Hvordan flyter energi og hva betyr dette for klimaendringer- Technology News, Firstpost

Samtalen10. august 2021 14:31:45 IST

Du husker sannsynligvis at naturfaglærerne på grunnskolen forklarte at energi verken kan skapes eller ødelegges. Det er en grunnleggende egenskap ved universet.

Energi kan imidlertid transformeres. Når solstrålene når jorden, blir de omgjort til tilfeldige bevegelser av molekyler som du føler som varme. Samtidig sender jorden og atmosfæren stråling tilbake til verdensrommet. Balansen mellom innkommende og utgående energi er kjent som Jordens “energibudsjett”.

Klimaet vårt bestemmes av disse energistrømmene. Når energimengden som kommer inn er mer enn energien som går ut, blir planeten varm.

Det kan skje på noen få måter, for eksempel når havis som normalt reflekterer solstråling tilbake i verdensrommet forsvinner og det mørke havet absorberer den energien i stedet. Det skjer også når klimagasser bygger seg opp i atmosfæren og fanger noe av energien som ellers ville ha strålt bort.

Forskere liker meg har vært måle jordens energibudsjett siden 1980 -tallet ved å bruke instrumenter på satellitter, i luften og havene og på bakken. Det er en viktig del av den nye klimavurderingen fra FN Mellomstatlig panel om klimaendringer utgitt 9. august 2021.

Her er en nærmere titt på hvordan energi flyter og hva energibudsjettet forteller oss om hvordan og hvorfor planeten varmes opp.

Balanserer energi fra solen

Nesten all energien i jordens klimasystem kommer fra solen. Bare en liten brøkdel ledes oppover fra jordens indre.

I gjennomsnitt er planeten mottar 340,4 watt solskinn per kvadratmeter. Alt solskinn faller på dagtid, og tallene er mye høyere ved lokal middag.

Av de 340,4 watt per kvadratmeter:

• 99,9 watt reflekteres tilbake til verdensrommet av skyer, støv, snø og jordoverflaten.
• De resterende 240,5 watt absorberes – omtrent en fjerdedel av atmosfæren og resten av overflaten av planeten. Denne strålingen omdannes til termisk energi i jordsystemet.

Nesten all den absorberte energien matches med energien som slippes ut i verdensrommet. Imidlertid akkumuleres en rest nå som global oppvarming. Denne residualen har økt, fra i underkant av 0,6 watt per kvadratmeter på slutten av forrige århundre til 0,79 i 2006-2018, ifølge siste data fra mellomstatlige panelet om klimaendringer. De aller fleste av disse varmer nå opp havene. Selv om det kan høres ut som et lite tall, øker energien.

Jordens energibudsjett. Nye målinger viser at den akkumulerte residualen har økt. NASA

Atmosfæren absorberer mye energi og avgir den som stråling både inn i verdensrommet og tilbake til planetens overflate. Faktisk får Jordens overflate nesten dobbelt så mye stråling fra atmosfæren som den gjør fra direkte solskinn. Det er først og fremst fordi solen varmer overflaten bare i løpet av dagen, mens den varme atmosfæren er der oppe døgnet rundt.

Til sammen er energien som når jordens overflate fra solen og fra atmosfæren omtrent 504 watt per kvadratmeter. Jordens overflate avgir omtrent 79 prosent av det tilbake. Den gjenværende overflatenergien går til fordampende vann og varmer luft, hav og land.

Resten mellom innkommende solskinn og utgående infrarød skyldes akkumulering av drivhusgasser som karbondioksid i luften. Disse gassene er gjennomsiktig for sollys, men ugjennomsiktig for infrarøde stråler – de absorberer og avgir mange infrarøde stråler ned igjen.

Jordens overflatetemperatur må øke som respons til balansen mellom innkommende og utgående stråling er gjenopprettet.

Hva betyr dette for globale temperaturer?

Dobling av karbondioksid vil legge til 3,7 watt varme til hver kvadratmeter av jorden. Tenk deg gammeldags glødende nattlys fordelt hver tredje fot over hele verden, igjen for alltid.

Med dagens utslippshastighet ville klimagassnivået doblet seg fra nivået før industrien i midten av århundret.

Klimaforskere beregner at tilførsel av så mye varme til verden ville varme jordens klima med omtrent 5 grader Fahrenheit (3 C). For å forhindre dette vil det kreve erstatning av forbrenning av fossilt brensel, den ledende kilden til klimagassutslipp, med andre energiformer.

Jordens energibudsjett er kjernen i den nye IPCC klimavurdering, skrevet av hundrevis av forskere som gjennomgår den siste forskningen. Med kunnskap om hva som endrer seg, kan alle ta bedre valg for å bevare klimaet slik vi kjenner det.

Scott Denning, Professor i atmosfærisk vitenskap, Colorado State University. Denne artikkelen er publisert på nytt fra Samtalen under en Creative Commons -lisens. Les original artikkel.