Energijska bilanca Zemlje. Osnove meteorologije november 2017

Σχετικά έγγραφα
Energijska bilanca. E=E i +E p +E k +E lh. energija zaradi sproščanja latentne toplote. notranja energija potencialna energija. kinetična energija

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za znanosti o okolju Okolje (I. stopnja) Meteorologija 2013/2014. Energijska bilanca pregled

Zemlja in njeno ozračje

Zemlja in njeno ozračje

Meteorologija ustni izpit

Kazalo Termodinamika atmosfere

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za znanosti o okolju Okolje (I. stopnja) Meteorologija 2014/2015

izr. prof. dr. Ciril Arkar, asis. dr. Tomaž Šuklje, asis mag. Suzana Domjan

Mitja Krnel. Fizika energijskih virov

PONOVITEV SNOVI ZA 4. TEST

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * FIZIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Petek, 10. junij 2016 SPLOŠNA MATURA

Prenos toplote prenos energije katerega pogojuje razlika temperatur temperatura je krajevno od točke do točke različna

Logatherm WPL 14 AR T A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

Posebnosti urbane klime in okolja

Tokovi v naravoslovju za 6. razred

9. Notranja energija in toplota

Meteorološki seminar 1 Analiza aplikacij izračuna energijske bilance tal

Državni izpitni center SPOMLADANSKI IZPITNI ROK *M * NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Petek, 12. junij 2015 SPLOŠNA MATURA

Univerza v Novi Gorici Fakulteta za znanosti o okolju; Okolje (I. stopnja) Fakulteta za naravoslovje; Fizika (I. stopnja) Meteorologija 2016/2017

SLIKA 1: KRIVULJA BARVNE OBČUTLJIVOSTI OČESA (Rudolf Kladnik: Osnove fizike-2.del,..stran 126, slika 18.4)

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 5. december Gregor Dolinar Matematika 1

1. Definicijsko območje, zaloga vrednosti. 2. Naraščanje in padanje, ekstremi. 3. Ukrivljenost. 4. Trend na robu definicijskega območja

p 1 ENTROPIJSKI ZAKON

TERMALNOG ZRAČENJA. Plankov zakon Stefan Bolcmanov i Vinov zakon Zračenje realnih tela Razmena snage između dve površine. Ž. Barbarić, MS1-TS 1

- Geodetske točke in geodetske mreže

Osnove elektrotehnike uvod

Funkcijske vrste. Matematika 2. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 2. april Gregor Dolinar Matematika 2

ARHITEKTURA DETAJL 1, 1:10

Doc.dr. Matevž Dular N-4 01/

Diferencialna enačba, v kateri nastopata neznana funkcija in njen odvod v prvi potenci

merjenje energetskih strojev in naprav termovizija 1 Merjenje temperature s termovizijskimi kamerami

Booleova algebra. Izjave in Booleove spremenljivke

ENERGETSKI STROJI. Energetski stroji. UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Katedra za energetsko strojništvo

Zaporedja. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 22. oktober Gregor Dolinar Matematika 1

Delovna točka in napajalna vezja bipolarnih tranzistorjev

Toplotni tokovi. 1. Energijski zakon Temperatura

SONČNE CELICE. Primož Hudi. Mentor: doc. dr. Zlatko Bradač. V seminarju sem predstavil sestavo ter delovanje sončnih celic.

SKUPNE PORAZDELITVE VEČ SLUČAJNIH SPREMENLJIVK

Integralni račun. Nedoločeni integral in integracijske metrode. 1. Izračunaj naslednje nedoločene integrale: (a) dx. (b) x 3 +3+x 2 dx, (c) (d)

ZAPISKI PREDAVANJ IZ PREDMETA RAZSVETLJAVA. Andrej Orgulan

Kazalo Fizikalne osnove klime

KVANTNA FIZIKA. Svetloba valovanje ali delci?

KURS ZA ENERGETSKI AUDIT 1.2

Kotne in krožne funkcije

VPLIV OCEANOV NA KLIMO

Termodinamika vlažnega zraka. stanja in spremembe

1. RAZDELITEV METEOROLOGIJE

Laboratorij za termoenergetiko. Vodikove tehnologije

KAZALO 1 UVOD KAJ JE SVETLOBA Sonce kot izvor naravne svetlobe Kako zaznamo svetlobo? Kaj so barve in kako jih zaznamo?...

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 14. november Gregor Dolinar Matematika 1

Poglavje 7. Poglavje 7. Poglavje 7. Regulacijski sistemi. Regulacijski sistemi. Slika 7. 1: Normirana blokovna shema regulacije EM

Fizikalne osnove svetlobe in fotometrija

1. Trikotniki hitrosti

Kotni funkciji sinus in kosinus

SPTE V OBRATU PRIPRAVE LESA

Odvod. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 10. december Gregor Dolinar Matematika 1

2.1. MOLEKULARNA ABSORPCIJSKA SPEKTROMETRIJA

Funkcije. Matematika 1. Gregor Dolinar. Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. 21. november Gregor Dolinar Matematika 1

Kontrolne karte uporabljamo za sprotno spremljanje kakovosti izdelka, ki ga izdelujemo v proizvodnem procesu.

Molekularna spektrometrija

PREZRAČEVANJE RAČUNSKE VAJE Z REŠITVAMI. Predavatelj : dr. M. K.

Osnove meteorologije z nalogami za študente 2. letnika programa Fizika Del 1: atmosferska sta=ka in stabilnost

Merjenje temperature

dr. Boris Vidrih dvoriščna stavba soba N3 T: 01/ E: W:

Matematika 1. Gregor Dolinar. 2. januar Fakulteta za elektrotehniko Univerza v Ljubljani. Gregor Dolinar Matematika 1

IZPIT IZ ANALIZE II Maribor,

SPEKTRI ELEKTROMAGNETNEGA VALOVANJA

*M * Osnovna in višja raven MATEMATIKA NAVODILA ZA OCENJEVANJE. Sobota, 4. junij 2011 SPOMLADANSKI IZPITNI ROK. Državni izpitni center

Tretja vaja iz matematike 1

0,00275 cm3 = = 0,35 cm = 3,5 mm.

Iterativno reševanje sistemov linearnih enačb. Numerične metode, sistemi linearnih enačb. Numerične metode FE, 2. december 2013

Fotometrija. Področja svetlobe. Mimogrede

Vaja: Odbojnostni senzor z optičnimi vlakni. Namen vaje

SATCITANANDA. F = e E sila na naboj. = ΔW e. Rudolf Kladnik: Fizika za srednješolce 3. Svet elektronov in atomov

UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO Katedra za energetsko strojništvo VETRNICA. v 2. v 1 A 2 A 1. Energetski stroji

1. kolokvij iz predmeta Fizika 2 (UNI)

NEPARAMETRIČNI TESTI. pregledovanje tabel hi-kvadrat test. as. dr. Nino RODE

Kvantni delec na potencialnem skoku

7 Lastnosti in merjenje svetlobe

Fotometrija mersko vrednotenje svetlobe

Knauf zvučna zaštita. Knauf ploče Knauf sistemi Knauf detalji izvođenja. Dipl.inž.arh. Goran Stojiljković Rukovodilac tehnike suve gradnje

1. kolokvij iz predmeta Fizika 2 (VSŠ)

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

L E A Zavod za promocijo in pospeševanje trajnostnega energetskega razvoja Martjanci

S53WW. Meritve anten. RIS 2005 Novo Mesto

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

IZVODI ZADACI (I deo)

ELABORAT GRADBENE FIZIKE ZA PODROČJE UČINKOVITE RABE ENERGIJE V STAVBAH

ΔΗΜΟΤΙΚΕΣ ΕΚΛΟΓΕΣ 18/5/2014 ΑΚΥΡΑ

Effect of Fibre Fineness on Colour and Reflectance Value of Dyed Filament Polyester Fabrics after Abrasion Process Izvirni znanstveni članek

Fizikalne osnove svetlobe

Theoretical Examination

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

KODE ZA ODKRIVANJE IN ODPRAVLJANJE NAPAK

Fotosinteza pri pouku naravoslovja: Trije preprosti poskusi

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

PRINCIPI ENERGETSKE TERMOVIZIJA. dr Aleksandra Boričić, dipl. inž. Mladen Tomić, dipl. inž. Nenad Stojković, dipl. inž.

Spektroskopija. S spektroskopijo preučujemo lastnosti snovi preko njihove interakcije z različnimi področji elektromagnetnega valovanja.

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Transcript:

Energijska bilanca Zemlje Osnove meteorologije november 2017

Spekter elektromagnetnega sevanja

Sevanje Osnovne spremenljivke za opis prenosa energije sevanjem: valovna dolžina - λ (m) frekvenca - ν (s -1 oz. Hz) c = λ ν c - svetlobna hitrost (3 10 8 m/s) P = 1 A ΔE Δt P A = ΔE Δt gostota energijskega toka sevanja (v enotah J/sm 2 = W/m 2 ) energijski tok (v enotah W = J/s )

Osnovni fizikalni zakoni, ki se uporabljajo za opis sevanja 1) Planckov zakon: porazdelitev gostote energijskega toka v spektru valovnih dolžin P λ 2hc ( T) dλ = / 2 d [ ] λ 5 ch kλt e 1 λ Intenziteta monokrom. sevanja (energija po enoti površine v enoti časa po enoti kota) c - svetlobna hitrost (3 10 8 m/s) h - Planckova konstanta (6,62 10-34 Js) k - Boltzmannova konstanta (1,38 10-23 J/K)

Osnovni fizikalni zakoni, ki se uporabljajo za opis sevanja 2) Wienov zakon: spekter sevanja črnega telesa ima maksimum pri valovni dolžini λ T = c max W c W - Wien-ova konstanta (c W =2898 Kµm) λ max - valovna dolžina pri kateri telo seva največ (m) T - temperatura telesa (K) Torej, toplejša telesa sevajo več pri manjših valovnih dolžinah, kot hladnejša.

Osnovni fizikalni zakoni, ki se uporabljajo za opis sevanja 3) Stefan-Boltzmannov zakon (črno telo s T višjo od absolutne ničle, oddaja energijo s sevanjem): 0 P( T) = P ( T) dλ ~ T λ P( T)cosθ dωda = σt Stefan-Boltzmannova konstanta σ σ=5.67 10-8 Wm -2 K -4 4 4 Za sivo telo: P = ε σ T 4 ε emisivnost ali sposobnost oddajanja

Gostota energijskega toka na vrhu ozračja na povprečni oddaljenosti od Sonca Sonce seva pri ~5900 K, Vidna (λ med 0,4 in 0,8 µm), UV (0,1-0,4 µm) in IR (0,8-4 µm) svetloba S o = Q =1365 Wm 2 2 4πr Q intenziteta sončnega sevanja (3,87 10 26 W) r povprečna razdalja Sonce-Zemlja (150 10 6 m)

Sončno in terestrično sevanje λ max = 2898 T Kµm Sončno sevanje ima max v področju vidne svetlobe (~0.6 µm), terestično v infrardečem delu (~14 µm)

Gostota energijskega toka na vrhu ozračja na povprečni oddaljenosti od Sonca: S o =1365 Wm -2 Sonce seva pri ~6000 K, Na vrhu ozračja: ~46% energije je med 0.4 in 0.8 µm (vidno sevanje), ~46% energije je med 0.8 in 4 µm (IR, infrardece sevanje), ~7% energije je med 0.1 in 0.4 µm (UV, ultravijolicno sevanje).

Kaj se dogaja s S o na poti do tal? Vhodno sončno sevanje se delno - absorbira (upija) - sipa - odbija (reflektira) - prepušča (transmisivnost) Sposobnost absorpcije: Koeficient absorptivnosti Sposobnost oddajanja: Koeficient emisivnosti ε P = εσt 4 Odbita energija Upadla energija = α koeficient refleksivnosti (odboja), ALBEDO

Albedo

Albedo pri tleh Albedo is majhen za površino oceanov, (2-10)%, Večji za kopno, posebej za puščave, (35-45)%, Največji pa za območja ledu in pod snegom (80% in večji)

Albedo za različne površine Največji albedo ima svež sneg in vrhovi globokih konvektivnih oblakov

Emisijska temperatura Zemlje

Energijska bilanca Zemlje P = P SW + P Povprečni energijski tok (ang. LW energy flux) P SW ( ) 1 α P = PSW PSW = SW α povprečni albedo P LW = P LW PLW Vse skupaj: P ( ) 4 1 α P εσt + P = SW Z LW SW: kratkovalovno LW: dolgovalovno

Energijska bilanca Zemlje: vrh ozračja (1) P TA ( ) 1 α P ds P ds 0 = SW top top LW Energijska bilanca na vrhu ozračja (TOA=top of the atmosphere) α povprečni albedo α (zemlja+ozračje) ~ 0.3 π R Z 2 4π R Z 2 1 α ( )S o 240 Wm -2 Za Zemljo kot črno telo, ravnovesna temperatura za (1): σt e 4 = 240 Wm -2 Te = 255 K Za emisivnost ε=1

Bilanca energije na vrhu ozračja Letno povprečje Vhodno sončno sevanje 340 W/m 2 Absorbirano sončno sevanje 240 W/m 2 Planetary albedo 0.30 Oddano sevanje Zemlje 240 W/m 2 Emisijska temperatura Zemlje 255 K

Bilanca energije na vrhu ozračja Sončno sevanje Albedo Sevanje Zemlje Bilanca Vir: Barkstrom et al., 1989

Profil ravnovesne temperature Za vsaj sloj mora veljati bilanca energije = 0

Kaj se zgodi s S o na poti do tal?

Ocena energijske bilance Zemljina klimatskega sistema (v W/m 2 ) Značilna nezanesljivost ocene bilance ozračja in tleh zaradi nezadostnega števila opazovanj

Ocena energijske bilance Zemljina klimatskega sistema (v %)

Energijska bilanca pri tleh P T s T e ( ) 4 1 A P εσt + P = SW e LW = T e 288 + ΔT ΔT = 33 K K emisivnost ε=1 P Tok zaznavne toplote P SH P LH Tok latentne toplote P G P M Toplotni tok v globlje sloje = 0 Energija, porabljena za taljenje snega, leda ali zmrzovanje vode

Bilanca energije na površini Zemlje Povprečne vrednosti Absorbirano sončno sevanje (SW) 176 W/m 2 Dolgovalovno sevanje proti tlom (LW ) 312 W/m 2 Dolgovalovno sevanje navzven (LW ) -385 W/m 2 Totalno dolgovalovno sevanje (LW) -73 W/m 2 Bilanca sevanja na površini (SW+LW) 103 W/m 2 Latentna toplota (LH) -79 W/m 2 Zaznavna toplota (SH) -24 W/m 2 Poznamo jo le približno (napaka znaša kakšnih 20%)

Porazdelitev Soncnega sevanja pri tleh

Lokalna bilanca energije Bilanca = +SW (sončno vhodno) SW (odbito) +LW (IR, prejeto) LW (IR, oddano)

Prenos energije v klimatskem sistemu Totalna energija sistema je ohranjena sevanje, kondukcija, konvekcija

Vloga tokov v ozračju in oceanih: transport Skupni transport energije skozi atmosfero in oceane proti poloma Petawatt=10 15 W

Bilanca energije in globalni tokovi

Vloga spodnjih robnih pogojev: T površine Temperatura površine morja januarja Temperatura površine morja julija

Vloga spodnjih robnih pogojev: vlaga Odvisnost e s od temperature Globalna porazdelitev e s Okoli 70% površine zemlje je mokro

Vloga spodnjih robnih pogojev: ostali faktorji Nadmorska višina (orografija) Toplotna kapaciteta Hrapavost podlage Vegetacija Morski led Kopenski led

Povratni vplivi v klimatskem sistemu

Meddelovanje med oblaki in sevanjem