التأثير الإشعاعي

تخضع عملية نقل الطاقة والمادة في نظام الأرض والغلاف الجوي لمبادئ الديناميكا الحرارية المتوازنة ، وبشكل أعم، الديناميكا الحرارية غير المتوازنة . خلال النصف الأول من القرن العشرين، وضع الفيزيائيون وصفًا شاملًا لانتقال الإشعاع ، وبدأوا بتطبيقه على الأغلفة الجوية النجمية والكوكبية في حالة توازن إشعاعي . تلت ذلك دراسات التوازن الإشعاعي-الحملي (RCE) التي تطورت خلال الستينيات والسبعينيات من القرن العشرين. بدأت نماذج التوازن الإشعاعي-الحملي في مراعاة تدفقات المواد الأكثر تعقيدًا ضمن توازن الطاقة، مثل تلك الناتجة عن دورة الماء ، وبالتالي وصفت الملاحظات بشكل أفضل.

من التطبيقات الأخرى لنماذج التوازن أن اضطرابًا ما ، كتدخل خارجي مفروض، يُمكن أن يُقدّر تغيرًا في الحالة . وقد بلور عمل مركز أبحاث المناخ الإقليمي (RCE) هذا المفهوم في إطار عمل يعتمد على التغذية الراجعة للتغيير، وأنتج نتائج حساسية مناخية تتوافق مع نتائج نماذج الدوران العام للمناخ (GCMs ). ويؤكد هذا الإطار المفاهيمي أن الاضطراب المتجانس (المفروض فعليًا على توازن الطاقة في أعلى الغلاف الجوي) سيُقابل باستجابات أبطأ (مرتبطة بشكل أو بآخر بتغيرات درجة حرارة سطح الكوكب) لإعادة النظام إلى حالة توازن جديدة. وقد استُخدم مصطلح "التأثير الإشعاعي" لوصف هذه الاضطرابات، واكتسب رواجًا واسعًا في الأدبيات العلمية بحلول ثمانينيات القرن العشرين. ^{[ 5 ] : 19-23}

تطور مفهوم التأثير الإشعاعي من الاقتراح الأولي، الذي يُعرف حاليًا بالتأثير الإشعاعي اللحظي (IRF)، إلى مقترحات أخرى تهدف إلى ربط اختلال التوازن الإشعاعي بشكل أفضل بالاحتباس الحراري (متوسط ​​درجة حرارة سطح الأرض). على سبيل المثال، أوضح الباحثون في عام 2003 كيفية استخدام التأثير الإشعاعي المُعدَّل في طبقتي التروبوسفير والستراتوسفير في نماذج الدوران العام . ^{[ 7 ]}

يُقدّر التأثير الإشعاعي المُعدَّل، بمنهجياته الحسابية المختلفة، الاختلال الناتج عن تعديل درجات حرارة الستراتوسفير لتحقيق توازن إشعاعي فيه (بمعنى انعدام معدلات التسخين الإشعاعي). لا تُقدّر هذه المنهجية الجديدة أي تعديل أو تأثير ارتدادي قد يحدث في التروبوسفير (بالإضافة إلى تعديلات درجة حرارة الستراتوسفير)، ولذلك تم تقديم تعريف آخر يُسمى التأثير الإشعاعي الفعال . ^{[ 8 ]} يُعدّ التأثير الإشعاعي الفعال (ERF) عمومًا توصية تحليل التأثير الإشعاعي لمشروع مقارنة نماذج المناخ (CMIP6 ) ^{[ 9 ]،} على الرغم من استمرار تطبيق المنهجيات المُعدَّلة للستراتوسفير في الحالات التي تُعتبر فيها التعديلات والتأثيرات الارتدادية على التروبوسفير غير حرجة، كما هو الحال في غازات الدفيئة المختلطة جيدًا والأوزون. ^{[ 10 ] [ 11 ]} تسمح منهجية تُسمى نهج النواة الإشعاعية بتقدير التأثيرات الارتدادية المناخية ضمن حساب غير متصل بالإنترنت يعتمد على تقريب خطي. ^{[ 12 ]}

يُستخدم التأثير الإشعاعي لتحديد قوة العوامل الطبيعية والبشرية المختلفة التي تُسبب اختلال توازن الطاقة على كوكب الأرض مع مرور الوقت. وتختلف الآليات الفيزيائية الدقيقة التي تُؤدي من خلالها هذه العوامل إلى ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة الكوكب. ويُتيح التأثير الإشعاعي مقارنة مساهمة كل عامل من هذه العوامل بالعوامل الأخرى.

يُزيل مقياس آخر يُسمى التأثير الإشعاعي الفعال (ERF) تأثير التعديلات السريعة (ما يُسمى "التغذية الراجعة السريعة") داخل الغلاف الجوي، والتي لا ترتبط باستجابات درجة حرارة سطح الأرض على المدى الطويل. ويعني التأثير الإشعاعي الفعال (ERF) إمكانية وضع عوامل تغير المناخ في سياق أكثر تكافؤًا، مما يُتيح مقارنة تأثيراتها والحصول على رؤية أكثر اتساقًا لكيفية استجابة درجة حرارة سطح الأرض لأنواع مختلفة من التأثيرات البشرية. ^{[ 14 ]}

يمكن استخدام التأثير الإشعاعي وردود الفعل المناخية معًا لتقدير التغير اللاحق في درجة حرارة سطح الأرض في حالة الاستقرار (والتي يشار إليها غالبًا باسم "التوازن") (Δ T _s ) من خلال المعادلة التالية:

${\displaystyle \Delta T_{s}=~{\tilde {\lambda }}~\Delta F}$

أين${\displaystyle {\tilde {\lambda }}}$يشير عادةً إلى معامل حساسية المناخ ، بوحدات K/(W/m² ⁾ ، وΔF هو التأثير الإشعاعي بوحدة W/m² ^. [ ^{15 ] تقدير} لـ ${\displaystyle {\tilde {\lambda }}}$يتم الحصول عليها من معكوس معامل التغذية الراجعة المناخية${\displaystyle \lambda }$بوحدات (واط/م² ⁾ /كلفن. قيمة تقديرية لـ${\displaystyle {\tilde {\lambda }}\approx 0.8}$تشير هذه الحسابات إلى ارتفاع في درجة الحرارة العالمية بنحو 1.6 كلفن فوق درجة الحرارة المرجعية لعام 1750 نتيجةً لزيادة _ثاني أكسيد الكربون خلال تلك الفترة (من 278 إلى 405 جزء في المليون، عند تأثير إشعاعي قدره 2.0 واط/م² ⁾ ، وتتوقع ارتفاعًا إضافيًا في درجة الحرارة بمقدار 1.4 كلفن فوق درجات الحرارة الحالية إذا تضاعفت نسبة خلط _ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مقارنةً بقيمتها قبل الثورة الصناعية. وتفترض هذه الحسابات عدم وجود أي تأثيرات إشعاعية أخرى. ^{[ 16 ]}

تاريخياً، يُظهر التأثير الإشعاعي أفضل قدرة تنبؤية لأنواع محددة من التأثيرات مثل غازات الاحتباس الحراري. وهو أقل فعالية بالنسبة للتأثيرات البشرية الأخرى مثل السخام . ^{[ 14 ]}

يتذبذب توازن الإشعاع العالمي للأرض مع دورانها حول محورها ودورانها حول الشمس، ومع ظهور وتلاشي الشذوذات الحرارية واسعة النطاق في الأنظمة الأرضية والمحيطية والجوية (مثل ظاهرة النينيو ). ^{[ 17 ]} ونتيجةً لذلك، فإن "التأثير الإشعاعي اللحظي" للكوكب ديناميكي أيضًا، ويتذبذب بشكل طبيعي بين حالات الاحترار والتبريد. وعادةً ما تعود العمليات الدورية والمعقدة التي تُسبب هذه التغيرات الطبيعية إلى وضعها الطبيعي خلال فترات قد تصل إلى بضع سنوات ، لتُنتج متوسطًا صافيًا للتأثير الإشعاعي اللحظي يساوي صفرًا. كما تُخفي هذه التذبذبات اتجاهات التأثير الإشعاعي طويلة الأجل (عقود) الناتجة عن الأنشطة البشرية، مما يجعل رصد هذه الاتجاهات بشكل مباشر أمرًا صعبًا. ^{[ 18 ]}

تُراقب أجهزة نظام رصد السحب والطاقة الإشعاعية للأرض (CERES) التابع لوكالة ناسا توازن الإشعاع الأرضي بشكل مستمر منذ عام 1998. ^{[ 20 ] [ 21 ]} يوفر كل مسح للكرة الأرضية تقديرًا لتوازن الإشعاع اللحظي الكلي (في جميع أنحاء السماء). يسجل هذا السجل البياناتي كلاً من التقلبات الطبيعية والتأثيرات البشرية على استجابة الإشعاع اللحظية، بما في ذلك التغيرات في غازات الاحتباس الحراري، والهباء الجوي، وسطح الأرض، وما إلى ذلك. كما يتضمن السجل الاستجابات الإشعاعية المتأخرة لاختلالات التوازن الإشعاعي، والتي تحدث بشكل رئيسي من خلال تأثيرات نظام الأرض على درجة الحرارة، وبياض السطح، وبخار الماء في الغلاف الجوي، والسحب. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

استخدم الباحثون قياسات من أجهزة CERES و AIRS و CloudSat وغيرها من الأجهزة الفضائية ضمن نظام مراقبة الأرض التابع لناسا لتحليل تأثيرات التقلبات الطبيعية وردود فعل النظام. ويتيح استبعاد هذه التأثيرات من سجل البيانات متعدد السنوات رصد الاتجاه البشري المنشأ في تأثير الإشعاع الشمسي عند قمة الغلاف الجوي. كما تم تحليل البيانات بطريقة تتسم بالكفاءة الحسابية والاستقلالية عن معظم أساليب ونتائج النمذجة  ذات الصلة. وبالتالي، لوحظ ارتفاع تأثير الإشعاع الشمسي بشكل مباشر بمقدار 0.53 واط/ ^م²  ( ±0.11 واط /م² ⁾ خلال الفترة من 2003 إلى 2018. وارتبط حوالي 20% من هذه الزيادة بانخفاض في كمية الهباء الجوي في الغلاف الجوي، بينما يُعزى معظم النسبة المتبقية البالغة 80% إلى ارتفاع انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ^{[ 18 ] [ 24 ] [ 25 ]}   

رُصد سابقًا اتجاه متزايد في اختلال التوازن الإشعاعي نتيجةً لزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون عالميًا _، وذلك بواسطة أجهزة أرضية. على سبيل المثال، جُمعت هذه القياسات بشكل منفصل في ظروف سماء صافية في موقعين تابعين لبرنامج قياس الإشعاع الجوي (ARM) في أوكلاهوما وألاسكا. ^{[ 26 ]} أظهرت كل ملاحظة مباشرة أن التسخين الإشعاعي (الأشعة تحت الحمراء) المصاحب الذي يتعرض له سكان سطح الأرض قد ارتفع بمقدار 0.2  واط ^/  م² (±0.07 واط ^/ م² ) خلال العقد المنتهي في عام 2010. ^{[ 27 ] [ 28 ]} إضافةً إلى تركيزها على الإشعاع طويل الموجة والغاز الأكثر تأثيرًا ( _ثاني أكسيد الكربون ) فقط، فإن هذه النتيجة أقل نسبيًا من تأثير الإشعاع عند قمة الغلاف الجوي نظرًا لتأثير امتصاص الغلاف الجوي.   

يمكن تقييم التأثير الإشعاعي من حيث اعتماده على عوامل مختلفة خارجة عن النظام المناخي. ^{[ 29 ]} وقد تم اشتقاق (تجميع) التقديرات الأساسية الملخصة في الأقسام التالية وفقًا للمبادئ الأساسية لفيزياء المادة والطاقة. تُعبر التأثيرات (ΔF) عن التغيرات على كامل سطح الكوكب وخلال فترة زمنية محددة. قد تكون هذه التقديرات ذات أهمية في سياق التأثير المناخي العالمي لفترات تمتد لعقود أو أكثر. ^{[ 5 ]} تم تعديل تقديرات تأثير الغازات الواردة في التقرير السادس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC AR6) لتشمل ما يُسمى بالتغذية الراجعة "السريعة" (إيجابية أو سلبية) التي تحدث عبر الاستجابات الجوية (أي التأثير الإشعاعي الفعال ).

التعبير التقريبي المبسط من الدرجة الأولى لثاني أكسيد الكربون ( CO2 ⁾ هو: ^[ ₃₁ ^]

${\displaystyle \Delta F=5.35\times \ln {(C_{0}+\Delta C) \over C_{0}}~~(\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2})\,}$،

حيث C₀ هو تركيز مرجعي بوحدة جزء في المليون (ppm) حجميًا، و ΔC هو التغير _في التركيز بوحدة جزء في المليون. ولأغراض بعض الدراسات (مثل حساسية المناخ)، يُعتبر C₀ هو التركيز قبل حدوث تغيرات بشرية كبيرة _، وتبلغ قيمته 278 جزء في المليون وفقًا للتقديرات لعام 1750. 

ازدادت حمولة غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي نتيجة للنشاط البشري بوتيرة متسارعة خلال العقود القليلة الماضية (منذ حوالي عام 1950). بالنسبة لثاني أكسيد الكربون، فإن الزيادة بنسبة 50% ( C/C₀ ₌ 1.5) التي تحققت حتى عام 2020 منذ عام 1750 تعادل تغيرًا تراكميًا في التأثير الإشعاعي (ΔF) قدره +2.17 واط/م² ^. [ ^{6 ] وبافتراض} عدم حدوث تغيير في مسار نمو الانبعاثات، فإن مضاعفة التركيزات ( C/C₀ ₌ 2) خلال العقود القليلة القادمة ستؤدي إلى تغير تراكمي في التأثير الإشعاعي (ΔF) قدره +3.71 واط/ ^م² .

تكون العلاقة بين _ثاني أكسيد الكربون والتأثير الإشعاعي لوغاريتمية عند تركيزات تصل إلى حوالي ثمانية أضعاف القيمة الحالية. ^{[ 32 ]} وبالتالي، فإن الزيادات الثابتة في التركيز تُحدث تأثيرًا احتراريًا أقل تدريجيًا. مع ذلك، فإن تقريب الدرجة الأولى غير دقيق عند التركيزات العالية، ولا يوجد تشبع في امتصاص الأشعة تحت الحمراء بواسطة _ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 33 ]} وقد اقتُرحت آليات مختلفة وراء هذا التناسب اللوغاريتمي، ولكن يبدو أن توزيع طيف ثاني أكسيد الكربون أساسي، ^{[ 34 ]} ولا سيما التوسع في النطاق ذي الصلة عند 15 ميكرومتر الناتج عن رنين فيرمي الموجود في الجزيء. ^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

تُطبق صيغ مختلفة إلى حد ما على غازات الدفيئة الأخرى التي تترك آثاراً ضئيلة مثل الميثان والنيتروجين ._2O (اعتماد على الجذر التربيعي) أومركبات الكلوروفلوروكربون(خطي)، بمعاملات يمكن إيجادها، على سبيل المثال، فيتقاريرالهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ ^{. [ 38 ]} تشير دراسة أجريت عام 2016 إلى مراجعة جوهرية لصيغة الميثان الخاصة بالهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ. ^{[ 39 ]} تُدرج تأثيرات الغازات النزرة الأكثر تأثيرًا في الغلاف الجوي للأرض في القسم الذي يصفاتجاهات النمو الحديثة، وفيقائمة غازات الدفيئة الصادرة عن الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ.

يُعدّ بخار الماء غاز الدفيئة الرئيسي للأرض، وهو مسؤول حاليًا عن حوالي نصف التأثير الإشعاعي للغازات في الغلاف الجوي. ويعتمد تركيزه الإجمالي في الغلاف الجوي بشكل شبه كامل على متوسط ​​درجة حرارة الكوكب، ولديه القدرة على الزيادة بنسبة تصل إلى 7% مع كل درجة مئوية (°C) ترتفع بها درجة الحرارة (انظر أيضًا: علاقة كلاوزيوس-كلابيرون ). ^{[ 40 ]} وبالتالي، على المدى الطويل، يتصرف بخار الماء كآلية تغذية راجعة تُضخّم التأثير الإشعاعي الناتج عن زيادة ثاني أكسيد الكربون والغازات النزرة الأخرى. ^{[ 41 ] [ 42 ]}

شدة الإشعاع الشمسي، بما في ذلك جميع الأطوال الموجية، هي الإشعاع الشمسي الكلي (TSI)، وقيمتها المتوسطة هي ثابت شمسي . تبلغ حوالي 1361  واط ^/  م² عند مسافة تساوي نصف قطر مدار الأرض السنوي المتوسط، أي وحدة فلكية واحدة ، وعند قياسها من أعلى الغلاف الجوي. ^{[ 43 ]} يتغير الإشعاع الشمسي الكلي للأرض تبعًا للنشاط الشمسي وديناميكيات مدارات الكواكب. وقد قامت العديد من الأجهزة الفضائية، بما في ذلك ERB و ACRIM 1-3 و VIRGO و TIM ^{[ 44 ] [ 45 ]} ، بقياس الإشعاع الشمسي الكلي بشكل مستمر وبدقة متزايدة منذ عام 1978. ^{[ 46 ]}

باعتبار الأرض كروية الشكل ، فإن مساحة المقطع العرضي المعرضة لأشعة الشمس (${\textstyle \pi r^{2}}$) يساوي ربع مساحة سطح الكوكب (${\textstyle 4\pi r^{2}}$). متوسط ​​كمية الإشعاع الشمسي لكل متر مربع من سطح الغلاف الجوي للأرض على مستوى العالم وعلى مدار السنة (${\textstyle I_{0}}$وبالتالي، فإن ) يساوي ربع إجمالي الإشعاع الشمسي الكلي، وله قيمة ثابتة تقريبًا.${\textstyle I_{0}=340~~\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2}}$.

تدور الأرض في مدار إهليلجي حول الشمس، لذا يتراوح إجمالي الإشعاع الشمسي المُستقبل في أي لحظة بين 1321  واط/ ^م²  تقريبًا (عند الأوج في أوائل يوليو) و1412 واط/ م² ^{تقريبًا} (عند الحضيض في أوائل يناير)، أي بنسبة ±3.4% تقريبًا على مدار العام. ^{[ 47 ]} لهذا التغير في الإشعاع تأثيرات طفيفة على أنماط الطقس الموسمية للأرض ومناطقها المناخية ، والتي تنتج أساسًا عن التغير السنوي في اتجاه ميل محور الأرض. ^{[ 48 ]} تُساهم هذه الدورات المتكررة في إحداث تأثير صفري صافٍ (بحكم التعريف) في سياق التغيرات المناخية التي تستمر لعقود.  

يتراوح متوسط ​​الإشعاع الشمسي الكلي السنوي بين 1360 و1362 ^واط  /  م² ( ±0.05%) خلال دورة نشاط البقع الشمسية النموذجية التي تبلغ 11 عامًا . ^{[ 49 ] سُجّلت رصدات البقع الشمسية منذ حوالي عام 1600 ،} وتُظهر أدلة على تذبذبات أطول (دورة غليسبرغ، دورة ديفريس/سوس، إلخ) تُعدّل الدورة التي تبلغ 11 عامًا (دورة شواب). على الرغم من هذا السلوك المعقد، فقد كان اتساع الدورة التي تبلغ 11 عامًا هو التغير الأبرز طوال سجل الرصد طويل الأمد هذا. ^{[ 50 ]}  

تُساهم تغيرات الإشعاع الشمسي الكلي المرتبطة بالبقع الشمسية بتأثير صافٍ ضئيل ولكنه غير معدوم في سياق التغيرات المناخية التي تحدث على مدى عقود. ^{[ 46 ]} تشير بعض الأبحاث إلى أنها ربما أثرت جزئيًا على التحولات المناخية خلال العصر الجليدي الصغير ، إلى جانب التغيرات المصاحبة في النشاط البركاني وإزالة الغابات. ^{[ 51 ]} منذ أواخر القرن العشرين، اتجه متوسط ​​الإشعاع الشمسي الكلي نحو الانخفاض الطفيف بالتزامن مع انخفاض نشاط البقع الشمسية . ^{[ 52 ]}

تحدث التأثيرات المناخية الناتجة عن تغيرات الإشعاع الشمسي خلال دورات ميلانكوفيتش، التي تمتد لفترات تتراوح بين 40,000 و100,000 عام. تتكون دورات ميلانكوفيتش من دورات طويلة الأمد في انحراف مدار الأرض (أو شكله الإهليلجي )، ودورات في ميل محورها ، وترنح اتجاه ميلها النسبي. ^{[ 53 ]} ومن بين هذه الدورات، تتسبب دورة الانحراف المداري التي تبلغ 100,000 عام في تذبذب إجمالي الإشعاع الشمسي بنسبة ±0.2%. ^{[ 54 ]} حاليًا، يقترب انحراف مدار الأرض من أدنى مستوى له من الشكل الإهليلجي (أكثرها دائرية)، مما يؤدي إلى انخفاض متوسط ​​إجمالي الإشعاع الشمسي السنوي ببطء شديد. ^{[ 53 ]} وتشير المحاكاة أيضًا إلى أن ديناميكيات مدار الأرض ستظل مستقرة، بما في ذلك هذه التغيرات، لمدة 10 ملايين سنة قادمة على الأقل. ^{[ 55 ]}

استهلكت الشمس نحو نصف وقودها الهيدروجيني منذ تشكلها قبل حوالي 4.5 مليار سنة. ^{[ 56 ]} سيستمر إجمالي الإشعاع الشمسي في الازدياد ببطء خلال عملية الشيخوخة بمعدل 1% تقريبًا كل 100 مليون سنة. هذا المعدل ضئيل للغاية بحيث لا يمكن رصده بالقياسات، وهو غير ذي أهمية على المدى الزمني البشري.

يُلخص الجدول المرفق أقصى التغيرات النسبية (Δτ) في الإشعاع الشمسي للأرض خلال العقد الماضي. يُساهم كل تغير سبق ذكره بتأثير مقداره:

${\displaystyle \Delta F=~I_{0}\times (1-R)\times \Delta \tau ~~=~238\times \Delta \tau ~~(\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2})\,}$،

حيث R=0.30 هي معامل انعكاس الأرض. من المتوقع أن تظل التأثيرات الإشعاعية والمناخية الناجمة عن تغيرات الإشعاع الشمسي ضئيلة، على الرغم من بعض الظواهر الفيزيائية الشمسية التي لم تُكتشف بعد . ^{[ 52 ] [ 58 ]}

ينعكس جزء من الإشعاع الشمسي الساقط بواسطة السحب والهباء الجوي، والمحيطات والتضاريس، والثلوج والجليد، والنباتات، وغيرها من المعالم السطحية الطبيعية والصناعية. يُعرف هذا الجزء المنعكس باسم بياض الأرض (R)، ويُقاس عند أعلى الغلاف الجوي، ويبلغ متوسط ​​قيمته السنوية العالمية حوالي 0.30 (30%). وبذلك، تكون النسبة الإجمالية للطاقة الشمسية التي تمتصها الأرض (1−R) أو 0.70 (70%). ^{[ 59 ]}

تُساهم مكونات الغلاف الجوي بنحو ثلاثة أرباع بياض الأرض، وتُشكّل السحب وحدها النصف. ويرتبط الدور الرئيسي للسحب وبخار الماء بالوجود الكثيف للمياه السائلة التي تُغطي قشرة الكوكب . وتتسم الأنماط العالمية لتكوين السحب ودورانها بتعقيد بالغ، إذ ترتبط بتدفقات حرارة المحيطات، وتُساعد التيارات النفاثة في نقلها السريع. علاوة على ذلك، لوحظ أن بياض نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي متساويان تقريبًا (في حدود 0.2%). وهذا أمر جدير بالملاحظة، إذ يقع أكثر من ثلثي اليابسة و85% من سكان العالم في الشمال. ^{[ 60 ]}

تُراقب العديد من الأجهزة الفضائية، بما في ذلك MODIS و VIIRs و CERES، بياض الأرض بشكل مستمر منذ عام 1998. ^{[ 61 ]} كما استُخدمت صور لاندسات ، المتوفرة منذ عام 1972، في بعض الدراسات. ^{[ 62 ]} وقد تحسّنت دقة القياسات وتقاربت النتائج في السنوات الأخيرة، مما أتاح تقييمًا أكثر دقة لتأثير بياض الكوكب على مدى العقد الماضي. ^{[ 60 ]} ومع ذلك، لا يزال سجل البيانات الحالي قصيرًا جدًا لدعم التنبؤات طويلة المدى أو للإجابة على أسئلة أخرى ذات صلة.

يمكن فهم التغيرات الموسمية في بياض الكواكب على أنها مجموعة من ردود الفعل النظامية التي تحدث بشكل رئيسي استجابةً للدورة السنوية لاتجاه ميل محور الأرض. وإلى جانب الاستجابات الجوية، فإن أبرز ما يلاحظه سكان سطح الأرض هو التغيرات في الغطاء النباتي والثلوج والجليد البحري. وقد لوحظت تغيرات داخلية سنوية تبلغ حوالي ±0.02 (±7%) حول متوسط ​​بياض الأرض على مدار العام، مع بلوغها ذروتها مرتين سنويًا قرب وقت الاعتدال الشمسي. ^{[ 60 ]} تساهم هذه الدورة المتكررة في إحداث تأثير صفري صافٍ في سياق التغيرات المناخية الممتدة لعقود.

تتغير قيم البياض الإقليمي من عام لآخر نتيجةً لتغيرات ناجمة عن العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية وتفاعلات الأنظمة. فعلى سبيل المثال، تؤدي إزالة الغابات عادةً إلى زيادة انعكاسية الأرض، بينما قد يؤدي إدخال أنظمة تخزين المياه والري إلى الأراضي القاحلة إلى خفضها. وبالمثل، عند النظر إلى التفاعلات، يؤدي ذوبان الجليد في المناطق القطبية إلى انخفاض البياض ، بينما يؤدي توسع التصحر في خطوط العرض المنخفضة والمتوسطة إلى زيادته.

خلال الفترة من عام 2000 إلى عام 2012، لم يُلاحظ أي اتجاه عام في بياض الأرض ضمن الانحراف المعياري البالغ 0.1% للقيم المقاسة بواسطة جهاز CERES. ^{[ 60 ]} إلى جانب التكافؤ بين نصفي الكرة الأرضية، يُفسر بعض الباحثين الفروقات السنوية الصغيرة بشكل ملحوظ كدليل على أن بياض الكوكب قد يكون حاليًا مقيدًا بفعل تأثيرات التغذية الراجعة للنظام المعقد. ومع ذلك، تشير الأدلة التاريخية أيضًا إلى أن أحداثًا نادرة الحدوث، مثل الانفجارات البركانية الكبرى ، يمكن أن تُؤثر بشكل كبير على بياض الكوكب لعدة سنوات أو أكثر. ^{[ 63 ]}

يُلخص الجدول المرفق التغيرات النسبية المقاسة (Δ α ) في بياض الأرض خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. وكما هو الحال مع إجمالي الإشعاع الشمسي، فإن التأثير الإشعاعي الناتج عن تغير نسبي في بياض الكوكب (Δ α ) هو:

${\displaystyle \Delta F=~-I_{0}\times R\times \Delta \alpha ~~=~-102\times \Delta \alpha ~~(\mathrm {W} ~\mathrm {m} ^{-2})\,}$.

تُظهر رصدات الأقمار الصناعية أن آليات التغذية الراجعة المختلفة لنظام الأرض قد ساهمت في استقرار بياض الكوكب على الرغم من التحولات الطبيعية والبشرية الأخيرة. ^{[ 61 ]} وعلى المدى الزمني الأطول، يبقى من غير المؤكد ما إذا كان التأثير الصافي الناتج عن هذه التغيرات الخارجية سيظل طفيفًا.