Co to jest budżet cieplny?

Bilans pomiędzy ciepłem wchodzącym i wychodzącym z jednostki stanowi jej budżet na ciepło. Termin ten może być używany w wielu kontekstach, ale często odnosi się konkretnie do Ziemi, która odbiera ciepło od Słońca i traci ciepło na różne sposoby w celu utrzymania równowagi. Gdyby Ziemia straciła więcej niż zyskała, ochłodzi się, a jeśli zatrzyma ciepło, ogrzeje się. Niektórzy badacze są zainteresowani budżetem cieplnym określonych obszarów Ziemi, takich jak oceany, ponieważ odgrywa on ważną rolę w klimacie.

Znaczna część ciepła Ziemi pochodzi z nasłonecznienia, przychodzącego promieniowania słonecznego. Niektóre z nich odbijają się przed dotarciem na powierzchnię planety, gdzie jest absorbowana przez powietrze, wodę i glebę. W ciągu roku nadchodzące nasłonecznienie może się różnić w zależności od regionu, ponieważ Ziemia porusza się w kosmosie. Istnieją również wtórne źródła ciepła w pracy, takie jak procesy biologiczne i chemiczne na Ziemi, które wytwarzają ciepło. Na przykład rozpad radioaktywny wytwarza ciepło.

Ciepło nie pozostaje na swoim miejscu, gdy uderza w Ziemię; gdyby tak się stało, niektóre obszary Ziemi byłyby bardzo gorące, podczas gdy inne byłyby dość zimne. Krąży przez różne mechanizmy. Na przykład oceany promieniują gromadzone przez nie ciepło, które ogrzewa powietrze nad nimi. Ogrzane masy powietrza zaczynają się poruszać, niosąc ze sobą ciepło. Cyrkulacja tych mas powietrza może tworzyć różnorodne warunki pogodowe, które rozprowadzają ciepło i pozwalają mu powoli promieniować z powrotem w przestrzeń kosmiczną.

Zakłócenia równowagi między regionami wyrównują się w czasie z cyrkulacją ciepła w atmosferze. Naukowcy zainteresowani naukami klimatycznymi wykorzystują budżet cieplny w swoich obliczeniach i prognozach, aby dowiedzieć się więcej o bieżących wzorcach pogodowych i przewidzieć, co może się pojawić w przyszłości. W miarę, jak naukowcy dowiadują się więcej, czasami obalają wcześniejsze hipotezy lub odkrywają nowe informacje na temat pochodzenia klimatu Ziemi. Budżet cieplny Ziemi nie zawsze był idealnie zrównoważony, a ten zmieniał się wraz ze zmianami warunków i przyczyniał się do powstawania atmosfery.

Dostępnych jest wiele narzędzi do mierzenia przychodzącego ciepła, źródeł ciepła na Ziemi oraz różnych sposobów utraty ciepła przez planetę w celu utrzymania stabilnych warunków. Badania budżetu ciepła mogą obejmować obserwacje satelitarne z kosmosu, a także eksperymenty laboratoryjne i obserwacje, aby dowiedzieć się więcej o procesach fizycznych, chemicznych i biologicznych związanych z ciepłem. Naukowcy mogą również wykorzystać modelowanie komputerowe do takich działań, jak przewidywanie, co może się stać, gdy zmniejszy się obszar czap lodowych.