地球のエネルギー収支

この記事は、地球表面および地表上におけるエネルギーの流れについて説明しています。地球内部の熱については、地球内部熱収支をご覧ください

地球のエネルギーバランスと不均衡、余剰エネルギーの行き先を示す：大気中の温室効果ガスの増加により放射が減少し、地球のエネルギー不均衡は約460 TWとなっている。 ^{[ 1 ]}気候システムの各領域に入る割合も示されている。

地球のエネルギー収支（または地球のエネルギーバランス）は、地球が太陽から受け取るエネルギーと地球が宇宙空間に失うエネルギーのバランスです。地球の内部熱などのより小さなエネルギー源も考慮されますが、太陽エネルギーと比較すると寄与はごくわずかです。エネルギー収支では、エネルギーが気候システムをどのように移動するかも考慮されます。^{[ 2 ]：2227}太陽は極地よりも赤道熱帯を熱します。そのため、特定の地域が受け取る太陽放射量は不均一に分布しています。エネルギーが地球全体で平衡状態を求めるにつれて、地球の気候システム、つまり地球の水、氷、大気、岩石地殻、およびすべての生物の相互作用が促進されます。^{[ 2 ]：2224}その結果が地球の気候です。

地球のエネルギー収支は、大気エアロゾル、温室効果ガス、地表アルベド、雲、土地利用パターンなど、多くの要因に依存しています。地球へのエネルギー流入と流出が均衡しているとき、地球は放射平衡状態にあり、気候システムは比較的安定しています。地球温暖化は、地球が宇宙に放出するエネルギーよりも多くのエネルギーを受け取るときに発生し、地球の放出エネルギーの方が大きいときに発生します。^{[ 3 ]}

複数の種類の測定と観測は、少なくとも1970年以来、温暖化の不均衡を示している。^{[ 4 ] [ 5 ]}この人為的な出来事による温暖化の速度は前例のないものである。^{[ 6 ] : 54}地球のエネルギーの変化の主な原因は、大気の組成における人為的な変化である。^{[ 1 ]} 2005年から2019年の間に、地球のエネルギー不均衡（EEI）は平均して約460  TWまたは地球全体で0.90 ± 0.15 W/m ² . ^{[ 1 ]}

エネルギー収支の変化が地球の地表温度に大きな変化をもたらすには時間がかかります。これは、海洋、陸地、そして氷圏の熱慣性によるものです。^{[ 7 ]}ほとんどの気候モデルは、この慣性、エネルギーの流れ、そして貯蔵量を正確に計算しています。

定義

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地球のエネルギー収支には、「気候システムに関連する主要なエネルギーフロー」が含まれます。^{[ 2 ]}これらは、「大気上端のエネルギー収支、地表のエネルギー収支、全球エネルギーインベントリの変化、および気候システム内のエネルギーの内部フロー」です。^{[ 2 ] : 2227}

地球のエネルギーの流れ

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大気上端（TOA）からの短波放射フラックスは、 CERESの測定（2012年1月26～27日）から推定される太陽からのエネルギーを示しています。最も明るい白い領域は太陽エネルギーの反射率が最も高い（吸収が最も少ない）ことを示し、最も暗い青い領域は太陽エネルギーの吸収が最も大きいことを示しています

地球との間で膨大なエネルギーがやり取りされているにもかかわらず、地球は比較的一定の温度を保っています。これは、全体として純益や純損失がほとんどないためです。地球は、太陽放射（あらゆる形態の電磁放射）で受け取るエネルギーとほぼ同じ量のエネルギーを、大気放射および地球放射（より長い電磁波長にシフト）を介して宇宙に放出しています。

地球のエネルギー変化の主な原因は、大気の構成における人為的変化であり、地球全体で約460 TWに達する。0.90 ± 0.15 W/m ² . ^{[ 1 ]}

入射する太陽エネルギー（短波放射）

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主要記事:太陽放射照度

地球大気圏上端（TOA）で1秒間に受信されるエネルギーの総量（ワット）は、太陽定数と放射に対応する地球の断面積の積で表されます。球体の表面積は球体の断面積（つまり円の面積）の4倍であるため、地球全体および年間平均のTOAフラックスは太陽定数の4分の1となり、1平方メートルあたり約340ワット（W/m 2）となります。 [ ⁸ ] ^{[ 9 ]吸収量は}場所だけでなく、日周、季節、年間変動によっても変化するため、ここで引用されている数値は複数の衛星測定から得られた複数年平均です。^{[ 8 ]}

地球が受ける約340 W/m ²の太陽放射のうち、平均約77 W/m ²が雲や大気によって宇宙空間へ反射され、約23 W/m ²が地表アルベドによって反射されるため、地球のエネルギー収支には約240 W/m ^{2の太陽エネルギーが投入されます。この量は吸収太陽放射（ASR）と呼ばれます。これは、地球の平均純アルベド（}ボンドアルベドとも呼ばれます）が約0.3であることを意味します。^{[ 8 ]}

${\displaystyle ASR=(1-A)\times 340~\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2}\simeq 240~\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2}.}$

外向き長波放射

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大気圏上端における外向き長波放射フラックス（2012年1月26～27日）。地球から放射される熱エネルギー（ワット/平方メートル）は、黄色、赤、青、白の濃淡で示されています。最も明るい黄色の領域は最も高温で、宇宙に最も多くのエネルギーを放射しています。一方、濃い青色の領域と明るい白い雲ははるかに低温で、最も少ないエネルギーを放射しています

主な記事:外向き長波放射と温室効果

エネルギーは、地球から放射される長波放射（OLR）の形で放出されます。長波放射は、地球の表面と大気から放射される電磁熱放射です。長波放射は赤外線 帯域に属しますが、赤外線は短波放射と長波放射のどちらにもなり得るため、これらの用語は同義ではありません。太陽光には、かなりの量の短波赤外線が含まれています。長波放射と短波放射を区別するために、4ミクロンの閾値波長が用いられることがあります。

一般的に、吸収された太陽エネルギーは様々な形態の熱エネルギーに変換されます。地表で吸収された太陽エネルギーの一部は、「大気の窓」の波長の熱放射に変換されます。この放射は大気を妨げられることなく通過し、宇宙空間に直接放出され、OLRに寄与します。吸収された太陽エネルギーの残りは、様々な熱伝達メカニズムによって大気中を上方に輸送され、その一部は宇宙空間に放出され、再びOLRに寄与します。例えば、熱は蒸発散や潜熱流束、伝導・対流過程、放射熱輸送によって大気中に輸送されます。^{[ 8 ]} 最終的に、すべての放出エネルギーは長波放射の形で宇宙空間に放射されます。

地球表面から多層大気を介した長波放射の輸送は、放射伝達に関するシュワルツシルト方程式（散乱が存在する場合はより複雑な方程式）などの放射伝達方程式によって制御され、キルヒホッフの熱放射の法則に従います。

1層モデルはOLRのおおよその記述を生成し_、地表（Ts =288ケルビン）と対流圏中央部（Ta =242 K）の温度は_観測平均 値に近い値となる：^{[ 10 ]}

${\displaystyle OLR\simeq \epsilon \sigma T_{\text{a}}^{4}+(1-\epsilon )\sigma T_{\text{s}}^{4}.}$

この式では、σはシュテファン・ボルツマン定数、ε は大気の放射率を表します。大気は大気の窓と呼ばれる波長範囲内では放射しないため、ε は 1 未満になります。

エアロゾル、雲、水蒸気、そして微量温室効果ガスは、実効値ε = 0.78程度に寄与します。強い（4乗）温度感度は、地球の絶対温度の小さな変化を通じて、放出されるエネルギー流と流入するエネルギー流のほぼ均衡を維持します。

衛星データに基づく地球の雲以外の温室効果の増加（2000～2022年）。

地球の周囲空間から見ると、温室効果ガスは地球の大気放射率（ε）に影響を与えます。大気組成の変化は、全体的な放射バランスを変化させる可能性があります。例えば、温室効果ガス濃度の増加による熱の閉じ込め増加（すなわち、温室効果の増大）は、 OLRの減少と温暖化（回復）エネルギーの不均衡を引き起こします。^{[ 11 ]} 最終的に、温室効果ガスの量が増加または減少すると、吸収された太陽放射が放射する長波放射と等しくなるまで、つまりASRがOLRと等しくなるまで、その場の地表温度は上昇または下降します。

地球内部の熱源とその他の小さな影響

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参照:地球内部熱収支および人為起源熱

地球内部からの地熱流は47テラワット（TW）と推定されており[ 12 ]、^放射性熱と地球形成時に残存した熱にほぼ均等に分かれている。これは平均フラックス0.087 W/m ²に相当し、地球表面の総エネルギー収支のわずか0.027%に過ぎず、地球の地表におけるエネルギー収支と比較すると非常に小さい。173,000 TW の太陽放射が入射します。^{[ 13 ]}

人間によるエネルギー生産は、2019年全体で平均18TW（推定160,000TW-hr）とさらに低い。^{[ 14 ]}しかし、消費は急速に増加しており、化石燃料によるエネルギー生産は大気中の温室効果ガスの増加も生み出し、太陽放射に起因する流入/流出の流れの不均衡 を20倍以上も引き起こしている。 ^{[ 15 ]}

光合成も大きな影響を及ぼします。入射エネルギーの約140 TW（約0.08%）が光合成によって捕捉され、植物にバイオマス生産のためのエネルギーを与えます。^{[ 16 ]} 植物が食料や燃料として使用されるときも、年間を通じて同様の熱流が放出されます。

計算では、惑星間塵や太陽風の集積、太陽以外の恒星からの光、宇宙からの熱放射といった、その他の微量なエネルギー源は通常無視されます。それ以前、ジョセフ・フーリエは、温室効果に関する最初の論文としてしばしば引用される論文の中で、深宇宙からの放射が重要であると主張していました。^{[ 17 ]}

エネルギー収支分析

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地球のエネルギー収支のバランスの取れた例を示すサンキーダイアグラム。線の太さはエネルギーの相対量に比例しています。^{[ 18 ]}

簡単に言えば、地球のエネルギー収支は、入射するエネルギーと出射するエネルギーが等しいときに均衡します。入射エネルギーの一部は直接反射されるため、この均衡は、吸収される入射太陽放射（短波）と出射する長波放射が等しいとも言えます。

${\displaystyle ASR=OLR.}$

内部流動解析

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予算の範囲内で内部の流れを説明するために、大気圏上端で受ける日射量を100単位（= 340 W/m ²）とします（添付のサンキー図参照）。地球のアルベドと呼ばれるこの例では、約35単位が宇宙空間に直接反射されます。そのうち27単位は雲頂から、2単位は雪や氷に覆われた地域から、そして6単位は大気圏の他の部分から反射されます。残りの65単位（ASR = 220 W/m ²）は吸収されます。そのうち14単位は大気圏で、51単位は地表で吸収されます。

地表に到達して吸収された51単位は、様々な形態の地球エネルギーを介して宇宙に放射されます。そのうち17単位は直接宇宙に放射され、34単位は大気に吸収されます（蒸発潜熱による19単位、対流と乱流による9単位、温室効果ガスによる赤外線吸収による6単位）。大気に吸収された48単位（地表エネルギーによる34単位、日射による14単位）は、最終的に宇宙に放射されます。この簡略化された例では、地表付近で熱が再循環、蓄積され、さらに蓄積されるメカニズムの詳細が一部無視されています。

最終的に、65ユニット（地表から17ユニット、大気から48ユニット）がOLRとして放出されます。これは、地球のエネルギー利得を正味ゼロに維持するために、太陽から吸収される65ユニット（ASR）とほぼバランスをとっています。^{[ 18 ]}

蓄熱層

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1960年以降、地球の気候システムを構成する海洋、陸地、氷、大気のエネルギー蓄積が増加している。^{[ 5 ]}

陸地、氷、海洋は、大気とともに地球の気候システムの活性物質構成要素である。これらははるかに大きな質量と熱容量を持ち、したがって熱慣性もはるかに大きい。放射が直接吸収されるか、地表温度が変化すると、伝導/対流熱伝達プロセスを介して、エネルギーが顕熱としてこれらの構成要素の塊に流入または流出する。水の固体/液体/気体状態の変化は、潜熱の形で位置エネルギーの供給源またはシンクとしても機能する。これらのプロセスは、大気中の急激な放射変化に対して地表状態を緩衝する。その結果、昼夜の表面温度差は比較的小さくなる。同様に、地球の気候システム全体は、大気放射バランスの変化に対してゆっくりとした反応を示す。 ^{[ 19 ]}

地球の海面上数メートルには、大気全体よりも多くのエネルギーが蓄えられています。^{[ 20 ]} 大気ガスと同様に、流動的な海水は地球の表面全体に膨大な量のエネルギーを輸送します。顕熱もまた、湧昇または沈降に適した条件下では、深海に出入りします。^{[ 21 ] [ 22 ]}科学者たちは、海洋エンタルピー の変化を測定することで、こうした大規模なエネルギー移動を観測しています。^{[ 23 ]}

1970年以降、地球温暖化によって地球上に蓄積された余剰エネルギーの90%以上は海洋に蓄えられています。^{[ 20 ]}そのうち約3分の1は水深700メートル以下の深度まで伝播しています。ここ数十年で全体的な増加率も上昇しており、 2020年時点で 500TW（1W/m ^{2 ）近くに達しています。 [ 24 ] [ 5 ]} これにより  、年間 約14ゼタジュール（ZJ）の熱が蓄積され、人類が消費する一次エネルギー総量570エクサジュール（=160,000TW-hr ^{[ 14 ]}）を少なくとも20倍上回ります。 ^{[ 15 ]}

加熱／冷却率分析

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一般的に、地球のエネルギーフラックスバランスの変化は、外部強制力（自然および人為的、放射および非放射）、システムフィードバック、およびシステム内部の変動の結果であると考えられます。^{[ 25 ]} このような変化は、主に気温（T）、雲量（C）、水蒸気量（W）、エアロゾル量（A）、微量温室効果ガス量（G）、陸地／海洋／氷面反射率（S）、および日射量（I）のわずかな変化など、観測可能な変化として表されます。地球の加熱／冷却率は、選択された時間枠（Δt）にわたって、これらの属性に関連するエネルギーの正味変化（ΔE）として分析できます

${\displaystyle {\begin{aligned}\Delta E/\Delta t&=(\ \Delta E_{T}+\Delta E_{C}+\Delta E_{W}+\Delta E_{A}+\Delta E_{G}+\Delta E_{S}+\Delta E_{I}+...\ )/\Delta t\\\\&=ASR-OLR.\end{整列}}}$

ここでプランク応答に対応する項ΔE _Tは、OLRへの強い直接的な影響により温度が上昇すると負の値になる。^{[ 26 ] [ 24 ]}

近年の微量温室効果ガスの増加は温室効果を増大させ、ΔE _Gの強制力項を正の値にしています。対照的に、大規模な火山噴火（例：ピナツボ山 1991、エルチチョン1982 ）は硫黄含有化合物を上層大気に注入することがあります。成層圏硫黄エアロゾルの高濃度は最大数年間持続することがあり、ΔE _Aに負の強制力寄与をもたらします。^{[ 27 ] [ 28 ]}その他様々な種類の人為的エアロゾル排出は ΔE _Aに正と負の両方の寄与をもたらします。太陽活動周期は ΔE _{I の}大きさが、人為活動による近年の ΔE _G傾向のそれよりも小さいです。^{[ 29 ] [ 30 ]}

気候強制力は複雑で、直接的および間接的なフィードバックを生み出し、元の強制力を強める (正のフィードバック) か弱める (負のフィードバック) 可能性がある。これらは多くの場合、気温応答に従う。水蒸気は、蒸発シフトとクラウジウス-クラペイロンの関係により、気温変化に対して正のフィードバックとなる傾向がある。水蒸気が増加すると、温室効果がさらに強化されるため、 ΔE _{Wが正になる。より遅い正のフィードバックは、}氷アルベドフィードバックである。たとえば、気温上昇により北極の氷が失われると、その地域の反射率が低下し、エネルギー吸収が増加して氷の融解速度がさらに速くなり、ΔE _Sに正の影響が及ぶ。^{[ 31 ]} プランク応答を除くフィードバックは全体として、地球温暖化または寒冷化を増幅する傾向がある。^{[ 32 ] : 94}

雲は地球のアルベドの約半分を占め、気候システムの内部変動を強力に表現しています。^{[ 33 ] [ 34 ]} 雲は強制力へのフィードバックとして作用する可能性があり、例えば雲の種まき活動の結果として、雲自体が強制力となることもあります。ΔE _Cへの寄与は地域によって異なり、雲の種類によっても異なります。衛星からの測定値は、理解を深め、不確実性を低減するために、モデルによるシミュレーションと連携して収集されています。^{[ 35 ]}

地球のエネルギー不均衡（EEI）

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参照:放射強制

地球のエネルギー収支（W/m ^{2 ）が気候を決定づける。これは入射}光と放射光の収支であり、衛星によって測定できる。地球のエネルギー不均衡は「正味吸収」されるエネルギー量である^{[ 24 ]。}

地球のエネルギー不均衡は21世紀に増加し、IPCCによる以前の推定値の2倍の値に達しました。^{[ 36 ]}この不均衡を観測する能力は、衛星の退役により低下しています。^{[ 36 ]}

地球のエネルギー不均衡（EEI）は、「気候システムの温室効果ガス強制力に関連する、大気上端からの持続的で正の（下向きの）正味エネルギーフラックス」と定義されます。^{[ 2 ]：2227}

地球の入射エネルギー フラックス (ASR) が射出エネルギー フラックス (OLR) より大きいか小さい場合、地球はエネルギー保存の法則に従って正味熱エネルギーを獲得 (温まる) または失う (冷える) ことになります。

${\displaystyle EEI\equiv ASR-OLR}$ 。

正のEEIは、地球全体の温暖化率を定義し、通常は平方メートルあたりのワット数（W/m² ^）で表されます。2005年から2019年の間、地球のエネルギー不均衡は平均約460TW、つまり^地球全体では平方メートルあたり0.90±0.15Wでした。^{[ 1 ]}

地球のエネルギー不均衡（EEI）が十分に大きく変化すると、その変化は軌道上の衛星に搭載された機器によって測定可能となる。^{[ 28 ] [ 37 ]} 時間の経過とともに回復しない不均衡は、気候システムの大気、海洋、陸地、氷の構成要素における長期的な温度変化も引き起こす。^{[ 38 ]} このように、気温、海面、氷の質量、および関連する変化もEEIの尺度となる。^{[ 5 ]}

EEIの最大の変化は、人間の活動による大気組成の変化から生じ、気候システムを通る自然なエネルギーの流れを阻害します。^{[ 1 ]} 主な変化は、二酸化炭素などの温室効果ガスの増加（温暖化をもたらすもの（正のEEI））と大気汚染です。後者は様々な種類の大気エアロゾルを指し、その中にはエネルギーを吸収するものもあれば、エネルギーを反射して冷却効果をもたらすもの（またはEEIを低下させるもの）もあります。  

地球エネルギー不均衡（EEI）の推定^{[ 39 ]}

期間	EEI（W/m² ^） 角括弧は90%信頼区間を示す
1971～2006年	0.50 [0.31～0.68]
1971～2018年	0.57 [0.43～0.72]
1977～2024年	0.68 [0.52～0.85]
2006～2018年	0.79 [0.52～1.07]
2012～2024年	0.99 [0.70～1.28]

大気圏上層におけるEEIの絶対的な大きさを直接測定することは（まだ）不可能ですが、衛星搭載機器による経時的な変化は正確であると考えられています。EEIの絶対的な大きさを推定する唯一の実用的な方法は、気候システムにおけるエネルギー変化の記録です。これらのエネルギー貯蔵庫の中で最大のものは海洋です。^{[ 1 ]}

エネルギーインベントリ評価

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気候システムに含まれる惑星の熱量は、各構成要素の熱容量、密度、温度分布から算出できます。現在、ほとんどの地域では十分なサンプリングと監視が行われていますが、最も重要な例外は深海です。^{[ 40 ]}

最近の2つの期間における地球の余剰熱量とエネルギー不均衡の模式図。^{[ 5 ]}

EEIの絶対値の推定値も同様に、最近の数十年にわたる測定された気温変化を用いて計算されている。2006年から2020年の期間のEEIは約+0.76 ± 0.2 W/m ²となり、平均よりも有意に増加した。1971年から2020年の期間では+0.48 ± 0.1 W/m ^{2であった。 [ 5 ]}

EEIがプラスとなっているのは、ほぼ全域で50年以上にわたり気温が上昇しているためです。 地球表面温度（GST）は、海面温度と陸上気温を平均して算出されます。少なくとも1880年まで遡る信頼できるデータによると、GSTは1970年頃から10年あたり約0.18℃の着実な上昇を示しています。^{[ 41 ]}

海水は太陽エネルギーを特に効率的に吸収し、大気よりもはるかに大きな総熱容量を持っています。 ^{[ 42 ]} 1960年以前から、研究船や観測所は深海や地球全体で海水温のサンプリングを行ってきました。さらに、2000年以降は、約4000基のArgoロボットフロートのネットワークが拡大し、温度異常、つまり海洋熱量変化（ΔOHC）を測定しています。少なくとも1990年以降、OHCは着実に、あるいは加速的に増加しています。ΔOHCはEEIの最大の部分を占めており、これは海洋がこれまで、時間経過（Δt）とともにシステムに入る純余剰エネルギーの90%以上を吸収してきたためです。^{[ 43 ] [ 44 ]}

${\displaystyle EEI\gtrsim \Delta OHC/\Delta t}$ 。

地球の外殻と厚い氷に覆われた地域は、余剰エネルギーを比較的少量しか吸収していません。これは、これらの地域の表面における余剰熱が熱伝導によってのみ内部に流入し、日周期で数十センチメートル、年周期で数十メートルしか浸透しないためです。^{[ 45 ]} 吸収される熱の多くは、氷や永久凍土の融解、あるいは土壌からの水分の蒸発に利用されます。

大気圏上端（TOA）での測定

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複数の衛星が地球の吸収・放射エネルギーを測定し、それによってエネルギー不均衡を推定しています。これらの衛星は大気圏上端（TOA）に位置し、地球全体を網羅するデータを提供します。NASAの 地球放射収支実験（ERBE）プロジェクトには、3つの衛星が関与していました。 1984年10月に打ち上げられた地球放射収支衛星（ERBS）、1984年12月に打ち上げられたNOAA-9号、そして1986年9月に打ち上げられたNOAA-10号です。^{[ 46 ]}

衛星および現場観測による地球のエネルギー不均衡の増大（2005～2019年）。地球表面全体で +1.0 W/m ^{2の熱吸収率は、約500}テラワット（入射太陽放射の約0.3%）の継続的な熱吸収に相当する。^{[ 24 ] [ 47 ]}

NASAの雲と地球の放射エネルギーシステム（CERES）機器は、2000年3月から地球観測システム（EOS）の一部です。CERESは、太陽光反射（短波長）と地球放射（長波長）の両方の放射を測定するように設計されています。^{[ 48 ]} CERESデータは、EEIが+0.42 ± 0.48 W/m ² 2005年から2019年には+1.12 ± 0.48 W/m ²でした。寄与要因としては、水蒸気の増加、雲の減少、温室効果ガスの増加、氷の減少などが挙げられますが、これらは気温の上昇によって部分的に相殺されました。^{[ 24 ] [ 47 ]}その後、 GFDL CM4/AM4気候モデルを使用してこの行動を調査した結果、内部気候変動のみがこの傾向を引き起こした可能性は1％未満であると結論付けられました。^{[ 49 ]}

他の研究者たちは、CERES、 AIRS、CloudSat 、その他のEOS機器のデータを用いて、EEIデータに埋め込まれた放射強制力の傾向を探った。彼らの分析では、放射強制力の上昇が示された。2003年から2018年にかけて+0.53 ± 0.11 W/m ²増加しました。増加の約80％は、放射される長波放射を減少させた温室効果ガスの濃度上昇に関連しています。^{[ 50 ] [ 51 ] [ 52 ]}

TRMMやCALIPSOデータを含むさらなる衛星測定では、蒸発（潜熱フラックス）によって地表から放出されるエネルギーの増加によって維持される追加の降水量が示されており、地表への長波温室効果フラックスの増加の一部を相殺しています。^{[ 53 ]}

注目すべきは、現世代の衛星搭載機器は、放射測定による校正の不確実性によって、他の点では安定かつ高精度であるものの、その性能が制限されている点である。その結果、EEIの相対的な変化は、絶対的な不均衡を単独で測定した場合には達成できない精度で定量化できる。^{[ 54 ] [ 55 ]}

測地学および水路測量

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参照:測地学

宇宙高度測定と宇宙重力測定を組み合わせた地球温暖化の推定。^{[ 56 ]}

1994年以降の観測では、地球上のあらゆる場所から氷が加速的に後退していることが示されています。^{[ 57 ]} 地球の平均海面も同様に、氷の融解と全体的な海水温の上昇の結果として上昇しています。^{[ 58 ]} これらの変化は、地球の幾何学的形状と重力に測定可能な変化をもたらしています。

GRACE衛星機器による重力観測により、水圏および氷圏における水の質量分布の変化が推定された。これらのデータは、熱膨張、塩分変化、その他の要因を考慮した計算モデルを用いて、海面地形およびその他の海洋観測データと比較された。その結果得られたΔOHCおよびEEIの推定値は、不確実性の範囲内で、他の（ほぼ）独立した評価と一致した。^{[ 56 ] [ 59 ]}

気候変動指標としての重要性

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気候科学者のケビン・トレンバース、ジェームズ・ハンセン、そして同僚たちは、地球のエネルギー不均衡のモニタリングが、政策立案者が緩和策と適応策のペースを定める上で重要な指標であると指摘しています。気候システムの慣性により、長期的なEEI（地球のエネルギー不均衡）の傾向は、今後起こりうるさらなる変化を予測することができます。^{[ 38 ] [ 60 ] [ 61 ]}

科学者たちは、EEIが気候変動に関連する最も重要な指標であることを発見しました。これは、気候システムで作用するすべてのプロセスとフィードバックの総合的な結果です。^{[ 1 ]}気象システムと降雨にどれだけの余分なエネルギーが影響するかを知ることは、異常気象の増加を理解する上で不可欠です。^{[ 1 ]}

2012年、NASAの科学者たちは、地球温暖化を止めるには、_他のすべての気候要因が固定されていると仮定した場合、大気中のCO2濃度を350 ppm以下に減らす必要があると報告しました。^{[ 62 ]} 2020年の時点で、大気中のCO2_は415 ppmに達し、人間の排出量の継続的な増加により、すべての長寿命温室効果ガスは500 ppmのCO2相当濃度を超え_ました。^{[ 63 ]}

参照

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• ローレンツエネルギーサイクル
• 惑星の平衡温度
• 気候感度
• 気候システムの転換点
• 気候変動ポータル

参考文献

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1. Trenberth, Kevin E; Cheng, Lijing (2022年9月1日). 「地球のエネルギー不均衡から見た気候変動の展望」 . Environmental Research: Climate . 1 (1): 013001. doi : 10.1088/2752-5295/ac6f74 . ISSN  2752-5295 テキストはこのソースからコピーされたもので、クリエイティブ・コモンズ表示4.0国際ライセンスの下で利用可能です。
2. IPCC、2021:付属書 VII: 用語集[Matthews、JBR、V. Möller、R. van Diemen、JS Fuglestvedt、V. Masson-Delmotte、C. Méndez、S. Semenov、A. Reisinger (編)]。 2021 年の気候変動: 物理科学の基礎。気候変動に関する政府間パネル第6次評価報告書第1作業部会の報告書[Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, SL Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, MI Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, JBR Matthews, TK Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, B. Zhou (編)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 2215–2256, doi:10.1017/ 97810091578 96.022.
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外部リンク

[編集]

• NASA: 大気のエネルギー収支
• 雲と地球の放射エネルギーシステム（CERES）
• NASA/GEWEX 地表放射収支（SRB）プロジェクト