Die Komponenten des Strahlungsbudgets der Erde sind die Energie, die in das System Erde eintritt, reflektiert, absorbiert und emittiert wird. Basierend auf dem physikalischen Prinzip der Energieerhaltung stellt dieses Strahlungsbudget das Gleichgewicht zwischen der eingehenden Strahlung, die fast ausschließlich aus Sonnenstrahlung besteht, und der ausgehenden Strahlung dar, die zum Teil aus reflektierter Sonnenstrahlung und zum Teil aus vom Erdsystem, einschließlich der Atmosphäre, abgegebener Strahlung besteht. Ein aus dem Gleichgewicht geratenes Budget kann dazu führen, dass die Temperatur der Atmosphäre ansteigt oder sinkt und sich schließlich auf unser Klima auswirkt. Die zur Messung dieser ein- und ausgehenden Strahlung verwendeten Energieeinheiten sind Watt pro Quadratmeter (W/m2).
EINFALLENDE SONNENSTRAHLUNG
Einfallende ultraviolette, sichtbare und ein begrenzter Teil der infraroten Energie (zusammen manchmal als „kurzwellige Strahlung“ bezeichnet) von der Sonne treiben das Klimasystem der Erde an. Ein Teil dieser einfallenden Strahlung wird von den Wolken reflektiert, ein anderer Teil wird von der Atmosphäre absorbiert, und ein weiterer Teil dringt bis zur Erdoberfläche vor. Größere Aerosolpartikel in der Atmosphäre interagieren mit der Strahlung und absorbieren einen Teil davon, wodurch die Atmosphäre erwärmt wird. Die durch diese Absorption erzeugte Wärme wird als langwellige Infrarotstrahlung emittiert, von der ein Teil in den Weltraum abgestrahlt wird.
ABSORBIERTE ENERGIE
Die Sonnenstrahlung, die die Erdatmosphäre durchdringt, wird entweder von Schnee, Eis oder anderen Oberflächen reflektiert oder von der Erdoberfläche absorbiert.
Aussendung langwelliger Strahlung
Wärme, die aus der Absorption der einfallenden kurzwelligen Strahlung resultiert, wird als langwellige Strahlung ausgesandt. Die Strahlung aus der erwärmten oberen Atmosphäre und ein kleiner Teil der Strahlung von der Erdoberfläche wird in den Weltraum abgestrahlt. Der größte Teil der emittierten langwelligen Strahlung erwärmt die untere Atmosphäre, die wiederum die Oberfläche unseres Planeten erwärmt.
GRÜNHAUS-EFFEKT
Treibhausgase in der Atmosphäre (wie Wasserdampf und Kohlendioxid) absorbieren den größten Teil der emittierten langwelligen Infrarotstrahlung der Erde, die die untere Atmosphäre erwärmt. Die erwärmte Atmosphäre wiederum sendet langwellige Strahlung aus, von der ein Teil in Richtung Erdoberfläche abgestrahlt wird, wodurch unser Planet warm und im Allgemeinen angenehm bleibt. Steigende Konzentrationen von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan erhöhen die Temperatur der unteren Atmosphäre, indem sie den Durchgang der emittierten Strahlung nach außen einschränken, was zu einer „globalen Erwärmung“ oder, allgemeiner ausgedrückt, zu einem globalen Klimawandel führt.
STRAHLUNG UND DAS KLIMA-SYSTEM
Um den Klimawandel zu verstehen, müssen Wissenschaftler auch herausfinden, was die Veränderungen im Strahlungshaushalt der Erde verursacht. Das Instrument Clouds and the Earth’s Radiant Energy System (CERES) an Bord der NASA-Satelliten Aqua und Terra misst die reflektierte kurzwellige Strahlung und die in den Weltraum abgestrahlte langwellige Strahlung so genau, dass die Wissenschaftler den gesamten Strahlungshaushalt der Erde bestimmen können. Andere NASA-Instrumente überwachen Veränderungen in anderen Aspekten des Klimasystems der Erde – wie Wolken, Aerosolpartikel und Oberflächenreflexion – und die Wissenschaftler untersuchen ihre zahlreichen Wechselwirkungen mit dem Strahlungshaushalt.
Werfen Sie einen Blick auf dieses Poster zum Energiehaushalt der Erde, um mehr über unser Verständnis der Energieflüsse in die und von der Erde zu erfahren.
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Zitat
APA
National Aeronautics and Space Administration, Science Mission Directorate. (2010). The Earth’s Radiation Budget. Abgerufen, von der NASA Science Website: http://science.nasa.gov/ems/13_radiationbudget
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Science Mission Directorate. „The Earth’s Radiation Budget“ NASA Science. 2010. National Aeronautics and Space Administration. http://science.nasa.gov/ems/13_radiationbudget