Güneş radyasyonu, Dünya'nın iklim sistemini yönlendiren birincil enerji kaynağıdır. Her hava modeli, okyanus akımı ve biyolojik süreç sonunda Güneş'ten gelen enerji akışına bağlıdır. Bu makale, güneş radyasyonu ve doğrudan etkileri nasıl Dünya'nın sıcaklığı ve iklim ile nasıl etkileşime girer ve arazi yüzeyleri temeldir.

Güneş Radyasyonunun Temelleri

Solar Energy

Güneş elektromanyetik spektrumda enerji yayıyor, yüksek enerjili gamma ışınlarından uzun dalga uzun dalgalara kadar, ancak Dünya'nın yüzeyine ulaşan enerjinin büyük çoğunluğu üç geniş kategoriye giriyor: UV ([DÜT:0)UVT: [Dönetici: 0,0) fotosentezin birincil sürücüsüdür.

Güneş radyasyonu, Güneş'in çekirdeğindeki nükleer iyon reaksiyonları tarafından üretilir, hidrojen atomlarının helium'a döküldüğü yer, muazzam miktarda enerji salıverir ve Dünya'ya 150 milyon kilometre seyahat etmek için yaklaşık sekiz dakika sürer.

Güneş Sürekli

Güneş sürekliliği, Güneş ışınlarını oluşturan ortalama güneş elektromanyetik radyasyonu (solasyon) miktarı, insan zaman ölçeğinde oldukça stabil olmasına rağmen, Güneş'in 11 yıllık aktivite döngüsü ile ve uzun vadeli değişikliklerle (Milankovitch döngüleri) değerlerine göre değişir.

[FONT:0]Dönemli referans: [Dönem:2]NASA Dünya Gözlemevi – Dünya Enerji Dengesi).

Insolation and Its Dağıtım

Insolation – verilen bir alana ulaşan güneş radyasyonu miktarı – günlük, ve mevsimsel olarak değişir. Çünkü Dünya atmosferik koşullara (bulunmalar, aerosollere, su buharına) daha doğrudan (yüksek açı) ulaşır. Bu eşitsiz dağıtım, küresel sıcaklık gradyanlarının ve atmosferik dolaşımın temel sürücüsüdür.

Dünya Enerji Bütçesi: Güneş Radyasyon Gezegeni Nasıl ısıtılır

Güneş Radyasyonu

1361 W/m2 atmosferin en tepesinde, yaklaşık% 30 bulutlar, atmosferik parçacıklar ve parlak yüzeyler (albedo) Diğer% 20, atmosfer tarafından absorbe edilir, öncelikle ozon tarafından ve bulutlar.

Fotorasyon ve Sera Etkisi

Dünya yüzeyi, güneş radyasyonu tarafından ısındı, kızılötesi radyasyon şeklinde enerji yayıyor. Ancak, tüm bu IR'nin doğrudan uzaya kaçmasına izin verilmiyor. Sera Gazları - özellikle su buharı (H2O), karbon dioksit (CO2), methane (CH4), ve nitrous oksit (N2O) – id hidroksit - yüzeye doğru geri dönmek gibi tüm yönlerde akıp gidiyor.

İnsan faaliyetleri CO2, CH4 ve N2O'nun konsantrasyonlarını önemli ölçüde artırdı ve küresel ısınmaya yol açtı. Bu sürecin fiziği iyi anlaşılmış ve on yıllardır uydu ve zemin bazlı ölçümler ile doğrulanmıştır.

[FONT:0)Dönem:[Dönemli:[Dönemli)

Enerji Bütçe Dengesi

istikrarlı bir iklimde, Dünya sistemi tarafından absorbe edilen güneş enerjisi miktarı, uzaya yayılan kızılötesi enerji miktarına eşittir. Herhangi bir dengesizlik - güneş çıkışında değişiklikler nedeniyle, albedo veya sera gazı konsantrasyonları - iklimi yeni bir dengeye doğru yönlendirir.

Albedo: Yüzey Tipi Sıcaklıklarını Nasıl Etkiler

Albedo, bir yüzey tarafından yansıyan gelen gelen gelen güneş radyasyonunun bir kısmıdır. 0 (mükemmel emer, e.g., kara asfalt) ve 1 (mükemmel reflektör, e.g., taze kar). Dünya üzerindeki farklı yüzeyler yerel ve küresel sıcaklıklara doğrudan etki eden farklı albedoslar vardır.

Surface Type Typical Albedo Effect on Temperature
Fresh snow 0.80–0.90 Cools the surface by reflecting most incoming energy
Ice (e.g., sea ice) 0.50–0.70 Moderate cooling effect
Desert sand 0.30–0.45 Warms because much energy is absorbed
Forest (coniferous) 0.08–0.15 Low albedo; absorbs most solar energy
Open ocean 0.06–0.10 Very low albedo; absorbs heat strongly
Urban surfaces (asphalt, roofs) 0.05–0.20 Low albedo contributes to urban heat islands

Buz-Albedo Feedback

En önemli iklim geri bildirim döngülerinden biri kar ve buz içerir. sıcaklıklar yükselirken, buz erimeleri, koyu toprak veya okyanusu açığa çıkarır. Daha karanlık yüzey daha fazla güneş radyasyonu absorbe eder, daha fazla buz yağdırır - olumlu bir geri bildirim.Bu mekanizma kutup bölgelerindeki ısıyı kolaylaştırır, kutuplaşma olarak bilinen fenomene yol açar. Örneğin, küresel ortalama olarak iki kat daha ısıtmıştır.

Deforestation ve Land-Use Change

Arazi kapağını değiştiren insan faaliyetleri, albedo ve yerel sıcaklık üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Deforestation, özellikle tropikal bölgelerde, karanlık, karmaşık ormanları hafif ek alanları veya geçmiş kapaklarla değiştirir.Bu değişiklik net etki, s:0) albedo, ancak birçok bölgede, yüzeyin serinleştirilmesini bekleyebilir.

Mevsim ve Latitudinal Variations: İklim Bölgesi Neden Var

Axial Tilt ve Seasons

Dünya'nın eksenleri yörünge düzlemine yaklaşık 23.5°'lik bir düzleme kadar eğimli. Bu eğim, gelecek güneş radyasyonunun tüm yıl boyunca Güneş'in yörüngesine, Güneş'e doğru eğimli ve daha uzun bir süre boyunca meydana gelen güneş enerjisinin ışığının yükselmesine neden oluyor.

Mevsimlik değişimin büyüklüğü enleme bağlıdır. Yakın zamanda, Çin, kutup bölgelerinde, aşırı eğim yaz ve 24 saat karanlığında, geniş sıcaklık dalgalanmalarına yol açan 24 saat ışığıdır.

İklim Bölgesi

Enlemlerdeki güneş radyasyonunun eşit dağılımı farklı iklim bölgeleri oluşturur:

  • [FONT=0]Tropical zone[[Dönetici: 1 ) (180-23.5°): Yüksek insolasyon yılı boyunca; sıcak sıcaklıklar (ortalama >18°C); Intertropical Convergence Bölgesi yakınlarında yüksek yağışlar.
  • [FONT=0)Subtropical bölgesi [[Döntgen: 23.5°-35°): Yüksek baskı kemerleri; açık gök; arid veya yarı-yaş koşulları (örneğin, Sahara, Arap Çölü).
  • [FONT=0]Temperyalist bölge[[[DÜDÜ: 5/55 °-55°): Güçlü mevsimsel varyasyonla telafi; karışık yağış; dünyanın nüfusun çoğu için ev.
  • [FONT=0)Polar bölgesi[[DÜDÜT:1) (66.5°-90°): Çok düşük insolasyon; soğuk, kuru hava; buz ve tundra bitkisi.

İklim sınıflandırma sistemleri (örneğin, Köppen-Geiger) en sonunda güneş radyasyonunun spatiotemporal deseninden elde edilen sıcaklık ve yağış eşlerini kullanır.

Güneş Variability ve İklim Üzerindeki Etkileri

Sunspot Cycles ve Total Solar Irradiance

Güneşin çıkışı mükemmel bir şekilde sabit değildir. 11 yıllık bir döngü boyunca, Güneş'in aktivitesi - güneş lekeleri sayarak ölçülmektedir - güneş ışığı altında, Güneş güneş döngüsü ile ilgili korelasyonlar ortaya çıktı.

Maunder Asgari (1645 ve 1715) arasındaki çok düşük güneş lekeleri, daha serin küresel sıcaklıklarla (küçük Buz Çağı) çakıştı. Ancak, bu dönemde güneş kuvvetlendirmesi büyüklüğü sadece 0.2 W /m2 ile tahmin edilir, şu an an an an an an an an an an an an an antropojenik güçlendi +2.7 W/m2 (IPCC AR6).

[FONT:0)Dönem:[Dönemli: [Dönemli:0]Dönemli:[Dönemli:[Dönemli)

Orbital (Milankovitch) Çevrimler

On binlerce yıldan fazla bir süre boyunca, Dünya'nın yörünge değişiklikleri üç parametrede değişir: eksantriklik (gözlü yörünge), obliquity (küphesiz eğim), ve önkoşul (kadınlar) Bu döngüler, Milutin Milankovitch tarafından ilk olarak hesaplanan, özellikle de yüksek çözünürlükte olan güneş radyasyonunun dağılımı ve miktarı.

İnsan Güneş Radyasyonuna ve İklime Etkileri

Sera Gaz Emisyonları

Dünya enerji bütçesi üzerindeki en önemli insan etkisi, sera gazlarının artmasıdır. Sanayi Devriminden bu yana CO2 konsantrasyonları 420 ppm'ye kadar yükseldi,% 50 artış. Methane AR6), güneş çıkışından gelen küçük doğal varyasyonları azaltır.

Aerosols ve Kirlilik

İnsan kaynaklı aerosoller (sulfate, kara karbon, toz) hem soğutma hem de ısınma etkileri vardır. Sulfate aerosoller gelen güneş radyasyonu (sikroki) yansıtıyor ve bazı gaz ısıtma etkilerini kısaltmak için "bulutsal bir karbon (soot) ısıtıyor.

Yüzey Değişikliği

Elbedo'nun altında tartışıldığı gibi, arazi kullanımı değişiklikleri, güneş radyasyonunun ne kadar absorbe edildiği veya yansıtıldığı konusunda değiştirir. Urbanization, tarım ve deforestation yerel enerji dengelerini değiştirir ve yağış modelleri de dahil olmak üzere bölgesel iklimi etkileyebilir.

[FONT:0)Dönemli referans: [Dönemli:2)ICC Altıncı Değerlendirme Raporu - Çalışma Grubu I).

Geri bildirim Mechanisms That Amplify or Dampen Climate Change

Su Vapor Feedback

Su buharı en bol sera gazıdır. atmosfer sıcaklar olarak, su buharı artışları (Clausius-Clapeyron ilişkisi) daha fazla su buharı daha fazla kızılötesi radyasyonu, daha fazla ısınma gezegen - güçlü bir olumlu geri bildirim.Bu çiftler sadece CO2'den ısınır.

Bulut Geri Bildirim Bulut

Bulutlar ikili bir role sahiptir: gelen güneş radyasyonu (soğuk) yansıtıyorlar, ancak aynı zamanda bulut geri bildiriminin pozitif veya negatif olduğunu da iklim duyarlılığında en büyük belirsizlik kaynağı olarak öne sürüyorlar.

Buz-Albedo Geribildirim (görüldü)

Daha şimdiden tarif edilen, bu, kriosphere-rich bölgelerinde ısınmayı hızlandıran açık bir olumlu geri bildirimlerdir.

Karbon Döngüsü Geri Dönüşümleri

Isınmafrost ve topraklarda karbonu salıverebilir, daha fazla CO2 ve mehaneyi atmosfere ekleyebilir - başka olumlu geri bildirimler. Bu geri bildirimler daha fazla ısınmayı sınırlamak için gerekli hale getirir.

İklim Modelleri ve Future Projections için Implications

İklim Modelleri içinde Güneş Radyasyonu Simulating Solar Radyasyon

Genel dolaşım modelleri (GCMs) ve Dünya sistemi modelleri (ESMs), güneş radyasyonunun ve bulutlarla olan etkileşimlerin aktarılmasını doğru bir şekilde simüle etmeli ve farklı emisyon senaryolarında gelecekteki iklimi yeniden üretebilmeli.

Solar Radyasyon Yönetimi (SRM) Proposals

Bazı önerilen geomühendis stratejileri, yüzeye ulaşan güneş radyasyon miktarını yapay olarak azaltmayı hedefliyordu - örneğin, müdahalenin durdurulması durumunda yansıtıcı aerosoller enjekte ederek (stratospheric aerosol enjeksiyonu) veya deniz bulutlarının aydınlatılmasıyla ilgili olarak, bu yöntemler geçici olarak bazı ısıtılabilirken, önemli riskleri taşırlar, örneğin ozon kesintiler, ozon kesintiler ve müdahale durdurulurlarsa ani hızlı ısınma.

Future Climate için Alt Hattı

Güneş radyasyonunu anlamak sadece akademik bir egzersiz değildir. Dünya'ya ulaşan güneş enerjisi, iklimimizin temel sürücüsüdür. İnsan aktiviteleri, dünyanın enerji bütçesini artırmak ve değiştirmek için doğal dengeyi değiştirdi.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Güneş radyasyonu, Dünya'nın iklimine kadar olan motordur. ⁇ kompozisyonu, uzay ve zaman üzerindeki dağıtım ve bu şekilde Dünya'nın iklim ve yüzeyi ile her türlü sıcaklık ve iklimin yerel hava emisyonlarının düşmesine devam ettikçe, güneş sürekliliği ve albedo'nun fiziklerinden, bu ilkelerin ayrıntılı olarak anlaşılması, sadece Dünya'nın iklimin iklimin kendi ikliminin hikayesidir.