Zgodnie z opisem efektu cieplarnianego w kursie EDX (rozpoczętym 1 grudnia 2019 r.) prowadzonym przez czołowego klimatologa Michaela Manna z Penn State University został przedstawiony uproszczony i czytelny dla internautów schemat krótkofalowego promieniowania słonecznego przychodzącego (Incoming Shortwave Radiation) oraz długofalowego promieniowania podczerwonego (Outcoming Longwave Radiation). Czyli w sumie został w miarę czytelnie przedstawiony bilans energetyczny wyrażony dla ułatwienia w jednostkach inaczej mówiąc w procentach, ile energii przychodzi ze Słońca prosto do powierzchni Ziemi, a ile jej wychodzi z powierzchni Ziemi.
Krótkofalowe promieniowanie
Gdy od Słońca, naszej gwiazdy, przychodzi 100 jednostek krótkofalowego (ultrafioletowego i widzialnego promieniowania słonecznego), to 23 jest odbijanych przez chmury, 19 jest pochłanianych przez atmosferę, 4 przez chmury. Ale 7 jest odbijanych od powierzchni Ziemi bezpośrednio w kosmos, gdyż gazy cieplarniane są przezroczyste dla tych fal (Wyjątek tylko stanowi ozon pochłaniający w większym zakresie utrafioletowe promieniowanie).
I etap:
Ze 100 jednostek w sumie na początku transferu radiacyjnego 53 jednostki (23+19+4+7) nie dociera do powierzchni Ziemi. Chociaż 7 jednostek krótkofalowego promieniowania dociera do niej, to i tak natychmiast odbija się od niej bezpośrednio w kosmos nie przyczyniając się do przekazania energii naszej planecie.
II etap:
Ze 100 jednostek w sumie na początku transferu radiacyjnego do powierzchni Ziemi bezpośrednio dociera 47 jednostek energii, która jest już przekazywana naszej planecie.
Rys. Transfer radiacyjny słonecznej i ziemskiej energii cieplnej
Długofalowe promieniowanie
I etap:
W tym samym czasie w promieniowaniu zwrotnym atmosfery do powierzchni Ziemi dociera 98 jednostek, które w sumie z 47 jednostkami daje nam 145 jednostek (98+47). Od których z kolei są odejmowane transfery ciepła utajonego (ewapotranspiracja) oraz ciepła odczuwalnego (konwekcja atmosferyczno-oceaniczna). Czyli wynik jest następujący: Od 145 jednostek poprzednich odejmowane są 24 jednostki ewapotranspiracji i 5 jednostek konwekcji (145-24-5), co daje nam wynik 116 jednostek.
II etap:
Te 116 jednostek to jest właśnie długofalowe promieniowanie emitowane z powierzchni Ziemi. A więc, ponad dwukrotnie więcej niż 47 jednostek promieniowania krótkofalowego emitowanego ze Słońca do powierzchni Ziemi.
III etap:
Ze 116 jednostek jednak 12 ucieka przez tzw. okna atmosferyczne (spektrum fal elektromagnetycznych w zakresie poszczególnych długich fal i ich widm, dla których poszczególne gazy cieplarniane są przezroczyste, czyli atmosfera w tychże zakresach fal jest przezroczysta). Więc, od 116 odejmujemy 12. Mamy 104 jednostki, z których 49 jednostek promieniowania długofalowego emitowanych jest przez atmosferę w kosmos, a 9 jednostek tego samego promieniowania emitowane jest przez chmury, także w kosmos.
IV etap:
Podsumowanie złożonego bilansu promieniowania długofalowego.
Gdy zsumujemy wszystkie emisje z powierzchni Ziemi pod względem obliczenia jednostek energii:
- a) ewapotranspiracja (ciepło utajone) – 24
- b) konwekcja (ciepło odczuwalne) – 5
- c) transfer radiacyjny promieniowania długofalowego z powierzchni Ziemi – 116
- d) transfer radiacyjny promieniowania długofalowego z powierzchni Ziemi przez okna atmosferyczne – 12
Razem: 24+5+116+12=157 jednostek;
Następnie od nich odejmowane są następujące jednostki energii:
- a) transfer radiacyjny z atmosfery w kosmos – 49
- b) transfer radiacyjny z chmur w kosmos – 9
Razem: 49+9=58
Gdy odejmiemy sumę 157 jednostek energii z powierzchni Ziemi od sumy 58 jednostek energii z wierzchołków atmosfery, to wychodzi nam liczba 101, wynik przybliżony do 100 jednostek energii, które w promieniowaniu zwrotnym atmosfery z powrotem kieruje się ku powierzchni Ziemi.
Zastanawiające jest, że to 101, a nie 100, ale analiza tego złożonego wyniku bilansu energetycznego już należy do specjalistów zajmujących się badaniem transferu radiacyjnego ze Słońca i bilansu energetycznego naszej Ziemi.