה מ- 90 שנים, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, למרות שחלפות) ו- 90 שנים, עם זאת, עם זאת, גם על ידי מחזורי ההתחממות ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח ארוך טווח של התחממות

אורביטאלציה של כדור הארץ (Milankovich Cycles)

על פני זמן של עשרות עד מאות אלפי שנים, שינויים במסלול כדור הארץ ונטייה אקסקלית משנים את כמות ההתפלגות של קרינה סולארית שהתקבלו בקווי הרוח השונים. אקסצנטריות (צורת מסלול כדור הארץ) משתנה עם תקופה של כ-100,000 שנים; אובליות (נטייה אקסקלית) במחזורי קרח שונים; וקדמה (נהרסת הציר) יש 19,000 שנים לפני הספירה לאחור, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 שנים, 000 קדמיות הקרח) ב- 11.

תנאי אטמוספיר

האווירה אינה סטטית.התפרצויות וולקניות מזרקות כמויות עצומות של דו תחמוצת גופר לתוך הסטרטוספרה, שם היא יוצרת sulfate aerosols כי לפזר קרינה סולארית מתקרבת לחלל. התפרצויות גדולות, כגון הר פינטובו בשנת 1991, גרמו קירור גלובלי עצום למשך שנה עד שנתיים.

השפעת קרינה סולארית על דפוסי מזג אוויר

קרינה השמש היא הנהג האולטימטיבי של תופעות מזג אוויר.התחממות שונה של פני כדור הארץ - עקב קווי הרוח, העונה, פני השטח, כיסוי ענן - יוצר ⁇ לחץ הגורם רוחות. רוחות אלה תחבורה חום, לחות, ומומנטום סביב העולם, ויצרו את דפוסי מזג האוויר הדינמיים שאנו חווים.

טמפרטורה

מחזור הטמפרטורה החריף מונע על ידי סיבוב יומי של כדור הארץ. במהלך אור היום, קרינה השמש מחמם את פני השטח; בלילה, פני השטח קרירים על ידי פולט קרינה אינפרא אדום. גודל התנודות תלוי בגורמים כגון רוחב, עונות, לחות אדמה, כיסוי ענן. במדברים, טווחי טמפרטורה גדולים גדול גדול גדול להתרחש כי אוויר יבש והשמיים ברורים מאפשרים חימום אינטנסיביים ויומיים קשים בלילה חזק, קירור, מלכודות מים.

דפוסים קדם

אנרגיה סולארית שמניעה evaporation.אוויר חם יכול להחזיק יותר מים פנוי מאשר אוויר קר, כך אזורים עם קרינה סולארית בשפע ולחות (כמו האוקיינוסים טרופיים) חווים שיעורי evaporation גבוה.כאשר האוויר חם ולח עולה וקרקרים, מים vapor condens לתוך עננים ומשקעים. אזור קונפור טרופי (ITCZ), שבו רוחות קרב ליד רכס אוויר חם, 000 חם, כולל השמש רטובה צפון הים, כולל השמש רטובה, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חם, 000, 000 חם, 000 חם, 000, 000 חם, 000 חם, 000, 000, 000 חם, 000, 000, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000, 000, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000, 000 חם, 000, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000 חם, 000, 000 חם, 000, 000 חם, 000 חם, 000, 000, 000, 000, 000 אוויר חם, 000, 000, 000, 000, 000 ירכיים אוויר חם, 000, 000, 000, 000 ירכיים אוויר חם, 000

Wind Patterns

החימום הבלתי שוויוני של פני כדור הארץ מייצר תאים חשמליים בקנה מידה גדול של מחזור הדם האטמוספריים.המחזור האדלי, המונע על ידי חימום סולארי אינטנסיבי בקו המשווה, תכונות אוויר עולה, זרימת הקוטב, אוויר שוקע בתוך תת-טרופיים, ואוויר משווה של רוחות אוויריות באזור, כולל תבניות טרופיות, ויוצרות רוחות אוויריות בינוניות, כולל סערות רוח קרות וטמפרטורות אוויריות, כולל טמפרטורות חום קיצוניות וטמפרטורות קרות.

קרינה סולארית ושינויי אקלים

הבנת התפקיד של קרינה סולארית בהקשר של שינויי אקלים אנתרוגניים היא חיונית, בעוד שגמישות סולארית השפיעה על האקלים העבר, מגמת ההתחממות המודרנית אינה יכולה להיות מיוחסת לשמש. מדידות לוויין מאז 1978 לא מראה מגמה ארוכת טווח בפריפריה הסולארית הכוללת שיכולה להסביר את ההתחממות הנצפית במהלך 50 השנים האחרונות.

עם זאת, קרינה סולארית אינה פסיבית בסיפור זה.התחממות גלובלית משנה את אלבדו של כדור הארץ דרך התכה של קרח ושלג, חשיפת משטחים כהים שספגו יותר קרינה סולארית – לולאה משוב חיובי המכונה משוב על קרקעי קרח, באופן דומה, שינויים בכיסוי ענן וסוג יכולים להמחיש או לחמם בהתאם לגבהים, למחקר אופטי, ולתכונות מיקרופיזיות של עננים סולאריים (SRM) כמטרה מרכזית של קרינה לא פשוטה, כמו התחממות סולרית, היא מטרה להפחתה מרכזית של התחממות סולרית של התחממות כדור הארץ, בעוד שגורמת לקרינה סולרית (S) היא התחממות מרכזית של התחממות כדור הארץ, בעוד שגורמת להפחתה מרכזית של התחממות כדור הארץ, או התחממות כדור הארץ, או להפחתה מרכזית של התחממות סולרית, או להפחתה מרכזית של התחממות כדור הארץ, אם היא מטרה התחממות כדור הארץ, או התחממות סולרית, אם היא התחממות סולרית, אם היא התחממות סולרית, או התחממות סולרית, אם היא מטרה, אם היא התחממות כדור הארץ, אם היא התחממות כדור הארץ, אם היא התחממות כדור הארץ, או התחממות כדור הארץ, אם היא התחממות כדור הארץ, אם היא התחממות כדור הארץ, או לח

אסטרטגיות מייגציה

צמצום הרשאות

הדרך הישירה ביותר לטפל בשינויי האקלים הנגרמים על ידי האדם היא להפחית את פליטת גזי החממה.עבור מקורות אנרגיה מתחדשת כמו אנרגיית השמש וכוח הרוח להפחית את ההסתמכות על דלקים מאובנים.אנרגיה סולארית עצמה היא ניצול ישיר של קרינה סולארית, עקיפה את מחזור הפחמן לחלוטין. אמצעים אחרים כוללים כלי רכב חשמליים, יעילות אנרגיה, שינויים בפרקטיקה חקלאית כדי לקצץ את פליטות תחמוצת מתאן וחנקן.

אנרגיה מתחדשת

שיפור היעילות של מבנים, תחבורה ותעשייה מפחיתה את הביקוש לאנרגיה הכוללת, מה שהופך את זה קל יותר לענות על הביקוש עם מקורות נקיים. טכנולוגיות רשת חכמה, בידוד טוב יותר, תאורה LED, ומכשירים יעילים גבוהים הם כולם פתרונות מוכחים.יעילות אנרגיה גם להפחית את אפקט האי החום העירוני, אשר מונע חלקית על ידי שינויים ספיגה של קרינה סולארית בערים.

קידום לכידת פחמן

שיטות של פליטת פחמן טבעי וטכנולוגיית יכולות להסיר CO2 מהאווירה. Reforestation ו afforestation להגדיל את ספיגת קרינה סולארית על ידי צמחים עבור פוטוסינתזה, ביעילות אחסון פחמן ביומסה וקרקעות. Soil נהלי ניהול, כגון חקלאות ללא till, גם לשפר את אחסון האוויר הישיר וטכנולוגיות אחסון פחמן מפותחים כדי להאיץ את התהליך הזה.

קרינה השמש

המדידה של קרינה סולארית חיונית למדע האקלים, תחזית מזג האוויר, ותכנון אנרגיה מתחדשת (כלי מידע כגון pyranometers למדוד את הקרינה הסולארית העולמית (סכום ישיר ותמציתי) על פני השטח האופקי, בעוד pyrheliometers למדוד את הקריטריונים הרגילים הישירים של סימולציה אווירית (NAF) ו- NASA {\displaystyle ALT2 (O) ללא תצפיות אוויריות ולוויינים, כמו קרינת השמש (O) ו-Aphicial) ו-Aphi) של תצפיות אלה, כמו תצפיות כגון מנגנונים אלה של קרינת אוויריותקדיונים וסוכנויות אבטחה אוויריותקימיותקימיות וסוכנויות אבטחה אוויריות וסוכנויות אבטחה כגון קרינת אוויריות וסוכנויות אבטחה אוויריות ו-NAF) קרינת אוויריותקטיקה (OL) פילוסופיות (OL) סימולציות אוויריות וטכנולוגיות אוויריות (OL) סימולציות אוויריות (OL) סימולציות אוויריות) ללא ספק אוויריות (OL) סימולציות אוויריות (OL) סימולציות אוויריות (OL) סימולציות אוויריות) סימולציות אוויריות) סימולציות אוויריות) סימולציות אוויריות וטכנולוגיות

Albedo ו- Surface Feedbacks

פני האדמה אלבדו הוא גורם דינמי המסדיר כמה קרינה סולארית נספגת. Snow וקרח יש albedo גבוה, המשקפת עד 90% מאור השמש הנכנסים, כמו עלייה בטמפרטורות גלובליות, גלי קרח וקרח ים, הפחתת שטח פני השטח עם אמבט גבוה, אך זה חושף מים כהים או אדמה, אשר סופג יותר קרינה סולארית ומוביל להתחממות נוספת.

מסקנה

קרינה סולארית היא הדם של מערכת האקלים של כדור הארץ.זה מספק את האנרגיה שמניעה זרימת אטמוספרית ואוקיאנוסית, שולטת בדפוסי טמפרטורה, מעצמה את המחזור ההידרולוגי, ומקיימת חיים באמצעות פוטוסינתזה.הגמישות של קרינה סולארית, ממחזורי שמש קצרים ועד לדגמי אקלים ארוכי טווח, צורות אקלים בטווח רחב של טמפרטורות.