Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.1: Фон

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    33937

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Значна частина нашої дискусії щодо зміни клімату починається з температури. Причина цього досить проста, а саме те, що температура поверхневого повітря є наслідком кількості теплової енергії в нижній атмосфері, де ми живемо. Щоб зрозуміти, що це означає і як воно пов'язане з кліматичними змінами, які ми зараз бачимо, корисно поглянути на бюджет атмосферної енергії Землі.

    Простіше кажучи, цей бюджет - це облік того, як енергія, яка рухає вітри, океанічні течії, гідрологічний цикл та інші частини земної кліматичної системи, протікає через систему. У найпростішому вигляді короткохвильове електромагнітне випромінювання (видиме світло) від сонця вражає землю у верхній частині атмосфери. Приблизно 30% цієї енергії відбивається назад у космос, тоді як майже 70% цього вхідного випромінювання поглинається атмосферою і перетворюється в теплову енергію (тепло). Зрештою ця теплова енергія випромінюється в космос у вигляді довгохвильової електромагнітної енергії (інфрачервоного). Хитрість останнього кроку полягає в тому, що частина цього довгохвильового випромінювання поглинається парниковими газами, такими як водяна пара та вуглекислий газ, на виході з атмосфери. Це означає, що ці гази нагрівають нижчу атмосферу до температур, які вище, ніж вони були б, якби парникових газів не було (див. Рис.

    Поки вихідна енергія землі приблизно дорівнює енергії, що надходить, середня глобальна температура поверхні залишається постійною. Однак, якщо є дисбаланс, то температури поверхні або падають (вхідні менше, ніж вихідні), або підвищуються (вхідні більше, ніж вихідні). Останній випадок описує наше поточне скрутне становище.

    Знімок екрана 2020-07-02 о 23.24.36 png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Спрощена діаграма потоку енергії через кліматичну систему Землі

    RE - це променева або електромагнітна енергія, яка включає видиме світло, інфрачервоне, рентгенівське випромінювання, мікрохвильові хвилі, гамма-промені та радіохвилі. Входить сонячна енергія праворуч є значною мірою видимим світлом - променевою енергією, що має коротку довжину хвилі. Приблизно 30% цього відбивається від хмар, частинок у повітрі та світлих наземних поверхонь, таких як засніжені схили. Ступінь відбивної здатності поверхні називають її альбедо. Поверхні з високим альбедо (високо відбивають) включають снігові та хмарні вершини, тоді як поверхня з низькою альбедо (низькою відбивною здатністю) включає темний океан, асфальтові дороги та ліси.

    ТЕ - теплова енергія (тепло). У випадку з бюджетом атмосферної енергії, що надходить РЕ, яке поглинається, перетворюється в тепло. Важливо зазначити, що хоча температура і тепло пов'язані, вони не одне і те ж. Це найкраще зрозуміти, зазначивши, що різні речовини можуть володіти однаковою тепловою енергією, але мати дуже різні температури. Температурна реакція речовини на кількість теплової енергії, якою вона володіє, називається теплоємністю. Вода, що має більшу теплоємність, ніж гірські породи та ґрунти, є однією з причин, чому континенти, як правило, холодніші взимку і тепліше влітку, ніж океан на тій же широті.

    МЕ - це механічна енергія, яка в даному випадку рухається повітря (вітри) і вода (океанічні течії), в кінцевому рахунку, обумовлена різницею температури поверхні. Детальніше про це в розділі «Атмосфера/Циркуляція океану» далі в цьому посібнику.

    CE - хімічна енергія, що виробляється фотосинтезом. Хоча лише невелика частина поглиненого ВДЕ перетворюється в СЕ цим процесом, фотосинтез важливий для регулювання концентрації вуглекислого газу. Основний детермінант температури поверхневого повітря.

    Виходить земне зліва - це переважно інфрачервоне випромінювання - променева енергія, що має довшу довжину хвилі. Взагалі, чим вище температура поверхні землі, тим «яскравіше вона світиться» в інфрачервоній частині електромагнітного спектра.