Кіріспе

Жер бетінің температурасын анықтайтын және Жер бетіндегі және одан жоғары орналасқан климаттық энергия ағынын басқаратын энергия ағынының есебі. Жер бетіндегі және одан жоғарыдағы энергия ағындары.

[[File:16.8 sunEarth energy imbalancev2. png|thumb|upright=1.4|Жердің энергия балансы мен тепе-теңдігі, артық энергияның қайда кететінін көрсетеді: Атмосферадағы парниктік газдардың артуына байланысты шығатын сәулелену азайып, Жердің энергия теңгерімсіздігі шамамен 460 ТВ құрайды. Жер энергиясының өзгеруінің негізгі себебі атмосфераның құрамындағы адам әрекетінен туындаған өзгерістер болып табылады. Бұл "атмосфераның үстіңгі энергия бюджеті; жер бетінің энергия бюджеті; жаһандық энергия қорының өзгеруі және климат жүйесіндегі энергияның ішкі ағындары". Бұл өрнекте σ – Стефан-Болцман тұрақтысы, ал ε – атмосфераның эмиссиялық қабілеті, ол 1-ден кем, себебі атмосфера атмосфералық терезе деп аталатын толқын ұзындығы диапазонында сәуле шығармайды. Аэрозольдер, бұлттар, су буы және іздік парниктік газдар ε=0,78 шамасындағы тиімді мәнге үлес қосады. Температураның жоғары сезімталдығы (төртінші дәреже) планетаның абсолютті температурасындағы шағын өзгерістер арқылы кіріс энергия ағынына шамалас шығыс энергия ағынын сақтайды. thumb|upright=1.3|Жерсеріктік деректерге сүйенсек, 2000–2022 жылдар аралығындағы Жердің бұлтсыз парниктік әсерінің өсуі. Жерді қоршаған ғарыштан қарағанда, парниктік газдар планетаның атмосфералық эмиссиялық қабілетіне (ε) әсер етеді. Атмосфера құрамының өзгеруі осылайша жалпы радиациялық тепе-теңдікті өзгерте алады. Мысалы, парниктік газдардың концентрациясының артуымен жылуды ұстап қалудың күшеюі (яғни, парниктік эффекттің күшеюі) OLR-ді азайтуға және жылу беруші (қалпына келтіруші) энергия тепе-теңдігіне ие болуға мәжбүрлейді. Соңында, парниктік газдар мөлшері өскенде немесе азайғанда, жер бетіндегі температуралар сіңірілген күн сәулесі шығыс ұзақ толқынды сәулеленуге тең болғанға дейін немесе ASR OLR-ге тең болғанға дейін көтеріледі немесе төмендейді.

Жердің энергиялық тепе-теңдігі (ЭЭТ)

[[Файл: NASA Жердің энергия бюджеті плакаты Радиантты энергия жүйесі спутниктік инфрақызыл сәуле ағыны. Жердің энергия бюджеті (Вт/м2) климатты анықтайды. Бұл келіп түсетін және шығып жатқан сәулелердің балансы және оны спутниктермен өлшеуге болады. Жердің энергия тепе-теңдігі – "таза сіңірілген" энергия мөлшері болып табылады және +0.6 Вт/м2 (2009 ж. бағалау бойынша) [[Файл:Атмосфераның жоғарғы бөлігіндегі (АЖ) қазіргі антропогендік факторлардың нәтижесінде туындаған оң Жер энергиясының тепе-теңдігіне (ЭЭТ) арналған Жердің жылу инвентаризациясының схемалық бейнесі. Соңғы екі кезеңдегі Жердің артық жылу қоры мен энергия теңгерімінің схемалық суреті. Мұхит сулары күн энергиясын тиімді сіңіреді және атмосфераға қарағанда жалпы жылу сыйымдылығы әлдеқайда жоғары. Зерттеу кемелері мен станциялары 1960 жылдан бері тереңдікте және бүкіл әлем бойынша теңіз температурасын өлшеп келеді. Сонымен қатар, 2000 жылдан кейін 4000-ға жуық Арго робот-буйындарының кеңейіп жатқан желісі температура аномалиясын немесе, эквивалентті түрде, мұхиттың жылу мазмұнының өзгеруін (ΔOHC) өлшеді. 1990 жылдан бері ОҚМ тұрақты немесе үдемелі түрде өсті. ΔOHC ЭЭТ-нің ең үлкен бөлігін құрайды, себебі мұхиттар уақыт өте келе жүйеге кіретін таза артық энергияның 90%-дан астамын сіңіріп алады (Δt): Жылудың көп бөлігі мұз бен мәңгі тоңның еруіне немесе топырақтан судың булануына жұмсалады.

Атмосфераның жоғарғы жағында (TOA) өлшеулер

Бірнеше спутник Жердің сіңіретін және сәулеленетін энергиясын өлшейді, осылайша энергия теңгерімсіздігін анықтайды. Олар атмосфераның үстінде орналасқан және бүкіл жер шарын қамтитын деректер ұсынады. NASA Жер радиациялық бюджеті эксперименті (ERBE) жобасына үш мұндай спутник кірді: Жер радиациялық бюджеті спутнигі (ERBS), 1984 жылдың қазанында ұшырылды; NOAA 9, 1984 жылдың желтоқсанында ұшырылды; және NOAA 10, 1986 жылдың қыркүйегінде ұшырылды. GFDL CM4/AM4 климаттық моделін пайдалана отырып, одан кейін жүргізілген зерттеулер климаттың ішкі өзгергіштігінің ғана осы тенденцияны тудыру ықтималдығы 1%-дан кем екенін көрсетті. TRMM және CALIPSO деректерін қоса алғанда, қосымша спутниктік өлшемдер жауын-шашынның артуын көрсетті, ол жер бетінен булану арқылы (жасырын жылу ағыны) шығатын энергияның ұлғаюымен тұрақталды, бұл жер бетіне келіп түсетін ұзақ толқынды парниктік ағынның өсуін ішінара өтеді. Бұл өзгерістер планетаның геометриялық пішіні мен гравитациясына өлшенетін өзгерістер енгізді. Гидросфера мен криосферадағы судың массалық таралуындағы өзгерістер GRACE спутниктік құралдарының гравиметриялық бақылаулары арқылы анықталды. Бұл деректер мұхит беті топографиясымен және жылулық кеңею, тұздылық өзгерістері және басқа факторларды ескеретін есептеу модельдерін пайдалана отырып, гидрографиялық бақылаулармен салыстырылды. Осылайша алынған ΔOHC және EEI бағалаулары негізінен тәуелсіз бағалаулармен қателік шегінде сәйкес келеді.

Климаттың өзгеруінің маңыздылығы

Климат зерттеушілері Кевин Тренберт, Джеймс Хансен және олардың әріптестері Жердің энергия тепе-теңдігінің өзгеруін бақылауды саясаткерлерге жеңілдету және бейімделу шараларының қарқынын анықтауға көмектесетін маңызды көрсеткіш ретінде анықтады. Климат жүйесінің инерциясына байланысты, ұзақ мерзімді ЖЭТ (Жердің энергия тепе-теңдігі) тенденциялары "даму үстінде" болатын болашақ өзгерістерді болжауға мүмкіндік береді. Ауа-райы жүйелері мен жауын-шашынға қосымша қанша энергия әсер ететінін білу, ауа-райының күшейіп бара жатқан экстремалдық құбылыстарын түсіну үшін өте маңызды.