Det finns bara två källor till den värmeenergi som finns i jordsystemet: solen och den heta jordkärnan. Huvuddelen av den värme som finns inom systemet kommer från solen.

NASA har reviderat jordens energibudget. Bilden visar såväl de tidigare uppgifterna och de nya (i rött)

Jordsystemets strålningsbalans bygger på att jorden både tar emot och avger värme. Jorden tar emot värme från solen - direkt genom solinstrålningen och indirekt från atmosfären kring jordklotet, som också värms upp av solinstrålningen. Jorden avger sedan denna värme till atmosfären tillsammans med den värme som jorden själv genererar genom vulkanisk aktivitet.

Om temperaturen nära jordytan skall vara konstant måste jorden avge lika mycket värme som den tar emot utifrån. I annat fall kommer temperaturen vid jordytan antingen successivt öka eller minska. Ibland rubbas balansen med följd att temperaturen på jorden förändras. Jordens historia bär spår efter flera sådana temperaturförändringar.

Sådana rubbningar kan uppstå om atmosfären förändras så att solinstrålningen som når fram till jordytan minskar eller ökar.

Om till exempel förekomsten av moln kring jorden minskar under en längre tid kan detta göra den globala temperaturen varmare, eftersom mer solstrålning får möjlighet att nå fram till jordytan.

Om förekomsten av små luftburna partiklar (s.k. aerosoler) ökar, kan detta i stället verka nedkylande på jordytan genom att solinstrålningen till jordytan minskar. Denna bild kompliceras ytterligare av att moln och aerosoler även påverkar hur mycket solinstrålning som reflekteras från jordsystemet ut till rymden. Dessutom absorberas utgående värmestrålning av vattenånga, som är en växthusgas.

Således kan uppvärmning också ske om atmosfären förändras på ett sätt som påverkar avgången av värme från jorden. Om till exempel den kemiska sammansättningen av atmosfären förändras genom att koncentrationen av vissa gaser ökar, kommer atmosfären att absorbera mer av den värme som kommer från jorden och på så sätt motverka avkylning. De så kallade växthusgaserna fungerar på det sättet.

⇑ Värmeutbytet mellan jord och atmosfär

bildtext med/utan länk

Inom jordsystemet - d.v.s. jorden tillsammans med den omgivande atmosfären - upprätthålls normalt en jämvikt mellan den värme som kommer in i systemet från solen och den värme som försvinner ut ur systemet till rymden. I annat fall skulle jordytan gradvis antingen värmas upp eller kylas ned så mycket att biologiskt liv inte skulle vara möjligt i sin nuvarande form.

Av den solinstrålning, som tränger in i jordens atmosfär, är det bara knappt hälften (49 procent) som absorberas direkt av jordens yta. Cirka 30 procent av den inkommande solstrålningen återgår till rymden, antingen på grund av att den reflekteras bort från jordens yta eller på grund av att den sprids ut i atmosfären utan att absorberas och sedan reflekteras ut i rymden igen. 20 procent av solinstrålningen blir kvar i atmosfären innan den har nått jordytan. Se figuren bredvid (siffrorna i figuren skall läsas som procent av mängden inkommande solstrålning).

Den strålning som kommer direkt från solen är kortvågig. Men den värmestrålning som avges från den uppvärmda jorden och atmosfären är långvågig, eftersom både jorden och atmosfären är kallare än solen.

Denna långvågiga värmestrålning skapar ett eget litet kretslopp i atmosfären: Värme tillförs kretsloppet dels i form av den solstrålning som tas upp direkt av atmosfären, dels i form av den värme som avges av jordytan i olika former. Värmen i atmosfären tas sedan till stor del återigen upp av jorden, medan resten avges till rymden och försvinner ut ur systemet.

Atmosfären får med andra ord ta emot rätt mycket värmestrålning, både från solen och, framför allt, från jorden, som sedan antingen återgår till jorden eller försvinner ut i rymden. Om atmosfärens förmåga att ta upp mer av den värme jorden avger ökar, kommer mindre värme att försvinna ut i rymden. I stället kommer hela systemet jord-atmosfär att värmas upp.

⇑ Källor

• Strålningsbalans och energibudgetmodeller, Nationellt Resurscentrum för fysik, Lunds Universitet
• The NASA Earth's Energy Budget, NASA LaRC
• Chapter 1, Physical Science Basis, Climate Change 2013 (pdf 1552 sidor)
• 2.3 Changes in Radiation Budget sida 180, WG1, AR5, climatechange2013, pdf
• NASA revises Earth?s Radiation Budget, diminishing some of Trenberth?s claims in the process, Whats up with that