Efekt cieplarniany Ziemi opisany najprostszym językiem

Zgodnie z opisem efektu cieplarnianego w kursie EDX (rozpoczętym 1 grudnia 2019 r.) prowadzonym przez czołowego klimatologa i geofizyka Michaela Manna, dyrektora Earth System Science Center na Pennsylvania 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 ultrafioletowe 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.: System energetyczny Ziemi jest w równowadze, gdy promieniowanie krótkofalowe dochodzące ze Słońca jest równe promieniowaniu długofalowemu emitowanemu z powierzchni Ziemi.

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:

  1. a) ewapotranspiracja (ciepło utajone) – 24
  2. b) konwekcja (ciepło odczuwalne) – 5
  3. c) transfer radiacyjny promieniowania długofalowego z powierzchni Ziemi – 116
  4. 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:

  1. a) transfer radiacyjny z atmosfery w kosmos – 49
  2. b) transfer radiacyjny z wierzchołków chmur – 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 99, wynik przybliżony do 100 jednostek energii, które w promieniowaniu zwrotnym atmosfery z powrotem kieruje się ku powierzchni Ziemi.

Zastanawiające jest, że to 99, 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.

https://www.edx.org/course/climate-change-the-science-and-global-impact?fbclid=IwAR16Ig7OI9gpkAwHFTWBWN0x74iOd07t5rA0-VhQJymkTQ06pvtknUt4JHA

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *