regionális idıjárási helyzetek és légszennyezettség 3. idj helyz + legszenny3.pdfszél...
Post on 10-Jan-2020
1 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Regionális idıjárási helyzetek és légszennyezettség 3.
Meteorológiai elemek
� Szél
� Hımérséklet
� Függıleges hımérsékleti profil
� Felhızet
� Relatív páratartalom
� Napsugárzás
Napsugárzás
� A földfelszín és a légkör hımérsékletének forrása
� Napállandó: � A Nap elektromágneses sugárzásának erıssége
� Az a sugárzási energia, amely közepes Nap-Földtávolság esetén a légkör külsı határán a sugárzásra merıleges egységnyi keresztmetszeten idıegység alatt áthalad
Napsugárzás
� A felszínre érkezı energiamennyiség kisebb, ennek fıbb okai:� A maximális energiát hordozó hullámhossz
növekszik a felszínen, ami már a látható tartományba esik (550 nm)
� A légkörön áthaladva és a felszínre érkezve a sugárzás spektrumában elnyelési sávok találhatók, melyek a légköri H2O-nak és CO2-nek tulajdoníthatók
Napsugárzás
� A látható tartomány szolgáltatja a Földet melegítı energia nagy részét
� Befolyásolja a látástávolságot, a színeket az atmoszférában
� A sugárzás erıssége csökken, ahogy a légkörön áthalad – abszorpció, szóródás
Abszorpció� Fényintenzitás gyengülése:
dI(λ) = I(λ) - I’(λ)� dI(λ) az egységnyi
keresztmetszető nyalábban a dxszakaszon való áthaladás alatt bekövetkezı energiaveszteség, vagyis az anyag egységnyi keresztmetszető, dx vastagságú rétege által abszorbeált energia
� Abszorpciós együttható: az anyagok abszorpcióját jellemzi
� Minél nagyobb egy gáz abszorpciós együtthatója a látható tartományban, annál jobban csökkenti a látási viszonyokat
dx
I’(λ)I’(λ)
I0(λ)
I(λ)
Abszorpció
� A különbözı gázok a spektrum más-más tartományát nyelik el
� Az O2 és N2meggátolja, hogy a 245 nm-nél rövidebb hullámhosszú sugarak elérjék a troposzférát
� Formaldehid, salétromsav, O2, CO2, H2O, N2 aránya alacsony ⇒ sugárzásra gyakorolt hatása nem jelentıs
<100 nmN2
<210 nmH2O
<210 nmCO2
<245 nmO2
<330 nmSalétromsav
<360 nmFormaldehid
UV
<710 nmNO2
<670 nmNO3
<350; 450-750 nmO3
VIS/UV
Elnyelt hullámhosszGáz
Abszorpció
� NO2: a látási viszonyokat befolyásolja, a szennyezett levegıben jelentıs
� NO3: a látási viszonyokat éjjel és hajnalban is befolyásolja <100 nmN2
<210 nmH2O
<210 nmCO2
<245 nmO2
<330 nmSalétromsav
<360 nmFormaldehid
UV
<710 nmNO2
<670 nmNO3
<350; 450-750 nmO3
VIS/UV
Elnyelt hullámhosszGáz
Abszorpció
� Az aeroszolok és a kondenzációs magvak az IR-tartományban nyelnek el, némelyikük az UV és a látható tartományban is
� C, Fe2O3, Al2O3: a látható tartomány abszorberei
� Az UV tartományban mellettük bizonyos szerves komponensek is vannak: PAHs, benzaldehidek, fenol…
� Az UV és látható tartomány gyenge abszorberei: SiO2, NaCl, H2SO4
Abszorpció
� A szerves komponensek UV abszorpciója befolyásolja az UV sugárzás mennyiségét, ami eléri a felszínt
� Los Angeles: mérések a város közepén (a part mentén), két helyen (Claremont, Riverside) a parttól egyre messzebb
Szóródás
� A közegtıl eltérı törésmutatójú, gyengén abszorbeáló részecskéken
� Rayleigh-féle szóródás� A hullámhossz nagyobb, mint a gázmolekulák,
aeroszol részecskék
� N2, O2, Ar, H2O
Szóródás - aeroszolok és kondenzációs magvak
� Visszaverıdés
� Fénytörés
� Elhajlás
Visszaverıdés
� A beesés szögével azonos szöggel verıdik vissza a nyaláb
� A részecskékrıl, esıcseppekrıl…
� A tárgyak színe attól függ, milyen hullámhosszat ver vissza
Fénytörés
� Két különbözı közeg határának átlépésekor
� A beesési és törési szögek szinuszai úgy aránylanak egymáshoz, mint a terjedési sebességeik.
Elhajlás
� A hullám terjedési iránya megváltozik, ha valamilyen akadály van az útjában
� Esıcseppek, aeroszol részecskék felszínén
� Huygens elv
Szivárvány� Az elsı magyarázatot Newton
adta a XVII. században, Descartes munkásságának felhasználásával
� Szivárvány: a légkör egyik fényjelensége, amely a szemhatár felett, mint fénylı félkör vagy kiálló ívdarab; látható, ritkábban fehér, legtöbbször különbözı színő győrőkbıl áll
� A látható ívdarab képzeletben olyan körré egészíthetı ki, amelynek a középpontja mindig a Napot és a szemlélıt összekötı vonalon fekszik
� Színei a fehér fény színképét alkotó színek, tehát a vörös, narancs, sárga, zöld, világoskék, sötétkék, ibolya
Szivárvány
� Jellemzıen hidegfrontok és helyi záporok, zivatarok alkalmával látható
� Feltétele: � a megfigyelı mögül érkezı napsugár a megfigyelı elıtt
levı cseppekre esik, amelyek megtörik és visszaverik a fényt
� A legszebb szivárványok ott láthatók, ahol az ég nagy része sötét esıfelhıvel borított, ugyanakkor az észlelı felett az ég tiszta, derős
� Gyakran látható vízesések és szökıkutak körül is� Holdvilágos éjszakákon is megfigyelhetı
(moonbow). Mivel az ember szeme nem látja jól a színeket rossz megvilágításnál, kevés hozzá a fény, ezért leginkább fehérnek érzékeljük
Szivárvány
� Kialakulását a fénytörés okozza
� A Napból érkezı fény a légkörön áthaladva eléri az esıcseppet, és megtörik, majd ahogy elhagyja a cseppet, ismét megtörik
� A beérkezı fénysugár egy része 40°-42° szögben visszaverıdik a csepprıl → ez független a csepp méretétıl, de függ a törésmutatójától
Szivárvány
� Nem az ég meghatározott pontján helyezkedik el, hanem a megfigyelı helyzetétıl függıen látszik, vagy nem
� Csak néhány csepprıl jut el a fénysugár a megfigyelı szemébe → látható szivárvány
� Ha a Nap 42°-os szögnél magasabban van → a szivárvány a horizont alatt lenne → nem látható
� Kivételes eset: a megfigyelı egy magas hegyen áll, vagy repülıgépen ül (Repülıgéprıl a teljes kör alakú szivárványt is látni, ha a középpontban a gép árnyéka van)
Kettıs szivárvány
� Az egyik mindig éles, a másik halvány és az elızı felett található
� A második szivárvány:� A cseppen belül
bekövetkezett kétszeres visszaverıdéssel magyarázható
� 50°–53°-os szög alatt látszik
� A színek sorrendje mindig a fordítottja a másiknak
� Alexander sáv: a két szivárvány közötti sötét terület
Látási viszonyok
� Látástávolság tiszta levegıben:� horizontálisan: pár 100 km
� vertikálisan: több millió km
� Max. látástávolság:� látástávolság (visual range)
� jellemzı látótávolság
� meteorológiai tartomány
Látási viszonyok
� Látástávolság:
az a távolság, ahonnan a megfigyelı még meg tud különböztetni egy ideális fekete testet a környezetétıl
Látási viszonyok
� Jellemzı láthatóság:� az a legnagyobb tartomány, amit a megfigyelı a
horizonton a 360°-ból lát
� ismert távolságban lévı tereptárgy még megkülönböztethetı a környezetétıl egy észlelési pontból
� Repülıtereken fontos
Meteorológiai tartomány
� Kevésbé szubjektív
� Tökéletes fekete test a fehér háttér elıtt – egyre nehezebb elkülöníteni a távolság növekedésével
Meteorológiai tartomány
� Kontrasztarány: � Cratio= (IB-I)/IB
� Ha az értéke 1, akkor a test jól látható� Ha 0, a test nem elkülöníthetı a háttértıl� A 0,02 küszöbérték (Koschmieder, 1924)
� Middleton, 1952: a küszöbérték 0,01 és 0,2 közötti
� Campbell és Maffel, 1974: a küszöbérték 0,003
Fehér köd és felhık
� Magas relatív páratartalom, az aeroszol részecskék vizet kötnek meg, így méretük növekszik
� Ha méretük eléri a nyaláb hullámhosszáét, minden hullámhosszat egyenlı intenzitással szórnak, emiatt fehér a köd
� Napos idıben a városok környékén gyakran fordul elı
Vörös és barna a szmogban
� NO2 abszorbeálja a kék és a zöld fény egy részét, a zöld és a piros színt átengedi, a szmog sárga, barna, vagy zöldes-piros színő lesz
� Délelıtt 9 és 11 között lehet látni leggyakrabban, ekkor a legmagasabb az NO2 keveredési aránya
Vörös és barna a szmogban
� A PAH és egyéb aromás vegyületek a kék fényt elnyelik, a barnát átengedik, ezzel barnás színe lesz a szmognak
� Ha magas a talajból származó részecskék koncentrációja, az ég vöröses vagy barnás színő, ezek a részecskék inkább a kék és zöld fényt nyelik el
top related