A napsugárzás – a földi éghajlat alapvető meghatározója

Az előadások a következő témára: "A napsugárzás – a földi éghajlat alapvető meghatározója"— Előadás másolata:

1 A napsugárzás – a földi éghajlat alapvető meghatározója
Fogalmak, definíciók Honnan érkezik a sugárzás? Milyen tulajdonságokkal rendelkezik? A napsugárzást módosító tényezők A felszín hőháztartása Helyi klimatikus hatások – hőellátottságból eredő OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

2 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
Bevezetés Éghajlat: légkör fizikai tulajdonságainak és folyamatainak egy adott helyen hosszabb időszak során a környezettel és egymással is állandó kölcsönhatásban álló rendszere (Péczely, 2002) Meghatározó: döntően a hőellátottság – rendelkezésre álló hőenergia-mennyiség <- közvetve vagy közvetlenül a Nap elektromágneses sugárzásából Sugárzás: energiaátadás egyik módja -> kibocsátó fizikai rsz. energiát ad a környezetének, közben a belső energiájának egy része sugárzási energiává alakul át OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

3 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
Átmérő (km) Átlagos távolság a Naptól (Mkm) Átlagos felszíni hőmérséklet (°C) Főbb légköri komponen-sek Nap 1392*103 5800 Merkúr 4880 58 260 Vénusz 12112 108 480 CO2 Föld 12742 150 15 N2, O2 Mars 6800 228 -60 Jupiter 143000 778 -110 H2, He Saturnusz 121000 1427 -190 Uránusz 51800 2869 -215 H2, CH4 Neptunusz 49000 4498 -225 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

4 A Napból érkező sugárzás
Korpuszkuláris (p+, e-, He+ ) – időjárás szempontjából nem lényeges Olyan energia átviteli forma, melynek terjedéséhez nem kell közvetítő közeg: elektromágneses hullámok formájában terjed Elektromágneses hullámok – hullámhossz és intenzitás OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

5 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
Sugárzási törvények I. Minden 0 K-nél magasabb hőmérsékletű test sugároz (Prévost) A sugárzás hullámhosszát a forrás hőmérséklete határozza meg: sugárzási spektrum (Planck-függvény) Test sugárzási energiája nem állandó f(λ,T) a sugárzási spektrumot írja le megj.: abszolút fekete testre OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

6 Sugárzási törvények II.
Sugárzás teljes spektrumának energiatartalma: E=σT4 (Stefan-Boltzman-törvény) egységnyi felületre és időtartamra -> teljesítmény (W) Wien-törvény: max. sugárzás hullámhossza λmax=2884/T OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

7 A Napból érkező sugárzás
Napállandó: az a Napból jövő sugárzási energia, ami a légkör tetején, a sugárzásra merőlegesen egységnyi felületre esik közepes Nap-Föld távolság esetén értéke: kb W/m2 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

8 Naptevékenység - évi közepes napfoltszám (1600-1980)
Jól látható 11 éves periódusok „kis jégkorszak” OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

9 A földi légkör felső határára érkező napsugárzás éves ciklusa
OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

10 A sugárzás légköri veszteségei
OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

11 Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg

12 A sugárzás típusa – a sugárzással szállított energia
OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

13 Szelektív abszorpció - üvegházhatás
Elnyelés (%) Elnyelés (%) Hullámhossz (μm) Hullámhossz (μm) OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

14 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
Csillagászati hatások (melyek módosítják a földfelszínre érkező sugárzás mennyiségét) Excentricitás Tengelyelhajlás Tengelyirány változása Perihelion eltolódása Évszakok váltakozása OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

15 Csillagászati hatások
OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

16 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
A légkör felső határára egy vízszintes felszínre érkező sugárzás évi menete (W/m2) 90°É 30°É 30°D 90°D Dec. 22 233 421 520 574 Márc. 21. 387 447 Jún. 22. 538 487 218 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

17 A földi légkör felső határára érkező sugárzás
4,1868*104 J/m2 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

18 Csillagászatilag lehetséges napsütéses órák száma

19 Napfénytartam Magyarországon
OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

20 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály
A sugárzási egyenleg OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

21 Az eltérő felszínek hőtani tulajdonságai
anyag Hővezető képesség (J/(mKs) Sűrűség (kg/m3) Fajhő (m2/(s2K)) Albedó Gránit 4,61 2600 837 Víz 0,63 1000 4187 0,08-0,12 Jég 2,30 900 2135 0,30-0,40 Friss hó 0,08 100 0,81-0,85 Régi hó 0,29 400 0,42-0,70 Nedves homok 1,68 1600 1250 0,10-0,25 Száraz homok 0,17 1400 Humusz 1,26 1300 1834 0,15-0,30 Nedves réti talaj 0,84 1500 3350 0,12-0,14 Száraz réti talaj 0,06 0,15-0,18 Levegő 0,02 1,3 1005 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

22 Az eltérő hőtani tulajdonságok következményei
Albedó: hány %-át hasznosítják a beeső rövidhullámú sugárzásnak Fajhő*sűrűség = hőkapacitás -> víz adott hőbevétel esetén fele akkora hőmérsékletemelkedés, mint a talajnál; a víz lassabban melegszik fel, de lassabban hűl is le, mint a talaj -> kontinensek és óceán éghajlati viszonyaiban: alacsonyabb éves hőingás (41°C <-> 6°C) OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

23 A hőmérséklet-változás mértékének mélység szerinti függése
Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg Kaliningrád, talaj Biscajai-öböl (Fr.o.), tenger OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

24 A napsugárzás talajrétegre gyakorolt hatása
Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg Évi, napi ciklus mélysége Napi Éves Nedves talaj 0,5 m 9 m Száraz homok 0,2 m 3 m A hőmérséklet-csökkenés mértéke homok termőföld tőzeg agyag felszín 40°C 33°C 23°C 21°C 5 cm 20°C 19°C 14°C OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

25 A felszín éghajlatmódosító hatása
Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg Tengeri (tavi) és parti szél Városi hősziget OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

26 A felszín éghajlatmódosító hatása
Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg Közvetlen sugárzásból jutó napi energiamennyiség a vízszintes síkra esőhöz képest (%) Lejtő iránya Dec. 21. Júni 21. Lejtő szöge (°) 10 25 45 90 É 100 50 91 74 30 5 ÉK, ÉNY 92 81 56 16 K,NY 75 96 36 DK, DNY 125 175 200 102 103 89 40 D 150 275 225 104 106 99 34 Márc. 21., szept. 22. Egész évre 85 46 6 88 58 19 2 70 39 49 95 76 43 101 77 41 115 124 119 121 64 140 152 131 136 OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály

27 A felszín éghajlatmódosító hatása
Arviz hhhhhhhhhhhhhhhhhhhh mnbhg mnjhbvg Hegy-völgyi szél Helyi fagyzúg kialakulása -3°C 5°C OMSZ Üvegházgáz Nyilvántartási Osztály