Il bilancio energetico

Considerare tutta l’energia che entra ed esce dal sistema Terra ci aiuta a capire perché il pianeta si sta riscaldando. Questa contabilità dell’energia è nota come bilancio delle radiazioni della Terra. Questo tipo di radiazione non è quella delle bombe atomiche o delle centrali nucleari. Invece, è una radiazione elettromagnetica. È principalmente luce visibile e radiazione infrarossa.

Il diagramma qui sotto mostra dove va l’energia. I numeri sul diagramma sono watt per metro quadrato (W/m2 o W-m-2). Immaginate di stendere un quadrato di un metro per un metro sul terreno. Ora misurate quanta energia solare cade su quel quadrato ogni secondo. Questo è ciò di cui stiamo parlando qui. L’energia media della luce solare che arriva in cima all’atmosfera terrestre è di circa 341,3 W/m2.

Sopra: La luce solare che arriva sulla Terra è a sinistra. La radiazione infrarossa che si allontana dalla Terra è sulla destra. (Immagine: K. Trenberth, J. Fasullo, e J. Kiehl)

Energia in entrata e in uscita

Meno della metà della luce solare in entrata riscalda il suolo. Il resto viene riflesso da nuvole bianche e luminose o dal ghiaccio o viene assorbito dall’atmosfera. La luce solare che arriva al suolo riscalda la superficie terrestre. Il terreno e gli oceani caldi emettono radiazioni infrarosse (IR), che noi sentiamo come calore. Questa radiazione IR o calore risale attraverso l’atmosfera. La maggior parte è intrappolata dai gas serra, impedendo loro di andarsene così velocemente come sono arrivati. Dopo un po’, la radiazione IR si disperde di nuovo nello spazio.

Per la maggior parte, l’energia che arriva sulla Terra come luce solare è uguale all’energia che se ne va come IR. In caso contrario, la Terra si riscalda o si raffredda. Recentemente il bilancio energetico non è stato equilibrato. Man mano che aggiungiamo gas serra all’atmosfera, essi intrappolano più calore vicino al pianeta e la Terra si riscalda.

La superficie della Terra influenza la contabilità

Molte cose diverse coprono la Terra, come il suolo, le rocce, l’acqua, le foreste, la neve e la sabbia. Materiali come questi hanno modi diversi di trattare l’energia solare che arriva al nostro pianeta. Le superfici di colore scuro, come l’oceano e le foreste, riflettono molto poco dell’energia solare che arriva a loro. Le parti chiare della superficie del pianeta, come la neve e il ghiaccio, riflettono quasi tutta l’energia solare che arriva a loro.

La quantità di energia riflessa da una superficie è chiamata albedo. L’albedo si misura su una scala da zero a uno (o a volte come percentuale).

• I colori molto scuri hanno un albedo vicino a zero (o vicino allo 0%).
• I colori molto chiari hanno un albedo vicino a uno (o vicino al 100%).

Perché gran parte della superficie terrestre e gli oceani sono di colore scuro, hanno un albedo basso. Assorbono una grande quantità di energia solare che arriva a loro, riflettendone solo una piccola frazione. Le foreste hanno un albedo basso, vicino allo 0,15. La neve e il ghiaccio, d’altra parte, sono di colore molto chiaro. Hanno un albedo molto alto, fino a 0,8 o 0,9, e riflettono la maggior parte dell’energia solare che arriva a loro, assorbendone molto poca.

L’albedo di tutte queste diverse superfici combinate è chiamato albedo planetario. L’albedo planetario della Terra è circa 0,31. Ciò significa che circa un terzo dell’energia solare che arriva sulla Terra viene riflessa nello spazio e circa due terzi vengono assorbiti. L’albedo della Luna è 0,07, il che significa che solo il 7% dell’energia che arriva ad essa viene riflessa.

Se il clima della Terra è più freddo e ci sono più neve e ghiaccio sul pianeta, più radiazione solare viene riflessa verso lo spazio e il clima diventa ancora più freddo. D’altra parte, quando il riscaldamento provoca lo scioglimento della neve e del ghiaccio, la superficie terrestre e l’oceano di colore più scuro sono esposti e meno energia solare viene riflessa verso lo spazio causando ancora più riscaldamento. Questo è noto come feedback ghiaccio-albedo.

Anche le nuvole hanno un effetto importante sull’albedo. Hanno un alto albedo e riflettono una grande quantità di energia solare verso lo spazio. Diversi tipi di nuvole riflettono diverse quantità di energia solare. Se non ci fossero le nuvole, l’albedo medio della Terra si ridurrebbe della metà.

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