Energia cieplna wchodząca i wychodząca w obrębie układu klimatycznego

Ludzie negujący zmiany klimatu często nie rozumieją czym naprawdę jest i jak funkcjonuje efekt cieplarniany, a przez to też w ogóle nie rozumieją czym jest i jak przebiega globalne ocieplenie.
 
Efekt cieplarniany jest to stan atmosfery, w której energia cieplna pochodząca ze Słońca jest zatrzymywana w układzie klimatycznym.
 
Na początek energia cieplna prosto od naszej gwiazdy wchodzi do układu w całym swoim spektrum fal elektromagnetycznych, w którym najwięcej jest fal widzialnych. I to właśnie te fale są przepuszczalne przez wszystkie gazy cieplarniane. Promieniowanie krótkofalowe (w nadfiolecie) jest przezroczyste także dla tych wszystkich gazów, z wyjątkiem ozonu. Promieniowanie długofalowe biegnące od Słońca ku Ziemi jest pochłaniane przez wszystkie gazy cieplarniane, włącznie z ozonem.

Promienie widzialne dochodzą częściowo do powierzchni chmur i częściowo do powierzchni Ziemi (do lądów i oceanów) (Michaił Budyko, 1969).
 
Zwiększone natężenie słoneczne (zwiększenie liczby plam słonecznych i aktywności Słońca) spowodowało w przeszłości większe roztapianie lodu i odkrywanie powierzchni ciemnych jak ocean w Arktyce czy lodowce górskie w Alpach czy w Górach Skandynawskich. Tak było podczas regionalnego ocieplenia w Średniowieczu (950-1250).

 

Rysunek. Wykres pokazujący 400 lat obserwacji plam słonecznych, będących miernikiem aktywności Słońca. Wyraźnie widoczny jest 11 letni cykl aktywności słonecznej. Liczba plam jest dobrze skorelowana z aktywnością i mocą Słońca - im więcej plam, tym więcej energii Ziemia otrzymuje od Słońca. Źródło: www.globalwarmingart.com
 
Natomiast zmniejszone natężenie słoneczne (zmniejszenie liczby plam słonecznych i aktywności Słońca) spowodowało w przeszłości większe zamarzanie lodu i powiększanie powierzchni jasnych jak lodowce w Grenlandii, w górach Europy oraz lód arktyczny. Tak było podczas regionalnego ochłodzenia w czasach nowożytnych (1700-1850).
 
W średniowieczu (źródło) natężenie słoneczne wpływało na zmniejszenie albedo (odbijania promieni słonecznych od powierzchni chmur i powierzchni Ziemi), ponieważ było mniej powierzchni jasnych (ośnieżonych i zalodzonych), a więcej ciemnych (pozbawionych śniegu i lodu). Zimy przynajmniej w regionie Grenlandii i Europy Północnej i Środkowej były względnie łagodne, a lata bardziej upalne. W tymże okresie nie mieliśmy do czynienia z poważnymi wybuchami wulkanów na Ziemi.
 
W czasach nowożytnych (źródło) natężenie słoneczne miało wpływ na zwiększenie albedo, gdyż było więcej powierzchni jasnych aniżeli ciemnych. Zimy w regionie północnego Atlantyku pomiędzy Grenlandią a Europą Północną i Środkową były znacznie surowsze, a lata bardzo chłodne. Istniał też intensywny wulkanizm. W szczególności dokuczliwe były tarczowe wulkany bazaltowe z Islandii. Tambora na Indonezji gdy eksplodował w 1815 roku, zasiarczył tak intensywnie niebo Ziemi (związki siarki silnie odbijają promienie słoneczne), że był to w skali całej planety rok bez lata (Clive Oppenheimer, 20013).
 
Gdy promieniowanie słoneczne uderza w powierzchnię chmur i powierzchnię Ziemi, następuje wzmocnienie energetyczne (amplifikacja), ale już w postaci fal długofalowych (w podczerwieni) (Thomas R. Karl, Kevin E. Trenberth, 2003).
 
Promienie długofalowe już nie są przezroczyste dla wszystkich gazów cieplarnianych w atmosferze, w tym dla przemysłowych CFC (chlorofluorowęglowodorów) (Nikos Christidis i in. 1997) i HFC (hydrofluorowęglowodorów) (Guus J. M. Velders i in., 2009). Są one wpierw pochłaniane przez nie, a następnie reemitowane także w podczerwieni we wszystkich kierunkach powodując efekt cieplarniany. Im więcej ich jest w atmosferze tym ten efekt jest silniejszy, a powierzchnia lądów i oceanów bardziej nagrzewa się.
 
W przeszłości przedprzemysłowej koncentracje dwutlenku węgla (280 ppm) i metanu (0,7 ppm) (źródło) utrzymujące się na stałym poziomie, zarówno w średniowieczu w X wieku, jak i w czasach nowożytnych w XVII wieku, dawały względną równowagę radiacyjną. Po ociepleniu średniowiecznym następowało ochłodzenie prowadzące do ochłodzenia nowożytnego, po którym wystąpiło ocieplenie współczesne, początkowo zarówno naturalne, jak i antropogeniczne. Z biegiem czasu od lat 60 XX wieku głównie antropogeniczne.
 
Temperatura nie wzrastała tak szybko podczas średniowiecznego ocieplenia, jak rośnie dzisiaj. To wysoka aktywność słoneczna spowodowała wówczas, że w regionie między Grenlandią a Europą było wyjątkowo bardzo gorąco na Ziemi. Jednak przyrost temperatury nie wpływał wówczas ujemnie na flory i fauny. Tempo regionalnego ocieplenia było na tyle dogodne, że gatunki roślin i zwierząt mogły spokojnie przemieścić się na północ (bo tylko na półkuli północnej było ocieplenie klimatu) wraz ze wzrostem temperatury dzięki nasilonej aktywności słonecznej.
 
Dzisiaj temperatura przy obniżonej aktywności słonecznej rośnie dzięki rosnącej koncentracji gazów cieplarnianych, zwłaszcza dwutlenku węgla i metanu, zatrzymujących skutecznie energię cieplną w układzie klimatycznym Ziemi. Obserwuje się za pomocą satelitów coraz więcej energii termicznej zatrzymywanej w troposferze i coraz mniej jej uchodzącej do stratosfery (Quiang Fu i in. 2004).
 
Nadwyżka ciepła zatrzymywana w układzie klimatycznym i rosnąca z roku na rok dzięki rosnącej koncentracji gazów cieplarnianych jest właśnie procesem zwanym globalnym ociepleniem.
 
 
 
 

Dodaj komentarz

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