Redigerer Drivhuseffekt (avsnitt)

==== Energibalansen for klimasystemet ====
[[Fil:Earthenergybudgetgreenhouseeffect-onlypercentage-no.svg|mini|upright=1.8|Jordens energibudsjett med angivelse av prosentvis fordeling. Tall fra 2009. I slike fremstillinger midles tallene over flere år, da verdiene stadig har små endringer. Det inngår også måleusikkerhet for verdiene, men disse er ikke vist her. {{sfn|Stocker|2014|p=182}} Ubalansen i energibudsjettet som gir [[global oppvarming]] er heller ikke vist. Denne ubalansen er cirka {{nowrap|0,6 W/m<sup>2</sup>}} (2017) eller 0,18 %, noe som representerer litt større energi inn mot jorden enn ut.<ref name=Wu/> [[Termikk]] betyr her varme oppadstigende luftstrømmer og med [[Evapotranspirasjon]] menes energistrøm i form av vanndamp. {{byline|Åshild Telle|type =Illustrasjon.}}]]

Et viktig prinsipp fra fysikken for å forstå klimasystemet og klimaendringer, er [[Energiprinsippet|energibalansen]] for et system. Energi kan ikke forsvinne, og energien fra solstrålingen som jorden mottar, må slippe ut fra jorden om den ikke skal få stadig høyere temperatur. Og omvendt, om jorden sender ut mer strålingsenergi enn den mottar, vil den kjøles ned. Strålingsbalansen må derfor over tid være lik null for at jordens gjennomsnittlige temperatur skal være uforandret. Om temperaturen endres, vil det påvirke klimaet på en rekke måter, primært ved endring av [[Atmosfærisk sirkulasjon|atmosfærens]] og [[Havstrøm|havets sirkulasjon]], samt at [[vannets kretsløp]] endres.{{sfn|Grønås|2011|p=51}}

Energibalansen for jordkloden for et år er funnet med målinger og vist skjematisk i figurer som den vist her. Som illustrasjonen viser, er det mange komponenter som virker i et komplekst samspill. Det er vanlig å sette den innkommende solstrålingen i toppen av atmosfæren til 100 %. (Det samme som å si at {{nowrap|100 poeng}} tilsvarer {{nowrap|340 W/m<sup>2</sup>)}}. Av denne energien er det rundt 29 % som reflekteres direkte tilbake i verdensrommet. Dette skyldes refleksjon både fra skyer og atmosfære {{nowrap|(23 %)}} og refleksjon fra jordoverflaten {{nowrap|(7 %)}}. En andel på 23 % blir absorbert av atmosfæren, det meste av vanndamp og skyer i troposfæren. Det er dermed en gjenværende andel på 48 % som absorberes av jordoverflaten.{{sfn|Grønås|2011|p=58}}{{sfn|Wallace og Hobbs|2006|p=419–422}}

Energien som absorberes av jordoverflaten, fører til fordampning av vann {{nowrap|(25 %)}} og oppvarming av atmosfæren ved konveksjon {{nowrap|(5 %)}}.{{sfn|Grønås|2011|p=58}} Oppvarming ved konveksjon vil si at jordoverflaten overfører varme til luften, og denne stiger så opp i atmosfæren. Oppe i atmosfæren er det luftmasser som kjøles ned og synker ned til jordoverflaten, dermed oppstår luftsirkulasjon.{{sfn|Houghton|2009|p=22}} Jordoverflaten blir også oppvarmet i dybden av solstrålingen, men over et år vil det være likevekt mellom det som tilføres og mottas. Av den innkommende solenergien er det en resterende energistrøm på 17 % som varmer opp jordoverflaten.{{sfn|Grønås|2011|p=58}}

Energien som varmer opp jordoverflaten emitteres og stråler opp i atmosfæren som langbølget stråling (terrestrisk stråling). Fordi jorden stråler energi ut både natt og dag, og fordi drivhuseffekten gir høy temperatur, er den terrestriske strålingen på hele 117 %. Dette er 17 prosentpoeng mer enn solstrålingen fra toppen av atmosfæren. Av denne utgående langbølgede strålingen fra jordoverflaten vil 12 % gå direkte gjennom atmosfæren og rett ut i verdensrommet. De resterende 105 % absorberes av klimagasser og skyer. Hele 100 % av den absorberte energien i atmosfæren blir emittert og returnert tilbake til jordoverflaten som atmosfærisk tilbakestråling.{{sfn|Grønås|2011|p=58}}

Atmosfæren tar opp omtrent dobbelt så mye langbølget stråling fra jordoverflaten som den mottar kortbølget stråling fra solen.{{sfn|Grønås|2011|p=58}}

Strålingsbalansen for jordoverflaten er slik: Den mottar 148 % (innkommende sollys og atmosfærisk tilbakestråling) og avgir 117 % (terrestrisk stråling), som i sum gir et overskudd på 30 %. Dette finner en igjen i atmosfærens strålingsbalanse: Atmosfæren mottar 23 % absorbert fra direkte solstråling og 117 % som terrestrisk stråling, som tilsammen gir et mottak på 148 %. Den avgir 100 % som atmosfærisk tilbakestråling og 59 % som stråling ut i verdensrommet, tilsammen et tap på 159 %. Atmosfæren har dermed et underskudd på rundt 30 %. Dette underskuddet balanseres av vertikal varmetransport fra jordoverflaten til atmosfæren, en kaller dette for strømmer av ''følbar''- og ''latent fordampningsvarme''.{{sfn|Grønås|2011|p=58}}

En påfallende egenskap med denne energibalansen er den store energiutvekslingen mellom jordoverflaten og atmosfæren. Den langbølgede strålingen mellom disse er de to største energistrømmene.{{sfn|Hartmann|1994|p=29}} Om det ikke var for den sterke atmosfæriske tilbakestrålingen, ville temperaturen gjennom døgnet ha variert mye mer. Fordi den langbølgede strålingen ned mot jorden er sterkere enn solinnstrålingen ved bakken, blir ikke landoverflaten raskt nedkjølt om natten, den blir heller ikke oppvarmet tilsvarende raskt om dagen. Drivhuseffekten gir ikke bare relativt høy temperatur på jordens overflate, men sørger også for at døgnvariasjonene holdes lave.{{sfn|Hartmann|1994|p=28}}

Netto ubalanse i det globale gjennomsnittlige energibudsjettet er cirka {{nowrap|0,6 W/m<sup>2</sup>}} (2017).<ref name=Wu>{{Kilde bok | forfatter= | redaktør=  Wuebbles, Donald J., m.fl.  | utgivelsesår= 2017  | artikkel=  | tittel= Climate Science Special Report: Fourth National Climate Assessment, Volume I   | bind=  | utgave=  | utgivelsessted= Washington, DC, USA  | forlag= U.S. Global Change Research Program  | isbn=  | doi = 10.7930/J0J964J6  | id=  | side= 74 | språk= engelsk  | kommentar=  | url= https://science2017.globalchange.gov/ }}</ref> For å lage dette energibudsjettet midler en verdier over flere år, for eksempel ti år. Dette er energien som varmer opp klimasystemet, og altså gir [[global oppvarming]].{{sfn|Stocker|2014|p=182}} Om energibalansen var lik null, som i diagrammet i dette avsnittet, der 100 % av energien tilført jorden forlater den, ville klimasystemet vært i balanse.