|
Alsó légkörHaladó
|
A földi sugárzási egyenleg és az üvegházhatásAz éghajlati rendszert a napsugárzásból származó energia irányítja. Ennek az energiának csak egy része éri el a Föld felszínét és okoz melegedést. Másik részét a légkör visszaveri vagy elnyeli. Pontosan hogyan működik a sugárzási rendszer?
|
A valóság egy kicsit összetettebb, mivel az óceánok nagyon lassan reagálnak a hőmérsékletváltozásra. Tehetetlenek. Amíg a légkör gyorsan felmelegszik, az óceánok a hőt lassan veszik fel, és nem melegszenek fel azonnal. Ennek következtében, bizonyos ideig (az óceánok periódusideje körülbelül 1000 év) a Föld nem kerülhet egyensúlyi állapotba, azaz mielőtt az óceánok is egyensúlyba jutnak. Ezért, illetve más ismeretlen dolgok miatt a sugárzási egyenleg, ahogy a fenti ábra mutatja, nem pontos, van benne 10-20 % bizonytalanság. A következő részekben azonban feltételezzük az egyensúlyt.
|
|
Az üvegházgázok szerepeAz üvegházgázok szerepe hasonló, mint a pulóveré egy hideg téli napon. Ha nem viselnénk ruhát télen, testünk lehűlne, és megfagynánk. Azonban a pulóver sem a környező levegőt nem teszi melegebbé, illetve nem készteti testünket arra, hogy több energiát termeljen, valamint ő sem termel energiát. Egyszerűen visszaveri a testünk energiájának egy részét, és így egy meleg réteget hoz létre a pulóver és a bőrünk között. Pontosan ez az, amit az üvegházgázok is tesznek. A növekvő üvegházhatás azt jelenti, hogy több hő halmozódik fel a földfelszín fölött, mielőtt kisugárzódik az űrbe. Ez nem azt jelenti, hogy több energia éri el a Föld felszínét.
|
Az energiaháztartás megértéseAz energiaátvitelt vagy a kibocsátást a rendszerben W / m2-ben mérjük. Először megmutatjuk, hogy a rendszer egyes részeibe ugyanannyi energia érkezik, mint amennyi eltávozik (leegyszerűsítjük, és eltekintünk az óceánok lassító hatásától).: 342 W / m2 érkezik a napsugárzásból a külső légkörbe. Ebből 107 közvetlenül visszaverődik, vagy a felhőkről, vagy a földfelszínről. A napfénynek azt a részét, mely közvetlenül visszaverődik az űrbe, bármilyen kölcsönhatás nélkül, a Föld albedójának nevezzük. Ez nagyjából 30%. Az albedó definíciója: Egy test által kapott fény azon része, amit a test visszaver. Az albedó értéke 0 (tökéletesen fekete) és 1 (tökéletes visszaverő) között változik. |
|
A Föld albedója körülbelül 0,3. A legjobb visszaverők a felhők és a sarki jégpajzsok. A megmaradó 235 W/m2 vagy a légkörrel vagy a földfelszínnel lép kölcsönhatásba, és visszajut az űrbe mint hosszúhullámú sugárzás.
|
|
Ha a légkör sugárzási egyenlegét tárgyaljuk, figyelembe kell vennünk, hogy a légkör az energiát az űrbe, vagy a földfelszín felé is bocsáthatja. Az üvegházgázok visszasugárzó hatása az, ami ahhoz vezet, hogy a földfelszín több energiát nyel el (492 W / m2), mint ami a Napból beérkezik. A légköri ablakCsak 40 W / m2 energia sugárzódik ki közvetlenül hosszúhullámú sugárzás formájában a földfelszínről az űrbe.
|
|
Ez azért van így, mert az üvegházgázok nem nyelnek el minden hullámhosszon. Van valamennyi rés a víz (ami körülbelül 60%-t nyel el), széndioxid, metán, dinitrogén oxid, ózon és más üvegházgázok az egymást átfedő abszorpciós spektrumban. A legfontosabb ablakokat a víz és a széndioxid abszorpciós spektrumában légköri ablaknak nevezzük. Itt az infravörös sugárzás eltávozhat, mint az üvegház tetején lévő ablakon.
|
Természetesen az üvegházgázok és az üvegház üvegje közötti analógia nem tökéletes. A gázok kölcsönhatnak a fénnyel, amíg az üveg egy szilárd anyagból készült akadály és meggátolja a konvekciót is, így a hőt visszatartja.
|
6. Mi melyik hullámsávban nyeli el a sugárzást?
|
|
7. Az elektromágneses hullámok és a légkör közötti kölcsönhatás (mennyi és milyen hullámhosszúságú sugárzás jut át a légkörön?) ahhoz a tényhez vezet, hogy a légkör bizonyos részei átlátszatlanok. A fenti képen ezek barnával vannak jelölve. Különösen érdekese a közeli UV-sugárzás (1), a látható fény (2) és a közeli infravörös (3). |
Az oldalról:szerző: Dr. Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Mainz
|