National Aeronautics And Space Administration

Figur 1.Bidrag Til Jordens (positive) energibalanse i 2005-2010. Estimater for de dype Sørlige Og Abyssale Havene er Av Purkey and Johnson (2010) basert på sparsomme observasjoner.(Kreditt: JORDENS energiubalanse Er forskjellen mellom mengden solenergi absorbert Av Jorden og mengden energi planeten utstråler til rom som varme. Hvis ubalansen er positiv, mer energi kommer inn enn å gå ut, kan Vi forvente At Jorden blir varmere i fremtiden – men kjøligere hvis ubalansen er negativ. Jordens energibalanse er dermed det mest avgjørende målet for Jordens klima, og det definerer forventninger til fremtidige klimaendringer.energiubalanse oppstår på Grunn av endringer i klimapådrivene som virker på planeten i kombinasjon med planetens termiske treghet. For eksempel, hvis Solen blir lysere, er det et positivt tvinge som vil forårsake oppvarming. Hvis Jorden var Som Merkur, en kropp bestående av lav ledningsevne materiale og uten hav, ville overflatetemperaturen stige raskt til et nivå hvor planeten igjen utstrålte så mye varmeenergi til rom som den absorberte solenergi.Jordens temperatur justerer seg ikke så raskt Som Merkurs på grunn av havets termiske treghet, noe som er betydelig fordi havet er blandet til betydelige dybder av vind og konveksjon. Dermed krever det århundrer For Jordens overflatetemperatur å reagere fullt ut på et klimapåd.

Klimapåd pålegges forstyrrelser I Jordens energibalanse. Naturlige krefter inkluderer endring Av solens lysstyrke og vulkanutbrudd som deponerer aerosoler i stratosfæren, og dermed kjøler Jorden ved å reflektere sollys tilbake til rommet. Menneskeskapte klimagasser er klimagasser (hovedsakelig CO2), som forårsaker oppvarming ved å fange Jordens varmestråling, og menneskeskapte aerosoler, som, som vulkanske aerosoler, reflekterer sollys og har en kjøleeffekt.

la oss vurdere effekten av et langlivet klima tvinge. Si At Solen blir lysere, blir lysere i et århundre eller lenger, eller mennesker øker langlivede klimagasser. Enten tvinge resulterer i mer energi som kommer inn enn å gå ut. Som planeten varmer som svar på denne ubalansen, øker varmen som utstråles Til rom av Jorden. Til Slutt Vil Jorden nå en global temperatur som er varm nok til å utstråle så mye energi som Den mottar fra Solen, og dermed stabilisere klimaet på det nye nivået. Når som helst i løpet av denne prosessen tillater den gjenværende planetariske energibalansen oss å anslå hvor mye global oppvarming fortsatt er » i rørledningen.»

Mange nasjoner begynte, om et tiår siden, å distribuere flyter rundt i verden havet som kunne «yo-yo» et instrument som måler havtemperaturen til en dybde på 2 km. I 2006 var det ca 3000 flyter som dekker det meste av verdenshavet. Disse flåtene tillot von Schuckmann Og Le Traon (2011) å anslå at i løpet av 6-årsperioden 2005-2010 fikk de øvre 2 km av verdenshavet energi med en hastighet på 0, 41 W/m2 i gjennomsnitt over planeten.vi brukte andre målinger for å estimere energien som går inn i dypere hav, inn i kontinentene og inn i smelting av is over hele verden i perioden 2005-2010. Vi fant en total Jordenergibalanse på +0.58±0.15 W / m2 delt som vist På Fig. 1.

rollen Til Solen.Den målte positive ubalansen i 2005-2010 er spesielt viktig fordi den skjedde under det dypeste solminimum i perioden med nøyaktig solovervåking (Fig. 2). Hvis Solen var det eneste klimapådrivet eller det dominerende klimapådrivet, ville planeten få energi under solmaksima, men miste energi under solminima.

Det faktum At Jorden fikk energi med en hastighet på 0,58 W / m2 under et dypt langvarig solminimum, viser at det er et sterkt positivt tvinge som overvelder det negative tvinget ved under gjennomsnittlig solstråling. Dette resultatet er ikke en overraskelse, gitt kunnskap om andre pådriv, men det gir utvetydig refutation av påstander om At Solen er den dominerende klima tvinge.

Mål CO2.Den målte planetariske energibalansen gir en umiddelbar nøyaktig vurdering av hvor mye atmosfærisk CO2 som må reduseres for å gjenopprette Jordens energibalanse, som er det grunnleggende kravet for å stabilisere klimaet. Hvis andre klimapåvirkninger var uendret, ville økt jordens stråling til rom med 0,5 W / m2 kreve å redusere CO2 med ~30 ppm til 360 ppm. Gitt at ubalansen på 0,58±0,15 W / m2 ble målt under et dypt solminimum, er det imidlertid nødvendig å øke strålingen til rommet med nærmere 0.75 W / m2, noe som ville kreve å redusere CO2 til ~345 ppm, andre forcings blir uendret. Dermed bekrefter jordens energibalanse et tidligere estimat av andre grunner at CO2 må reduseres til omtrent 350 ppm eller mindre for å stabilisere klimaet (Hansen et al., 2008).

Aerosoler.Den målte planetariske energibalansen tillater oss også å estimere klimapådrivet forårsaket av menneskeskapte atmosfæriske aerosoler. Dette er viktig fordi aerosol tvinge antas å være stor, men det er praktisk talt unmeasured.

den menneskeskapte drivhusgassen (GHG) tvinger er kjent for å være ca +3 W/m2 (Fig. 3). Netto menneskeskapt aerosolpådriving er negativ (kjøling), men størrelsen er usikker innenfor et bredt område (Fig. 3). Aerosolpådrivet er komplekst fordi det er flere aerosoltyper, med noen aerosoler, som svart sot, som delvis absorberer innfallende sollys, og dermed oppvarmer atmosfæren. Også aerosoler tjener som kondensasjonskjerner for vanndamp, og forårsaker dermed ytterligere aerosolklima som tvinger ved å endre skyegenskaper. Som et resultat, sofistikerte globale målinger er nødvendig for å definere aerosol klima tvinge, som omtalt nedenfor.

betydningen av å kjenne aerosol-tvingingen er vist ved å vurdere følgende to tilfeller: (1) aerosol tvinge om -1 W / m2, slik at netto klima tvinge er ~ 2 W / m2, (2) aerosol tvinge av -2 W / m2, noe som gir en netto tvinge ~1 w / m2. Begge tilfellene er mulige, på grunn av usikkerheten i aerosol-tvingingen.Hvilket alternativ er nærmere sannheten definerer betingelsene for en» Faustisk handel » som menneskeheten har satt for seg selv. Global oppvarming så langt har vært begrenset, da aerosolkjøling delvis har kompensert klimagassoppvarming. Men aerosoler forblir luftbårne bare flere dager, så de må pumpes inn i luften raskere og raskere for å holde tritt med økende langlivede klimagasser (mye AV CO2 fra fossile brenselutslipp vil forbli i luften i flere årtusener). Imidlertid vil bekymring for helseeffekter av partikkelformet luftforurensning trolig føre til eventuell reduksjon av menneskeskapte aerosoler. Deretter vil menneskehetens Faustiske betaling komme på grunn.Hvis den sanne netto tvinge er +2 W / m2 (aerosol tvinge -1 W / m2), selv en stor innsats for å rydde opp aerosoler, si reduksjon til det halve, øker netto tvinge bare 25% (fra 2 W/m2 til 2,5 W/m2). Men hvis netto tvinge er +1 W / m2 (aerosol tvinge -2 W / m2), redusere aerosoler med halvparten dobler netto klima tvinge (fra 1 W / m2 til 2 W / m2). Gitt at globale klimaeffekter allerede er observert (IPCC, 2007; Hansen et al.(2012), dobling av klimapådrivet tyder på at menneskeheten kan møte en alvorlig Faustisk betaling.

De Fleste klimamodeller som bidrar til den siste vurderingen Av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC, 2007) ansatt aerosol forcings i området -0,5 til -1.1 W / m2 og oppnådd god avtale med observert global oppvarming i løpet av det siste århundret, noe som tyder på at aerosol tvinge er bare moderat. Det er imidlertid en tvetydighet i klimamodellene. De fleste modellene som BRUKES I IPCC (2007) blander varme effektivt inn i mellom-og dyphavet, noe som resulterer i behovet for et stort klima som tvinger (~2 W/m2) til å varme Jordens overflate med den observerte 0.8°C i løpet av det siste århundre. Men hvis havet blander varme inn i dypere hav mindre effektivt, er nettoklimaet som trengs for å matche observert global oppvarming, mindre.Jordens energibalanse, hvis målt nøyaktig, gir en måte å løse denne tvetydigheten på. Saken med rask havblanding og liten aerosol tvinge krever en stor planetarisk energi ubalanse for å gi den observerte overflateoppvarming. Den planetariske energiubalansen som kreves for å gi den observerte oppvarmingen for forskjellige valg av aerosol optisk dybde, er vist I Fig. 4, basert på en forenklet representasjon av globale klimasimuleringer (Hansen Et al., 2011).

Målt Jordenergibalanse, +0,58 W / m2 i løpet av 2005-2010, innebærer at aerosolpådrivet er omtrent -1.6 W / m2, en større negativ tvang enn ansatt i DE FLESTE IPCC-modeller. Vi diskuterer flere bevis på at de fleste klimamodeller som ble brukt i disse tidligere studiene, hadde moderat overdreven havblanding, noe som kunne forklare det faktum at de oppnådde en god passform til observert global temperaturendring med en mindre aerosol tvinge.

den store (negative) aerosol klima tvinge gjør det viktig at vi oppnår en bedre forståelse av aerosoler som forårsaker dette tvinge. Dessverre, den første satellitten i stand til å måle detaljerte aerosol fysiske egenskaper, Glory mission (Mishchenko et al., 2007), led en lanseringsfeil. Det er presserende at et erstatningsoppdrag utføres, da den nåværende nettoeffekten av endrede utslipp i utviklingsland og utviklede land er svært usikker

Globale målinger for å vurdere aerosol indirekte klimapådrivet, via aerosoleffekter på skyer, krever samtidige polarimetriske målinger med høy presisjon av reflektert solstråling og interferometriske målinger av utstrålet varmestråling med de to instrumentene som ser på samme område samtidig. Et slikt oppdragskonsept er definert (Hansen Et al., 1993) og nyere revurderinger indikerer at det kunne oppnås til en kostnad PÅ rundt $100m hvis det ble utført av privat sektor uten krav om utilbørlige regjeringspaneler.

Relatert Link

NASA Pressemelding: Jordens Energibudsjett Holdt Seg Ute av Balanse Til Tross For Uvanlig Lav Solaktivitet

Hansen, J., W. Rossow, Og I. Fung (Eds.), 1993:Langsiktig Overvåking Av Globale Klimapåd og Tilbakemeldinger, NASA Conf. Publ. 3234, Goddard Institutt For Romforskning, New York.

Hansen, J., Mki. A. S. A., A. B. A., A. B. A., V. A. A., M. A., M. A., M. A., M. A., M. A., M. A., M. A., M. Pagani, M. Raymo, D. L. Royer Og J. C. Zachos, 2008: mål atmosfærisk CO2: Hvor skal menneskeheten sikte?Åpne Atmos. Sci. J., 2, 217-231,doi:10.2174/1874282300802010217.

Hansen, J., Mki. Sato, P. Kharecha Og k. von Schuckmann, 2011: Jordens energibalanse og implikasjoner.Atmos. Chem. Phys., 11,13421-13449, doi:10.5194 / acp-11-13421-2011.

Hansen, J., Mki. Sato, Og R. Ruedy, 2012: Oppfatninger av klimaendringer: den nye klima dice ,URL http://www.columbia.edu/~jeh1/mailings/2012/20120105_PerceptionsAndDice.pdf, sist besøkt Jan. 6, 2012-Ikke Tilgjengelig Apr. 10, 2018

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC),Climate Change 2007: The Physical Science Basis,S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K. B. Averyt, M. Tignor og H. L. Miller (Eds .), Cambridge Univ. Trykk, 996 pp.Mishchenko, Mi, B. Cairns, G. Kopp, Cf Schueler, B. A. Fafaul, J. E. Hansen, Rj Hooker, T. Itchkawich, H. B. Maring, og L. D. Travis, 2007:Nøyaktig overvåking av terrestriske aerosoler og total solinnstråling: Innføring Av Glory mission.iBull. Amer. Meteorol. Soc., 88, 677-691, doi:10.1175/BAMS-88-5-677.

Purkey, S. G. og G. C. Johnson, 2010: Oppvarming av global abyssal og dypt sørishav mellom 1990s og 2000s: bidrag til global varme og havnivåstigning budsjetter,J. Climate, 23, 6336-6351,doi:10.1175/2010jcli3682.1.Von Schuckmann, K. Og P.-Y. Le Traon, 2011: Hvor godt kan vi utlede globale havindikatorer fra Argo-data?Ocean Sci., 7, 783-791, doi:10.5194 / os-7-783-2011.

MERK:PDF-dokumenter krever Gratis Adobe Reader eller kompatibel visningsprogramvare som skal vises.