O Orçamento de Energia

Contabilizar toda a energia que entra e sai do sistema Terra nos ajuda a entender porque o planeta está aquecendo. Esta contabilização da energia é conhecida como o orçamento de radiação da Terra. Este tipo de radiação não é do tipo de bombas atômicas ou usinas nucleares. Em vez disso, é a radiação electromagnética. É principalmente luz visível e radiação infravermelha.

O diagrama abaixo mostra para onde vai a energia. Os números no diagrama são watts por metro quadrado (W/m2 ou W-m-2). Imagine colocar um metro por um metro quadrado no chão. Agora meça a quantidade de energia solar que cai sobre esse quadrado a cada segundo. É disso que estamos a falar aqui. A energia média da luz solar que chega ao topo da atmosfera da Terra é cerca de 341,3 W/m2.

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Acima: A luz solar que vem para a Terra está à esquerda. A radiação infravermelha que se afasta da Terra está à direita. (Imagem: K. Trenberth, J. Fasullo, e J. Kiehl)

Energia entrando e saindo

Menos da metade da luz solar que entra aquece o solo. O resto é reflectido por nuvens brancas brilhantes ou gelo ou é absorvido pela atmosfera. A luz do sol que chega ao solo aquece a superfície da Terra. O solo quente e os oceanos emitem radiação infravermelha (IV), que sentimos como calor. Essa radiação infravermelha ou calor volta a subir através da atmosfera. A maior parte dela está presa por gases de efeito estufa, impedindo-os de sair tão rápido quanto chegaram. Depois de um tempo, a radiação IV vaza de volta ao espaço.

Na maioria das vezes, a energia que chega à Terra como luz solar é igual à energia que sai como IV. Se não for assim, a Terra aquece ou arrefece. Recentemente o orçamento de energia não tem sido equilibrado. À medida que adicionamos gases de efeito estufa à atmosfera, eles capturam mais calor perto do planeta e a Terra aquece.

A superfície da Terra afeta a contabilidade

Muitas coisas diferentes cobrem a Terra, como solo, rochas, água, florestas, neve e areia. Materiais como estes têm diferentes formas de lidar com a energia solar que chega ao nosso planeta. Superfícies de cor escura, como oceanos e florestas, refletem muito pouco da energia solar que chega até eles. Partes de cor clara da superfície do planeta, como neve e gelo, refletem quase toda a energia solar que chega até eles.

A quantidade de energia refletida por uma superfície é chamada de albedo. O albedo é medido em uma escala de zero a um (ou às vezes como porcentagem).

• Muitas cores escuras têm um albedo próximo a zero (ou próximo a 0%).
• Muitas cores claras têm um albedo próximo a um (ou próximo a 100%).

Porque grande parte da superfície terrestre e dos oceanos são de cor escura, eles têm um albedo baixo. Eles absorvem uma grande quantidade da energia solar que chega até eles, refletindo apenas uma pequena fração dela. As florestas têm um baixo albedo, perto de 0,15. A neve e o gelo, por outro lado, são muito claros na cor. Têm albedo muito alto, tão alto quanto 0,8 ou 0,9, e refletem a maior parte da energia solar que chega até eles, absorvendo muito pouco.

O albedo de todas estas diferentes superfícies combinadas é chamado de albedo planetário. O albedo planetário da Terra é cerca de 0,31. Isso significa que cerca de um terço da energia solar que chega à Terra é reflectida para o espaço e cerca de dois terços é absorvida. O albedo da Lua é 0,07, o que significa que apenas 7% da energia que chega à Terra é refletida.

Se o clima da Terra é mais frio e há mais neve e gelo no planeta, mais radiação solar é refletida de volta para o espaço e o clima fica ainda mais frio. Por outro lado, quando o aquecimento provoca o derretimento da neve e do gelo, a superfície terrestre de cor mais escura e o oceano ficam expostos e menos energia solar é refletida para fora do espaço, causando ainda mais aquecimento. Isto é conhecido como o feedback do albedo de gelo.

As nuvens também têm um efeito importante no albedo. Elas têm um albedo alto e refletem uma grande quantidade de energia solar para o espaço. Diferentes tipos de nuvens refletem diferentes quantidades de energia solar. Se não houvesse nuvens, o albedo médio da Terra cairia pela metade.