Sonnenaufgang von der ISS. (NASA/Reid Wiseman) Unser lebender Planet ist einzigartig unter allem, was wir bisher im Universum erforschen konnten. Von unserer axialen Kippverhinderung zu viele Temperaturextreme , zu unserer Goldlöckchen-Zone In dieser Position hängt das Leben auf der Erde von vielen fein ausgewogenen, miteinander verwobenen Kreisläufen ab, die zusammenkommen, um genau die Umstände zu schaffen, die wir zum Gedeihen brauchen.
Einer dieser Zyklen ist das empfindliche Energiesystem der Erde – die Ein- und Ausgänge der von der Sonne empfangenen Energie.
Dieser Zyklus bestimmt alle Klimasysteme des Planeten. An Mars , die saisonale Veränderung des Energieungleichgewichts – rund 15,3 Prozent zwischen den Jahreszeiten des Mars, verglichen mit 0,4 Prozent auf der Erde – wird angenommen, dass sie die Krankheit des Planeten verursacht berüchtigt epische Staubstürme .
Zumindest für eine Weile, vor den 1750er Jahren, war dieser schwankende Energiekreislauf auf der Erde war relativ ausgeglichen . Aber wir haben jetzt ein Ungleichgewicht geschaffen, das erst kürzlich entstanden ist hat sich in nur 15 Jahren verdoppelt .
„Das Nettoenergieungleichgewicht wird berechnet, indem man untersucht, wie viel Wärme von der Sonne absorbiert wird und wie viel in den Weltraum zurückstrahlen kann.“ erklärt Atmosphärenforscher Kevin Trenberth vom National Center for Atmospheric Research.
„Es ist noch nicht möglich, das Ungleichgewicht direkt zu messen. Die einzige praktische Möglichkeit, es abzuschätzen, ist eine Bestandsaufnahme der Energieänderungen.“
Trenberth und der Atmosphärenphysiker Lijing Cheng von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften überprüften Daten von allen Komponenten des Klimasystems: Land, Eis, Ozean und Atmosphäre zwischen 2000 und 2019, um eine Bestandsaufnahme dieser Veränderungen durchzuführen.
Die Erdatmosphäre reflektiert im Gegensatz zur Erdatmosphäre fast ein Viertel der auf sie treffenden Energie der Mond Dabei wird die gesamte Sonnenenergie genutzt, was zu Oberflächentemperaturen von etwa 100 °C (212 °F) führt. Der größte Teil dieser Energie wird dann vom Mond absorbiert und als thermische Infrarotstrahlung, besser bekannt als Wärme, zurück in den Weltraum abgestrahlt.
Auch hier ist es die Atmosphäre, die diesen Prozess hier auf der Erde verändert. Einige Moleküle in unserer Atmosphäre fangen diese Wärme ein, bevor sie den Weltraum erreichen, und halten sie fest. Unglücklicherweise für uns sind dies die Treibhausgase, die den Planeten inzwischen in einer zu kuscheligen Decke an der Spitze der Atmosphäre eingehüllt haben.
Diese zusätzlich eingeschlossene Energie verändert nicht nur den Ort, an dem sie landet, sondern beeinflusst auch die Umgebung auf dem Weg zu ihrem endgültigen Ziel, erklären die Forscher in ihrer Arbeit.
„Es ist wichtig, den Nettoenergiegewinn zu verstehen und zu verstehen, wie viel und wo Wärme innerhalb des Erdsystems umverteilt wird“, sagen sie schreiben . „Wie viel Wärme könnte dorthin transportiert werden, wo sie durch Strahlung von der Erde entfernt werden kann, um die Erwärmung zu begrenzen?“
Während sich alle hauptsächlich auf steigende Temperaturen konzentriert haben, ist dies nur ein Ergebnis dieser zusätzlichen Energie. Nur 4 Prozent davon fließen in die Erhöhung der Landtemperaturen und weitere 3 Prozent in das Schmelzen des Eises, haben Trenberth und Cheng herausgefunden.
Sie fanden heraus, dass fast 93 Prozent vom Ozean absorbiert werden, und wir sind bereits dabei Zeuge der unangenehmen Folgen .
Obwohl weniger als 1 Prozent der überschüssigen Energie in unserer Atmosphäre herumwirbelt, reicht es aus, um die Schwere und Häufigkeit extremer Wetterereignisse direkt zu erhöhen Dürren bis hin zu Überschwemmungen .
Allerdings könnten auch die erhöhten atmosphärischen Turbulenzen hilfreich sein.
„Diese Wetterereignisse bewegen Energie und helfen dem Klimasystem, Energie loszuwerden, indem sie sie in den Weltraum abstrahlen.“ erklären die Forscher.
Wolken und Eis tragen auch dazu bei, die Sonnenstrahlung zu reflektieren, bevor sie zu langwelliger Wärme wird, die von den Gasen eingefangen wird. Aber beide reflektierende Wolken Und Eis werden durch Störungen in diesem Energiekreislauf reduziert.
Es fehlen immer noch zu viele Informationen für ein umfassendes Erdsystemmodell, das spezifische Ergebnisse über die kurzfristige Zukunft hinaus genau vorhersagt, sagen Trenberth und Cheng. Aber durch die Einbeziehung ihres Systems zum Ungleichgewicht der Erdenergie, das jede Komponente des Erdsystems berücksichtigt, kann dies verbessert werden.
„Die Modellierung des Energieungleichgewichts der Erde ist eine Herausforderung, und die relevanten Beobachtungen und ihre Synthese müssen verbessert werden.“ schließt Cheng.
„Wenn wir verstehen, wie alle Formen von Energie über den Globus verteilt sind und gespeichert oder zurück in den Weltraum abgestrahlt werden, können wir unsere Zukunft besser verstehen.“
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Umweltforschungsklima .