Wymuszanie radiacyjne

Wymuszanie radiacyjne (ang.: radiative forcing) to narzędzie zestawiające i porównujące wpływ wielu różnorakich czynników na klimat ciała niebieskiego, w tym przypadku Ziemi. Mierzy się je podobnie jak moc docierającego do Ziemi promieniowania słonecznego jako współczynnik W/m2, czyli ilością energii dzieloną przez jednostkę powierzchni ustawionej prostopadle do promienia fali energii. Wartość dodatnia oznacza ogrzewanie klimatu, wartość ujemna – jego ochładzanie.



Wymuszanie radiacyjne - Astronomia, astro-czemierniki.pl


Stan równowagi w układzie klimatycznym związany jest z bilansem energii. W związku z tym analiza zmian zachodzących w układzie ziemia-atmosfera wymaga bardzo dokładnych pomiarów składowych tego bilansu oraz rozumienia procesów zmierzających do ustalania się nowego stanu, po wcześniejszym zaburzeniu układu. Bilans energii układu ziemia-atmosfera jest bilansem promieniowania zdominowanym przez energię słoneczną oraz promieniowanie emitowane przez układ klimatyczny w przestrzeń kosmiczną. Ilość energii dochodzącej do atmosfery w postaci promieniowania słonecznego określa się przez tzw. stałą słoneczną. Zdefiniowana jest ona przez natężenie promieniowania słonecznego na górnej granicy atmosfery padającego na jednostkową powierzchnię, ustawioną prostopadle do padania promieniowania. Stała słoneczna Io wynosi 1368 W/m2 i pomimo swojej nazwy zmienia się w ciągu roku o 3.3%. Wynika to ze zmiany odległości Ziemia-Słońce. Uśredniona po całym globie wartość stałej słonecznej jest czterokrotnie mniejsza (ze względu na fakt, iż tylko cześć globu w danym momencie jest oświetlona przez Słońce) i wynosi 342 W/m2. Jeśli przez A oznaczymy planetarne albedo ziemi (stosunek promieniowania odbitego do promieniowania padającego na ziemię) to ilość energii, jaką pochłania układ ziemia-atmosfera wynosi

Wymuszanie radiacyjne - Astronomia, astro-czemierniki.pl


Planetarne albedo ziemi wynosi około 0.31 i jego stosunkowo duża wartość wynika z obecności chmur w atmosferze.  
Promieniowanie ziemskie emitowane w kosmos (promieniowanie podczerwone niewidzialne dla oka ludzkiego) związanie jest z temperaturą powierzchni ziemi T i w przypadku ciała doskonale czarnego wynosi F=sT4, gdzie s jest stałą Stefana Boltzmanna 5.67x10-8.
Odstępstwo powierzchni ziemi od modelu ciała doskonale czarnego definiuje się przez zdolność emisyjną e. W tym przypadku wzór S. Boltzmanna ma postać
F = e sT4.
Pojęcie wymuszenia radiacyjnego jest kluczowym dla rozumienia zmian bilansu radiacyjnego i przechodzenia układu klimatycznego do nowego stanu równowagi.  

Opracowanie tekstu: Agnieszka Zawada na podstawie:
1. Krzysztof Markowicz, Rola aerozoli w procesach klimatycznych
2. Piotr Flatau, Krzysztof Markowicz, Jak zmierzyć klimat?, Wiedza i Życie, marzec 2000.
3. K. N. Liou, Introduction to Atmospheric Radiation, 2002.
4. G.T. Thomas, K. Stamnes, Radiative Transfer in the Atmosphere and Ocean, 1999.

Odsłony: 7029