L'equilibrio tra l'energia in entrata e in uscita dal sole è noto come bilancio energetico della Terra. NASA Probabilmente ricorderai i tuoi insegnanti di scienze della scuola elementare che spiegavano che l'energia non può essere né creata né distrutta. Questa è una proprietà fondamentale dell'universo.
L'energia può essere trasformata, però. Quando i raggi del sole raggiungono la Terra, si trasformano in movimenti casuali di molecole che senti come calore. Allo stesso tempo, La Terra e l'atmosfera stanno inviando radiazioni nello spazio. L'equilibrio tra l'energia in entrata e in uscita è noto come "bilancio energetico" della Terra.
Il nostro clima è determinato da questi flussi di energia. Quando la quantità di energia in entrata è maggiore di quella in uscita, il pianeta si scalda.
Questo può accadere in alcuni modi, come quando il ghiaccio marino che normalmente riflette la radiazione solare nello spazio scompare e l'oceano scuro assorbe invece quell'energia. Succede anche quando i gas serra si accumulano nell'atmosfera e intrappolano parte dell'energia che altrimenti si sarebbe irradiata.
Gli scienziati come me misurano il bilancio energetico della Terra dagli anni '80 utilizzando strumenti sui satelliti, nell'aria e negli oceani, e per terra. Sentirai di più su queste misurazioni e sul bilancio energetico della Terra quando il rapporto del Gruppo intergovernativo delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici sarà pubblicato il 9 agosto.
Ma fino ad allora, diamo uno sguardo più da vicino a come scorre l'energia e cosa ci dice il bilancio energetico su come e perché il pianeta si sta riscaldando.
Il bilancio energetico della Terra descrive l'equilibrio tra l'energia radiante che raggiunge la Terra dal sole e l'energia che fluisce dalla Terra verso lo spazio. NASA
Praticamente tutta l'energia nel sistema climatico della Terra proviene dal sole. Solo una piccola frazione è condotta verso l'alto dall'interno della Terra.
In media, il pianeta riceve 340,4 watt di sole per metro quadrato. Tutto il sole cade sul lato diurno, e i numeri sono molto più alti a mezzogiorno locale.
Di quei 340,4 watt per metro quadrato:
L'atmosfera assorbe molta energia e la emette sotto forma di radiazione sia nello spazio che verso la superficie del pianeta. Infatti, La superficie terrestre riceve quasi il doppio delle radiazioni dall'atmosfera rispetto alla luce solare diretta. Questo principalmente perché il sole riscalda la superficie solo durante il giorno, mentre la calda atmosfera è lassù 24 ore su 24, 7 giorni su 7.
Insieme, l'energia che raggiunge la superficie terrestre dal sole e dall'atmosfera è di circa 504 watt per metro quadrato. La superficie terrestre emette circa il 79% di quella che torna indietro. La restante energia superficiale va nell'evaporazione dell'acqua e nel riscaldamento dell'aria, oceani e terra.
Il minuscolo residuo tra la luce solare in entrata e l'infrarosso in uscita è dovuto all'accumulo di gas serra come l'anidride carbonica nell'aria. Questi gas sono trasparenti alla luce solare ma opachi ai raggi infrarossi:assorbono ed emettono molti raggi infrarossi verso il basso.
La temperatura della superficie terrestre deve aumentare in risposta fino a quando non viene ripristinato l'equilibrio tra la radiazione in entrata e in uscita.
Il raddoppio dell'anidride carbonica aggiungerebbe 3,7 watt di calore a ogni metro quadrato della Terra. Immagina le luci notturne a incandescenza vecchio stile distanziate ogni 3 piedi (0,9 metri) in tutto il mondo, lasciato per sempre.
Al tasso di emissione attuale, i livelli di gas serra raddoppieranno rispetto ai livelli preindustriali entro la metà del secolo.
Gli scienziati del clima calcolano che l'aggiunta di così tanto calore al mondo riscalderebbe il clima della Terra di circa 5 gradi Fahrenheit (3 gradi Celsius). Prevenire ciò richiederebbe la sostituzione della combustione di combustibili fossili, la principale fonte di emissioni di gas serra, con altre forme di energia.
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Scott Denning è professore di scienze atmosferiche presso la Colorado State University. Ha ricevuto finanziamenti da NOAA, NASA, la National Science Foundation e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
