Γιάννης Λ. Τσιρογιάννης Γεωργικός Μηχανικός M.Sc., PhD Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΙ Ηπείρου Τμ. Τεχνολόγων Γεωπόνων Κατ. Ανθοκομίας Αρχιτεκτονικής Τοπίου ΦΥΣΙΚΗ -ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ Κλίμα Καιρός Αγρομετεωρολογικοί σταθμοί Αρχή 2015, Έκδοση 2: 2016 This presentation is available under the Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC) license and is freely 1 accessible online to anyone.
Κλίμα Κλίμα είναι η μέση κατάσταση της ατμόσφαιρας σε μια μεγάλη περιοχή για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα (τουλάχιστον 30 χρόνια). Η μέση αυτή κατάσταση καθορίζεται από τις μέσες τιμές και τις διακυμάνσεις των τιμών διαφόρων μετεωρολογικών παραμέτρων. Ως μετεωρολογικές παράμετροι χαρακτηρίζονται τόσο οι ιδιότητες της ατμόσφαιρας (θερμοκρασία, υγρασία, πίεση), όσο και τα μετεωρολογικά φαινόμενα (βροχόπτωση, άνεμος, ηλιοφάνεια, νέφωση, ομίχλη). 2
Ένα παράδειγμα φυσικής διαδικασίας που διαμορφώνει το κλίμα: το φαινόμενο του θερμοκηπίου Τα αέρια του θερμοκηπίου απορροφούν τη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία (υπέρυθρη) που εκπέμπεται από την επιφάνεια της γης και την επανεκπέμπουν στην επιφάνειά της αυξάνοντας την θερμική ενέργεια στο κλιματικό σύστημα της γης Χωρίς το φαινόμενο του θερμοκηπίου, η μέση θερμοκρασία του πλανήτη θα ήταν 18 ο C και όχι 15 ο C 3
Επίδραση του κλίματος Η επίδραση του κλίματος στη διαμόρφωση της βλάστησης σε ένα οικοσύστημα είναι καθοριστική, τις περισσότερες φορές η βλάστηση μίας περιοχής αποτελεί έκφραση του κλίματός της. Το ΜΤΚ (μεσογειακού τύπου κλίμα) απαντά γύρω από τη λεκάνη της Μεσογείου και τις δυτικές ακτές των ηπείρων (Καλιφόρνια, Χιλή, ΝΔ Αφρική, ΝΔ Αυστραλία). 4
ΜΤΚ (μεσογειακού τύπου κλίμα) Τα κριτήρια για τον χαρακτηρισμό ενός κλίματος ως μεσογειακού τύπου (κατά Aschmann) είναι: ανώτερο όριο μέσου συνολικού ετήσιου ύψους βροχής 975 mm, περιοδικότητα βροχοπτώσεων, ώστε τουλάχιστον 65% του ετήσιου ύψους να παρατηρείται στο εξάμηνο Νοεμβρίου - Απριλίου και διάρκεια εμφάνισης παγετού μικρότερη από 3% για όλο το χρόνο. Τα βασικά χαρακτηριστικά ενός τέτοιου κλίματος είναι οι χειμερινές βροχοπτώσεις, η θερινή ξηρασία, η σχετικά μεγάλη διακύμανση του ετήσιου ύψους των βροχοπτώσεων, το ήπιο έως θερμό καλοκαίρι (με έντονη ηλιακή ακτινοβολία) και ο ψυχρός χειμώνας. 5
Ομβροθερμικό διάγραμμα Για την περιγραφή των κλιματικών παραγόντων της βροχόπτωσης και της θερμοκρασίας και για τη διάκριση των διαφόρων βλαστητικών περιοχών της γης με βάση τους παράγοντες αυτούς, χρησιμοποιείται το ομβροθερμικό διάγραμμα. Ένα ομβροθερμικό διάγραμμα έχει τα εξής χαρακτηριστικά: στην τετμημένη του βρίσκονται οι μήνες του έτους, στην μία τεταγμένη οι μηνιαίες βροχοπτώσεις R σε mm και στην άλλη οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες T σε C. Η κλίμακα του άξονα των βροχοπτώσεων είναι διπλάσια από αυτήν των θερμοκρασιών (R=2T). Με την ένωση των σημείων των μηνιαίων βροχοπτώσεων σχηματίζεται η καμπύλη βροχοπτώσεων και με την ένωση των σημείων των μέσων μηνιαίων θερμοκρασιών η καμπύλη των θερμοκρασιών. 6
Τα δύο σημεία τομής των καμπυλών δείχνουν τη χρονική στιγμή όπου R=2T. Το διάστημα όπου R < 2T ονομάζεται ξηροθερμική περίοδος και σύμφωνα με τις θεωρίες των Bagnoul-Gaussen τα φυτά υποφέρουν κατά την περίοδο αυτή. ξηροθερμι κή περίοδος R=2T, π.χ. στους 5 ο C αντιστοιχούν τα 10mm βροχής Άρτα ξηροθερμική περίοδος 35,00 70,00 30,00 60,00 Θερμοκρασία ( ο C) 25,00 20,00 15,00 50,00 40,00 30,00 Βροχή (mm/month) 10,00 20,00 5,00 10,00 0,00 0,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Τmin (oc) Tmax (oc) Τmean (oc) EΤo (mm day-1) Rain (mm/month) Μήνας 7
Άλλο κλίμα, άλλο καιρός Συνολική βροχόπτωση (mm) 140 120 100 80 60 40 20 0 129 120,4 96,4 81,2 64,3 57,2 49,8 38,2 28,8 21,8 19 10,8 2,8 2,6 1,6 Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος 2013 2014 2015 8
Το κλίμα αλλάζει Πηγή: http://fivenonblondes.wordpress.com/page/15/) EU Climate change programme: http://ec.europa.eu/clima/policies/eccp/index_en.htm 9
Πληροφορίες και δεδομένα Δομές συγκέντρωσης δεδομένων: Εθνική Mετεωρολογική Yπηρεσία (www.hnms.gr): κλιματικά δεδομένα στο διαδίκτυο αλλά και δυνατότητα παροχής δεδομένων από μετεωρολογικούς σταθμούς) Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (http://www.noa.gr/, http://www.meteo.gr/) Βιβλία σχετικά με το κλίμα Άμεση καταγραφή 10
Πληροφορίες και δεδομένα 11
Βασικές παράμετροι και μονάδες Θερμοκρασία αέρα ( o C) Σχετική υγρασία αέρα (%) ή έλλειμμα κορεσμού υδρατμών του αέρα (Pa) Ηλιακή ακτινοβολία (W m -2 ) Ύψος βροχής (mm) Ταχύτητα ανέμου (m s -1 ) 12
Μετρήσεις μετεωρολογικοί και αγρομετεωρολογικοί σταθμοί WMO World Meteorological Organisation - https://www.wmo.int/pages/index_en.html FAO Food Agriculture Organisation (UN) - http://www.fao.org/home/en/ 13
Τυπικός αγρομετεωρολογικός σταθμός 14
Όργανα μέτρησης 15
Εξατμισοδιαπνοή: ένας σύνθετος κλιματικός παράγοντας Σύμφωνα με τη σχέση Penman-Monteith η εξατμισοδιαπνοή (λετ) υπολογίζεται: λet = ( es ea ) ( Rn G) + ρac p ra rs + γ (1 + ) r a λετ σε MJ m -2 day -1, στους 20 C, το λ (λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης του νερού) είναι περίπου ίση με 2,45 MJ kg -1, ΕΤ σε mm day -1 όπου: R n η καθαρή ακτινοβολία (net radiation), G η ροή θερμότητας προς το έδαφος (soil heat flux), (e s - e a ) το έλλειμμα κορεσμού υδρατμών του αέρα (vapour pressure deficit of the air), ρ a η μέση πυκνότητα του αέρα (mean air density), c p η ειδική θερμότητα του αέρα υπό σταθερή πίεση (specific heat of the air), Δ η κλίση της καμπύλης της πίεσης κορεσμού υδρατμών σε σχέση με τη θερμοκρασία (slope of the saturation vapour pressure temperature relationship), γ η ψυχρομετρική σταθερά (psychrometric constant), και rs, ra η επιφανειακή (χονδρική) και αεροδυναμική αντιστάσεις αντίστοιχα [(bulk) surface and aerodynamic resistances].
Εξατμισοδιαπνοή [Evapotranspiration] Εξατμισοδιαπνοή = Εξάτμιση + Διαπνοή Ακτινοβολία Θερμοκρασία και υγρασία αέρα Ταχύτητα ανέμου Τύπος Ποικιλία Στάδιο ανάπτυξης FAO, paper 56, http://www.fao.org/ docrep/x0490e/x04 90e00.htm Αλατότητα εδάφους Θρέψη Σκληροί αδιαπέραστοι εδαφικοί ορίζοντες Έλεγχος ασθενειών και λοιπών εχθρών Πυκνότητα φύτευσης Άρδευση Η εξάτμιση από το έδαφος ή το υπόστρωμα μπορεί να μηδενιστεί
Εξατμισοδιαπνοή Πιπεριά 10/11/2005, Γυαλ. Θερμ. τμ. ΑΑΤ ΤΕΙ Ηπείρου Tr_contr Solar_rad_control Εξατμισοδιαπνοή (gr/10min/3plants) 40 35 30 25 20 15 10 5 350 300 250 200 150 100 50 Ηλιακή ακτινοβολία εντός (W/m2) 0 0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 Ώρα H ένταση της εξατμισοδιαπνοής μεταβάλλεται συνεχώς Το απόγευμα έχει ζεσταθεί πολύ ο χώρος και θέλει ώρα να πέσει η θερμοκρασία για αυτό και έχει μεγαλύτερη ΕΤ 18
Δικτυακοί τόποι με πληροφορίες ΕΤ http://wwwcimis.water.ca.gov/cimis/welcome.jsp http://probiosis.teiep.gr, http://arta.irrigation-management.eu
Έλεγχος κλίματος Στους χώρους διαβίωσης και εργασίας Στα μέσα μεταφοράς Σε εξωτερικούς χώρους Σε αποθήκες Σε σταβλικές εγκαταστάσεις Σε θερμοκήπια Σε αγρούς (π.χ. αερομείκτες) 20
Τι διαφέρει στα θερμοκήπια Μείωση ηλιακής ακτινοβολίας, λόγω περατότητας κάλυψης και σκίασης Υψηλότερες θερμοκρασίες, αυξημένη υγρασία (φαινόμενο κλειστού χώρου) Χαμηλότερες ταχύτητες ανέμου Ανεξάρτητες πηγές θερμότητας και υγρασίας (σύστημα θέρμανσης, σύστημα δροσισμού) Η ΕΞΑΤΜΙΣΟΔΙΑΠΝΟΗ ΜΙΑΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ ΕΙΝΑΙ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗΣ ΣΤΟΝ ΑΓΡΟ 21
CC Γιάννης Λ. Τσιρογιάννης Έλεγχος κλίματος θερμοκηπίου 22