Земля находится на бюджете — энергетическом бюджете. Наша планета постоянно пытается сбалансировать поток энергии в системе Земли и из неё. Но человеческая деятельность выбивает это из равновесия, заставляя нашу планету нагреваться в ответ. Излучательная энергия поступает в систему Земли от солнечного света, который светит на нашу планету. Часть этой энергии отражается от поверхности Земли или атмосферы обратно в космос. Остальное поглощается, нагревает планету, а затем излучается в виде тепловой радиационной энергии так же, как черный асфальт нагревается и излучает тепло в солнечный день. В конце концов эта энергия также направляется в космос, но часть ее поглощается облаками и парниковыми газами в атмосфере. Поглощенная энергия может также излучаться обратно к Земле, где она еще больше согреет поверхность.

Добавление большего количества компонентов, которые поглощают радиацию, как парниковые газы, или удаление тех, которые отражают ее, как аэрозоли, нарушает энергетический баланс Земли и заставляет больше энергии поглощаться Землей вместо того, чтобы уходить в космос. Это называется радиационным воздействием, и это доминирующий способ воздействия человеческой деятельности на климат.

Моделирование климата предсказывает, что деятельность человека вызывает выброс парниковых газов и аэрозолей, которые влияют на энергетический бюджет Земли. Теперь исследование НАСА впервые подтвердило эти предсказания прямыми наблюдениями: радиационные силы увеличиваются из-за действий человека, влияя на энергетический баланс планеты и в конечном итоге вызывая изменение климата. Статья была опубликована в Интернете 25 марта 2021 года в журнале Geophysical Research Letters.

"Это первый расчет общего радиационного воздействия Земли с использованием глобальных наблюдений, учитывающий воздействие аэрозолей и парниковых газов", - сказал Райан Крамер, первый автор статьи и исследователь Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и Университета Мэриленда, округ Балтимор. - Это прямое доказательство того, что человеческая деятельность вызывает изменения в энергетическом бюджете Земли."

Проект NASA Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) изучает поток излучения в верхней части атмосферы Земли. Серия приборов ЦЕРЕРЫ непрерывно летала на спутниках с 1997 года. Каждый измеряет, сколько энергии входит в систему Земли и сколько уходит, давая общее чистое изменение радиации. Эти данные в сочетании с другими источниками данных, такими как измерения температуры океана, показывают, что на нашей планете существует энергетический дисбаланс.

"Но это не говорит нам, какие факторы вызывают изменения в энергетическом балансе", - сказал Крамер.

Это исследование использовало новую технику, чтобы выяснить, какая часть общего изменения энергии вызвана людьми. Исследователи подсчитали, сколько дисбаланса было вызвано колебаниями факторов, которые часто происходят в природе, таких как водяной пар, облака, температура и альбедо поверхности (по существу, яркость или отражательная способность поверхности Земли). Например, атмосферный инфракрасный эхолот (AIRS) на спутнике НАСА Aqua измеряет водяной пар в атмосфере Земли. Водяной пар поглощает энергию в виде тепла, поэтому изменения в водяном паре будут влиять на то, сколько энергии в конечном итоге покидает систему Земли. Исследователи рассчитали изменение энергии, вызванное каждым из этих природных факторов, а затем вычли значения из общей суммы. Оставшаяся часть-это радиационное воздействие.

Команда обнаружила, что деятельность человека привела к увеличению радиационного воздействия на Землю примерно на 0,5 Вт на квадратный метр с 2003 по 2018 год. Увеличение происходит в основном за счет выбросов парниковых газов в таких отраслях, как производство электроэнергии, транспорт и промышленное производство. Уменьшенные отражающие аэрозоли также способствуют дисбалансу.

Новый метод вычислительно быстрее, чем предыдущие методы, основанные на моделях, что позволяет исследователям контролировать радиационное воздействие почти в реальном времени. Этот метод можно было бы использовать для отслеживания влияния антропогенных выбросов на климат, мониторинга эффективности различных мер по смягчению последствий и оценки моделей для прогнозирования будущих изменений климата.

"Создание прямой записи радиационного воздействия, рассчитанного на основе наблюдений, позволит нам оценить, насколько хорошо климатические модели могут имитировать эти воздействия", - сказал Гэвин Шмидт, директор Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS) в Нью-Йорке. "Это позволит нам делать более уверенные прогнозы о том, как изменится климат в будущем."

ИСТОЧНИК