地球能量收支

地球能量收集支持解释了地球从太阳接收的能量与地球损失回外层空间的能量之间的平衡。 较小的能源，如地球的内部热量，也被考虑在内，但与太阳能相比贡献微乎其微。 能源预算还说明了能源如何在气候系统中流动。 由于太阳对赤道热带的加热程度高于对极地的加热，因此接收到的太阳辐照度分布不均匀。 当能量在整个星球上寻求平衡时，它会推动地球气候系统的相互作用，即地球的水、冰、大气、岩石地壳和所有生物。 结果就是地球的气候。

地球能量收集支持取决于许多因素，例如大气气溶胶、温室气体、地球表面反照率（反射率）、云、植被、土地利用模式等等。 当传入和传出的能量通量平衡时，地球处于辐射平衡状态，气候系统将相对稳定。 当地球接收到的能量多于它返回给太空的能量时，就会发生全球变暖，而当传出的能量更大时，就会发生全球变冷。 多种类型的测量和观察表明，至少从 1970 年开始就出现了变暖失衡。这种人为事件造成的升温速度是xxx的。

当能量收支发生变化时，全球平均地表温度发生显着变化之前会有延迟。 这是由于海洋、陆地和冰冻圈的热惯性。 大多数气候模型都要求准确量化这些能量流和储存量。

尽管有大量能量进出地球，但它仍保持相对恒定的温度，因为作为一个整体，几乎没有净增益或损失：地球通过大气和地面辐射（转移到更长的电磁波长）向太空发射 与它通过太阳辐射（所有形式的电磁辐射）接收到的能量大致相同。

地球大气层顶部每秒接收到的总能量 (TOA) 以瓦特为单位，由太阳常数乘以对应于辐射的地球横截面积得出。 由于球体的表面积是球体横截面积（即圆的面积）的四倍，因此全球和年平均 TOA 通量是太阳常数的四分之一，因此约为每平方米 340 瓦特 （瓦特/平方米）。 由于吸收随位置以及昼夜、季节和年度变化而变化，因此引用的数字是从多个卫星测量中获得的多年平均值。

在地球接收到的约 340 W/m2 太阳辐射中，平均约 77 W/m2 被云层和大气反射回太空，约 23 W/m2 被地表反照率反射，剩下约 240 W /平方米的太阳能输入到地球能量收集支。 这个量称为吸收的太阳辐射 (ASR)。

出射长波辐射 (OLR) 通常被定义为离开行星的出射能量，其中大部分位于红外波段。 通常，吸收的太阳能转化为不同形式的热能。 其中一些能量作为 OLR 直接排放到太空，而其余能量首先作为辐射能和其他形式的热能通过气候系统传输。 例如，间接排放发生在热量通过蒸发蒸腾和潜热通量或传导/对流过程从地球表层（陆地和海洋）传输到大气之后。 最终，所有传出的能量都以长波辐射的形式辐射回太空。

OLR 从地球表面通过其多层大气的传输遵循基尔霍夫热辐射定律。 单层模型对 OLR 进行了近似描述，其表面温度 (Ts=288 开尔文) 和对流层中部 (Ta=242 开尔文) 的温度接近观测平均值：

O L R ≃ ϵ σ T a 4 + ( 1 − ϵ ) σ T s 4 。

在这个表达式中，σ 是 Stefan-Boltzmann 常数，ε 代表大气的发射率。 气溶胶、云、水蒸气和痕量温室气体对平均值的贡献约为 ε=0.78。 强大的（四次方）温度敏感性有助于通过地球绝对温度的微小变化来保持输出能量流与输入流的接近平衡。