1.4 Ogólny zarys światowego bilansu energii
Rysunek 10 uzupełniony został o
dodatkowe czynniki omówione w rozdziale 1.3, w tym o procesy
nie związane z emisją promieniowania (zielona strzałka).
Jest on precyzyjniejszą wersją Rysunku 6 i ukazuje w ujęciu
ilościowym globalnie uśredniony bilans energii dla całego
układu Ziemia-atmosfera i jego poszczególnych składników.
Rysunek 10: Schemat światowego bilansu energii dla
układu Ziemia-atmosfera. Liczby oznaczają średni roczny
udział poszczególnych procesów wyrażony jako procent
prędkości na jednostkę powierzchni z jaką promieniowanie
słoneczne dochodzi do Ziemii; czyli 100 jednostek jest równe
342 W m−2, jak na Rysunku 4.
Spróbujmy na podstawie tego modelu
odpowiedzieć sobie na pytanie, czy przedstawiony tam bilans
energii jest bilansem zrównoważonym, czy nie następuje
kumulacja lub utrata energii w którymś ze składników
układu. W tym celu możemy sprawdzić, czy występują
różnice między ilością dochodzącej i uchodzącej energii:
a) na powierzchni Ziemi, b) w atmosferze i c) w całym
układzie Ziemia-atmosfera.
Zajmijmy się najpierw powierzchnią
Ziemi. Całkowity dopływ energii do powierzchni Ziemii
(skierowane w dół strzałki – żółta i czerwona) to 49+95
= 144 jednostki. Całkowity odpływ energii z powierzchni Ziemi
(strzałki skierowane w górę – czerwona i zielona) to
30+114 = 144 jednostki. Jak widać, nie ma różnicy między
ilością energii dochodzącej i uchodzącej, czyli
powierzchnia Ziemi jest w stanie równowagi termicznej i jej
średnia temperatura nie zmienia się.
W przypadku atmosfery kalkulacja będzie
podobna. Atmosfera otrzymuje energię w ilości 20+30+102 = 152
jednostki, a oddaje 95+57 = 152 jednostki. Tutaj również jest
utrzymana równowaga.
Dla całego układu Ziemia-atmosfera,
całkowity dopływ energii to dopływ promieniowania
słonecznego czyli 100 jdnostek, a całkowity odpływ energii
to 31+57+12 = 100 jednostek, co potwierdza, że cały system
jest w stanie równowagi.
Jak więc wykazaliśmy przed chwilą,
cały układ Ziemia-atmosfera jest w stanie dynamicznej
równowagi, a średnia temperatura powierzchni Ziemi nie
zmienia się. Co w takim razie może sprawić, że temperatura
ta ulegnie zmianie?
|
