Dünya enerji dengesi, gezegenimizin iklim sistemini anlamak için temel bir konsepttir. Güneşten alınan enerji ile enerji arasındaki dengeye ve enerji uzaya doğru yayılır. Bu denge, Dünya'nın sıcaklıklarını ve yaşamı desteklemek için çok önemlidir. Sistem dengede olduğunda, gezegendeki ortalama sıcaklık sıcaklık nispeten stabil kalır.

Enerji Dengesi Nedir?

Enerji dengesi iki ana bileşeni içerir: enerji girişi ve enerji çıkışı. Giriş öncelikle güneş radyasyonundan gelirken, bu dinamikler, gelen ve giden enerji eşit olduğunda, sistem radiative dengede olup olmadığını belirler.Herhangi bir kalıcı fark, radiative güçlendirici, iklim değişikliği.

Enerji Girişi: Solar Radyasyon

Güneş Dünya için birincil enerji kaynağıdır. Güneş radyasyonu Dünya atmosferine ve yüzeye ulaşır, emilir, yansıtılır veya iletilir.[Bu enerji enerji, enerji dengesine dair kritiktir.) Gezegenin küresel rotasyonu için sadece 340 W /m2 ile ilgili olarak, bu enerjinin toplam ısı geçişi ile ilgili olarak bilinen ve en yüksek seviyedeki ısıtılır.

Absiyon

Güneş enerjisinin önemli bir kısmı Dünya yüzeyi tarafından absorbe edilir, toprak, okyanuslar ve atmosfer. gelen güneş radyasyonunun yaklaşık% 48'i yüzeyde absorbe edilirken, atmosfer daha fazla enerji absorbe edilirken, %29'u uzaya geri yansıtılır.

Yanan

Bazı güneş enerjisi bulutlar tarafından uzaya geri yansıtılır, atmosferik parçacıklar (aerosollar), ve Dünya'nın yüzeyi, özellikle buz ve kar. Bu yansıma, kutupsallık, [Döneysel buz[DüzDÜye Olmayan Okyanuslar, Küresel ortalama albedo yaklaşık 0.29, yani gelen güneş radyasyonunun% 29'u yan yanar. Buz örtüsündeki değişiklikler, bulutluluk veya arazi doğrudan elvezeo ve dolayısıyla enerji dengesini değiştirir. Örneğin, Arctic deniz buzları, karanlık su açığa çıkarıldığında, daha fazla ısınmaya neden olur.

Transim

Güneş enerjisi, absorbe edilmeden veya yansıyan atmosferden de aktarılabilir. Çoğu ultraviyole ve görünür ışık, yüzeye ulaşmak için atmosferden geçer, ancak ozon UV'nin çok fazla ısı ve su buharı yüksek bir güneş ışığı ve ince cirrusu ile daha fazla olanak sağlar.

Enerji Çıktısı: Terrestrial Radyasyon ve Heat Kayıp

Dünya güneş enerjisini absorbe ettiğinde, sonunda bu enerjiyi yüzeysel radyasyon şeklinde uzaya geri döndürür. Bu işlem, Dünya'nın ısısını korumak için gereklidir. Yüzey ve atmosfer, enerjilerini sıcaklığına göre uzun dalga radyasyonu yayıyor, Stefan-Boltzmann yasasının ortalama yüzeyinin ısınıyor.

Uzakdoğu Radyasyon

Dünya, daha düşük atmosferde ısınıyor, bu doğal sera etkisi, Dünya'nın ortalama yüzey ısısını yaklaşık 33 °C'ye kadar soğutuyor, ancak, sera gazı absorbe ediyor ve bu yoldaki bazı radyasyonu tekrarlanıyor.Bu doğal sera etkisi, Dünya'nın ortalama yüzey ısısını yaklaşık 33°C'ye yükseltiyor, bir buzdolabından şu anki 15°C'ye kadar, bu olmadan, mevcut 15°C'ye kadar, bildiğimiz ve kapanan radyasyonun bir kısmını oluşturuyor.

Convection ve Latent Heat

Sıcaklık, Dünya'nın yüzeyinden, okyanuslardan, göllerden ve havadan çıkan hava battılarından dolayı, doğrudan atmosfere doğru enerji akışı sağlar. Buna ek olarak, buharlı ısı hesabı (enerjinin neredeyse tüm ısı flux) okyanuslardan buharlandığında büyük miktarda enerji transferleri ilerlenir.

Downward Longwave Radyasyon

Sera gazları ve bulutlar da yüzeye doğru kızılötesi radyasyon yayıyor - bu işlem aşağı uzun dalga radyasyonu olarak adlandırılır, yüzeyde absorbe edilen enerjiye katkıda bulunur, sera etkisine katkıda bulunur. Daha sıcak, daha nemli bir atmosfer daha aşağı radyasyonu yayıyor, daha fazla iklim duyarlılığında merkezi bir mekanizmadır.

Sera Gazes'in Rolü

Sera gazları Dünya enerji dengesinde önemli bir rol oynarlar. Hedefli kızılötesi radyasyonun bir kısmını tuzağa düşürüyorlar ve böylece gezegeni ısıtıyor. Her gazın da ısıttığı ısıtıcı bir zorlamaya katkısı olduğunu etkiler.En önemli antropojen seraojenik gazlar karbon dioksit, methane, nitrous oksit ve floreinated gazlar da ısıtılıyor.

Karbon Dioksit

Karbon dioksit (CO2) fosil yakıtlardan, yıkımdan ve diğer insan faaliyetlerinden serbest bırakılır. konsantrasyon, bugün 420 ppm'den fazla endüstri öncesi dönemden 420'ye kadar yükseldi. CO2, son derece düşük CO2'nin yaklaşık% 66'sı için sorumlu olan, insan kaynaklı CO2 emisyonlarının yüzde 66'sı, küresel ısınma gazlarının atmosferde kalır.

Methane

Methane (CH4), kömür, petrol ve doğal gazın üretiminde ve taşınması sırasında, hayvan ve diğer tarım uygulamalarından da daha fazla artış göstermektedir. Atmosferik konsantrasyon, pre-endüstriyel zamanlardan beri iki katına çıkmaktadır (yaklaşık 12 yıl) CO2, küresel ısınma potansiyeli yaklaşık 28 kat daha fazladır.

Su Vapor

Su buharı en bol sera gazıdır ve konsantrasyonu Dünya'nın sıcaklığının yükselmesi olarak artar. Bu, doğrudan zorlamadan ziyade bir geri bildirim döngüsü oluşturur.Diğer sera gazının yol açtığı ilk ısıyı daha fazla ısı tutar.

Nitrous Oksit ve Diğer Gazlar

Nitrous oksit (N2O) tarım gübrelerinden ve endüstriyel süreçlerden yayılıyor. Onun ısınma potansiyeli 100 yıldan fazla CO2'nin yaklaşık 265 katıdır ve bu da bir yüzyıldan fazla atmosferde kalır.

Enerji Dengesini Etkileyen Faktörler

Dünya enerji dengesini etkiler, doğal süreçler ve insan faaliyetleri dahil. Bu faktörleri anlamak iklim ve hava modellerinde değişiklikleri tahmin etmeye yardımcı olur.Sürücü zorlamalara (bu değişimi net radyasyona yol açan) ve geri bildirimlere (daha basit bir şekilde) yol açabilirler.

Albedo Etkisi

Dünya yüzeyinin yansımaları, bazı bölgelerden daha fazla enerji absorbe edildiğine etkiler, ışık yüzeyleri onu yansıtıyor. Arazide yer alan değişiklikler, tarım veya şehirleşmenin bölgesel ve küresel albedo'yu değiştirebilir, örneğin, ormanı ekin çemberlerine dönüştürmek, kar örtüsüne bağlı olarak diğerlerinden daha fazla enerji harcar.

Bulut Kapak

Bulutlar güneş radyasyonu (cooling effect) ve tuzak ısısını (zarar etkisi), hem enerji girişi hem de çıktısını etkileyebilir. Enerji dengesindeki bulutların net etkisi genel olarak hafif bir soğutmadır, ancak bu, düşük dalga yansımaları ve uzun dalga tuzakları arasındaki hassas bir dengenin sonucudur.[Dönüşük bulutlar gibi).

İnsan Faaliyetleri

Kentselizasyon, yıkım ve kirlilik, arazi kullanımını ve artan sera gazı emisyonlarını değiştirerek doğal enerji dengesini değiştirir. Kentsel ısı adaları, karanlık, ısı kaynaklı yüzeylerle birlikte yerel sıcaklıklar geliştirir ve ısı-absorbing malzemeleri. Aerosols endüstriyel emisyonlar ve biyokütle yanmak, iklimi serinleyebilir veya ısıyı ısıtabilir (kara karbon absorbsiyonları da ısıtır).

Doğal Forcings

Volcanic patlamalar stratosphere'ya sulfurtoksit enjekte eder, sulfate aerosoller oluşturur ve 1991'de Pinatubo Dağı gibi, yaklaşık 0,5 °C'ye kadar küresel sıcaklıklar azalır. Güneş lekeleri, enerji dengesini etkiler, ancak büyüklüğü küçük (yaklaşık 0.1 W/m2) antropojenik zorlamalara kıyasla (yaklaşık 2.8 W/m2 ile 1750'den bu yana).

Dünya Enerji Imbalance

Gezegenin enerji dengesinin bir setini gerektirdiğini tahmin edin. NASA'nın Bulutları ve Dünya'nın Diril Enerji Sistemi (CERES) atmosferin en üst kısmındaki radyasyonu ölçüyor ve Argo yüzlerden gelen ısı içerik ölçümlerini gösteriyor ki, sera gazının yarattığı aşırı enerjinin %90'ı okyanuslara ısıtılıyor.

Enerji Imbalance'in Sonuçları

Dünya enerjisinde bir dengesizlik, iklim değişikliği, aşırı hava olayları ve ekosistemlerde değişimleri dahil olmak üzere önemli sonuçlara yol açabilir.Son birkaç on yılda kalıcı net enerji kazanılabilir etkiler üretti.

Küresel Isınma

Artan sera gazı emisyonlarını atmosferde kapanan ısıya yol açıyor, küresel sıcaklıklar yükseltiyor. Küresel ortalama yüzey sıcaklığı 19. yüzyılın sonlarında yaklaşık 1.2°C'ye yükseldi. Devamlı emisyonlar sıcaklıkları yüksek oranda, 1.5°C'nin 4°C'ye projeksiyonları ile 2100'e kadar azaltacak. Bu ısınma üniformalı - kutup amplifikasyonu olarak bilinen küresel ortalamadan birkaç kat daha hızlı ısıtılıyor.

Aşırı Hava

Enerji dengesindeki değişiklikler daha sık ve şiddetli hava olaylarıyla sonuçlanabilir, çünkü kasırgalar, kuraklıklar ve sel dengesizlikler daha sıcak hava olayları ve selfiğe neden olan daha yoğun yağışlar ve su kaydırakları için daha fazla enerji sağlayabilir.Aynı zamanda, artan buharlaşma zaten su en yüksek seviyedeki kuraklıklar kötüleştirebilir.

Ekosistemlere Etkisi

Alternatif sıcaklıklar ve hava modelleri habitatları bozabilir ve biyoçeşitliliği tehdit edebilir. Okyanus ısı dalgası tarafından yönlendirilen Coral, dünya çapındaki kayalık ekosistemlerine zarar verdi.Dünyada yaşam devam eden temel çevresel koşulları doğrudan etkiler.

İklim Bilimi ve Politikası için Implikasyonlar

Dünya enerji dengesini anlamak, iklim değişikliği ve etkilerini ele almak için önemlidir. Enerji girişi ve çıktı dinamiklerini tanımakla birlikte, gelecekteki iklim senaryolarını tahmin edebilir ve olumsuz etkileri azaltmak için stratejiler uygulayabiliriz.Bilim temiz: Enerji kirliliğini azaltmak için dengeyi azaltın (reforya, toprak yönetimini) ve karbon yakalama ve depolama gibi teknolojileri geliştirmek. Ayrıca, küresel izleme ağları, enerji bütçesini düzeltmeye devam etmeli ve raporlamaya devam etmelidir.