科学变得简单：什么是地球的能源预算？

地球的能量预算描述了从太阳和从地球流出到太空的能量到达地球之间的辐射能量之间的平衡。

地球的能源预算。不是熟悉的概念？也许你挠挠脑袋，想知道，那是什么？别担心。你并不是唯一的一个。

好消息是：我们有答案。在弗吉尼亚州汉普顿汉普顿汉普州兰利研究中心的大气科学家，诺曼洛伯提供的那些答案。LOEB是一个名为云和地球辐射能量系统（CERES）的实验的主要调查员。CERES仪器测量太阳的能量恢复到空间，以及地球发射了多少热能到空间。五个CERES仪器在轨道上的三个卫星上，兰利的CERES团队正准备在今年晚些时候推出第六次仪器CERES FM6。

我们最近向LOEB发送了一些关于能源预算的问题。这些是他的回应。

在最简单的条款中，地球的能源预算是什么？

地球的能量预算描述了从太阳和从地球流出到太空的能量到达地球之间的辐射能量之间的平衡。来自阳光的能量大多在电磁谱的可见部分中。大约30％的太阳的进入能量被云，大气分子，微小的悬浮粒子反射回空间，称为气溶胶，地球的土地，雪和冰表面。地球系统还将热辐射能量发射到空间，主要是在电磁谱的红外部分中。来自表面的热发射强度取决于其温度。

为什么我们研究能源预算很重要？

地球大气系统不断尝试在从太阳和从地球流出到空间的能量之间的能量之间保持平衡。如果地球系统通过自然现象改变 - 例如火山或人的活动以及地球的能量预算中的不平衡，地球的温度最终将增加或减少，以恢复能量平衡。

完全了解系统在任何给定时间调整系统的内部变化如何通过与大气和海洋循环相关的系统内部变化，这也使地球能量预算有所不同。为改善我们的理解，从每月到多层划分的时间尺度都需要对地球能量预算的观察。

全球区域分布的进出辐射能源之间的差异驱动了大气和海洋循环。在热带地区，有比发射更多的能量，导致辐射能量盈余。在高纬度地区，相反是真的。为了恢复在辐射能量中的这种纬度不平衡，大气和海洋的一般循环和海洋从热带地带到杆子的热量。因此，辐射能量的区域分布的变化将直接影响天气和海洋循环模式。

地球表面的辐射平衡也是一个批判性重要的，因为它提供了在表面蒸发水所需的能量，这反过来决定了掉在地球上的沉淀量。

Ceres如何适应？

CERES项目合并来自多个数据来源的观察，以生产科学界的数据产品。CERES数据产品用于了解云和气溶胶如何影响地球的能源预算从大气层到地面;了解与极地地区的海冰和雪覆盖相关的变化趋势和模式;改善季节性预测;并为太阳能，太阳能烹饪和建筑应用以及农业社区提供表面辐射数据。

生产这些数据产品的关键是CERES仪器，这些仪器测量太阳的能量反映回空间，以及地球发射多少热能到空间。Ceres仪器每天提供高分辨率的全球覆盖范围。目前，轨道中有五个CERES仪器测量地球辐射预算。第六次CERES仪器计划在今年晚些时候在国家海洋和大气管理局的联合极性卫星系统（JPSS）卫星上空飞行。

CERES项目还使用来自适度分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见红外成像辐射计套件（VIIR）的成像仪测量，以提供有关CERES观察到的云，气溶胶和表面特性的附加信息。此外，CERES团队使用地静止成像仪测量来提供有关辐射预算如何在CERES观察时间之间变化的信息。

目前，由于自然发生的现象和人类活动，有何影响对能源预算有何影响？

尽管CERES仪器自2000年以来一直收集数据，但在考虑与人类活动相关的变化时，这仍然是一个相对较短的记录。尽管如此，由于与北极的变暖相关的海冰的迅速丧失，CERES记录已经捕获了对北极的能量预算的变化。在热带地区，CERES数据已经捕获了与ELNiño-Southern振荡（ENSO）相关的地球能量预算的显着变化，这导致全球尺度的能量预算中的大变化。

你最喜欢你的工作吗？

我喜欢与才华横溢的聪明的科学家和工程师合作，这是有必要提供有关地球能源预算的最准确的信息。