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Polski🌡️ Erdenergiebilanz
Nulldimensionales Erdenergiebilanz-Modell: eingehende Sonnenstrahlung minus reflektierte Albedo minus abgehende langwellige Strahlung ergibt dT/dt. Stelle die CO₂-Konzentration ein und beobachte Klima-Kipppunkte, Eis-Albedo-Rückkopplung und Treibhausantrieb.
Über diese Simulation
Dies ist ein nulldimensionales Energiebilanzmodell des Erdklimas. Es behandelt den Planeten als einen einzigen Punkt, dessen Temperatur sich ändert, wenn absorbierte Sonnenstrahlung und abgegebene Infrarotstrahlung nicht im Gleichgewicht sind: ein Wärmekapazitätsterm integriert dT/dt = (Qin − Qout) / C Jahr für Jahr. Die absorbierte Solareinstrahlung ist (1 − α)·S₀/4, die abgehende langwellige Strahlung folgt dem Stefan-Boltzmann-Gesetz eines Graukörpers, und ein logarithmischer CO₂-Antriebsterm verschiebt das Gleichgewicht und offenbart Rückkopplungen und Kipppunkte.
🔬 Was gezeigt wird
Das Modell entwickelt die Oberflächentemperatur T zeitlich fort. Unterhalb von 288 K erhöht eine Eis-Albedo-Rückkopplung die Reflektivität α entlang einer Budyko-Sellers-Rampe von 0,30 bis 0,62 bei 248 K, was den Planeten in einen selbsterhaltenden Schneeball-Zustand treiben kann.
🎮 Bedienung
Der CO₂-Regler (150–2000 ppm) setzt den Treibhausantrieb relativ zu einem vorindustriellen Basiswert von 280 ppm. Der Solar-%-Regler (88–112%) skaliert die Solarkonstante. Die Eis-Albedo-Checkbox schaltet die Rückkopplung ein oder aus.
💡 Wusstest du schon?
Weil die Eis-Albedo-Rückkopplung nichtlinear ist, kann ein EBM bei gleichem Antrieb zwei stabile Zustände haben: eine warme Erde und eine gefrorene Schneeball-Erde. Geologische Belege deuten darauf hin, dass die Erde vor rund 700 Millionen Jahren tatsächlich mindestens zweimal in eine nahezu globale Vereisung geriet.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Erdenergiebilanz-Modell?
Es ist das einfachste Klimamodell: Es nimmt an, dass der gesamte Planet eine Temperatur hat, und fragt, ob die absorbierte Sonneneinstrahlung mit der abgehenden Infrarotstrahlung übereinstimmt. Weichen sie voneinander ab, erwärmt oder kühlt sich die Oberfläche ab.
Wie berechnet die Simulation die Temperatur?
Jeder Schritt löst dT/dt = (Qin − Qout) / C. Qin ist (1−α)·S₀/4, skaliert durch den Solar-Regler, Qout ist die Graukörperemission εσT⁴ minus dem CO₂-Antrieb 5,35·ln(CO₂/280).
Was bewirken die Regler und die Checkbox?
Der CO₂-Regler ändert den Treibhausantrieb logarithmisch um 280 ppm, sodass jede Verdopplung etwa 3,7 W/m² hinzufügt. Der Solar-%-Regler skaliert die Solarkonstante von 88 auf 112 Prozent. Die Eis-Albedo-Checkbox schaltet die temperaturabhängige Reflektivität ein oder aus.
Ist das physikalisch akkurat?
Die Gleichungen sind real und weit verbreitet gelehrt, aber das Modell ist bewusst vereinfacht. Es ignoriert Wolken, Ozeanzirkulation, Breitengrad und die Zeitverzögerung der Tiefsee.
Warum kann der Planet dauerhaft in einem Schneeball-Zustand stecken bleiben?
Die Eis-Albedo-Rückkopplung ist eine positive Rückkopplung: Abkühlung lässt Eis wachsen, Eis reflektiert mehr Sonnenlicht, was zu weiterer Abkühlung führt. Das System hat zwei stabile Zustände und zeigt Hysterese, ein klassisches Kipppunkt-Verhalten.