Albedo a energetická bilance: Základy a klimatický význam

El albedo Je to vztah mezi odraženou a dopadající energií ve vlnové délce viditelného světla, která způsobuje, že planety září. Protože planety samy energii nemají, odrážejí část světla, které přijímají ze Slunce. Albedo není konstantní a mění se podle několika faktorů, především sklonu dopadajícího záření a povaha odrazné plochy. Jednoduše řečeno, schopnost povrchu odrážet přímo souvisí s jeho barvou: světlé těleso odráží více světla než tmavé těleso. Tato vlastnost má důležité důsledky v klimatologii a při studiu klimatické změny v průběhu času.

Například albedo zasněžené půdy je podstatně větší než u louky. Sníh má průměrné albedo 0,7, zatímco albedo zeleného lesa je pouze 0,2. To znamená, že 70 % sluneční energie dopadající na sníh se odráží zpět do vesmíru, zatímco v případě lesů se odráží pouze 20 %. Na planetární úrovni, střední albedo Země je přibližně 0,3, což znamená, že kolem 30% sluneční energie, která vstupuje do atmosféry, se vrací do vesmíru ve formě přímého záření. Toto procento je nezbytné pro pochopení energetická bilance ze Země.

Albedo kontinentů je přibližně 34%, zatímco oceány dosahuje a 26%, a to z oblaků střední a nízké nadmořské výšky se nachází mezi 50% a 70%. Tyto variace v albedu jsou zásadní pro energetická bilance Země, a tedy pro regulaci jejího klimatu. Albedo nejen definuje, jak se světlo odráží, ale má také významný vliv na globální teplotu a klima.

Pokud jde o energetická bilance, na planetárním měřítku je stanoveno, že zůstatek je roven nule; V různých oblastech zemského povrchu však tato rovnováha zdaleka není konstantní. Jsou oblasti, které přijímají více energie, než vydávají, zatímco jiné více vydávají, než přijímají. Obecně platí, že energetické bilance bývají přebytkové v regionech nacházejících se mezi regiony rovnoběžky 35º a 40º. V těchto zeměpisných šířkách jsou energetické vstupy a výstupy stejné a mimo tyto paralely se rovnováha stává nedostatečnou. Tento jev souvisí s změna klimatu globální

Změny v množství přijaté a emitované energie jsou zásadní, protože přímo ovlivňují topení o chlazení vzduchu a jsou určujícími faktory v distribuci různých podnebí a v atmosférické cirkulaci. Pochopení albeda a energetické bilance Země je nezbytné pro analýzu toho, jak tyto prvky interagují a ovlivňují globální klima.

El globální radiační bilanci se týká rozdílu mezi sluneční energií dopadající do atmosféry a energií ztracenou ve vesmíru. Za ustálených podmínek se energetické ztráty rovnají příkonům. Na místní úrovni je však pozorováno, že ve vysokých zeměpisných šířkách bývá vyzařovaná energie větší než energie přijatá a naopak v nižších zeměpisných šířkách. Tato nerovnováha je kompenzována mechanismy přenosu tepla, mezi které patří atmosférická cirkulace (větry) a oceánská cirkulace v kontextu globálního oteplování.

Země na horní hranici své atmosféry přijímá relativně konstantní množství slunečního záření, odhadem na 2 kalorie/cm² za minutu, známý jako sluneční konstanta. Toto množství energie je nezbytné pro udržení teploty naší planety. Záření opouštějící Zemi se dělí do různých kategorií:

• Krátkovlnné záření: Tato forma záření odpovídá energii odražené zemským povrchem, který zahrnuje oceány, půdu, mraky a částice v atmosféře. Albedo představuje o 30% celkového záření, i když se tato hodnota může lišit v závislosti na čase a atmosférických podmínkách.
• Dlouhovlnné záření: Tento typ záření označuje tepelnou energii vyzařovanou Zemí, zejména ve formě infračerveného záření. Atmosféra zadržuje část tohoto záření, přispívá ke skleníkovému efektu a ovlivňuje globální teplotu.

Zákon z Stefan-Boltzmann Stanovuje, že množství energie vyzařované černým tělesem, jak se v tomto kontextu předpokládá Země, souvisí se čtvrtou mocninou jeho teploty v Kelvinech. Při hodnocení energetické bilance Země je důležité vzít v úvahu, jak se absorbovaná energie shoduje s energií vyzařovanou zpět do vesmíru. Pokud Země přijímá více energie, než vydává, její teplota se zvýší, pokud naopak více vyzařuje, než přijímá, její teplota se snižuje. To je zásadní pro pochopení toho, jak se lidé změnili energetická bilance.

Zásadní roli v této energetické bilanci hraje atmosféra, protože skleníkové plyny, jako je oxid uhličitý a metan, zachycují část emitovaného infračerveného záření, které dále ohřívá planetu. Tento jev je nezbytný pro pochopení změna klimatu a jak lidská činnost změnila tuto přirozenou rovnováhu, téma, které bylo do hloubky probráno v několika studiích.

El radiační nucení se týká změny energetické bilance Země vlivem vnějších faktorů. Měří se ve wattech na metr čtvereční (W/m²) a může být kladná (způsobuje zahřívání) nebo záporná (způsobuje chlazení). Mezi faktory, které mohou ovlivnit radiační působení, patří:

• Koncentrace skleníkových plynů: Nárůst plynů, jako je CO₂, CH4 a N2O, zachycuje teplo v atmosféře, což zvyšuje pozitivní radiační působení.
• Aerosolové spreje: V závislosti na jejich složení mohou mít aerosoly pozitivní nebo negativní radiační působení. Například sulfátové aerosoly mají tendenci odrážet sluneční záření zpět do vesmíru, zatímco saze mohou ohřívat atmosféru.
• Změny ve využívání půdy: Činnosti, jako je odlesňování, mění albedo zemského povrchu, což má zase dopad na radiační působení. Snížení lesních ploch obecně zvyšuje albedo, a proto by mohlo snížit oteplování.
• Sluneční variace: Změny sluneční aktivity také ovlivňují radiační působení, i když tyto účinky jsou obecně malé ve srovnání s dopady koncentrací skleníkových plynů v kontextu Globální oteplování.

El radiační nucení Je to ústřední pojem v klimatologii, protože nám umožňuje kvantifikovat vliv různých faktorů na energetickou bilanci Země. Podle zprávy o IPCC, antropogenní radiační síla v roce 2011 ve srovnání s rokem 1750 byla 2,29 W/m², což ukazuje na rychlejší nárůst od roku 1970 v důsledku zvýšených koncentrací skleníkových plynů. To je zásadní pro pochopení vývoje .

Tato síla je nezbytná pro modelování změny klimatu a předpovídání toho, jak mohou změny v energetické bilanci ovlivnit globální teploty v budoucnosti. Současné klimatické modely považují radiační působení za jednu z hlavních proměnných, kterou je třeba vzít v úvahu při pochopení a zmírnění dopadu změny klimatu.

Související článek:

Tající sníh by mohl částečně pomoci při změně klimatu