Kerrataan nyt vielä miten maapallon albedo vaikuttaa ilmastonmuutokseen ja mikä osuus siitä on auringon tuottamana energiana

Albedo:

Albedo on maan pinnan, pilvien ja ilmakehässä tapahtuvien muutosten (aerosolit) vaikuttamana, emittoituneen auringonsäteilyn määrä, joka ilmaistaan ​​yleensä prosentteina tai desimaalilukuna; 1 on täydellinen heijastuvuus ja 0 absorboi kaiken tulevan auringonsäteilyn. 

Kun puhutaan albedosta, valkoisilla esineillä ja pinnoilla, kuten lumisilla kukkuloilla, on korkea albedo. Sitä vastoin tummilla esineillä ja pinnoilla on matala albedo. Eli albedon muutoksilla voidaan viitata myös ihmisen tekemiin rakenteisiin.

Tietyillä alueilla albedo määräytyy muutenkin kuin maaperän koostumuksen perusteella, siihen vaikuttavat maaperän kosteus, kasvillisuus ja kaupungistuminen. Maan eri pinnoilla on erilaisia ​​albedoja ja albedot vaihtelevat ajan myötä. 

Albedossa tapahtuu muutoksia pilvipeitteen määrän muuttuessa. Samoin minkä tahansa pinnan, kuten lumen, jään ja kasvillisuuden muutokset muuttavat albedoa.

Albedo on yksi tärkeimmistä ominaisuuksista, joka ohjaa sitä, kuinka paljon energiaa maapallo absorboi. Sameus ja maan peite ovat tärkeitä tekijöitä ilmastomalleissa.

Maapallolla ei ole yhtä albedoa, vaan useita erilaisia ​​albedoja, jotka on yhdistetty yhdeksi numeroksi kuvaamaan tarkasti, kuinka maa heijastaa ja absorboi aurinkoenergiaa kokonaisuutena.

Maapallon ilmasto riippuu auringon tulevan ja lähtevän energian tasapainosta, jonka albedo määrää. Maan yleisellä albedolla – mitattuna 0.30 – on merkittävä vaikutus maan tasapainolämpötilaan, koska se muuttaa kuinka paljon aurinkoenergiaa emittoituu ja kuinka paljon sitä absorboituu. Tämä muuttaa maapallon energiabudjettia ja siten muuttaa myös maapallon lämpötilaa.

Kun maapallo lämpenee, maapallon albedo muuttuu. Maapallon peittävän jään määrä vähenee maapallon lämpenemisen seurauksena. Tämä vähentää valkoisten pintojen pinta -alaa, mikä johtaa vähenevään energian emittoitumiseen  ja lisääntyneeseen absorboitumiseen. Tämä prosessi lämmittää maapalloa entisestään. 

Arktisen jään sulaminen on erityisen huolestuttavaa, koska se voi laukaista positiivisen palautteen (palautejakso, joka saattaa ajaa ilmaston kontrolloimattomaksi). Albedoa alentavan jään sulamisen lisäksi kasvihuoneilmiön aiheuttamat olosuhteet ovat muuttamassa myös maapallon albedoa. 

Kasvihuoneilmiö voi alentaa maapallon albedoa vangitsemalla enemmän infrapunasäteilyä ja lisäämällä kasvihuonekaasujen määrää ilmakehässä, jolloin vähemmän energiaa voi palautua ilmakehästä. Koska kasvihuoneilmiö voi alentaa maapallon albedoa ja muuttuva albedo voi muuttaa maapallon tasapainolämpötilaa, albedon muutoksella on erittäin oleellinen vaikutus ilmastonmuutokseen.

Aurinko:

Auringon tuottamaa energiaa mitataan jatkuvasti. Se ilmaistaan ns. TSI (Total Solar Irradiance) -arvona (Wm-2) joka käytännössä tarkoittaa spektristä integroitua energiaa, joka peruskeskietäisyydellä auringosta saapuu  maan ilmakehän yläosiin. Se on sama kuin 1 AU (Astronomical Unit).

Niin lyhyen kuin pitkän aikavälin puitteissa TSI- arvo on jatkuvassa muutoksessa. Säteilyn lyhyen aikavälin vaihtelu on merkittävin, kun taas pitkän ajan vaihtelu voidaan havaita trendimuutoksina, joka on vähäisempi.

Jatkuvalla syötöllä joutuu toistamaan tätä seuraavaa yhtälöä, joka on johdettu Stefan-Boltzmann säteilylaista, mikä on ratkaisevassa asemassa silloin, kun kaksi tärkeää muuttujaa vaihtelevat eli S ja α. Nämä muuttujat vaikuttavat oleellisesti maapallon tasapainolämpötilaan:

S (1 – α) = 4σ Te4

S = TSI (1361W-2)

α = albedo

Te = maapallolta emittoitunut lämpösäteily

Te = 4 √ (S/4σ) (1 – α) ≈ -18.56°C

Maapallon mitattu keskimääräinen pintalämpötila on kuitenkin ≈15°C.

Tämä on se peruslähtökohta, missä maapallon pintalämpötila voi vaihdella tai lähteä trendinomaisesti joko nousuun tai laskuun. Trendien pituudet ja kulmakertoimet määrittelevät, mitkä tekijät maapallon keskimääräiseen pintalämpötilaan vaikuttavat.

Jos nyt mennään siihen albedoon, joka keskimäärin on 0.30 ja auringon TSI pysyy lukemassa 1361Wm-2 ja jos nyt albedo pienenee vain yhden sadasosan, mitä tapahtuu maapallon keskilämpötilalle?

Te = 4 √ (1361/4σ) (1 – 0.29) = -17.66°C

Keskilämpötilan ero:

18.56°C – 17.66°C = 0.9°C

Vuodesta 1900 lähtien auringon tuottaman pitkäaikaisen TSI-arvon keskimääräisessä vaihtelussa on havaittu aavistus nousevaa trendiä, joka on luokkaa vain ≈ 0.75Wm-2 / 120 vuotta. Jos tämä trendi jatkuu saman suuruisena, se olisi vaivaiset 0.0063Wm-2 / vuosi.

(ks. aikasarja)

Toisaalta koska auringon TSI-arvon lyhyempi aikainen huippuarvo (p-p) on viime vuosikymmeninä ollut laskusuunnassa, se tarkoittaa auringon tehollisen arvon muutoksen laskua. Mikä taas tarkoittaa käytännössä sitä, että maan albedossa tapahtunut muutos on selitys keskimääräisen pintalämpötilan nousuun.

 

(ks. aikasarja)

Lähde: SORCE

https://spot.colorado.edu/~koppg/TSI/

Yksinkertaista mutta totta silloin, kun tehdään suoria havaintoja ja yhdistetään se Stefan-Boltzmann säteilylakiin.

0
HannuSinivirta
Sitoutumaton Helsinki

(el. vanh. tut. / FMI)

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu