Přeskočit na obsah

Wikipedista:Martinszen/Energetická nerovnováha Zeme

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Energetická nerovnováha Zeme[editovat | editovat zdroj]

Energetická nerovnováha Zeme popisuje jav,kedy sa v atmosfére nahromadí energia a vzniká nerovnováha medzi získanou energiou (prevažne zo slnečnej radiácie) a emitovanou energiou. Rozoznávame buď pozitívnu nerovnováhu (menej energie uniká zo systému ako prijíma) alebo negatívnu nerovnováhu (zo systému uniká viac energie ako jej prijme).[1] Dôležitými ukazateľmi sú - Absorbovaná solárna radiácia (ASR) a Vyžarované dlhovlnné žiarenie (OLR – z angl. Outgoing longwave radiation). Absorbovaná solárna radiácia  je celkové žiarenie po odčítaní oblačnosťou odrazeného žiarenia, ktoré sa dostane na povrch a je absorbované. Vyžarované dlhovlnné žiarenie je tepelné žiarenie vyžarované povrchom Zeme a atmosférou. Výpočet čistej Energetickej nerovnováhy Zeme vypočítame odčítaním hodnoty ASR -OLR.[2] 

Energetická bilancia je určená viacerými faktormi klimatického systému – skleníkové plyny, aerósoly, albedo, oblačnosť, vegetácia alebo spôsoby využitia krajiny.[3] Tieto faktory spôsobujú medziročnú variáciu energetickej nerovnováhy Zeme.[4]

Jednotky, v ktorých sa energetická bilancia uvádza sú rovnaké ako pre inzenzitu žiarenia - W/m2. V období 1971-2018 bola na priemernej úrovni 0.47W/m2. Za poslednú dekádu táto hodnota výrazne stúpala a za obdobie 2010-2018 sa jej hodnota vyšplhala až na úroveň 0.87W/m2, čím sa prakticky zdvojnásobila.[5]

V súčasnosti je spôsobená prevažne ľudskými činnosťami a je jedným z dôsledkov prispievajúcich ku globálnemu otepľovaniu.[1] Je určujúcim faktorom pre mieru a rýchlosť oteplovania alebo ochladzovania Zeme [5] a takisto slúži ako indikátor pre kontrolu klimatickej zmeny.[6]

Prejavy[editovat | editovat zdroj]

Prejavom nerovnováhy energetického systému Zeme je klimatická zmena ako snaha Zemského systému priblížiť  sa radiačnej rovnováhe. So zvýšenou koncentráciou skleníkových plynov v atmosfére sa nerovnováha stáva pozitívnou s rôznymi prejavmi: nárast priemernej svetovej teploty, zvýšená teplota oceánov, stúpanie hladiny oceánov alebo zrýchlenie hydrologického cyklu.[1]

Dôležitým aspektom je teplotná kapacita komponentov klimatického systému – atmosféra, pevnina, oceány a kryosféra.

Väčšina prebytkovej energie je skladovaná oceánmi, ide približne o 89 % z celkovej teplotnej bilancie.[5] Vrchná vrstva svetových oceánov s hrúbkou približne 700 m bola za posledné dekády oteplovaním ovplyvnená najviac. Naopak vrstvám nižšie ako 700 m možno pripísať až  25 % nárastu obsahu tepla v oceánoch od roku 1971.[7][8][9][10]

Atmosféra dokáže zachytiť iba frakciu v porovnaní s oceánom. Termálna kapacita atmosféry sa dá prirovnať k vrchnej 2,5 m hrubej vrstve oceánov,[1] čo predstavuje približne 1 % z celkovej tepelnej bilancie.[5]

Pevnina je rovnako takmer zanedbateľná, kde je jedným z dôvodov 2 – 6 násobne vyššia variabilita povrchovej teploty v porovnaní s povrchovou teplotou oceánov. Z celkovej bilancie pevnina absorbuje približne 4 % z celkovej tepelnej bilancie.[5]

V prípade pevninských ľadovcov je termálna kapacita na ročnej báze stabilná, keďže prienik tepelnej energie prebieha vodivým procesom.[2] Z celkovej bilancie na komponent kryosféry pripadá približne 4 % z tepelnej bilancie.[5]

Rola v klimatickom systéme[editovat | editovat zdroj]

Energetická bilancia Zeme určuje počasie a klímu, pretože tieto dva javy závisia od rozdielov vyžarovaného tepla v spojitosti s energetickým tokom poháňaným atmosférou alebo oceánom.[5]

Na medziročnom horizonte je energetická bilancia Zeme ovplyvňovaná El Niňom/Južnou Osciláciou, kde prebieha výmena energie medzi oceánom a atmosférou.[11] Z hľadiska dlhšieho časového horizontu – dekády - ovplyvňuje energetickú bilanciu Zeme Pacifická dekádová oscilácia (PDO)[12] alebo zmena intezity dopadajúceho slnečného žiarenia, silné vulkanické erupcie alebo antropogénne činnosti.[11] Za poseldné dekády sa antropogénny príspevok zvýšil do takej miery, že ostatné faktory majú minimálny príspevok.[1] Najzásadnejšie prispievajúcimi faktormi za posledné dekády boli antropogénne aerosóly v atmosfére a zmena vo využívaní suchozemského prostredia. V atmosfére dominovali skleníkové plyny antropogenného pôvodu, čím sa kumulovala nadmerná energia, stimulujúc globálne otepľovanie.[13][11]

Spôsoby merania[editovat | editovat zdroj]

Zber dát prebieha pomocou globálnych observačných systémov, vrátane tých z vesmíru. Merania sú mimoriadne presné, avšak úskalia predstavuje zostatková energia odvodená z meraní - má mnoho nepresností na určenie absolútnej sily energetickej nerovnováhy Zeme. Najpresnejšie odhady sú momentálne  odvodené zo zmien v teplotách oceánov pomocou rádiometrie.[14] 

Výzvy[editovat | editovat zdroj]

Z hľadiska lepšieho porozumenia fenoménu energetickej bilancie Zeme bude nutné skúmať lokálne energetické výkyvy a celkový (čistý) energetický prírastok. Zásadné bude identifikovať aké sú zdroje tepla, od kiaľ a kam sa distribuujú, kde a ako sa ukladá v rámci Zemského energetického systému.[15]

  1. ↑ a b c d e VON SCHUCKMANN, K.; PALMER, M. D.; TRENBERTH, K. E. An imperative to monitor Earth's energy imbalance. Nature Climate Change. 2016-02, roč. 6, čís. 2, s. 138–144. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 1758-6798. DOI 10.1038/nclimate2876. (anglicky) 
  2. ↑ a b TRENBERTH, Kevin E.; STEPANIAK, David P. The flow of energy through the earth's climate system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 2004-10, roč. 130, čís. 603, s. 2677–2701. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 0035-9009. DOI 10.1256/qj.04.83. (anglicky) 
  3. ↑ Climate and Earth’s Energy Budget. earthobservatory.nasa.gov [online]. 2009-01-14 [cit. 2024-02-05]. Dostupné online. (anglicky) 
  4. ↑ academic.oup.com [online]. [cit. 2024-02-05]. Dostupné online. 
  5. ↑ a b c d e f g VON SCHUCKMANN, Karina; CHENG, Lijing; PALMER, Matthew D. Heat stored in the Earth system: where does the energy go?. Earth System Science Data. 2020-09-07, roč. 12, čís. 3, s. 2013–2041. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 1866-3508. DOI 10.5194/essd-12-2013-2020. (English) 
  6. ↑ Where does the heat go? | GCOS. gcos.wmo.int [online]. [cit. 2024-01-30]. Dostupné online. 
  7. ↑ AR5 Climate Change 2013: The Physical Science Basis — IPCC [online]. [cit. 2024-01-30]. Dostupné online. 
  8. ↑ LEVITUS, S.; ANTONOV, J. I.; BOYER, T. P. World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010. Geophysical Research Letters. 2012-05-28, roč. 39, čís. 10. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 0094-8276. DOI 10.1029/2012GL051106. (anglicky) 
  9. ↑ PURKEY, Sarah G.; JOHNSON, Gregory C. Warming of Global Abyssal and Deep Southern Ocean Waters between the 1990s and 2000s: Contributions to Global Heat and Sea Level Rise Budgets. Journal of Climate. 2010-12-01, roč. 23, čís. 23, s. 6336–6351. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 0894-8755. DOI 10.1175/2010JCLI3682.1. (EN) 
  10. ↑ BALMASEDA, Magdalena A.; TRENBERTH, Kevin E.; KÄLLÉN, Erland. Distinctive climate signals in reanalysis of global ocean heat content. Geophysical Research Letters. 2013-05-16, roč. 40, čís. 9, s. 1754–1759. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 0094-8276. DOI 10.1002/grl.50382. (anglicky) 
  11. ↑ a b c TRENBERTH, Kevin E.; FASULLO, John T.; BALMASEDA, Magdalena A. Earth’s Energy Imbalance. Journal of Climate. 2014-05-01, roč. 27, čís. 9, s. 3129–3144. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 0894-8755. DOI 10.1175/JCLI-D-13-00294.1. (EN) 
  12. ↑ ENGLAND, Matthew H.; MCGREGOR, Shayne; SPENCE, Paul. Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus. Nature Climate Change. 2014-03, roč. 4, čís. 3, s. 222–227. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 1758-6798. DOI 10.1038/nclimate2106. (anglicky) 
  13. ↑ HANSEN, J.; SATO, M.; KHARECHA, P. Earth's energy imbalance and implications. Atmospheric Chemistry and Physics. 2011-12-22, roč. 11, čís. 24, s. 13421–13449. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 1680-7316. DOI 10.5194/acp-11-13421-2011. (English) 
  14. ↑ HAKUBA, M. Z.; STEPHENS, G. L.; LANDERER, F. W. How well can we measure Earth's Energy Imbalance?. ui.adsabs.harvard.edu. 2017-12-01, roč. 2017, s. GC24C–06. ADS Bibcode: 2017AGUFMGC24C..06H. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. 
  15. ↑ TRENBERTH, Kevin E; CHENG, Lijing. A perspective on climate change from Earth’s energy imbalance. Environmental Research: Climate. 2022-09-01, roč. 1, čís. 1, s. 013001. Dostupné online [cit. 2024-01-30]. ISSN 2752-5295. DOI 10.1088/2752-5295/ac6f74. 
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedista:Martinszen/Energetická_nerovnováha_Zeme&oldid=23626044“