Maapallon albedon keskimääräinen pieneneminen vs. keskimääräinen pintalämpötila

Maapallon albedon keskimääräinen pienenemisen vs. keskimääräinen pintalämpötila

Maapallon säde on keskimäärin ~6371km. Kun haluamme määritellä, kuinka paljon maapallo saa auringosta energiaa (W/m2), se voidaan laskea seuraavasti:

E = Ks x πRe2

E = totaali energia (W/m2)

Ks = ns. aurinkovakio (~1361W/m2)

Re = maapallon säde (~6371km)

E = 1361 x π x (6371000)2

E = 173.5 x 1015 W

Tiedämme, että maapallo ei ole täydellinen musta kappale, jolloin osa säteilystä heijastuu takaisin avaruuteen. Jos maapallo olisi täysin valkoisen lumen peitossa, albedoksi saisimme 100% (1). Jos taas maapallo olisi täysin musta, albedo olisi lähellä 0% (0).

Oletetaan, että maapallolla ei ole ilmakehää, eikä luonnollista kasvihuoneilmiötä ja aurinkovakio pysyy keskimäärin vakiona. Mikä olisi silloin maapallon albedo? Se voidaan määritellä vaiheittain seuraavasti:

E = Ks x (1 – albedo) x πRe2

Yllä olevan yhtälön mukaan tiedämme, kuinka paljon maapallo saa energiaa auringosta. Seuraava yksinkertainen yhtälö kertoo, kuinka paljon energiaa maapallon tulisi menettää takaisin avaruuteen: 

j = σT4

j = energiavirtaus (W/m2)

σ = Stefan-Bolzmann vakio (5.67 x 10-8 W/m2 K4)

T = lämpötila (°K)

Jolloin emittoitunut energia on:

Ee = σT4 x 4πRe2

Auringosta maapallolle tulevan ja maapallolta avaruuteen poistuvan energian tulee olla yhtä suuret, eli:

Ea = Ee

Ks x (1 – albedo) x πRe2 = σT4 x 4πRe2

Ks x (1 – albedo) = 4πT4

Oletetaan, että maapallon keskimääräinen albedo olisi 29.4% (0.294), silloin maapallon keskimääräiseksi pintalämpötilaksi T saataisiin:

T = 4√ Ks x (1 – 0.294) / 4σ

T = 4√ 1361 x (1 – 0.294) / 4σ = 255.13°K ~ -18.02°C, eli sama kuin pakastimessa.

Jos albedo vähenisi 1%:lla 29.4 – 1% = 28.4% (0.284) (lämpösäteilyä imeytyisi enemmän maaperään), maapallon keskimääräiseksi pintalämpötilaksi saataisiin:

T = 4√ 1361 x (1 – 0.284) / 4σ = 256.02°K ~ -17.13°C

Erotusta olisi:

-17.13°C – (-18.02°C) = 0.89°C

Jos siis maapallon keskimääräinen albedo vähenisi vain 1%:lla, maapallon keskimääräinen pintalämpötila kasvaisi 0.89°C.

Koska maapallolla on kuitenkin ilmakehä ja luonnollinen kasvihuoneilmiö ja keskimääräinen pintalämpötila on ~15°C, tuo albedon aiheuttama muutos (0.89°C) nostaisi keskimääräisen pintalämpötilan 15.89°C:een.

Mikäli laskelmat pitävät paikkansa, maapallon albedon keskimääräisellä pienenemisellä näyttäisi siis olevan ratkaiseva merkitys keskimääräiseen pintalämpötilaan. Toisin sanoen, mitä pienemmäksi albedo muuttuu (maaperän tummuminen, epäpuhtaudet, noki jne), sitä enemmän lämpötila nousee. Albedon pienenemisen vaikutus olisi kaikkein efektiivisintä maapallon napa-alueilla.

(ks. artikkelikuva)

HannuSinivirta

(el. vanh. tut. / FMI) Työkokemusta (tietoliikenne, -atomivoima, -lääketiede, -avaruus) tutkimus- ja tuotekehitystehtävissä. Kantavia voimia mm. Albert Einstein. (𝝏fA / 𝝏xA, 𝝏fA / 𝝏yA) / (𝝏fL / 𝝏xL, 𝝏fL / 𝝏yL = ∇fA / ∇fL = paljon suurempi kuin 1 ts. antroposeeni dominoi

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu