English
Promjena u koncentraciji stakleničkih plinova uzrokuje promjenu u energetskoj bilanci Zemlje. Energetska bilanca predstavlja neto količinu primljene i otpuštene energije u obliku radijacije. Količina sunčeve radijacije koja stigne na Zemlju mora biti jednaka količini termalne radijacije koju Zemlja zatim emitira natrag u Svemir. Tada je srednja temperatura na Zemlji stabilna u razdobljima na geološkoj skali. Danas se događa da više radijacije ostaje zarobljeno u Zemljinoj atmosferi nego što uspije izaći.
Ne događa se samo promjena u energetskoj bilanci Zemlje već ta promjena zadnja dva desetljeća ubrzava trendom od 0,38 ± 0,24 W/m2 (odnosno J/m2*s) svako desetljeće. Znanstvenici tu neravnotežu nazivaju Zemljinim energetskim disbalansom (eng. Earth’s energy imabalance, EEI) – korisna mjera koja pokazuje koliki je kapacitet Zemlje da ostane stabilna unatoč višku energije. Srednja vrijednost EEI od 2005. do 2015. je procijenjena na 0,71 ± 0,10 W/m2. Što znači da EEI vrijednost predstavlja povećanje od oko 0,2 % W/m2 na Zemljinu površinu za promatrano desetljeće. S obzirom da oceani apsorbiraju 90 % tog viška topline koji ostaje unutar Zemljine atmosfere, EEI ima značajan utjecaj na globalno zagrijavanje i podizanje razine mora. Stoga nam ovakve vrijednosti pokazuju koliko je Zemljin klimatski sustav izbačen iz ravnoteže.
Gdje je najbolje proučavati Zemljinu energetsku bilancu?
Vanjska površina Zemljine atmosfere (eng. top of the atmosphere, TOA) nije jasno definirana ali predstavlja ulazak Sunčeve radijacije u Zemljin sustav nakon osmominutnog putovanja. Stoga su sateliti korisni instrumenti a jedan takav satelit – EarthCARE – su izradili ESA i JAXA te je lansiran 29. svibnja 2024. Od mnogih funkcija, satelit je koristeći širokopojasni radiometar već početkom srpnja dobio prve rezultate istraživanja. Zbog tri različita kuta gledanja (paralelno svom gibanju), EarthCARE satelit prikuplja informacije o prostornoj distribuciji energije što olakšava raspoznavanje sunčeve i termalne radijacije, reflektirane ili apsorbirane, s oblaka ili drugih objekata troposfere i sa Zemljine površine.
Što se događa s viškom energije?
Procesi se na Zemlji napajaju Sunčevom energijom koja zbog svoje nejednake prostorne distribucije na Zemlji uzrokuje gradijente energije, temperature.. A upravo su ovi gradijenti glavni pokretači atmosferskih i oceanskih cirkulacija.
Višak energije u Zemljinom sustavu, nastao zbog stakleničkog efekta, uzrokuje promjene u klimatskom sustavu Zemlje – radijacijsko forsiranje. Pojačano isparavanje oceana i vodenih tijela na kopnu, odnosno povećanje vlage u atmosferi rezultira intenzivnijim olujama i oborinama. Višak energije se troši i na topljenje ledenjaka te dolazi do globalne redistribucije mase na Zemljinoj površini.
Koja je posljedica redistribucije mase na Zemljinoj površini?
Otapanje kopnenih ledenjaka povećava razinu mora te se događa redistribucija vodene mase s polova prema ekvatoru. Iako je Zemljina površina relativno glatka s obzirom na vlastiti radijus te raspored mase na Zemljinoj površini nije mjerljiv s masama planetarnih gibanja, redistribucija mase na Zemljinoj površini ipak utječe na samo gibanje Zemlje.
Redistribucija vodene mase s polova prema ekvatoru čini Zemlju više spljoštenom na polovima, odnosno više ispupčenom na ekvatoru. Ovo maseno ispupčenje povećava inerciju Zemlje te se rotacija oko vlastite osi usporava.
Studija objavljena 15. srpnja 2024. (Shahvandi et al.) pokazuje da je redistribucija vodene mase, s gomilanjem na ekvatoru od 1900. godine, rezultiralo produljenjem dana na Zemlji. Promatrali su masene promjene Zemljine površine koristeći opažanja sa satelita GRACE. Zaključili su da je stopa produljenja dana varirala između 0,3 i 0,1 ms/stoljeće u 20. stoljeću, a da se od 2000. stopa povećala do 1,33 ± 0,03 ms/stoljeće. Zanimljivu su procjenu dobili da bi, ako se nastave emitirati staklenički plinovi, produljenje dana moglo do 2100. postat veće zbog klimatskih promjena nego zbog gravitacije Mjeseca.
Studija objavljena 12. srpnja 2024. (Shahvandi et al.) pokazuje da redistribucija mase Zemljine površine utječe i na položaj rotacijske osi. Ne u smislu otklona od normale na ekliptiku već u smislu položaja gdje siječe Zemlju na polovima. Ovakvi se pomaci položaja rotacijske osi zovu polarno gibanje te ih uzrokuje prirodna dinamika na Zemlji poput međuodnosa atmosferskih i oceanskih procesa. Studija je promatrala manje poznate visoko-frekventne signale polarnog gibanja u periodu od unazad 120 godina. Koristeći neuralne mreže otkrili su veličinu utjecaja pojedinih gibanja na i u Zemlji koji uzrokuju polarno gibanje. Najznačajniji visoko-frekventni pokretači polarnog gibanja su upravo procesi redistribucije mase na Zemljinoj površini – otapanje ledenjaka, povećanje razine mora i nestajanje vodenih tijela na površini i u podzemlju. Zaključuju da se prijašnjim razmatranjima precijenio gubitak Grenlandskog leda u 20. stoljeću, ali podcijenilo topljenje Himalajskog leda i gubitak podzemne vode u Indijskom potkontinentu.
Razumijevajući procese i njihove doprinose u promjenama polarnog gibanja, samo polarno gibanje može postat izvor informacija o promjenama mase na Zemljinoj površini koje klimatske promjene uzrokuju. Možda mogu pomoći u mapiranju velikih vodonosnika podzemnih voda. Produljenje dana može dovesti do većih temperaturnih razlika između hemisfera. Da li ti temperaturni gradijenti mogu ponukat oceansku cirkulaciju dalje od okoline kritične točke zbog koje bi mogla potpuno nestati?
