Hvad er jordens energibudget?
Udtrykket "jordens energibudget" blev beregnet til at henvise til den energi, som jorden modtager fra solen, udnyttes over hele jorden og sender derefter tilbage til rummet. Solen giver al den energi, der udnyttes i jorden, selvom det meste af solens energi aldrig når planets overflade. Den varme, som jorden modtager, går ind i fem forskellige miljøkomponenter: levende ting som planter og dyr, jordskorpen, jordens vandlegemer, atmosfæren og isen. På grund af planetens form er mængden af energi, der rammer jordens overflade, signifikant ujævn med nogle områder, der modtager væsentligt større mængder varme end andre. Jordens form gør det også, så polararealerne får betydeligt mindre varme end regionerne tættere på ækvator. Videnskabelig forskning har vist, at hver kvadratmeter på jordens overflade modtager og giver ca. 240 watt energi fra solen. Mængden af varmeenergi, der modtages af jorden og udstråles tilbage til rummet, er tæt på at blive afbalanceret med jorden nærmer sig en tilstand af radiativ ligevægt.
Indgående varmeenergi
Jorden modtager solenergi i form af kortbølgebølger. Den indkommende energi kan interagere med jordens miljø på tre forskellige måder: spredning, absorption og refleksion. Hvis solstrålingen rammer jordens overflade uden at gennemgå nogen af disse tre processer, kaldes den direkte solstråling.
spredning
Når solens energi er spredt, kommer den i kontakt med små partikler som gasmolekyler, som derefter ændrer retningen af solens stråler uden at ændre bølgelængden. Spredning er afhængig af mange faktorer, såsom strålingens bølgelængde såvel som størrelsen af molekylerne, der spredter strålingen. Den største effekt af spredning er, at den reducerer mængden af varmeenergi, der når jordens overflade. Spredning er også ansvarlig for jordens himmel er blå. Spredt solstråling, der rammer jordens overflade, kaldes diffust solstråling.
absorption
En anden måde gennem hvilken solenergi interagerer med jordens miljø er ved absorption. Forskere beskriver absorption som den proces, gennem hvilken et stof tager i solstråling, ændres derefter til varmeenergi. Efter at materialet producerer varmeenergi, udstråler det det senere tilbage til miljøet gennem langbølgebølger.
Afspejling
Solstråling kan også afspejles, når den interagerer med partikler i jorden. Refleksion opstår, når sollys rammer en partikel og omdirigeres til atmosfæren. Hovedvirkningen af refleksion er, at det reducerer mængden af varme, der når jordens overflade. Refleksion sker typisk inden for skyerne, hvor vanddråberne opfanger og omdirigerer solens stråler.
Udgående varmeenergi
Jorden sender energi ud i rummet i form af langbølgende stråling, som normalt har lave mængder energi. Den energi, der sendes fra jorden, er generelt i form af infrarød stråling. Partikler i miljøet absorberer noget af den energi, der udstråles fra jorden, mens skyer også afspejler nogle. Udgående stråling er grundlæggende for jordens energibudget, da det er summen af energien fra jorden til atmosfæren. Udgående stråling spiller også en væsentlig rolle i drivhuseffekten, da gasser som kuldioxid og metan absorberer strålingen og øger mængden af varme i atmosfæren. En anden effekt af absorptionen af disse gasser er, at det resulterer i stigning i jordens overflade. Forskere indikerer, at en højere koncentration af drivhusgasser kan føre til global opvarmning.
Energibalance i jorden
Hvis energien kommer ind i jorden, og den energi, der forlader planeten, er ikke lige, vinder eller taber jorden energi. Der er to primære måder at kontrollere, om jorden er ved at vinde energi, miste den eller er i balance. En måde er ved brug af indirekte målinger. I tilfælde af en energiændring på jorden vil den påvirke forskellige komponenter i jordens omgivelser som oceanerne. For at måle forandringen benyttes havet enheder kendt som argo floats. En anden metode, der kan anvendes, er direkte måling primært ved brug af satellitter. De satellitter, der måler energibalancens brugsteknologi udviklet af NASA, og de overvåger mængden af varme, som jorden modtager, såvel som mængden, som jorden udstråler.
Drivhuseffekt
De gasser, der udgør den mest betydningsfulde procentdel af jordens atmosfære, er ilt og nitrogen, der interagerer med hverken indkommende solstråling eller termisk stråling fra jord til rum. Jordens atmosfære indeholder imidlertid også stoffer som vanddamp og andre gasser, der absorberer termisk stråling med specifikke bølgelængder. Fem til seks procent af den energi, som jorden udstråler, absorberes af stofferne, og stigningen i koncentrationen i atmosfæren resulterer i en højere absorptionshastighed. Den primære virkning af standard drivhuseffekten er, at det hæver jordens temperatur, hvilket gør jorden varmere, end det ville være, hvis det påberåbte sig rent på solen til opvarmning.
Klima forandring
Jordens klima kan ændre sig på grund af naturlige faktorer eller på grund af menneskers indflydelse. Naturlige faktorer, der medfører ændring af jordens klima, omfatter vulkanske udbrud og ændringerne i solens lysstyrke, som enten ville øge eller reducere mængden af solenergi, der når jordens overflade. En række menneskelige aktiviteter bidrager enten direkte eller indirekte til at ændre jordens klima, som f.eks. Frigivelse af forurenende stoffer i atmosfæren samt skovrydning. De klimaændringer har en direkte indvirkning på jordens energibudget.
Økonomiske virkninger af klimaændringer
En af de sektorer, der er væsentligt påvirket af ændringer i jordens klimamønstre, er landbrugssektoren. På grund af ændringerne oplever nogle regioner mindre regn, end de typisk ville føre til afgrødefejl. Andre områder oplever højere end gennemsnittet nedbør, hvilket medfører ødelæggelse af afgrøder i gårdene. Virkningen af disse begivenheder er, at det reducerer afgrødeudbyttet, hvilket gør det vanskeligere for landmændene at leve og skabe fødevaremangel. En anden effekt af klimaændringer er, at det vil føre til en betydelig stigning i tilfælde af varmebølger, hvoraf nogle kan medføre dødsreduktion af befolkningens del, der kan bidrage til økonomien.
