Você provavelmente se lembra de seus professores de ciências do ensino fundamental explicando que a energia não pode ser criada nem destruída. Essa é uma propriedade fundamental do universo.

A energia pode ser transformada, Contudo. Quando os raios do sol alcançam a Terra, eles são transformados em movimentos aleatórios de moléculas que você sente como calor. Ao mesmo tempo, A Terra e a atmosfera estão enviando radiação de volta ao espaço. O equilíbrio entre a energia que entra e sai é conhecido como "orçamento de energia" da Terra.

Nosso clima é determinado por esses fluxos de energia. Quando a quantidade de energia que entra é maior do que a que sai, o planeta aquece.

Isso pode acontecer de algumas maneiras, como quando o gelo marinho que normalmente reflete a radiação solar de volta para o espaço desaparece e o oceano escuro absorve essa energia. Também acontece quando os gases do efeito estufa se acumulam na atmosfera e prendem parte da energia que, de outra forma, seria irradiada.

Cientistas como eu medem o orçamento de energia da Terra desde a década de 1980 usando instrumentos em satélites, no ar e nos oceanos, e no solo. Você ouvirá mais sobre essas medições e o orçamento de energia da Terra quando o relatório do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas das Nações Unidas for lançado em 9 de agosto.

Mas até então, vamos dar uma olhada mais de perto em como a energia flui e o que o orçamento de energia nos diz sobre como e por que o planeta está esquentando.

Equilibrando a energia do sol

Praticamente toda a energia do sistema climático da Terra vem do sol. Apenas uma pequena fração é conduzida para cima a partir do interior da Terra.

Na média, o planeta recebe 340,4 watts de luz solar por metro quadrado. Todo o sol cai no lado diurno, e os números são muito mais altos ao meio-dia local.

Desses 340,4 watts por metro quadrado:

• 99,9 watts são refletidos de volta para o espaço pelas nuvens, pó, neve e a superfície da Terra.
• Os 240,5 watts restantes são absorvidos - cerca de um quarto pela atmosfera e o restante pela superfície do planeta. Essa radiação é transformada em energia térmica dentro do sistema terrestre. Quase toda essa energia absorvida é igualada pela energia emitida de volta ao espaço. Um minúsculo resíduo - 0,6 watts por metro quadrado - se acumula como aquecimento global. Isso pode não parecer muito, mas faz sentido.

A atmosfera absorve muita energia e emite-a como radiação para o espaço e de volta para a superfície do planeta. Na verdade, A superfície da Terra recebe quase o dobro da radiação da atmosfera do que da luz solar direta. Isso ocorre principalmente porque o sol aquece a superfície apenas durante o dia, enquanto a atmosfera acolhedora está lá 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Juntos, a energia que chega à superfície da Terra vinda do sol e da atmosfera é de cerca de 504 watts por metro quadrado. A superfície da Terra emite cerca de 79% desse valor. A energia de superfície restante vai para a evaporação da água e aquecimento do ar, oceanos e terras.

O minúsculo resíduo entre a luz do sol que entra e o infravermelho que sai é devido ao acúmulo de gases de efeito estufa como o dióxido de carbono no ar. Esses gases são transparentes à luz do sol, mas opacos aos raios infravermelhos - eles absorvem e emitem muitos raios infravermelhos de volta para baixo.

A temperatura da superfície da Terra deve aumentar em resposta até que o equilíbrio entre a radiação que entra e sai seja restaurado.

O que isso significa para as temperaturas globais?

A duplicação do dióxido de carbono adicionaria 3,7 watts de calor a cada metro quadrado da Terra. Imagine as lâmpadas noturnas incandescentes antiquadas espaçadas a cada 3 pés (0,9 metros) em todo o mundo, deixou para sempre.

Na taxa atual de emissões, os níveis de gases de efeito estufa dobrariam em relação aos níveis pré-industriais em meados do século.

Os cientistas do clima calculam que adicionar tanto calor ao mundo aqueceria o clima da Terra em cerca de 5 graus Fahrenheit (3 graus Celsius). Prevenir isso exigiria a substituição da combustão de combustível fóssil, a principal fonte de emissões de gases de efeito estufa, com outras formas de energia.

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Você pode encontrar o artigo original aqui .

Scott Denning é professor de ciências atmosféricas na Colorado State University. Ele recebeu financiamento da NOAA, NASA, a National Science Foundation e o Departamento de Energia dos EUA.