Bilans energetyczny Ziemi

Grupa uczonych pod przewodnictwem Jamesa Hansena, dyrektora Instytutu Studiów Kosmicznych Goddarda (GISS), wykonała najbardziej dokładne (na tę chwilę) obliczenie energetycznego bilansu Ziemi za okres od 2005 do 2010 roku włącznie. Okazało się, że planeta pochłania teraz średnio po 0,58 W nadmiernej energii na każdy metr kwadratowy powierzchni. Trwa stałe przekraczanie poboru nad wydatkowaniem. To trochę mniej niż wcześniejsze szacunki, ale i tak wskazuje na długoterminowe podniesienie temperatury w atmosferze Ziemi.

Zespół wykorzystał do obliczeń wiele różnorodnych wcześniejszych pomiarów. Na przykład klimatolodzy posiłkowali się rezultatami projektu kontrolującego temperatury wód ? Argo. To ogromna sieć boi i sensorów, mierzących zasolenie i temperaturę wody na powierzchni i w głębinach, praktycznie we wszystkich oceanach. W tej chwili system monitoringu składa się z 3476 urządzeń pływających. Korzystano też z obliczeń wykonywanych na Ziemi oraz przez satelity. Naukowcy określili, że górna warstwa oceanów wchłania 71% tej dodatkowej energii, Ocean Antarktyczny ? jeszcze 12%, abisal (strefa między 3 i 6 kilometrem głębokości) pochłania 5%, lodowce ? 8% i ziemia ? 4%. Autorzy pracy uważają, że poprzednie modele klimatyczne przeceniały wielkość ciepła przenikającego z górnych warstw oceanów do dolnych, ale za to mocno (mniej więcej dwa razy) nie doceniły wkładu aerozoli w ogólny bilans. Aerozole, zarówno pochodzenia naturalnego, jak i pojawiające się na skutek działalności cywilizacji, wpływają na ilość i podział zachmurzenia, a to z kolei zmienia ilość odbitego światła słonecznego. Według oceny badaczy, w energetycznym bilansie Ziemi aerozole dają 1,6 W/m², jednak ze znakiem minus (czyli ostudzają planetę). Jeśliby ich nie było (ze względu na ochronne działania ludzi, brak wybuchów wulkanów itp.), ocieplenie Ziemi byłoby jeszcze szybsze i intensywniejsze. Dokładnego określenia wkładu tych albo innych czynników do sumarycznego bilansu ciepła planety nie można przesądzać. Uczeni określają te parametry z pewnym prawdopodobieństwem.

Na wykresie pokazana jest rola aerozoli (granatowy punkt), gazy cieplarniane (czerwony punkt) i współzależność między tymi dwoma wielkościami (zamalowana czerwona strefa). W pionie ? względne prawdopodobieństwo, w poziomie W/m² (ilustracja NASA/GISS).

Ale chyba najważniejszym było porównanie sumarycznego bilansu cieplnego z niewielkimi wahnięciami energii Słońca spływającymi na Ziemię. Te wahania podzielić można zależnie od przyczyn. W ciągu roku wpływa na nie nieduża eliptyczność orbity planety, ale na długoterminowych procesach one nie odbijają się. Jednakże istnieją jeszcze i wahania w ilości promieni, związane z 11-letnim cyklem słonecznej aktywności, a także z różnicą między tymi cyklami. Uczeni zaobserwowali, że podczas ostatniego minimum słonecznego stała słoneczna była najniższa od początku ?ery kosmicznej?, zwłaszcza w porównaniu do maksimum w latach 1980 i 1990.

Wahania stałej słonecznej w ciągu 35 lat (w poziomie ? lata, w pionie ? W/m²). Czerwonym kolorem pokazano średnią na każde 31 dni, czarnym w ciągu roku. Dana wielkość wskazuje moc promieniowania ?przychodzącego? na m², prostopadle w linii Słońce-Ziemia. Widać, że waha się ona mniej więcej o 0,1%. Ponieważ Ziemia nie jest płaszczyzną, a prawie kulą, dlatego odbija cześć promieni, pochłaniając średnio 240W/m². Delta między słonecznym maksimum i minimum wynosi 0,25 W (prawa skala). Granatowa/niebieska strefa to okres, w którym bilans energetyczny Ziemi był badany przez Jamesa Hansena (ilustracja NASA/James Hansen).

Z tego autorzy badań wysnuli wniosek, że za globalne ocieplenie w ostatnich 100 latach nie można winić wahań aktywności słonecznej. Może w przyszłości wpływ Słońca na te współzależności zmieni się, jeśli spełni się prognoza o jego głębokim uśpieniu. Ale tymczasem przyczyn zmiany klimatu w ostatnich dziesięcioleciach należy szukać gdzie indziej. Po odrzuceniu energii słonecznej pozostaje jako czynnik wpływ działalności człowieka (efekt antropogeniczny) ? przede wszystkim wyrzut gazów cieplarnianych oraz naturalne długookresowe wahania (jak np. stopniowe wyjście z małego okresu lodowcowego XIV?XIX wiek).W jakiej proporcji oddziałują te dwa czynniki, jeszcze trzeba wyjaśnić. Zespół Hansena przychyla się do dominującej roli człowieka. (Wszystkie szczegóły ? w artykule w ?Atmospheric Chemistry and Physics?).

Źródło - http://www.nasa.gov/topics/earth/features/energy-budget.html

• Leksykon

Stała słoneczna - natężenie promieniowania słonecznego, czyli ilość energii cieplnej (cal), jaką otrzymuje jednostka powierzchni (cm²) ustawionej prostopadle do biegu promieni w ciągu jednostki czasu (min), dopływająca do górnej granicy atmosfery. Wartość stałej słonecznej wynosi 1381,6 W/m² = 1,98 cal/cm²/min <<nie mam pewności, czy dobrze poprawiłam zapis>>. Stała słoneczna zależy od zdolności emisyjnej Słońca i od odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem. Przy dużej przezroczystości atmosfery i pionowym padaniu promieni słonecznych do powierzchni Ziemi (0 m n.p.m.) dochodzi 85% ilości energii, a ze względu na zachmurzenie przeciętnie 70%, przy wysokości Słońca 45° ? 55%, a przy wysokości 10° tylko 6,5%.

Źródło - Encyklopedia Wiem

Mała epoka lodowa (w skrócie MEL; ang. Little Ice Age ? LIA) ? okres ochłodzenia znany głównie z rejonu północnego Atlantyku, który nastąpił po okresie średniowiecznego optimum klimatycznego. Średnie temperatury na półkuli północnej spadły o około 1°C.

Źródło - Wikipedia