Energibudgeten

Att redovisa all energi som kommer in i och lämnar jordens system hjälper oss att förstå varför planeten värms upp. Denna redovisning av energi är känd som jordens strålningsbudget. Den här typen av strålning är inte den som kommer från atombomber eller kärnkraftverk. Det är i stället elektromagnetisk strålning. Det är mestadels synligt ljus och infraröd strålning.

Diagrammet nedan visar vart energin tar vägen. Siffrorna i diagrammet är watt per kvadratmeter (W/m2 eller W-m-2). Föreställ dig att du lägger ut en kvadrat på en meter gånger en meter på marken. Mät nu hur mycket solenergi som faller på den kvadraten varje sekund. Det är vad vi talar om här. Den genomsnittliga energin från solljus som kommer till toppen av jordens atmosfär är cirka 341,3 W/m2.

Ovanför: Solskenet som kommer till jorden är till vänster. Infraröd strålning som går bort från jorden är till höger. (Bild: K. Trenberth, J. Fasullo och J. Kiehl)

Inkommande och utgående energi

Mindre än hälften av det inkommande solljuset värmer upp marken. Resten reflekteras bort av ljusa vita moln eller is eller absorberas av atmosfären. Det solljus som når fram till marken värmer upp jordytan. Den varma marken och haven avger infraröd (IR) strålning, som vi känner som värme. Denna IR-strålning eller värme rör sig tillbaka upp genom atmosfären. Det mesta av den fångas upp av växthusgaser, vilket hindrar den från att lämna atmosfären lika snabbt som den kom dit. Efter ett tag läcker IR-strålningen tillbaka ut i rymden.

För det mesta är den energi som kommer till jorden i form av solljus lika stor som den energi som lämnar jorden i form av IR. Om den inte gör det värms jorden upp eller kyls ner. På senare tid har energibudgeten inte varit i balans. När vi tillför växthusgaser till atmosfären fångar de in mer värme nära planeten och jorden värms upp.

Jordytan påverkar bokföringen

Många olika saker täcker jorden, till exempel jord, stenar, vatten, skogar, snö och sand. Material som dessa har olika sätt att hantera solenergin som når vår planet. Mörkfärgade ytor, som hav och skogar, reflekterar väldigt lite av den solenergi som når dem. Ljusa delar av planetens yta, som snö och is, reflekterar nästan all solenergi som når dem.

Mängden energi som reflekteras av en yta kallas albedo. Albedo mäts på en skala från noll till ett (eller ibland i procent).

• Mycket mörka färger har en albedo nära noll (eller nära 0 %).
• Mycket ljusa färger har en albedo nära ett (eller nära 100 %).

Då en stor del av landytan och haven är mörka till färgen, har de en låg albedo. De absorberar en stor del av solenergin som når dem och reflekterar endast en liten del av den. Skogar har en låg albedo, nära 0,15. Snö och is är å andra sidan mycket ljusa i färgen. De har en mycket hög albedo, så hög som 0,8 eller 0,9, och reflekterar större delen av solenergin som når dem och absorberar mycket lite.

Albedo för alla dessa olika ytor tillsammans kallas planetarisk albedo. Jordens planetariska albedo är ungefär 0,31. Det betyder att ungefär en tredjedel av solenergin som når jorden reflekteras ut i rymden och ungefär två tredjedelar absorberas. Månens albedo är 0,07, vilket innebär att endast 7 % av den energi som når den reflekteras.

Om jordens klimat är kallare och det finns mer snö och is på planeten, reflekteras mer solstrålning tillbaka ut i rymden och klimatet blir ännu kallare. Å andra sidan, när uppvärmningen gör att snö och is smälter, exponeras mörkare färgade jordytor och hav och mindre solstrålning reflekteras ut i rymden vilket orsakar ännu mer uppvärmning. Detta kallas is-albedo-återkoppling.

Moln har också en viktig effekt på albedo. De har en hög albedo och reflekterar en stor mängd solenergi ut i rymden. Olika typer av moln reflekterar olika mycket solenergi. Om det inte fanns några moln skulle jordens genomsnittliga albedo sjunka med hälften.