Maan energiatase ja kasvihuoneilmiö

Kasvihuoneilmiö on ilmastonmuutoksen suhteen niin keskeinen asia, että aikaisempaa artikkelia on syytä vielä täydentää havainnollisella Wikipedian kuvalla.
Auringon säteilyn teho Maan poikkipinta-alaa kohti on 1368 wattia neliömetrille. Kun tämä säteilyteho jaetaan koko Maapallon pinta-alalle, myös yöpuolelle, saadaan 235 W/m2. Se on siis teho, joka Auringosta keskimäärin kohdistuu jokaiselle Maanpallon neliömetrille 24 tuntia vuorokaudessa.

Kuvan vasemmanpuoleinen nuoli kuvastaa Auringosta Maahan kohdistuvaa säteilytehoa 235 W/m2, josta 67 wattia imeytyy suoraan ilmakehään ja 168 wattia osuu Maan pintaan.

Oikeanpuoleinen nuoli kuvastaa Maan pinnasta säteilevää tehoa 492 W/m2, josta 40 W poistuu Maasta takaisin avaruuteen ja 452 W imeytyy ilmakehään.

Ilmakehään imeytynyt säteily lämmittää sitä, jonka vuoksi ilmakehä säteilee ulos avaruuteen 195 W/m2 ja takaisin Maahan 324 W/m2. Keskimmäinen nuoli kuvastaa tätä ilmakehän säteilyä.

Kuvasta nähdään, että Maasta säteilee avaruuteen 195 + 40 W/m2, yhteensä 235 W/m2, yhtä paljon kuin Auringosta säteilee maahan.

Maan pintaan kohdistuu 198 + 324 W/m2, yhteensä 492 W/m2, mikä on yhtä paljon kuin pinnasta pois säteilevä teho.

Kuvan systeemi on näin ollen tasapainossa; tulevat ja lähtevät säteilytehot ovat yhtä suuret. Tällaisessa systeemissä sekä pinnan että ilmakehän lämpötilat eivät muutu. Todellisuudessa ylimääräiset kasvihuonekaasut aiheuttavat säteilypakotteen, jonka takia Maa säteilee avaruuteen vähemmän tehoa kuin tänne Auringosta saapuu. Siksi lämpötila nousee. Tämä Maahan jäävä ylimääräinen teho, positiivisten ja negatiivisten säteilypakotteiden summa, on tällä hetkellä positiivinen, n. 1 W/m2. Systeemi pyrkii hakeutumaan tasapainoon. Se tekee sen nostamalla pinnan ja ilmakehän lämpötilaa kunnes Maasta poistuvan säteilyn teho nousee uudelleen yhtä suureksi kuin Auringosta tänne saapuva teho. Tätä lämpenemisen suuruutta kuvastaa käsite ilmastoherkkyys, jota käsitellään myöhemmin omassa artikkelissa.

Jos Maalla ei olisi ilmakehää lainkaan, saapuva teho 235 W/m2 lämmittäisi Maan pinnan miinus 18 asteeseen, jolloin se säteilisi saman 235 W/m2 suoraan avaruuteen ja systeemi olisi tasapainossa. Ilmakehän kasvihuoneilmiön ansiosta näin ei ole, vaan pinnan keskilämpötila on 14 astetta plussan puolella. Kasvihuoneilmiö kuvassa on ilmaistu vihreällä kehän muotoisella nuolella. Energia kiertää Maan pinnasta ilmakehään, ja ilmakehästä takaisin pintaan. Pinnan säteilemästä tehosta 492 W/m2 avaruuteen päätyy vain 40 W, loppu 452 W jää ilmakehään ja palautuu osittain pintaan. Tämä kierto lukitsee osan energiasta Maahan, ilmiön nimi on kasvihuoneilmiö.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Kasvihuoneilmi%C3%B6
http://en.wikipedia.org/wiki/Radiative_forcing

One thought on “Maan energiatase ja kasvihuoneilmiö

  1. ”Jos Maalla ei olisi ilmakehää lainkaan, saapuva teho 235 W/m2…”
    Oliskohan tuossa vähän matoja, ilmakehän vaikutus mukana arvossa?
    Entäpä jos kokeilisi hakea oikeaa arvoa, voisi olla luokkaa 340 wattia neliömetriä kohti?

    Tykkää

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s