BALANÇO DE RADIAÇÃO NA SUPERFÍCIE TERRESTRE
O conjunto do fluxo de radiação na superfície da Terra resulta de um balanço entre os fluxos de radiação solar e terrestre:
O balanço de radiação de onda curta e onda longa pode ser expressado por
Então, o balanço de radiação entre todos será
Onde as setas para baixo e para cima denotam as componentes de radiação de chegada e saída, respectivamente.
A radiação solar incidente (o primeiro termo depois da igualdade) é a soma da radiação solar direta e a radiação solar difusa. Ela tem uma variação diurna e sazonal pronunciada, e é também fortemente afetada pelas nuvens. A radiação solar de saída de onda curta é a parte refletida pela superfície
onde o segundo termo dentro do parênteses é o albedo da superfície, e então temos que o conjunto de radiação de onda curta é
A radiação de onda longa de chegada (último termo na equação acima) vem da atmosfera e depende do perfil de temperatura vertical, das nuvens e da distribuição vertical dos absorvedores. Ela não mostra uma variação diurna significativa. A radiação de onda longa de saída é dada pela lei de Stefan-Boltzmann. Assumindo uma dada emissividade ε para a superfície da Terra. Como esperado, ela segue um ciclo diurno na temperatura em superfície com um máximo valor no começo da tarde e um mínimo valor no começo da manhã. As componentes de radiação de onda longa de chegada e saída têm a mesma ordem de magnitude então temos que o conjunto do fluxo de radiação de onda longa é pequeno comparado ao conjunto do fluxo solar.
Entretanto, ele se torna importante à noite quando FSW = 0. Usualmente
implicando num resfriamento radiativo de onda longa na superfície.
O conjunto do fluxo de radiação na superfície é então dado por
Esse conjunto de radiação aquece a superfície.
O conjunto de radiação infravermelha emitido pela superfície (o penúltimo termo na equação (1)) é fortemente absorvido pelo vapor d’água e o dióxido de carbono na atmosfera. Em retorno a atmosfera reemitirá a energia absorvida para cima e para baixo. A componente para baixo será absorvida pela superfície da Terra aquecendo-a. Assim, a temperatura da Terra será mais alta do que seria se a atmosfera fosse transparente à radiação de onda longa. Este é chamado efeito estufa.
O aumento observado ao redor do mundo nas concentrações de CO2 e outros gases traços na atmosfera deve aumentar o efeito estufa e pode conduzir a um aumento em conjunto na temperatura em superfície sobre a Terra.
A parte principal da energia absorvida na superfície é usada para evaporar água, uma outra parte é perdida para a atmosfera como calor sensível, e uma pequena parte é perdida para as camadas inferiores ou usadas para derreter neve e gelo. Assim, há essencialmente quatro tipos de fluxos de energia na superfície da Terra.
