Bilancio energetico Sole-Terra
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Il bilancio energetico Sole-Terra rappresenta l'equilibrio tra l'energia che la Terra riceve dal Sole e l'energia che la Terra irradia nello spazio esterno dopo essere stata distribuita in tutti e cinque i componenti del sistema climatico terrestre e aver così alimentato il cosiddetto motore termico terrestre.[2] Questo sistema è composto da acqua della terra, ghiaccio, atmosfera, crosta rocciosa e tutti gli esseri viventi.[3]
La quantificazione delle variazioni di queste quantità è necessaria per modellare accuratamente il clima terrestre.[4]
Le radiazioni assorbite sono distribuite in modo non uniforme sul pianeta, perché il Sole riscalda le regioni equatoriali più delle regioni polari. "L'atmosfera e l'oceano lavorano senza sosta per compensare gli squilibri del riscaldamento solare attraverso l'evaporazione dell'acqua di superficie, la convezione, le precipitazioni, i venti e la circolazione oceanica".[5] La Terra è molto vicina ad essere in equilibrio radiativo, la situazione in cui l'energia solare in ingresso è bilanciata da un uguale flusso di calore verso lo spazio; in questa condizione, le temperature globali si mantengono relativamente stabili. A livello globale, nel corso dell'anno, il sistema Terra (terre emerse, oceani e atmosfera) assorbe e poi irradia nello spazio una media di circa 340 watt di energia solare per metro quadrato. Qualsiasi cosa che aumenti o diminuisca la quantità di energia in entrata o in uscita modificherà di conseguenza le temperature globali.[5]
Tuttavia, il bilancio energetico della Terra e i flussi di calore dipendono da molti fattori, come la composizione atmosferica (principalmente aerosol e gas serra), l'albedo (riflettività) della superficie, la copertura nuvolosa, la vegetazione e i diversi tipi di utilizzo del territorio.
Le più recenti misurazioni mostrano che iI totale delle radiazioni infrarosse in uscita è inferiore al totale delle radiazioni solari entranti. La differenza viene accumulata nel sistema Terra come energia interna, causando aumenti di temperatura media della superficie e una progressiva fusione dei ghiacci.[6]
Le variazioni della temperatura sulla superficie dovute al bilancio energetico della Terra non si verificano istantaneamente, a causa dell'inerzia degli oceani e della criosfera. Il flusso termico netto viene attenuato soprattutto diventando parte del calore contenuto nell'oceano, fino a quando non si stabilisce un nuovo stato di equilibrio tra le radiazioni e la risposta climatica.[7]