Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

12. előadás A földi légkör – ózonprobléma és üvegházhatás Nemlineáris és komplex rendszerek viselkedése – a káosz fogalma Helyünk a világegyetemben (az.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "12. előadás A földi légkör – ózonprobléma és üvegházhatás Nemlineáris és komplex rendszerek viselkedése – a káosz fogalma Helyünk a világegyetemben (az."— Előadás másolata:

1 12. előadás A földi légkör – ózonprobléma és üvegházhatás Nemlineáris és komplex rendszerek viselkedése – a káosz fogalma Helyünk a világegyetemben (az Univerzum fejlődéstörténete)

2 Az ózonprobléma A „jó” és a „rossz” ózon fogalma

3 A légkör szűrői

4 Az ózon

5

6 Az ózonkoncentráció magasságfüggése

7 Katalitikus ózonfogyasztó folyamatok 1 Cl atom átlagosan 100 ezer ózonmolekulát roncsol szét

8

9 Az ózon mérése

10 A Dobson spektrofotométer Dobson – 1930.

11

12 A Dobson egység A légköri összózonmennyiség vastagsága századmilliméterben kifejezve 1 atmoszféra nyomáson Az egyenlítőn átlagosan mintegy 3 mm! A legtöbb ózon az egyenlítői sávban keletkezik, amit a légáramlatok elszállítanak. Szélességfüggő éves és napi ingadozás.

13 Mérési eredmények

14 A légköri összózonmennyiség: 3 milliárd t. Üvegházhatása is van A légkör egyéb szennyeződései védelmet nyújtanak (a D-i félteke sokkal tisztább!)

15 1951-től folyamatosan mérnek Új-Zélandon (Farkas Edit,magyar szárm.) as Nemzetközi Geofizikai Év, Antarktisz tól ózoncsökkenés, de mérési hibának gondolták 1982 – Brit Meteorológiai Szolgálat felismerése (tényleges csökkenés) Ok: Mexico, El Chicon vulkánkitörés 1985: 400 Dobsonról 125 Dobsonra zuhant (300 => 180 egyenlítőn) 1991-től az É-i féltekén is tapasztalható ózoncsökkenés Ok ???

16 Ózon monitorozó világhálózat: 80 állomás

17

18 Az ózonlyuk

19 Okok ??? Természetes okok (a sztratoszférába feljutó vulkáni por) Halogénezett szénhidrogének –Az alsó atmoszférában „környezetbarát” –A magas légkörben katalitikus romboló hatás CFCl 3 – 75 év CF 2 Cl év (halon – tűzoltó készülékek, hűtőgépek, klíma, spray hajtógáz, …)

20

21

22 Az ózoncsökkenés káros hatásai 1% ózon csökkenés => 2% UV sugárzás növekedés => 4-5% bőrrákos megbetegedés Hasítja a DNS-t Bőrrák Szürkehályog Vizi ökoszisztémák Gabonatermés csökkenés

23

24 A Föld energiaháztartása

25 A légkör átlátszósága

26

27 A Föld-légkör energiaháztartása

28 Besugárzás: egy 5500 K-es feketetest energia eloszlását követi Kisugárzás: egy 300 K-es feketetest energia eloszlását követi A légkör miatt a bolygókon üvegházhatás van (Föld: ~15-20 fok, Mars ~ 10 fok, Vénusz ~500 fok)

29 Éghajlati rendszerek

30 Klímaváltozás Oka ??? –Természetes okok –Emberi tevékenység eredménye Egyensúly megbomlása –Jégtakaró olvadás => tengerszint emelkedés –Óceánok hőmérsékletének emelkedése Oxigén csökkenés => lővilág (planktonok, korallok pusztulása) Ciklonok, szélsőségek növekedése Tengeráramlatok megváltozása (Golf-áramlat – sókoncentráció változás)

31 A légköri széndioxid mennyiség változása

32 Nemlineáris és komplex rendszerek viselkedése (A determinisztikus káosz)

33 Érzékszerveink működése logaritmikus Hallás Látás Weber-Fechner féle pszichofizikai törvény: az érzet erőssége az inger erősségének logaritmusával arányos

34 Agyunk működése lineáris Ez mennyi búza? Szalmonella (15 percenként)

35 A valódi világ komplex  (gondolkodásunkkal átlátható) modelleket alkotunk –fizika –műszaki tudományok –biológia –közgazdaságtan –……... (a „természettörvények”-re az embereknek van szüksége, nem a természetnek)

36 Modellek geometriai pont egyenes - tömegpont ponttöltés harmonikus oszcillátor áramgenerátor ……….

37 Az inga Mozgásegyenlet: linearizálás:

38 A modell egyszerű  a modellt leíró differenciálegyenlet is egyszerű lineáris, szétválasztható változójú, ….  analitikusan megoldható

39 Az ingaóra Christian Huygens és George Graham

40 Ami meglepő Ezek a modellek milyen jól leírják a sokkal bonyolultabb valóságot.

41 A szerkezet azért bonyolultab (a veszteségeket pótolni kell)

42 Látott-e már valaki a kör kerülete 2R  a narancsé? pontot egyenest

43 Mekkora Skandinávia kerülete?     A gömb felszíne 4R 2  A narancsé?   ?

44 Fizikai rendszerek lineáris oszcillátor: (harmonikus rezgőmozgás) nemlineáris oszcillátor: kényszerrezgés: hőtágulás:

45 Még bonyolultabb problémák Háromtest-probléma Naprendszer Csillagpulzáció Időjárás Populációnövekedés Gazdasági növekedés …..

46 Megoldási módszerek Fizikai modell készítés, kísérlet Számítógépes modell Analóg számítógép Digitális számítógép

47 Érzékeny a kezdőfeltételre Lorentz 1961-ben nyomtatott lapja Rayleigh – Bénard konvekció x – a konvekció intenzitása y – hőmérsékletkülönbség z – vertikális hőmérsékletprofil nemlinearitása

48 Populációdinamika Korlátozó feltétel nélkül a népesség a végtelenhez tart

49 Populációdinamika Volterra-egyenlet x - nyúl y - róka

50 Korlátozott szaporodás Populációnövekedési ráta: Ha R=r(>0) (const) korlátozó feltétel:

51

52 Visszacsatolt erősítő (r=3, ) + >>> r1-u u u u(1-u) 1V

53 A logisztikus leképezés r=0,8r=2,5 r=3,1r=3,8

54 Optikai visszacsatolás

55 Vizsgálati módszerek Időtartomány - egy állapothatározó és az idô által kifeszített tér, pl. [r(t), t], [x(t), t], [v(t), t], … fázistér - az állapothatározók által kifeszített absztrakt tér, dimenziója megegyezik a rendszer szabadsági fokainak számával, pl. [v(t),r(t)], [P(T),V(T)],...

56 Definíciók (1) trajektória - a rendszer pályája a fázistérben attraktor - a fázistér azon alakzata, amely felé a rendszer állapota a vonzástartományba eső kezdőfeltételektől függően konvergál –fixpont: az attraktor egyetlen pontból áll –határciklus: az attraktor zárt görbe, a rendszer periódikusan oszcillál a fázistérben –különös attraktor: végtelen számú egymás melletti rétegbôl álló, nem egész dimenziójú (fraktál természetû) attraktor, a közeli pályák exponenciálisan válnak szét. Kaotikusan viselkedô rendszert ír le.

57 fixponthatárciklus bifurkáció különös attraktor Időbeli és fázistérbeli viselkedés

58 Az előrejelezhetőség reguláriskaotikus Ljapunov idő :

59 Legyen: Az előrejelezhetőség (számpéldák) (az elektron sugara) (11 millió év) IdőjárásT~3..4 nap NaprendszerT~ milló év belső bolygók T~5 milló év Laskar tag  t=500 év 200 milló évre (előre és vissza)

60 bifurkáció - periódus-kettőződés, nem-lineáris egyenletek minőségileg eltérő, új megoldásának megjelenése valamely paraméter változtatásakor. A periódus-kettőződés révén, a bifurkációk végtelen sorozatán át káoszhoz jutunk káosz - a determinisztikus rendszer belső, nem lineáris tulajdonságából adódó szabálytalan (nem periódikus) viselkedése zaj - a rendszer szabálytalan viselkedése külső véletlenszerű hatások (pl. hőmozgás) következtében Definíciók (2)

61 Nemlineáris RLC kör I. Kirchoff: RL D v UU beki

62 Nemlineáris RLC kör II. QV-ben nem lineáris – bifurkáció lép fel

63 Determinisztikus egyenletekkel meghatározott rendszerek látszólag véletlenszerű viselkedést mutatnak A komplex rendszerek viselkedése megfogható, nem számítási hiba eredménye Konkluzió

64 A dimenzió A Hausdorff-dimenzió –L - a vonal hossza –  - mértékegység Hány  hosszúságú szakasszal lehet lefedni az L vonalszakaszt? N=L/  A felületet lefedni: N=L  /    általában –d - a tér dimenziója N=L d /  d  Dimenzió:

65 Tört dimenziók d=log(2)/log(3)d=2log(2)/log(3) Jellemzőjük: az önhasonlóság

66

67

68

69

70

71

72

73 A különös attraktorok fraktál dimenziójúak

74

75

76 Komplex számok iterációja Mandelbrot:z 0 - fix c - változik Julia: z 0 - változik c - fix

77

78

79

80

81

82

83

84

85 Penzias és Wilson,Bell lab. Helyünk az Univerzumban

86

87


Letölteni ppt "12. előadás A földi légkör – ózonprobléma és üvegházhatás Nemlineáris és komplex rendszerek viselkedése – a káosz fogalma Helyünk a világegyetemben (az."

Hasonló előadás


Google Hirdetések