Energetický rozpočet

Zohlednění veškeré energie, která vstupuje do zemského systému a opouští ho, nám pomáhá pochopit, proč se planeta otepluje. Toto zúčtování energie se nazývá radiační rozpočet Země. Tento druh záření není ten, který pochází z atomových bomb nebo jaderných elektráren. Jedná se o elektromagnetické záření. Jedná se převážně o viditelné světlo a infračervené záření.

Níže uvedený diagram ukazuje, kam tato energie směřuje. Čísla na diagramu jsou watty na metr čtvereční (W/m2 nebo W-m-2). Představte si, že na zemi rozložíte čtverec o rozměrech jeden krát jeden metr. Nyní změřte, kolik sluneční energie dopadá na tento čtverec každou sekundu. Přesně o tom zde mluvíme. Průměrná energie slunečního záření dopadajícího na vrchol zemské atmosféry je přibližně 341,3 W/m2.

Nahoře: Sluneční světlo dopadající na Zemi je vlevo. Infračervené záření směřující od Země je vpravo. (Obrázek: K. Trenberth, J. Fasullo a J. Kiehl)

Přicházející a odcházející energie

Méně než polovina přicházejícího slunečního záření ohřívá zemi. Zbytek se odráží od jasně bílých mraků nebo ledu nebo je pohlcen atmosférou. Sluneční světlo, které se dostane na zem, ohřívá zemský povrch. Teplá země a oceány vyzařují infračervené (IR) záření, které pociťujeme jako teplo. Toto infračervené záření nebo teplo postupuje atmosférou zpět nahoru. Většina z něj je zachycena skleníkovými plyny, které mu brání odejít tak rychle, jak přišlo. Po nějaké době IR záření uniká zpět do vesmíru.

Z větší části se energie přicházející na Zemi ve formě slunečního záření rovná energii odcházející ve formě IR záření. Pokud tomu tak není, Země se ohřívá nebo ochlazuje. V poslední době není energetický rozpočet vyrovnaný. Když do atmosféry přidáváme skleníkové plyny, zachycují více tepla v blízkosti planety a Země se ohřívá.

Zemský povrch ovlivňuje účetnictví

Zemi pokrývá mnoho různých věcí, například půda, horniny, voda, lesy, sníh a písek. Takové materiály se různým způsobem vypořádávají se sluneční energií, která se dostává na naši planetu. Tmavě zbarvené povrchy, jako jsou oceány a lesy, odrážejí jen velmi málo sluneční energie, která se k nim dostane. Světle zbarvené části povrchu planety, jako je sníh a led, odrážejí téměř veškerou sluneční energii, která se k nim dostane.

Množství energie odražené povrchem se nazývá albedo. Albedo se měří na stupnici od nuly do jedné (nebo někdy v procentech).

• Velmi tmavé barvy mají albedo blízké nule (nebo blízké 0 %).
• Velmi světlé barvy mají albedo blízké jedné (nebo blízké 100 %).

Protože většina povrchu pevniny a oceánů má tmavou barvu, mají nízké albedo. Pohlcují velké množství sluneční energie, která se k nim dostane, a odrážejí jen její malou část. Lesy mají nízké albedo, téměř 0,15. Naproti tomu sníh a led mají velmi světlou barvu. Mají velmi vysoké albedo, až 0,8 nebo 0,9, a odrážejí většinu sluneční energie, která se k nim dostane, a pohlcují jen velmi málo.

Albedo všech těchto různých povrchů dohromady se nazývá planetární albedo. Planetární albedo Země je přibližně 0,31. To znamená, že asi třetina sluneční energie, která se dostane k Zemi, se odrazí do vesmíru a asi dvě třetiny se pohltí. Albedo Měsíce je 0,07, což znamená, že se od něj odrazí pouze 7 % energie, která se k němu dostane.

Pokud je na Zemi chladnější klima a na planetě je více sněhu a ledu, odráží se více slunečního záření zpět do vesmíru a klima se ještě více ochladí. Na druhou stranu, když oteplování způsobí tání sněhu a ledu, tmavěji zbarvený povrch Země a oceán jsou odhaleny a méně sluneční energie se odráží do vesmíru, což způsobuje ještě větší oteplování. Tomuto jevu se říká zpětná vazba mezi ledem a albedem.

Důležitý vliv na albedo mají také mraky. Mají vysoké albedo a odrážejí velké množství sluneční energie do vesmíru. Různé typy mraků odrážejí různé množství sluneční energie. Kdyby mraky neexistovaly, průměrné albedo Země by kleslo na polovinu.

.