Du minns säkert att dina naturvetenskapslärare i grundskolan 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 strålning tillbaka till rymden. Balansen mellan inkommande och utgående energi är känd som 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 flera sätt, som när havsisen som normalt reflekterar solstrålningen tillbaka ut i rymden försvinner och det mörka havet absorberar den energin istället. Det händer också när växthusgaser byggs upp i atmosfären och fångar in 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 få höra mer om dessa mätningar och jordens energibudget när FN:s mellanstatliga panel om klimatförändringsrapport släpps den 9 augusti.

Här är en närmare titt på hur energi flödar och vad energibudgeten säger oss om hur och varför planeten värms upp.

Balanserande energi från solen

Så gott som 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 middagstid.

Av dessa 340,4 watt per kvadratmeter:

• 99,9 watt reflekteras tillbaka ut i rymden av moln, damm, snö och jordens yta.
• De återstående 240,5 watt absorberas - ungefär en fjärdedel av atmosfären och resten av planetens yta. Denna strålning omvandlas till termisk energi inom jordsystemet. Nästan all denna absorberade energi matchas av energi som sänds ut i rymden. En liten rest—0,6 watt per kvadratmeter—ackumuleras som global uppvärmning. Det låter kanske inte så mycket, men det går ihop.

Atmosfären absorberar mycket energi och avger den som strålning både ut i rymden och tillbaka ner till planetens yta. Faktiskt, Jordens yta får nästan dubbelt så mycket strålning från atmosfären som den får från direkt solsken. Det beror främst på att solen bara värmer ytan under dagen, medan den varma atmosfären är där uppe 24/7.

Tillsammans, energin som når jordens yta från solen och från atmosfären är cirka 504 watt per kvadratmeter. Jordens yta släpper ut cirka 79% av det. Den återstående ytenergin går till att avdunsta vatten och värma luften, hav och land.

Den lilla kvarvarande delen mellan inkommande solsken och utgående infraröd beror på ackumuleringen av växthusgaser som koldioxid i luften. Dessa gaser är transparenta för solljus men ogenomskinliga för infraröda strålar - de absorberar och avger mycket infraröda strålar tillbaka ner.

Jordens yttemperatur måste öka som svar tills balansen mellan inkommande och utgående strålning är återställd.

Vad betyder detta för globala temperaturer?

En fördubbling av koldioxid skulle tillföra 3,7 watt värme till varje kvadratmeter av jorden. Föreställ dig gammaldags glödlampor placerade var tredje fot över hela världen, kvar för alltid.

Med nuvarande utsläppstakt, Växthusgasnivåerna skulle fördubblas från förindustriella nivåer vid mitten av seklet.

Klimatforskare beräknar att tillförsel av så mycket värme till världen skulle värma jordens klimat med cirka 5 grader Fahrenheit (3 C). För att förhindra detta skulle man behöva ersätta förbränning av fossila bränslen, den ledande källan till utsläpp av växthusgaser, med andra energiformer.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.