twitter google+ facebook

Drivhuseffekten

Jordens temperatur er afhængigt af et velfungerende klimasystem. En del af dette system er drivhuseffekten, som sørger for at en del af energien fra Solens stråler forbliver ved jordens overflade. Uden denne naturlige effekt vil Jorden være 33 °C koldere og højst sandsynligt uden form for liv.

Den naturlige drivhuseffekt

Solen stråler store mængder energi ud i rummet og leverer den energi, der driver vores klimasystem. Den solstråling, der når Jorden, passerer let gennem atmosfæren, og det meste af den når overfladen. Afhængig af overfladens egenskaber bliver det indkommende lys enten reflekteret eller absorberet.

Nyfalden sne reflekterer op til 90 procent (vi siger, den har en albedo på 90 procent), mens havet er mørkere at se på og absorberer mere end 90 procent af lyset. For at opretholde energibalancen, tabes denne energi igen til atmosfæren ved varmeledning, fordampning og varmestråling.

Den opadgående varmestråling fra overfladen passerer ikke uhindret ud til verdensrummet men vekselvirker kraftigt med atmosfæren. Dermed er scenen sat for drivhuseffekten.

De indkommende solstråler og de udgående varmestråler er begge former for elektromagnetisk stråling. Men de har forskellige bølgelængder og vekselvirker forskelligt med atmosfærens molekyler. Atmosfæren kan siges at være gennemsigtig for solstrålerne og uigennemsigtig for varmestrålingen.

Strålingsenergi, der er kommet ind i atmosfæren, holdes tilbage og agerer som den naturlige drivhuseffekt, der holder Jordens overflade varm. Overfladen er således 33 grader varmere, end den ville have været uden drivhuseffekten (omkring +15°C i stedet for -18°C). Denne naturlige drivhuseffekt er fundamental for måden, hvorpå livet har udviklet sig.

Jorden i energibalance

Jorden modtager hele tiden energi fra Solens stråler. I gennemsnit 342 Watt per kvadratmeter.

Figuren til højre viser som nævnt, at noget af solstrålingen (cirka 30 procent) kastes tilbage til verdensrummet fra skyerne, luften og Jordens overflade, 20 procent absorberes af atmosfæren og resten - cirka 50 procent - absorberes af land og oceaner, som derved varmes op (se figur til højre).

Man kan sige, at en stor del af Solens strålingsenergi omdannes til varmeenergi.

For et stabilt klima er der balance mellem på den ene side energien i den indkommende solstråling og på den anden side den del af solstrålingen, der sendes tilbage til verdensrummet af jordoverfladen og atmosfæren, samt den varmestråling, der sendes ud til verdensrummet.

Jordens årlige, globale energiregnskab. Af den indkommende solstråling absorberes halvdelen af jordoverfladen, som sender energien op i atmosfæren som varmestråling. Atmosfæren tilføres desuden energi gennem varmeledning fra jordoverfladen og oceanerne samt evapotranspiration, dvs. fordampning af vand, is og sne fra overfladen samt fra planterne. Forskellen ved toppen af atmosfæren mellem den mængde energi, der kommer fra Solen og den, der sendes ud til verdensrummet er det, der ophobes i systemet.

Menneskeskabte drivhusgasser forstyrrer energibalancen

Længe før menneskeheden begyndte at forandre atmosfærens sammensætning, har drivhuseffekten holdt vores planet varm og rar. Uden naturligt forekommende drivhusgasser, såsom kuldioxid, metan og vanddamp, ville Jordens overflade være langt koldere. Temperatursvingninger mellem nat og dag ville være enorme.

Menneskeskabte drivhusgasudledninger forstærker den naturligt opvarmende effekt. Vores øgning af drivhusgasser forstyrrer den naturlige balance mellem den indkommende og den udgående energi i klimasystemet. Gasser såsom kuldioxid og metan optræder i stigende koncentrationer og tilbageholder mere og mere energi i klimasystemet.

Herved forstyrres den naturlige energibalance. Mængden af energi, der forlader Jordens atmosfære er ikke længere tilstrækkelig til at balancere den indkommende solstråling. Som følge heraf ophobes der energi med 0,6 Watt per kvadratmeter. Et tal af så stor en størrelse, at det svarer til at sprænge ikke mindre end 4 Hiroshima-bomber i sekundet.

Drivhuseffekten i et længere perspektiv

Koncentrationen af nogle af de almindelige drivhusgasser (for eksempel kuldioxid og metan) udviser en periodisk svingning i iskerner som vist for CO2 i figuren. Drivhusgassers koncentration ændrer sig i takt med den temperaturudvikling, der kan ses i de samme kerner (dog ikke vist her).

Denne svingning på omtrent 120.000 år illustrerer istidssvingningerne. Hen over i hvert fald de seneste 800.000 års svingninger har atmosfærens indhold af CO2 ikke været så højt, som det er lige nu. Og langt fra så højt, som man forventer for de næste 100 år.

Nærmere undersøgelser afslører, at temperaturændringerne kommer et par hundrede år før CO2’en. Det har ført til stor diskussion, men forklaringen er enkel: Temperaturforandringer sættes i gang af ændringer i Jordens bane omkring Solen. Disse temperaturændringer forårsager ændringer i CO2-koncentrationen, som så igen forstærker temperaturforandringerne.

Dette er en naturlig tilbagekoblingsmekanisme. Nyeste forskning peger på, at overgangene fra istid til mellemistid ikke kunne ske uden denne forstærkning fra CO2.

I dag ser situationen anderledes ud. Her er temperaturforandringerne sat i gang af den menneskeskabte CO2 og ikke omvendt. Den fysik, der ligger til grund for CO2’ens opvarmende effekt, er dog nøjagtig den samme.

Koncentrationen af drivhusgasser udviser periodisk svingning i iskerner som vist for CO2 i figuren. Modificeret figur fra NOAA.

Af Peter Langen, Christian Rodehacke og Martin Stendel.

Redaktion Marianne Brandt og Carsten Ankjær Ludwigsen, kommunikation@dmi.dk
© DMI, 25. marts 2013.

Tilmeld dig DMI's ugentlige, elektroniske nyhedsbrev
Vejret undervejs på mobil.dmi.dk eller til iPhone eller Android
Følg DMI på Twitter
DMI's -nyheder