ogrevanje zemlje in atmosfere
Post on 06-Jul-2018
229 Views
Preview:
TRANSCRIPT
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 1/41
4. OGREVANJE ZEMLJE IN ATMOSFERE
Energija Sonca: Temeljni vir za vremenske in podnebne procese na Zemlji.
4.1 ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA – temeljni pojmi
Energija: Količina, ki določa zmožnost telesa ali sistema, da opravlja delo.
Potencialna energija: Uskladiščena količina energije, ki določa količino dela, ki ga je nek objekt sposoben opraviti.
Kinetična energija: Energija, ki je posledica gibanja telesa (odvisna od hitrosti inmase telesa).
Sončevo sevanje (radiacija): Energija, ki jo oddaja Sonce z elektromagnetnimvalovanjem.Prvi zakon termodinamike: Energije ne moremo ustvariti in ne uničiti, lahko se
samo spreminja iz ene oblike v drugo s pomoč jo fizikalnih in kemičnihprocesov.
Temperatura zraka: Mera za kinetično energijo zraka (za povprečno hitrostatomov in molekul zraka).Notranja energija atmosfere (oceanov): Potencialna in kinetična energija
molekul, ki sestavljajo atmosfero (oceane).Toplota: Energija, ki se prenese iz enega telesa na drugega zaradi temperaturne
razlike med njima.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 2/41
Specifična toplota in vpliv vodnih površin na podnebje
Specifična toplota (c): Toplota, ki je potrebna, da se enota mase segreje za enostopinjo.Specifična toplota vode (ca): 1 [1 cal (4,2 J) za 1 g tekoče vode za 1 K]
Specifi č na toplota nekaterih snovi na Zemljinem površju
0,19Granit
0,19Kremenčev pesek
0,24Suhi zrak (morski nivo)
0,33Peščena ilovica 0,50Led
0,60Blato
1,00Voda
c (cal/g x K)Snov
Voda:- Počasi se segreva, počasi ohlaja.
- Velika sposobnost skladiščenja toplote.- Pomemben modifikator vremena in
podnebja.
- Oceanska (maritimna) podnebja: Morja imajo prevladujoč vpliv na podnebnerazmere.
- Celinska (kontinentalna) podnebja: Vpliv morja na podnebje ni izrazit.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 3/41
Osnovne značilnosti oceanskih podnebij v primerjavi s celinskimi:
• Manjše dnevne in letne temperaturne amplitude:- povp. letna temp. amplituda do 15 0C – oceansko podnebje
- povp. letna temp. amplituda 15 do 20 0C – prehodno podnebje
- povp. letna temp. amplituda nad 20 0C – celinsko podnebje
• Kasnitev povp. mesečnih temp. ekstremov do dva meseca za ustreznimasolsticijema (pri celinskih do en mesec).
• Pozimi je temp. zraka pri oceanskih podnebjih višja kot pri celinskih, poleti je
obratno – celinski predeli se veliko bolj ogrejejo.• Pri oceanskih podnebjih so pomladi hladnejše od jeseni, pri celinskih pa
obratno.
• Poleti je nad morji visok zračni tlak (morje je hladnejše), nad kopnim pa nizek
tlak, pozimi je obratno (morje je toplejše, celine se zelo ohladijo – visok tlak).
• Oceanska podnebja so vlažnejša, z enakomernejšo razporeditvijo padavinčez leto.
• Pri oceanskih podnebjih je višek padavin pozimi, pri celinskih poleti.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 4/41
Vpliv morskih tokov v S Atlantiku na povpre č ne januarske temperature
Vpliv Zalivskega toka na podnebje Evrope
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 5/41
Latentna (prikrita) toplota
Toplota, ki se porablja ali sprošča pri faznih spremembah snovi.- Latentna toplota kondenzacije: Toplota, ki se sprosti ob prehodu pare v
kapljevino (pri kondenzaciji).
- Latentna toplota evaporacije: Toplota, ki je potrebna za spremembo izkapljevine v plinasto stanje (pri izhlapevanju).
- Talilna toplota: Toplota, ki je potrebna za prehod snovi iz trdnega agregatnegastanja v kapljevino.
- Toplota zmrzovanja: Toplota, ki jo odda kapljevina ob prehodu v trdno snov.- Toplota sublimacije: Toplota, ki je potrebna za direktni prehod snovi iz trdega
v plinasto agregatno stanje.
Pomen:- Pomemben vir energije v atmosferi.- Kondenzacija vodne pare – energijski vir
za nevihtne pojave.- Blaženje temperaturnih ekstremov med
ekvatorialnimi in polarnimi predeli (vodna para iztropskega pasu lahko z vetrovi zaide v polarni pas,kjer se kondenzira).
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 6/41
4.2 PRENOS ENERGIJE V ATMOSFERI
Kondukcija- Prenos energije s toplejšega na hladnejše telo s stikom, brez spremembe
položaja telesa.- Edini način prenosa energije v trdnih telesih.- Toplotna konduktivnost (prevodnost): Odvisna od tega, kako so molekule
vezane med seboj (kovine – dobri prevodniki, zrak – slab prevodnik).- Topla tla v brezvetrju ogrejejo s kondukcijo samo nekaj cm debel sloj zraka.
80Železo
2,6Peščenjak
2,1Mokra prst
0,60 (pri 20 0C)Voda0,25Suha prst
0,08Les
0,023 (pri 20 0C)Mirujoč zrak
Toplotna konduktivnost(W/m/0C)Snov
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 7/41
Konvekcija
- Prenos toplote v plinih in tekočinah zaradi navpičnega gibanja inmedsebojnega mešanja (gibanje zraka od Zemljinega površja v višje deleatmosfere).
Konvekcijska cirkulacija: Zemljino površje se ogreva neenakomerno
Ogreti zrak se razširi in postane redkejši od okoliškega Zaradi manjše gostote se začne dvigati v obliki mehurjev (termalov) s premerom 100 do
1000 m Pri dviganju se razširja in ohlaja, zato se začne spuščati Pri površju se začne gibati proti toplejšim delom, kjer nadomesti dvigajoči zrak
Advekcija- Horizontalni del gibanja zraka v konvekcijski celici.- Splošen proces premikanja zračnih (vodnih) mas v horizontalni smeri
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 8/41
Radiacija (sevanje)
- Vsako telo, ki ima temperaturo višje od absolutne ničle (-273 0C, 0 K), neglede na to kako veliko je, seva.
- V vakuumu se valovanje širi s svetlobno hitrostjo (300.000 km/s).
- Telesa, ki imajo zelo visoko temperaturo, sevajo z veliko več jo energijo in
intenzivnostjo kot telesa z nizkimi temperaturami – Stefan-Boltzmanov zakon:
E = σT4 E – maksimalna energija, ki jo izseva vsak m2 površine telesa
σ – Stefanova konstantaT – temperatura površine telesa v 0K
- Višja kot je temperatura telesa, hitreje in močneje vibrirajo njegovi elektroni inkrajše valovne dolžine seva telo – Wienov zakon:
λmax = Konst. / T λmax – valovna dolžina (v µm) pri kateri je maksimum sevanja
Konst. – konstantaT – temperatura telesa (v K)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 9/41
Sevanje Sonca in Zemlje
Temp. Sončevega površja: 6000 K, λmax
= 0,5 µm, KV sevanje- Vidno območ je Sončevega sevanja: λ =0,4 – 0,7 µm (občutek videnja barv), 44%- Ultravijolično sevanje (UV-sevanje): λ pod 0,4 µm, 7 % sevanje- Infrardeče (IR-sevanje): λ nad 0,7 µm, 49 % sevanje
Temp. Zemljinega površja: 300 K (150
C), λmax= 10 µm, DV (terestrično) sevanje- Zemlja seva samo v IR-spektru: λ = 5 – 25 µm
Temperatura sevalnega ravnovesja Zemlje
- Povp. temperatura pri kateri se vzdržuje sevalno ravnovesje med absorbiranimKV sevanjem Sonca in emitiranim DV sevanjem Zemlje (Zemlja kot “črno telo”izseva toliko energije kolikor jo prejme): -18 0C.
- Zemljina atmosfera se ne obnaša kot “črno telo” (absorbira določene spektre DV
sevanja – selektivni absorber) → povp. temp. Zemljinega površja: 15 0C.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 10/41
Ogrevanje zraka od podlage
→ Sončevo sevanje se absorbira v Zemljinem površju in ga ogreje.→ Molekule zraka, ki pridejo v dotik s površjem, pridobijo energijo s kondukcijo.→ Zaradi gostega zraka tik nad površjem prihaja do trkov molekul z več energije s
tistimi z manj energije in s tem do prenosa energije ter dviga povprečnetemperature zraka.
→ Ko se zrak tik nad površjem (nekaj cm debel sloj) konduktivno ogreje, postaneredkejši od zraka nad njim in se začne dvigati, na njegovo mesto prihajahladnejši zrak.
→ S konvekcijo se toplota prenaša navzgor in se razporedi skozi debelejšo plastatmosfere.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 11/41
4.2.1 SELEKTIVNA ABSORBCIJA IN ATMOSFERSKI EFEKT TOPLEGREDE
- Atmosferski plini (H2O, CO2) so selektivni absorberjiIR sevanja Zemljinega površja.
- Posledica absorbicije je višja temperatura ozračja.- Del absorbiranega sevanja se izseva proti Zemljinem
površju (protisevanje atmosfere), del v vesolje.- Atmosferski efekt tople grede: Absorbcijskeznačilnosti atmosfere so podobne kot pri vrtnarskihsteklenjakih.
- Atmosfersko okno: Območ je med 8 in 11 µm, kjer
ne vodna para, ne CO2 ne absorbirata IR sevanja.- Oblačnost “zapre atm. okno” in okrepi efekt tople grede.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 12/41
Povečan atmosferski efekt tople grede (antropogeni efekt tople grede)
- Posledica naraščanja koncentracije toplogrednih plinov v atmosferi (CO2, CH4,N2O, …) zaradi človekovih dejavnosti (kurjenja fosilnih goriv, prometa,deforestacije, kmetijstva, industrije, ...).
- Pozitivni odziv ozračja: Povečana temp. oceanov → povečana evaporacija →
več vodne pare v ozrač ju (primarni toplogredni plin) → povečan atmosferski
efekt tople grede → višja temperatura ozrač ja.
1301501050 -100Življenjska doba vozrač ju (v letih)
4 %*0,25 %0,9 %0,5 %Letni porast v
ozrač ju
484 ppt310 ppg1,72 ppm353 ppmKoncentracijaleta 1990
0288 ppg0,8 ppm280 ppmKonc. pred indust.dobo (1750-1800)
CFC-12N2OCH4CO2
ppm – milijonti volumenski del * se več ne povečujeppg – milijardni volumenski del
ppt – bilijonski volumenski del
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 13/41
Globalno segrevanje ozračja:
- Ob podvojitvi koncentracije CO2 (2/2 21. st.) naj bi se temperatura Zemljinegapovršja povečala za 1,5 do 6 0C → podnebne spremembe.- Ne dovolj jasni in raziskani povratni učinki oceanov na podnebni sistem.
Aktualno spreminjanje podnebja:
- Porast temperatur na kopnem in oceanih (1906-2005): +0,74 ± 0,18 0C.- Dvig morske gladine: +1,8 mm/leto (raztezanje morske vode, taljenje ledu)- Taljenje permafrosta.
- Spreminjanje prostorske in časovne razporeditve padavin.
- Več ja pogostost vremenskih ujm.- Premikanje mej podnebnih tipov.
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 14/41
4.3 PROSTORSKE ZNAČILNOSTI INSOLACIJE
Insolacija (incoming solar radiation): vpadanje Sončevega sevanja na Zemljinopovršje (Sončevo obsevanje, Sončev obsev, sončno obsevanje)
Solarna konstanta:- Energija, ki jo prejme enota površine pravokotna na smer Sončevega sevanja
na zgornji meji atmosfere: 1367 ± 0,1% W/m2 (2 kal/cm2 /min)
- Variiranje solarne konstante (→ podnebna nihanja in spremembe):Dnevne in tedenske variacije: do ±0,4 %Sezonske variacije (različna oddaljenost Zemlje od Sonca: ±3,3 %
11-letni cikel Sončevih peg: ±0,1 %Spremembe zaradi sprememb orbitalnih parametrov Zemlje: ±5 % (450 GŠ)
11-letni cikel Son č evih peg
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 15/41
Prostorska razporeditev insolacije na zgornji meji atmosfere
Odvisna od: - astronomskih dejavnikov (revolucija in rotacija Zemlje, nagib osi)- geografske širine
- Tropski režim: največ energije Sončevega sevanja (ekvator: 10.890 MJ/m2 letno)izravnan sevalni režim čez leto (dva neizrazita maks. in min.)
- Režim srednjih GŠ: izrazit maks. ob poletnem obratu (visoko Sonce, dolg dan)izrazit min. ob zimskem obratu (nizko Sonce, kratek dan)
- Polarni režim: najmanj energije Sončevega sevanja (pol: 4520 MJ/m2 letno)poleti več energije kot ekvator (polarni dan)
pozimi praktično nič (polarna noč)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 16/41
Toplotni pasovi (pasovi solarnega podnebja)
- Posledica razlik v prejeti energiji Sončevega sevanja zaradi geografske širine.- V višjih GŠ se enak snop Sončevih žarkov razporedi na več ji površini.- Pasovi: Ekvatorialni (0 – 100 GŠ)
Tropski (10 – 250 GŠ)
Subtropski (25 – 350 GŠ)Zmerno topli (35 – 600 GŠ)
Subpolarni (60 – 750 GŠ)
Polarni (75 – 900 GŠ)
Vpliv atmosfere na Sončevo sevanje
- Absorbcija: ozon, oblaki, kisik, ogljikov dioksid, aerosol (18 %)- Sipanje (Razpršitev sevanja na molekulah plinov, vodnih kapljicah, aerosolih -
najbolj krajše (modre) valovne dolžine → modro nebo) in odboj (24 %)- Transmisija: prepuščanje Sončevega sevanja (jasno vreme, suh zrak, Sonce v
zenitu – 78 %; povprečje: 58 %)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 17/41
4.3.1 RAZPOREJANJE INSOLACIJE NA ZEMLJINEM POVRŠJU
Dejavniki, ki vplivajo na geografsko razporeditev insolacije:
a. Astronomski dejavniki:- Višina Sonca nad ravnino horizonta- Trajanje insolacije
b. Atmosferski dejavniki:- Oblačnost
- Transmisijski koeficient atmosfere
c. Terestrični dejavniki:- Albedo (koeficient odboja)- Vpliv reliefa (ekspozicija, naklon površja, zasenčenost)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 18/41
a. Astronomski dejavniki
Višina Sonca nad ravnino horizonta- Navidezno dnevno in letno gibanje Sonca glede na horizont stojišča
V 24 urah opiše Sonce navidezno krožno pot na nebu (posledica rotacije Zemlje):
- vidni lok nad horizontom (dan)- nevidni lok pod horizontom (noč)
Med letom se vidni in nevidni lok vsak dan spreminjata (posledica revolucije Z.oziroma navideznega gibanja Sonca po ravnini ekliptike okoli Zemlje):
- Sonce vzhaja in zahaja na različnih točkah horizonta- Dosega različno višino nad
(zgornja kulminacija) in pod(spodnja kulminacija)ravnino horizonta
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 19/41
Ekliptika: Krožnica na nebesni krogli, ki predstavlja navidezno letno pot Sonca oz.projekcijo Zemljinega tira okrog Sonca na nebo.
Navidezne poti Sonca ob kardinalnih datumih na različnih GŠ
Višina Sonca nad horizontom ob zgornji kulminaciji:
hzg = 900 – φ ± δ
Višina Sonca nad horizontom ob spodnji kulminaciji:hsp = φ – (900 ± δ)
φ – Geografska širinaδ – Deklinacija Sonca (Kotna oddaljenost Sonca
od ravnine nebesnega ekvatorja) – odmik Soncaod ekvatorja
Nebesni ekvator: Umišljen krog (podaljšek Zemljinegaekvatorja na nebesno oblo), ki deli nebesno oblo na
severno in južno polovico.Nebesni ekvator in ekliptika se sekata pod kotom 23,50
(maksimalna deklinacija).
Deklinacija Sonca je enaka GŠ zenitalnega položaja
Sonca
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 20/41
Deklinacija in višina Sonca ob zgornji (Hzg) in spodnji kulminaciji (Hsp) obkarakterističnih datumih na različnih geografskih širinah severne poloble
-23,5 / -23,523,5 / 23,50 / 0900
0 / -4747 / 023,5 / -23,566,50
20,5 / -67,567,5 / -20,544 / -46460
43 / -9090 / -4366,5 / -66,523,50
66,5 / -66,566,5 / -66,590 / -90- 23,523,5000
21.12.21.6.21.3. / 23.9.21.12.21.6.21.3. / 23.9.
Višina Sonca (Hzg / Hsp) v 0Deklinacija sonca (δ) v 0SGŠ
Spreminjanje deklinacije Sonca med letom
4,10,012,6900
7,32,711,6460
10,09,99,300
povp. l.21.12.21.6.GŠ
Dnevna količina prejete energije Sončevegasevanja na različnih GŠ (kW/m2)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 21/41
zenit
nadir
NP = = 0°
21.3.
23.9.
21.12.
21.6.
geografska širina=0°S.g.š.
SJ
Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na ekvatorju
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 22/41
zenit
nadir
Z NP = = 23.5°
21.3.
23.9.
21.12.
21.6.
geografska širina=23,5°S.g.š.
SJ
V
Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem povratniku
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 23/41
zenit
nadir
Z
NP = = 45°21.3.23.9.
21.12.
21.6.
geografska širina=45°S.g.š.
SJ
V
Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na 45 0 SGŠ
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 24/41
zenit
nadir
Z21.3.
23.9.
21.12.
21.6.
NP = = 66.5°
geografska širina=66,5°S.g.š.
SJ
V
Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem te č ajniku
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 25/41
zenit
nadir
21.3.
23.9.
21.12.
21.6.
NP = = 90°
geografska širina=90°S.g.š.Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem te č aju
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 26/41
Trajanje insolacije (Spreminjanje dolžine dneva in noči)
- Enakonočje: Sonce je na nebesnem ekvatorju, sije
pravokotno na Zemljin ekvator, dan in noč sta enakodolga (po 12 ur) na vseh GŠ.
- Poletni obrat: Sonce je v zenitu na S povratniku,
enakonoč je je le na ekvatorju, S od ekvatorja je dandaljši od noči, J od njega je krajši od noči, polarni danznotraj S polarnega kroga.
- Zimski obrat: Sonce je v zenitu na J povratniku,
enakonoč je je na ekvatorju, S od njega je dan krajšiod noči, J od njega je daljši od noči, polarna noč znotrajS polarnega kroga.
00:0024:0066,5
5:3018:3060
9:0914.5140
10:4713:132012:0012:000
Najkrajši danNajdaljši danGŠ (v0)
Meja osvetlitve
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 27/41
Prenehanje redne izmenjave dneva in noči (Polarni dan in polarna noč)
- Med tečajnikoma in poloma
- Na GŠ, kjer je deklinacija Sonca enakakomplementarnemu kotu GŠ:
φ = 900 – δ
6 mesecev(23.9.-21.3.)
6 mesecev(21.3.-23.9)
904 mesece4 mesece80
2 meseca2 meseca70
1 dan(21.12)
1 dan(21.6)
66,5Polarna nočPolarni danSGŠ (v
0
)
Polarni dan na otoku Loppa (Norveška), od 21. julija 19:00 do 22. julija 18:00
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 28/41
Mrak- Postopen prehod dneva v noč (večerni mrak) in noči v dan (jutranji mrak, zora,
svit) zaradi loma in sipanja Sončeve svetlobe v ozrač ju.- Vrste mraka: - Meščanski mrak (Sonce je med 0 in 60 pod horizontom)
- Navtični mrak (Sonce je do 120 pod horizontom)- Astronomski mrak (Sonce je do 180 pod horizontom)
- Trajanje mraka je odvisno od strmine Sončeve dnevne poti glede na horizont (obekvatorju trajata oba mraka skupaj okoli eno uro).
Bela (svetla) noč- Pojav, ko se jutranji in večerni mrak združita (spodnja kulminacija Sonca do -180)
- Pojavljanje belih noči: φ = 900 – δ – 180
- V visokih GŠ skrajšujejo obdobje s pravo polarno noč jo (Tečaj: namesto 180 dniprave polarne noči je 91 dni mraka in 88 dni prave noči)
88d 3h90d 16h186d 11h90
132d 20h49d 2h183d 8h40
146d 14h36d 1h182d 15h0NočMrakDanGŠ (v
0
)
Skupna dolžina dneva, mraka in no č ina razli č nih GŠ
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 29/41
b. Atmosferski dejavniki
Oblačnost- Več Sončevega sevanja pride do Zemljinega površja v predelih s prevladujočim
jasnim vremenom (območ ja subtropskih anticiklonov z grezanjem zraka),- manj v območ jih z oblačnim vremenom (frontogenetska območ ja, območ je
ITCZ nad oceani)
Transmisijski koeficient atmosfere
- Razmerje med Sončevim sevanjem na vrhu atmosfere in sevanjem na Zemljinem
površju (povprečen koef. transmisivnosti: 0,58)
Razporeditev povpre č ne letne obla č nosti naZemlji (v % obla č nih dni)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 30/41
c. Terestrični dejavniki
Albedo (odbojnost, koeficient odboja)- Razmerje med vpadlim in odbitim sevanjem, odvisno od barve površja- Povprečni albedo Zemljinega površja (3/4 voda, veliko gozda): 4 %
30Zemlja in atmosfera
(z oblačnostjo)
15 - 20Tundra
75 - 95Svež sneg15 - 20Listopadni gozd
60 - 90Debeli oblaki14 - 18Mestne površine
45 - 70Star sneg4 -18Iglast, tropski gozd
30 - 40Morski led5 -15Temna prst
25 - 30Puščave10 - 100Voda, nizko Sonce
16 - 20Travniki3 -10Voda, visoko SonceAlbedo (%)Tip površjaAlbedo (%)Tip površja
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 31/41
Geografska razporeditev albeda
Narašča z GŠ:- ekvatorialni in tropski predeli (veliko oceanskih in gozdnih površin, visoko Sonce,
majhen delež debele oblačnosti): 15 - 25 %- zmerne GŠ (S polobla - velika razlika med zimo in poletjem): 30 - 40 %
- polarni predeli (stalno zasnežena območ ja): 45 – 65 %
Povpre č ni letni albedo na Zemlji (v %)
Meridionalni profil albeda
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 32/41
Vpliv reliefa
Ekspozicija
- Pomemben dejavnik v srednjih in visokih GŠ zaradi nižje lege Sonca nadravnino horizonta.
- Velika razlika v prejeti energiji Sončevega obsevanja med prisojnimi in
osojnimi poboč ji.- Prisoje: toploljubne rastline, toplotno zahtevne kulture, poselitev
4175Ravno
3472Sever
3998Vzhod
4002Zahod4448Jug
Energija (MJ/m2)Ekspozicija
Letna energija kvaziglobalnega Son č evegaobsevanja glede na ekspozicijo v Sloveniji
Ivje na osojni strani Mrzlice
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 33/41
Naklon površja
- Od naklona površja je odvisna prejeta energija Sončevega obsevanja.- Ugodni so nakloni, ki so pravokotni na smer Sončevega obsevanja
(komplementarni višini Sonca nad ravnino horizonta).- Zelo pomemben dejavnik pri izkoriščanju Sončeve energije (fotovoltaične
celice, kolektorji).
427947984886JZ
479252505141J
424047674870JV
600400200
Letna energija kvaziglobalnega Son č evega obsevanja v Kopru na južnoeksponiranih pobo č jih z razli č nimnaklonom (v MJ/m 2 )
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 34/41
Zasenčenost zaradi poteka realnegahorizonta
- Na severni polobli je pomembnavišina južnega dela horizonta (po
južnem delu horizonta potekajonavidezne poti Sonca), na južni polobli
pa obratno.- Visok horizont lahko prepreči direktno
Sončevo obsevanje v delu leta, ko jeSonce nizko nad ravnino horizonta.
Senca v mrazišču Velika Kolobarnica na S strani Snežnika
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 35/41
4.3.2 ENERGIJSKA BILANCA ZEMLJE
Geografska razporeditev energije Sončevega obsevanja na Zemljinempovršju
Razporeditev prejete energije Sončevega obsevanja v grobem sledi razporeditvialbeda:
Nizke geografske širine (letno povp. 160 – 200 W/m2)Največ tropski in subtropski predeli nad kontinenti (240 - 280 W/m2) v območ juobsežnih anticiklonov (grezanje zraka, majhna oblačnost).
Srednje geografske širine (letno povp. 100 – 150 W/m2) Visoke geografske širine (letno povp. pod 100 W/m2)
Povp. letna energija Son č evegaobsevanja na ravno ploskevZemljinega površja ( W/m2 )
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 36/41
- Tropske, srednje in visoke GŠ dobijo več energije v času visokega Sonca indolgega dne (poleti), manj pa ob nizkem Soncu in kratkem dnevu (pozimi)
Prejeta energija Son č evega obsevanja
(W/m2) januarja (zgoraj) in julija (spodaj)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 37/41
Razporeditev dolgovalovnega sevanja Zemlje in njene atmosfere
Razporeditev izgub DV sevanja sistema Zemlja-atmosfera je podobna sliki prejeteenergije Sončevega obsevanja – izgube energije so največ je tam, kjer je prejetaenergija največ ja:
Nizke geografske širine (240 – 260 W/m2)Največ v tropskih in subtropskih predelih z obsežnimi anticikloni (260 - 280 W/m2)
Srednje geografske širine (220 – 240 W/m2) Visoke geografske širine (160 – 220 W/m2)
DV sevanje Zemlje (W/m2)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 38/41
Neto sevanje (razlika med prejeto energijo in izgubami sevanja)
- Energijski pribitek (suficit): nizke GŠ med 200 S in JGŠ)- Ničelno stanje: okoli 300 S in JGŠ- Energijski primanjkljaj (deficit): srednje in visoke GŠ (do okoli 125 W/m2)- Izravnava globalne energijske bilance Zemlje: Zaradi razlik v porazdelitvi
energije potekajo energijski tokovi (splošna cirkulacija atmosfere in oceanov) vpoldnevniški smeri iz nizkih GŠ proti visokim GŠ.
- Transport energije je največ ji v srednjih GŠ
Spreminjanje razmerja med prejetoenergijo Son č evega sevanja inizgubami z DV sevanje v poldnevniškismeri (W/m2)
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 39/41
Povprečna letna energijska bilanca Zemlje
Zemlja in njena atmosfera vzdržujeta iz leta v leto energetsko ravnotežje – vvesolje izsevata toliko energije, kolikor jo prejmeta.
Poenostavljen prikaz letne energijske bilance Zemlje:- Zemlja kot homogeno telo (zanemarimo razporeditev morja in kopna)
- Bilanco Zemlje določata KV sevanje Sonca in DV sevanje Zemlje in njene atmosfere- Povprečne vrednosti oblačnosti, vlažnosti, motnosti atmosfere in albeda- Daljše časovno obdobje (izpovprečenje dnevnih in letnih nihanj)
• Zgornja meja atmosfere
- Ponor energije: 100 enot- Izguba energije: 30 enot (albedo Zemljinega površja 4, oblakov 20 in atmosfere 6 enot)
70 enot (DV sevanje atmosfere 64, DV sevanje površja 6 enot)Skupaj 100 enot
- V energijske procese Zemlje in njene
atmosfere vstopi 70 enot energije.
Energijska bilanca na zgornjimeji atmosfere
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 40/41
• Zemljino površje- Ponor energije: 51 enot (direktno in indirektno sevanje Sonca)
96 enot (DV sevanje atmosfere - protisevanje atmosfere)Skupaj 147 enot
- Izguba energije: 117 enot (DV sevanje Zemljinega površja)23 enot (evaporacija vode)
7 enot (kondukcija, konvekcija)Skupaj 147 enot
• Atmosfera- Ponor energije: 19 enot (absorbcija KV sevanja Sonca)
111 enot (DV sevanje Zemljinega površja)23 enot (sproščanje latentne toplote)
7 enot (konvekcija, kondukcija)Skupaj 160 enot
- Izguba energije: 96 enot (protisevanje atmosfere)64 enot (DV sevanje atmosfere v vesolje)Skupaj 160 enot
- Bistvena sprememba členov energijske bilance → podnebne spremembe
8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere
http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 41/41
Energijska bilanca Zemlje in njene atmosfere
top related