地球的“能量预算”失衡。这意味着什么?| HowStuffWorks

你可能还记得小学科学老师的解释能源既不能创造也不能毁灭。这是宇宙的基本性质。

然而，能量是可以转化的。当太阳光线到达地球时，它们被转化为分子的随机运动，你会感觉到热量。与此同时，地球和大气将辐射送回太空。流入和流出的能量之间的平衡被称为地球的“能量预算”。

我们的气候是由这些能量流决定的。当输入的能量大于输出的能量时，地球就会变暖。

这可以通过几种方式发生，比如通常将太阳辐射反射回太空的海冰消失，取而代之的是黑暗的海洋吸收能量。当温室气体在大气中积聚并捕获一些原本会辐射出去的能量时，也会发生这种情况。

像我这样的科学家一直在测量地球的能量预算自20世纪80年代以来，利用卫星、空中、海洋和地面上的仪器。你会听到更多关于这些测量和地球的能源预算，当联合国政府间气候变化专门委员会的报告该片将于8月9日上映。

但在那之前，让我们仔细看看能量是如何流动的，以及能量预算告诉我们地球是如何以及为什么变暖的。

平衡来自太阳的能量

地球气候系统中几乎所有的能量都来自太阳。只是很小的一部分是从地球内部向上传导的。

平均而言，地球每平方米接收到340.4瓦的阳光。所有的阳光都落在白天，当地中午的数字要高得多。

在每平方米340.4瓦特中:

99.9瓦被云层、灰尘、雪和地球表面反射回太空。
剩下的240.5瓦被吸收——大约四分之一被大气吸收，其余的被地球表面吸收。这种辐射在地球系统内转化为热能。几乎所有这些吸收的能量都与发射回太空的能量相匹配。随着全球变暖，每平方米0.6瓦的微小残余就会累积起来。这听起来可能不多，但积少成多。

大气层吸收了大量的能量，并将其以辐射的形式释放到太空中，并返回到地球表面。事实上，地球表面受到的大气辐射几乎是阳光直射的两倍。这主要是因为太阳只在白天加热表面，而温暖的大气24/7都在那里。

从太阳和大气层到达地球表面的能量加起来约为每平方米504瓦。地球表面排放了其中的79%。剩余的地表能量蒸发了水，使空气、海洋和陆地变暖。

照射进来的阳光和照射出去的红外线之间的微小残余是由于积聚温室气体比如空气中的二氧化碳。这些气体对阳光透明但对红外线不透明它们吸收并发射了大量的红外线。

地球表面的温度必须相应地升高，直到输入和输出辐射之间的平衡恢复。

二氧化碳增加一倍每平方米3.7瓦的热量地球的一部分。想象一下，全世界每隔3英尺(0.9米)就有一盏老式的白炽灯，永远亮着。

按照目前的排放速度，到本世纪中叶，温室气体水平将是工业化前水平的两倍。

气候科学家计算出，向世界增加这么多热量将使地球气候变暖约5华氏度(3摄氏度)。为了防止这种情况，需要用其他形式的能源取代化石燃料燃烧，这是温室气体排放的主要来源。

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斯科特·丹宁他是科罗拉多州立大学大气科学教授。他获得了NOAA、NASA、国家科学基金会和美国能源部的资助。