Dünya'nın enerji bütçesi

Dünya, giren enerji kazançlarını ve çıkan enerji kayıplarını içeren bir enerji bütçesine sahip fiziksel bir sistem olarak incelenebilir. Gezegenimiz yaklaşık olarak dengededir. Girenlerin toplamı neredeyse çıkanların toplamına eşittir.

Not: Bu şematik resimler sadece net enerji transferini anlatmaktadır. Sera gazlarının etkisini veya herhangi bir değişikliği anlatmamaktadır.

Enerji bütçesi

Giren enerji

Dünya atmosferine giren toplam enerji akısı 174 x 10¹⁵ watt olarak hesaplanır. Bu enerji şunlardan meydana gelir:

güneş radyasyonu (% 99.978, yaklaşık 174 petawatt; ya da diğer bir deyişle 340 W m⁻²)
jeotermal enerji (% 0.013, yaklaşık 23 terawatt; ya da diğer bir deyişle 0.045 W m⁻²)
- Bu, depolanmış ısı ve Dünya'nın iç kısımlarından sızan radyoaktif bozunumdur.
gelgit enerjisi (% 0.002, yaklaşık 3 terawatt; 0.0059 W m⁻²)
- Bu enerji Dünya'nın kütlesiyle yerçekimi alanına sahip Ay ya da Güneş gibi kütlelerin etkileşimiyle üretilir .
fosil yakıt tüketiminden meydana gelen atık ısı (yaklaşık % 0.007, 13 terawatt; 0.025 W m⁻²).

Bu hesaplamalarda ihmal edilmiş küçük çapta enerji kaynakları vardır: uzaydaki termal radyasyon, yıldızlardan gelen ışınlar, güneş rüzgarları. İhmal edilecek kadar küçük olmalarının bilinmesine rağmen, bu her zaman kesin değildir: Joseph Fourier ilk zamanlarda sera etkisinden bahsederken uzaydan gelen radyasyonun önemli olduğunu düşünmüştür. [1]13 Ekim 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi..

Çıkan enerji

Dünya'nın ortalama yansıtabilirliği 0.3'tür. Bu ise giren güneş enerjisinin %30'unun uzaya geri gönderildiği anlamına gelir. %70'i ise kızılötesi olarak emilir. Dünya'nın yansıtabilirliği aydan aya farklılık gösterir, tümünün ortalaması ise 0.3'tür. Boyutsal olarak ise çok değişkendir: Örneğin buzulların yansıtabilirliği yüksek, okyanuslarınki ise düşüktür. Jeotermal ve gelgit enerjisinin etkisi çok küçük olduğundan aşağıdaki hesaplamalarda ihmal edilmiştir.

Öyleyse %30 oranındaki yansıtılan enerji şunlardan oluşur:

%6'sı atmosferden
%20'si bulutlardan
%4'ü yerden (sular ve buzlar dahil)

Dünya'nın bulutlardan, atmosferden ve yerden yaptığı uzun dalga termal ısısal radyasyonu

Geriye kalan 70% oranındaki enerji ise emilir:

%51'lik oran karalar ve sular tarafından şu yollarla emilir:
- %23 atmosfere suyun buharlaşması ile gizli ısı olarak geri iletilir
- %7 ısınıp yükselen havayla atmosfere geri iletilir
- %6 doğrudan uzaya gönderilir
- %15 radyasyonla atmosfere iletilir, sonra uzaya saçılır
%19 atmosfer ve bulutlar tarafından absorbe edilir:
- %16 uzaya geri saçılır
- %3 bulutlara iletilir

Dünya ısıl dengedeyken, % 70 emilen aynı miktar yeniden ışıma yapar:

%64 bulutlar ve atmosfer tarafından
%6 yer tarafından

Antropojenik değişiklik

Sera gazları emisyonu ve karaların kullanımındaki değişiklikler gibi diğer faktörler enerji bütçesini az ama önemli derecede değiştirir. Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) bu etkiyi bilindiği kadarıyla sunar. [2]. Sera gazlarından en çok miktardaki ve en iyi bilineni(CO₂, CH₄, halokarbonlar vb.) toplamda 2.4 W m⁻² bir yükselişe neden olur. Bu miktar toplam giren güneş enerjisinin %1'inden daha azdır, fakat atmosfer ve okyanus sıcaklıklarının yükselmesine katkıda bulunur.