에너지 는 생성되거나 소멸될 수 없다고 설명했던 초등학교 과학 교사를 기억할 것입니다 . 그것이 우주의 근본적인 속성입니다.
그러나 에너지는 변환될 수 있습니다. 태양 광선이 지구에 도달하면 열로 느끼는 분자의 무작위 운동으로 변환됩니다. 동시에 지구와 대기는 방사선을 다시 우주로 보내고 있습니다. 들어오는 에너지와 나가는 에너지 사이의 균형을 지구의 "에너지 예산"이라고 합니다.
우리의 기후는 이러한 에너지 흐름에 의해 결정됩니다. 들어오는 에너지의 양이 나가는 에너지보다 많을 때 지구는 따뜻해집니다.
그것은 일반적으로 태양 복사를 우주로 다시 반사하는 해빙이 사라지고 어두운 바다가 대신 그 에너지를 흡수하는 것과 같은 몇 가지 방법으로 발생할 수 있습니다. 또한 온실 가스가 대기 중에 축적되어 그렇지 않았다면 방출되었을 에너지의 일부를 가두었을 때도 발생합니다.
나와 같은 과학자들은 1980년대부터 인공위성, 공중과 바다, 지상에서 장비를 사용하여 지구의 에너지 예산을 측정해 왔습니다 . 기후 변화에 관한 유엔 정부간 패널 보고서 가 8월 9일에 발표 되면 이러한 측정치와 지구의 에너지 예산에 대해 더 많이 듣게 될 것 입니다.
하지만 그때까지 에너지가 어떻게 흐르는지, 그리고 지구가 온난화되는 방법과 이유에 대해 에너지 예산이 알려주는 내용을 자세히 살펴보겠습니다.
태양의 에너지 균형
지구 기후 시스템의 거의 모든 에너지는 태양에서 옵니다. 아주 작은 부분만 이 지구 내부에서 위쪽으로 전도 됩니다.
평균적으로 행성은 평방 미터당 340.4와트의 햇빛을 받습니다 . 모든 햇빛은 낮에 내리고 그 숫자는 현지 정오에 훨씬 더 많습니다.
평방미터당 340.4와트 중:
- 99.9와트는 구름, 먼지, 눈 및 지구 표면에 의해 우주로 다시 반사됩니다.
- 나머지 240.5와트는 대기에서 흡수되고 나머지는 행성 표면에서 흡수됩니다. 이 복사는 지구 시스템 내에서 열 에너지로 변환됩니다. 이 흡수된 에너지의 거의 모두는 다시 우주로 방출되는 에너지와 일치합니다. 평방 미터당 0.6와트의 작은 잔류물이 지구 온난화로 축적됩니다. 그렇게 많이 들리지 않을 수도 있지만 추가됩니다.
대기는 많은 에너지를 흡수하여 우주로 방출하고 행성 표면으로 다시 방출합니다. 사실, 지구 표면은 직사광선보다 대기로부터 거의 두 배 많은 복사를 받습니다. 이는 주로 태양이 낮 동안에만 표면을 가열하는 반면 따뜻한 대기는 연중무휴로 존재하기 때문입니다.
함께 태양과 대기로부터 지구 표면에 도달하는 에너지는 평방 미터당 약 504와트입니다. 지구 표면은 그 중 약 79%를 방출합니다. 나머지 표면 에너지는 증발하는 물과 공기, 바다 및 육지를 데우는 데 사용됩니다.
들어오는 햇빛과 나가는 적외선 사이의 작은 잔류 는 공기 중의 이산화탄소와 같은 온실 가스 의 축적으로 인한 것입니다. 이 가스는 햇빛 에 투명하지만 적외선에는 불투명합니다. 그들은 많은 적외선을 흡수하고 다시 방출합니다.
지구 표면 온도는 들어오는 복사와 나가는 복사 사이의 균형이 회복될 때까지 그에 대한 반응으로 증가해야 합니다.
이것은 지구 온도에 무엇을 의미합니까?
이산화탄소를 두 배로 늘리면 지구의 1제곱미터당 3.7와트의 열 이 추가 됩니다. 전 세계에 0.9미터 간격으로 배치되어 영원히 켜져 있는 구식 백열 야간 조명을 상상해 보십시오.
현재 배출 속도에서 온실 가스 수준은 세기 중반까지 산업화 이전 수준의 두 배가 될 것입니다.
기후 과학자들은 이 정도의 열을 세상에 추가하면 지구의 기후가 화씨 5도(섭씨 3도) 정도 따뜻해질 것이라고 계산합니다 . 이를 방지하려면 온실 가스 배출의 주요 원인인 화석 연료 연소를 다른 형태의 에너지로 대체해야 합니다.
이 기사는 Creative Commons 라이선스에 따라 The Conversation 에서 다시 게시됩니다 . 여기 에서 원본 기사를 찾을 수 있습니다 .
Scott Denning 은 콜로라도 주립대학교의 대기과학과 교수입니다. 그는 NOAA, NASA, 국립과학재단 및 미국 에너지부로부터 자금 지원을 받았습니다.
