Interaksi lima
komponen Bumi antara lain litosfer, atmosfer, hidrosfer, biosfer, dan kriosfer
berpengaruh pada sistem iklim di Bumi. Dari kelima komponen tersebut, yang
paling mempengaruhi iklim di Bumi adalah atmosfer. Kesetimbangan energi Bumi
terkait atmosfer diantaranya radiasi Matahari, transfer energi permukaan atmosfer, efek rumah
kaca, dan distribusi temperatur. Radiasi Matahari merupakan sumber energi utama bagi sistem iklim
di Bumi. Jumlah fluks energi dari Matahari yang diterima oleh bagian atas
atmosfer Bumi adalah 342 W/m2. Sebesar 30 % dari radiasi Matahari
yang mencapai Bumi dipantulkan kembali ke luar angkasa, 26% dipantulkan dan
dihamburkan oleh awan, dan 4% dipantulkan oleh permukaan Bumi.
Atmosfer Bumi
menyerap 23% dari radiasi Matahari yang datang, sisanya, sebesar 47% mencapai
permukaan Bumi. Karena Bumi berbentuk bulat, daerah tropis lebih banyak
menerima energi radiasi Matahari daripada daerah kutub. Oleh karena itu,
terjadi perpindahan energi (transfer panas) dari daerah tropis ke kutub melalui
perantara litosfer, atmosfer, dan hidrosfer. Terdapat 3 cara
yang dapat mengubah kesetimbangan radiasi di Bumi, yaitu:
1.
Berubahnya jumlah radiasi Matahari yang masuk ke sistem
Bumi
2.
Berubahnya albedo (cahaya Matahari yang dipantulkan) permukaan di
Bumi
3.
Berubahnya panjang gelombang radiasi dari Bumi yang
dipantulkan atau dipancarkan ke luar angkasa
Suhu rata-rata
permukaan Bumi relatif konstan dari waktu ke waktu sebesar 150C. Hal
ini membuktikan bahwa terjadi kesetimbangan antara radiasi yang datang dari
Matahari dengan radiasi yang dipancarkan kembali oleh permukaan Bumi. Dari 100
% radiasi Matahari yang mencapai Bumi, 31% dipantulkan ke luar angkasa dan 69%
dipancarkan kembali oleh permukaan Bumi. Energi dari Matahari yang diterima
oleh permukaan dan atmosfer Bumi dilepaskan ke luar angkasa melalui berbagai
macam proses, antara lain evaporasi, konveksi, dan radiasi.
Laju pemancaran
radiasi gelombang panjang oleh permukaan dan atmosfer Bumi dihambat oleh adanya
efek rumah kaca. Adanya kandungan gas rumah kaca yang cukup di atmosfer
menyebabkan suhu rata-rata permukaan Bumi jauh lebih tinggi daripada yang
seharusnya. Tanpa adanya efek rumah kaca, suhu rata-rata permukaan Bumi hanya
-190C. Gas rumah kaca terpenting di atmosfer antara lain uap air dan
karbon dioksida. Terdapat mekanisme umpan balik (feedback) dalam sistem iklim yang dapat meningkatkan (positive feedback) atau mengurangi (negative feedback) pengaruh pada
perubahan iklim dari gas rumah kaca CO2
;
1.
Positive feedback
Peningkatan
kandungan gas CO2 di atmosfer -> Surplus energi di Bumi -> Suhu
rata-rata di Bumi meningkat -> Daya serap lautan terhadap CO2
berkurang -> Kandungan gas CO2 di atmosfer meningkat
2.
Negative feedback
Peningkatan
kandungan gas CO2 di atmosfer -> Pertumbuhan vegetasi meningkat
-> Regenerasi tumbuhan meningkat -> Fotosintesis semakin banyak terjadi
-> Penurunan kandungan gas CO2 di atmosfer