Balansen mellan inkommande och utgående energi från solen kallas jordens energibudget. NASA Du kommer säkert ihåg att dina naturvetenskapslärare förklarade att energi varken kan skapas eller förstöras. Det är en grundläggande egenskap hos universum.
Energi kan omvandlas, dock. När solens strålar når jorden, de omvandlas till slumpmässiga rörelser av molekyler som du känner som värme. På samma gång, Jorden och atmosfären skickar tillbaka strålning ut i rymden. Balansen mellan inkommande och utgående energi kallas jordens "energibudget".
Vårt klimat bestäms av dessa energiflöden. När mängden energi som kommer in är mer än energin som går ut, planeten värms upp.
Det kan hända på några sätt, som när havis som normalt reflekterar solstrålning tillbaka till rymden försvinner och det mörka havet absorberar den energin istället. Det händer också när växthusgaser byggs upp i atmosfären och fångar en del av den energi som annars skulle ha strålat bort.
Forskare som jag har mätt jordens energibudget sedan 1980 -talet med hjälp av instrument på satelliter, i luften och haven, och på marken. Du kommer att höra mer om dessa mätningar och jordens energibudget när rapporten från FN:s klimatpanel publiceras den 9 augusti.
Men tills dess, låt oss titta närmare på hur energi flödar och vad energibudgeten berättar om hur och varför planeten värms.
Jordens energibudget beskriver balansen mellan strålningsenergin som når jorden från solen och energin som strömmar från jorden tillbaka ut i rymden. NASA
Nästan all energi i jordens klimatsystem kommer från solen. Endast en liten bråkdel leds uppåt från jordens inre.
I genomsnitt, planeten får 340,4 watt solsken per kvadratmeter. Allt solsken faller på dagtid, och siffrorna är mycket högre vid lokal middag.
Av de 340,4 watt per kvadratmeter:
Atmosfären absorberar mycket energi och avger den som strålning både i rymden och tillbaka ner till planetens yta. Faktiskt, Jordens yta får nästan dubbelt så mycket strålning från atmosfären som från direkt solsken. Det beror främst på att solen bara värmer ytan under dagen, medan den varma atmosfären är där uppe dygnet runt.
Tillsammans, energin som når jordens yta från solen och från atmosfären är cirka 504 watt per kvadratmeter. Jordens yta avger cirka 79 procent av det tillbaka. Den återstående ytanergin går in i förångande vatten och värmer luften, hav och land.
Det lilla kvarvarande mellan inkommande solsken och utgående infrarött beror på ackumulering av växthusgaser som koldioxid i luften. Dessa gaser är genomskinliga för solljus men ogenomskinliga för infraröda strålar - de absorberar och avger mycket infraröda strålar ner igen.
Jordens yttemperatur måste öka som svar tills balansen mellan inkommande och utgående strålning återställs.
Fördubbling av koldioxid skulle tillföra 3,7 watt värme till varje kvadratmeter av jorden. Föreställ dig gammaldags glödlampa nattljus fördelade var tredje fot (0,9 meter) över hela världen, kvar för evigt.
Vid den nuvarande utsläppstakten växthusgashalterna skulle fördubblas från nivåerna före industrin vid mitten av seklet.
Klimatforskare räknar med att tillföra så mycket värme till världen skulle värma jordens klimat med cirka 5 grader Fahrenheit (3 grader Celsius). För att förhindra detta skulle man behöva byta ut förbränning av fossila bränslen, den ledande källan till utsläpp av växthusgaser, med andra energiformer.
Den här artikeln är publicerad igen från Konversationen under en Creative Commons -licens. Du kan hitta originalartikel här .
Scott Denning är professor i atmosfärsvetenskap vid Colorado State University. Han har fått finansiering från NOAA, NASA, National Science Foundation och U.S. Department of Energy.
