Жизнь на Земле зависит от множества тонко сбалансированных, переплетенных циклов, которые объединяются, создавая именно те условия, которые нам нужны для процветания. Одним из таких циклов является тонкая энергетическая система Земли – входы и выходы энергии, получаемой от Солнца.
![]()
Фото из открытых источников
Этот цикл определяет все климатические системы планеты. Считается, что на Марсе сезонное изменение энергетического дисбаланса – около 15,3 процента между сезонами на Марсе по сравнению с 0,4 процента на Земле – вызывает печально известные эпические пыльные бури на планете.
По крайней мере, некоторое время, до 1750-х годов, этот неустойчивый энергетический цикл на Земле был относительно сбалансированным. Но теперь мы создали дисбаланс, который недавно удвоился всего за 15 лет.
«Чистый энергетический дисбаланс рассчитывается с учетом того, сколько тепла поглощается Солнцем и сколько может излучаться обратно в космос», - объясняет ученый-атмосферист Кевин Тренберт из Национального центра атмосферных исследований.
«Пока невозможно измерить дисбаланс напрямую, единственный практический способ оценить его - провести инвентаризацию изменений в энергии».
Тренберт и физик-атмосферист Китайской академии наук Лицзин Ченг проанализировали данные по всем компонентам климатической системы: суше, льду, океану и атмосфере в период с 2000 по 2019 год, чтобы провести инвентаризацию этих изменений.
Атмосфера Земли отражает почти четверть энергии, которая попадает на нее, в отличие от Луны, которая полностью принимает на себя воздействие солнечной энергии, что приводит к температуре поверхности около 100 ° C. Большая часть этой энергии затем поглощается Луной и излучается обратно в космос в виде теплового инфракрасного излучения, то есть в виде обычного тепла.
Опять же, атмосфера изменяет этот процесс здесь, на Земле. Некоторые молекулы в нашей атмосфере улавливают это тепло до того, как оно достигнет космоса, и продолжают удерживать его. К сожалению для нас, это парниковые газы, которые в настоящее время окутали планету слишком плотным одеялом в верхней части атмосферы.
Исследователи объясняют в своей статье, что дополнительная захваченная энергия не только меняет место, в котором она оказывается, но и влияет на ее окружение на пути к конечному пункту назначения.
«Жизненно важно понимать чистый прирост энергии, а также сколько и где тепла перераспределяется внутри земной системы», - пишут они. «Сколько тепла может быть перемещено туда, где оно может быть удалено из Земли с помощью излучения, чтобы ограничить потепление?»
В то время как все в основном сосредоточились на повышении температуры, это только один продукт этой дополнительной энергии. Только 4 процента энергии идет на повышение температуры суши, а еще 3 процента - на таяние льда, выяснили Тренберт и Ченг.
Они обнаружили, что почти 93 процента поглощается океаном, и мы уже являемся свидетелями неприятных последствий.
Хотя в нашей атмосфере циркулирует менее 1 процента избыточной энергии, этого достаточно, чтобы напрямую увеличить серьезность и частоту экстремальных погодных явлений, от засух до наводнений.
Однако повышенная атмосферная турбулентность также может быть полезной.
«Эти погодные явления перемещают энергию и помогают климатической системе избавиться от энергии, излучая ее в космос», - объясняют исследователи.
Облака и лед также помогают отражать солнечную радиацию, прежде чем она превратится в длинноволновое тепло, которое улавливают газы. Но как отражающие облака, так и лед уменьшаются из-за сбоев в этом энергетическом цикле.
По словам Тренберта и Ченга, все еще слишком много недостающей информации для всеобъемлющей модели земной системы, которая точно предсказывает конкретные результаты за пределами краткосрочной перспективы. Но, включив их структуру энергетического дисбаланса Земли, которая учитывает каждый компонент земной системы, это может быть улучшено.
«Моделирование энергетического дисбаланса Земли является сложной задачей, и соответствующие наблюдения и их обобщение нуждаются в улучшении», - заключает Ченг.
«Понимание того, как все формы энергии распределяются по всему земному шару и поглощаются или излучаются обратно в космос, даст нам лучшее понимание нашего будущего».
Это исследование было опубликовано в журнале Environmental Research Climate.
