Ogrevanje Zemlje in atmosfere

8/17/2019 Ogrevanje Zemlje in atmosfere

http://slidepdf.com/reader/full/ogrevanje-zemlje-in-atmosfere 1/41

4. OGREVANJE ZEMLJE IN ATMOSFERE

Energija Sonca: Temeljni vir za vremenske in podnebne procese na Zemlji.

4.1 ENERGIJA, TEMPERATURA, TOPLOTA – temeljni pojmi

Energija: Količina, ki določa zmožnost telesa ali sistema, da opravlja delo.

Potencialna energija: Uskladiščena količina energije, ki določa količino dela, ki ga je nek objekt sposoben opraviti.

Kinetična energija: Energija, ki je posledica gibanja telesa (odvisna od hitrosti inmase telesa).

Sončevo sevanje (radiacija): Energija, ki jo oddaja Sonce z elektromagnetnimvalovanjem.Prvi zakon termodinamike: Energije ne moremo ustvariti in ne uničiti, lahko se

samo spreminja iz ene oblike v drugo s pomoč jo fizikalnih in kemičnihprocesov.

Temperatura zraka: Mera za kinetično energijo zraka (za povprečno hitrostatomov in molekul zraka).Notranja energija atmosfere (oceanov): Potencialna in kinetična energija

molekul, ki sestavljajo atmosfero (oceane).Toplota: Energija, ki se prenese iz enega telesa na drugega zaradi temperaturne

razlike med njima.



Specifična toplota in vpliv vodnih površin na podnebje

Specifična toplota (c): Toplota, ki je potrebna, da se enota mase segreje za enostopinjo.Specifična toplota vode (ca): 1 [1 cal (4,2 J) za 1 g tekoče vode za 1 K]

Specifi č na toplota nekaterih snovi na Zemljinem površju

0,19Granit

0,19Kremenčev pesek

0,24Suhi zrak (morski nivo)

0,33Peščena ilovica 0,50Led

0,60Blato

1,00Voda

c (cal/g x K)Snov

Voda:- Počasi se segreva, počasi ohlaja.

- Velika sposobnost skladiščenja toplote.- Pomemben modifikator vremena in

podnebja.

- Oceanska (maritimna) podnebja: Morja imajo prevladujoč vpliv na podnebnerazmere.

- Celinska (kontinentalna) podnebja: Vpliv morja na podnebje ni izrazit.



Osnovne značilnosti oceanskih podnebij v primerjavi s celinskimi:

• Manjše dnevne in letne temperaturne amplitude:- povp. letna temp. amplituda do 15 0C – oceansko podnebje

- povp. letna temp. amplituda 15 do 20 0C – prehodno podnebje

- povp. letna temp. amplituda nad 20 0C – celinsko podnebje

• Kasnitev povp. mesečnih temp. ekstremov do dva meseca za ustreznimasolsticijema (pri celinskih do en mesec).

• Pozimi je temp. zraka pri oceanskih podnebjih višja kot pri celinskih, poleti je

obratno – celinski predeli se veliko bolj ogrejejo.• Pri oceanskih podnebjih so pomladi hladnejše od jeseni, pri celinskih pa

obratno.

• Poleti je nad morji visok zračni tlak (morje je hladnejše), nad kopnim pa nizek

tlak, pozimi je obratno (morje je toplejše, celine se zelo ohladijo – visok tlak).

• Oceanska podnebja so vlažnejša, z enakomernejšo razporeditvijo padavinčez leto.

• Pri oceanskih podnebjih je višek padavin pozimi, pri celinskih poleti.



Vpliv morskih tokov v S Atlantiku na povpre č ne januarske temperature

Vpliv Zalivskega toka na podnebje Evrope



Latentna (prikrita) toplota

Toplota, ki se porablja ali sprošča pri faznih spremembah snovi.- Latentna toplota kondenzacije: Toplota, ki se sprosti ob prehodu pare v

kapljevino (pri kondenzaciji).

- Latentna toplota evaporacije: Toplota, ki je potrebna za spremembo izkapljevine v plinasto stanje (pri izhlapevanju).

- Talilna toplota: Toplota, ki je potrebna za prehod snovi iz trdnega agregatnegastanja v kapljevino.

- Toplota zmrzovanja: Toplota, ki jo odda kapljevina ob prehodu v trdno snov.- Toplota sublimacije: Toplota, ki je potrebna za direktni prehod snovi iz trdega

v plinasto agregatno stanje.

Pomen:- Pomemben vir energije v atmosferi.- Kondenzacija vodne pare – energijski vir

za nevihtne pojave.- Blaženje temperaturnih ekstremov med

ekvatorialnimi in polarnimi predeli (vodna para iztropskega pasu lahko z vetrovi zaide v polarni pas,kjer se kondenzira).



4.2 PRENOS ENERGIJE V ATMOSFERI

Kondukcija- Prenos energije s toplejšega na hladnejše telo s stikom, brez spremembe

položaja telesa.- Edini način prenosa energije v trdnih telesih.- Toplotna konduktivnost (prevodnost): Odvisna od tega, kako so molekule

vezane med seboj (kovine – dobri prevodniki, zrak – slab prevodnik).- Topla tla v brezvetrju ogrejejo s kondukcijo samo nekaj cm debel sloj zraka.

80Železo

2,6Peščenjak

2,1Mokra prst

0,60 (pri 20 0C)Voda0,25Suha prst

0,08Les

0,023 (pri 20 0C)Mirujoč zrak

Toplotna konduktivnost(W/m/0C)Snov



Konvekcija

- Prenos toplote v plinih in tekočinah zaradi navpičnega gibanja inmedsebojnega mešanja (gibanje zraka od Zemljinega površja v višje deleatmosfere).

Konvekcijska cirkulacija: Zemljino površje se ogreva neenakomerno

Ogreti zrak se razširi in postane redkejši od okoliškega Zaradi manjše gostote se začne dvigati v obliki mehurjev (termalov) s premerom 100 do

1000 m Pri dviganju se razširja in ohlaja, zato se začne spuščati Pri površju se začne gibati proti toplejšim delom, kjer nadomesti dvigajoči zrak

Advekcija- Horizontalni del gibanja zraka v konvekcijski celici.- Splošen proces premikanja zračnih (vodnih) mas v horizontalni smeri



Radiacija (sevanje)

- Vsako telo, ki ima temperaturo višje od absolutne ničle (-273 0C, 0 K), neglede na to kako veliko je, seva.

- V vakuumu se valovanje širi s svetlobno hitrostjo (300.000 km/s).

- Telesa, ki imajo zelo visoko temperaturo, sevajo z veliko več jo energijo in

intenzivnostjo kot telesa z nizkimi temperaturami – Stefan-Boltzmanov zakon:

E = σT4 E – maksimalna energija, ki jo izseva vsak m2 površine telesa

σ – Stefanova konstantaT – temperatura površine telesa v 0K

- Višja kot je temperatura telesa, hitreje in močneje vibrirajo njegovi elektroni inkrajše valovne dolžine seva telo – Wienov zakon:

λmax = Konst. / T λmax – valovna dolžina (v µm) pri kateri je maksimum sevanja

Konst. – konstantaT – temperatura telesa (v K)



Sevanje Sonca in Zemlje

Temp. Sončevega površja: 6000 K, λmax

= 0,5 µm, KV sevanje- Vidno območ je Sončevega sevanja: λ =0,4 – 0,7 µm (občutek videnja barv), 44%- Ultravijolično sevanje (UV-sevanje): λ pod 0,4 µm, 7 % sevanje- Infrardeče (IR-sevanje): λ nad 0,7 µm, 49 % sevanje

Temp. Zemljinega površja: 300 K (150

C), λmax= 10 µm, DV (terestrično) sevanje- Zemlja seva samo v IR-spektru: λ = 5 – 25 µm

Temperatura sevalnega ravnovesja Zemlje

- Povp. temperatura pri kateri se vzdržuje sevalno ravnovesje med absorbiranimKV sevanjem Sonca in emitiranim DV sevanjem Zemlje (Zemlja kot “črno telo”izseva toliko energije kolikor jo prejme): -18 0C.

- Zemljina atmosfera se ne obnaša kot “črno telo” (absorbira določene spektre DV

sevanja – selektivni absorber) → povp. temp. Zemljinega površja: 15 0C.



Ogrevanje zraka od podlage

→ Sončevo sevanje se absorbira v Zemljinem površju in ga ogreje.→ Molekule zraka, ki pridejo v dotik s površjem, pridobijo energijo s kondukcijo.→ Zaradi gostega zraka tik nad površjem prihaja do trkov molekul z več energije s

tistimi z manj energije in s tem do prenosa energije ter dviga povprečnetemperature zraka.

→ Ko se zrak tik nad površjem (nekaj cm debel sloj) konduktivno ogreje, postaneredkejši od zraka nad njim in se začne dvigati, na njegovo mesto prihajahladnejši zrak.

→ S konvekcijo se toplota prenaša navzgor in se razporedi skozi debelejšo plastatmosfere.



4.2.1 SELEKTIVNA ABSORBCIJA IN ATMOSFERSKI EFEKT TOPLEGREDE

- Atmosferski plini (H2O, CO2) so selektivni absorberjiIR sevanja Zemljinega površja.

- Posledica absorbicije je višja temperatura ozračja.- Del absorbiranega sevanja se izseva proti Zemljinem

površju (protisevanje atmosfere), del v vesolje.- Atmosferski efekt tople grede: Absorbcijskeznačilnosti atmosfere so podobne kot pri vrtnarskihsteklenjakih.

- Atmosfersko okno: Območ je med 8 in 11 µm, kjer

ne vodna para, ne CO2 ne absorbirata IR sevanja.- Oblačnost “zapre atm. okno” in okrepi efekt tople grede.



Povečan atmosferski efekt tople grede (antropogeni efekt tople grede)

- Posledica naraščanja koncentracije toplogrednih plinov v atmosferi (CO2, CH4,N2O, …) zaradi človekovih dejavnosti (kurjenja fosilnih goriv, prometa,deforestacije, kmetijstva, industrije, ...).

- Pozitivni odziv ozračja: Povečana temp. oceanov → povečana evaporacija →

več vodne pare v ozrač ju (primarni toplogredni plin) → povečan atmosferski

efekt tople grede → višja temperatura ozrač ja.

1301501050 -100Življenjska doba vozrač ju (v letih)

4 %*0,25 %0,9 %0,5 %Letni porast v

ozrač ju

484 ppt310 ppg1,72 ppm353 ppmKoncentracijaleta 1990

0288 ppg0,8 ppm280 ppmKonc. pred indust.dobo (1750-1800)

CFC-12N2OCH4CO2

ppm – milijonti volumenski del * se več ne povečujeppg – milijardni volumenski del

ppt – bilijonski volumenski del



Globalno segrevanje ozračja:

- Ob podvojitvi koncentracije CO2 (2/2 21. st.) naj bi se temperatura Zemljinegapovršja povečala za 1,5 do 6 0C → podnebne spremembe.- Ne dovolj jasni in raziskani povratni učinki oceanov na podnebni sistem.

Aktualno spreminjanje podnebja:

- Porast temperatur na kopnem in oceanih (1906-2005): +0,74 ± 0,18 0C.- Dvig morske gladine: +1,8 mm/leto (raztezanje morske vode, taljenje ledu)- Taljenje permafrosta.

- Spreminjanje prostorske in časovne razporeditve padavin.

- Več ja pogostost vremenskih ujm.- Premikanje mej podnebnih tipov.



4.3 PROSTORSKE ZNAČILNOSTI INSOLACIJE

Insolacija (incoming solar radiation): vpadanje Sončevega sevanja na Zemljinopovršje (Sončevo obsevanje, Sončev obsev, sončno obsevanje)

Solarna konstanta:- Energija, ki jo prejme enota površine pravokotna na smer Sončevega sevanja

na zgornji meji atmosfere: 1367 ± 0,1% W/m2 (2 kal/cm2 /min)

- Variiranje solarne konstante (→ podnebna nihanja in spremembe):Dnevne in tedenske variacije: do ±0,4 %Sezonske variacije (različna oddaljenost Zemlje od Sonca: ±3,3 %

11-letni cikel Sončevih peg: ±0,1 %Spremembe zaradi sprememb orbitalnih parametrov Zemlje: ±5 % (450 GŠ)

11-letni cikel Son č evih peg



Prostorska razporeditev insolacije na zgornji meji atmosfere

Odvisna od: - astronomskih dejavnikov (revolucija in rotacija Zemlje, nagib osi)- geografske širine

- Tropski režim: največ energije Sončevega sevanja (ekvator: 10.890 MJ/m2 letno)izravnan sevalni režim čez leto (dva neizrazita maks. in min.)

- Režim srednjih GŠ: izrazit maks. ob poletnem obratu (visoko Sonce, dolg dan)izrazit min. ob zimskem obratu (nizko Sonce, kratek dan)

- Polarni režim: najmanj energije Sončevega sevanja (pol: 4520 MJ/m2 letno)poleti več energije kot ekvator (polarni dan)

pozimi praktično nič (polarna noč)



Toplotni pasovi (pasovi solarnega podnebja)

- Posledica razlik v prejeti energiji Sončevega sevanja zaradi geografske širine.- V višjih GŠ se enak snop Sončevih žarkov razporedi na več ji površini.- Pasovi: Ekvatorialni (0 – 100 GŠ)

Tropski (10 – 250 GŠ)

Subtropski (25 – 350 GŠ)Zmerno topli (35 – 600 GŠ)

Subpolarni (60 – 750 GŠ)

Polarni (75 – 900 GŠ)

Vpliv atmosfere na Sončevo sevanje

- Absorbcija: ozon, oblaki, kisik, ogljikov dioksid, aerosol (18 %)- Sipanje (Razpršitev sevanja na molekulah plinov, vodnih kapljicah, aerosolih -

najbolj krajše (modre) valovne dolžine → modro nebo) in odboj (24 %)- Transmisija: prepuščanje Sončevega sevanja (jasno vreme, suh zrak, Sonce v

zenitu – 78 %; povprečje: 58 %)



4.3.1 RAZPOREJANJE INSOLACIJE NA ZEMLJINEM POVRŠJU

Dejavniki, ki vplivajo na geografsko razporeditev insolacije:

a. Astronomski dejavniki:- Višina Sonca nad ravnino horizonta- Trajanje insolacije

b. Atmosferski dejavniki:- Oblačnost

- Transmisijski koeficient atmosfere

c. Terestrični dejavniki:- Albedo (koeficient odboja)- Vpliv reliefa (ekspozicija, naklon površja, zasenčenost)



a. Astronomski dejavniki

Višina Sonca nad ravnino horizonta- Navidezno dnevno in letno gibanje Sonca glede na horizont stojišča

V 24 urah opiše Sonce navidezno krožno pot na nebu (posledica rotacije Zemlje):

- vidni lok nad horizontom (dan)- nevidni lok pod horizontom (noč)

Med letom se vidni in nevidni lok vsak dan spreminjata (posledica revolucije Z.oziroma navideznega gibanja Sonca po ravnini ekliptike okoli Zemlje):

- Sonce vzhaja in zahaja na različnih točkah horizonta- Dosega različno višino nad

(zgornja kulminacija) in pod(spodnja kulminacija)ravnino horizonta



Ekliptika: Krožnica na nebesni krogli, ki predstavlja navidezno letno pot Sonca oz.projekcijo Zemljinega tira okrog Sonca na nebo.

Navidezne poti Sonca ob kardinalnih datumih na različnih GŠ

Višina Sonca nad horizontom ob zgornji kulminaciji:

hzg = 900 – φ ± δ

Višina Sonca nad horizontom ob spodnji kulminaciji:hsp = φ – (900 ± δ)

φ – Geografska širinaδ – Deklinacija Sonca (Kotna oddaljenost Sonca

od ravnine nebesnega ekvatorja) – odmik Soncaod ekvatorja

Nebesni ekvator: Umišljen krog (podaljšek Zemljinegaekvatorja na nebesno oblo), ki deli nebesno oblo na

severno in južno polovico.Nebesni ekvator in ekliptika se sekata pod kotom 23,50

(maksimalna deklinacija).

Deklinacija Sonca je enaka GŠ zenitalnega položaja

Sonca



Deklinacija in višina Sonca ob zgornji (Hzg) in spodnji kulminaciji (Hsp) obkarakterističnih datumih na različnih geografskih širinah severne poloble

-23,5 / -23,523,5 / 23,50 / 0900

0 / -4747 / 023,5 / -23,566,50

20,5 / -67,567,5 / -20,544 / -46460

43 / -9090 / -4366,5 / -66,523,50

66,5 / -66,566,5 / -66,590 / -90- 23,523,5000

21.12.21.6.21.3. / 23.9.21.12.21.6.21.3. / 23.9.

Višina Sonca (Hzg / Hsp) v 0Deklinacija sonca (δ) v 0SGŠ

Spreminjanje deklinacije Sonca med letom

4,10,012,6900

7,32,711,6460

10,09,99,300

povp. l.21.12.21.6.GŠ

Dnevna količina prejete energije Sončevegasevanja na različnih GŠ (kW/m2)



zenit

nadir

NP = = 0°

21.3.

23.9.

21.12.

21.6.

geografska širina=0°S.g.š.

SJ

Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na ekvatorju



zenit

nadir

Z NP = = 23.5°

21.3.

23.9.

21.12.

21.6.

geografska širina=23,5°S.g.š.

SJ

V

Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem povratniku



zenit

nadir

Z

NP = = 45°21.3.23.9.

21.12.

21.6.

geografska širina=45°S.g.š.

SJ

V

Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na 45 0 SGŠ



zenit

nadir

Z21.3.

23.9.

21.12.

21.6.

NP = = 66.5°

geografska širina=66,5°S.g.š.

SJ

V

Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem te č ajniku



zenit

nadir

21.3.

23.9.

21.12.

21.6.

NP = = 90°

geografska širina=90°S.g.š.Navidezna dnevna pot Sonca nad ravnino horizonta na severnem te č aju



Trajanje insolacije (Spreminjanje dolžine dneva in noči)

- Enakonočje: Sonce je na nebesnem ekvatorju, sije

pravokotno na Zemljin ekvator, dan in noč sta enakodolga (po 12 ur) na vseh GŠ.

- Poletni obrat: Sonce je v zenitu na S povratniku,

enakonoč je je le na ekvatorju, S od ekvatorja je dandaljši od noči, J od njega je krajši od noči, polarni danznotraj S polarnega kroga.

- Zimski obrat: Sonce je v zenitu na J povratniku,

enakonoč je je na ekvatorju, S od njega je dan krajšiod noči, J od njega je daljši od noči, polarna noč znotrajS polarnega kroga.

00:0024:0066,5

5:3018:3060

9:0914.5140

10:4713:132012:0012:000

Najkrajši danNajdaljši danGŠ (v0)

Meja osvetlitve



Prenehanje redne izmenjave dneva in noči (Polarni dan in polarna noč)

- Med tečajnikoma in poloma

- Na GŠ, kjer je deklinacija Sonca enakakomplementarnemu kotu GŠ:

φ = 900 – δ

6 mesecev(23.9.-21.3.)

6 mesecev(21.3.-23.9)

904 mesece4 mesece80

2 meseca2 meseca70

1 dan(21.12)

1 dan(21.6)

66,5Polarna nočPolarni danSGŠ (v

0

)

Polarni dan na otoku Loppa (Norveška), od 21. julija 19:00 do 22. julija 18:00



Mrak- Postopen prehod dneva v noč (večerni mrak) in noči v dan (jutranji mrak, zora,

svit) zaradi loma in sipanja Sončeve svetlobe v ozrač ju.- Vrste mraka: - Meščanski mrak (Sonce je med 0 in 60 pod horizontom)

- Navtični mrak (Sonce je do 120 pod horizontom)- Astronomski mrak (Sonce je do 180 pod horizontom)

- Trajanje mraka je odvisno od strmine Sončeve dnevne poti glede na horizont (obekvatorju trajata oba mraka skupaj okoli eno uro).

Bela (svetla) noč- Pojav, ko se jutranji in večerni mrak združita (spodnja kulminacija Sonca do -180)

- Pojavljanje belih noči: φ = 900 – δ – 180

- V visokih GŠ skrajšujejo obdobje s pravo polarno noč jo (Tečaj: namesto 180 dniprave polarne noči je 91 dni mraka in 88 dni prave noči)

88d 3h90d 16h186d 11h90

132d 20h49d 2h183d 8h40

146d 14h36d 1h182d 15h0NočMrakDanGŠ (v

0

)

Skupna dolžina dneva, mraka in no č ina razli č nih GŠ



b. Atmosferski dejavniki

Oblačnost- Več Sončevega sevanja pride do Zemljinega površja v predelih s prevladujočim

jasnim vremenom (območ ja subtropskih anticiklonov z grezanjem zraka),- manj v območ jih z oblačnim vremenom (frontogenetska območ ja, območ je

ITCZ nad oceani)

Transmisijski koeficient atmosfere

- Razmerje med Sončevim sevanjem na vrhu atmosfere in sevanjem na Zemljinem

površju (povprečen koef. transmisivnosti: 0,58)

Razporeditev povpre č ne letne obla č nosti naZemlji (v % obla č nih dni)



c. Terestrični dejavniki

Albedo (odbojnost, koeficient odboja)- Razmerje med vpadlim in odbitim sevanjem, odvisno od barve površja- Povprečni albedo Zemljinega površja (3/4 voda, veliko gozda): 4 %

30Zemlja in atmosfera

(z oblačnostjo)

15 - 20Tundra

75 - 95Svež sneg15 - 20Listopadni gozd

60 - 90Debeli oblaki14 - 18Mestne površine

45 - 70Star sneg4 -18Iglast, tropski gozd

30 - 40Morski led5 -15Temna prst

25 - 30Puščave10 - 100Voda, nizko Sonce

16 - 20Travniki3 -10Voda, visoko SonceAlbedo (%)Tip površjaAlbedo (%)Tip površja



Geografska razporeditev albeda

Narašča z GŠ:- ekvatorialni in tropski predeli (veliko oceanskih in gozdnih površin, visoko Sonce,

majhen delež debele oblačnosti): 15 - 25 %- zmerne GŠ (S polobla - velika razlika med zimo in poletjem): 30 - 40 %

- polarni predeli (stalno zasnežena območ ja): 45 – 65 %

Povpre č ni letni albedo na Zemlji (v %)

Meridionalni profil albeda



Vpliv reliefa

Ekspozicija

- Pomemben dejavnik v srednjih in visokih GŠ zaradi nižje lege Sonca nadravnino horizonta.

- Velika razlika v prejeti energiji Sončevega obsevanja med prisojnimi in

osojnimi poboč ji.- Prisoje: toploljubne rastline, toplotno zahtevne kulture, poselitev

4175Ravno

3472Sever

3998Vzhod

4002Zahod4448Jug

Energija (MJ/m2)Ekspozicija

Letna energija kvaziglobalnega Son č evegaobsevanja glede na ekspozicijo v Sloveniji

Ivje na osojni strani Mrzlice



Naklon površja

- Od naklona površja je odvisna prejeta energija Sončevega obsevanja.- Ugodni so nakloni, ki so pravokotni na smer Sončevega obsevanja

(komplementarni višini Sonca nad ravnino horizonta).- Zelo pomemben dejavnik pri izkoriščanju Sončeve energije (fotovoltaične

celice, kolektorji).

427947984886JZ

479252505141J

424047674870JV

600400200

Letna energija kvaziglobalnega Son č evega obsevanja v Kopru na južnoeksponiranih pobo č jih z razli č nimnaklonom (v MJ/m 2 )



Zasenčenost zaradi poteka realnegahorizonta

- Na severni polobli je pomembnavišina južnega dela horizonta (po

južnem delu horizonta potekajonavidezne poti Sonca), na južni polobli

pa obratno.- Visok horizont lahko prepreči direktno

Sončevo obsevanje v delu leta, ko jeSonce nizko nad ravnino horizonta.

Senca v mrazišču Velika Kolobarnica na S strani Snežnika



4.3.2 ENERGIJSKA BILANCA ZEMLJE

Geografska razporeditev energije Sončevega obsevanja na Zemljinempovršju

Razporeditev prejete energije Sončevega obsevanja v grobem sledi razporeditvialbeda:

Nizke geografske širine (letno povp. 160 – 200 W/m2)Največ tropski in subtropski predeli nad kontinenti (240 - 280 W/m2) v območ juobsežnih anticiklonov (grezanje zraka, majhna oblačnost).

Srednje geografske širine (letno povp. 100 – 150 W/m2) Visoke geografske širine (letno povp. pod 100 W/m2)

Povp. letna energija Son č evegaobsevanja na ravno ploskevZemljinega površja ( W/m2 )



- Tropske, srednje in visoke GŠ dobijo več energije v času visokega Sonca indolgega dne (poleti), manj pa ob nizkem Soncu in kratkem dnevu (pozimi)

Prejeta energija Son č evega obsevanja

(W/m2) januarja (zgoraj) in julija (spodaj)



Razporeditev dolgovalovnega sevanja Zemlje in njene atmosfere

Razporeditev izgub DV sevanja sistema Zemlja-atmosfera je podobna sliki prejeteenergije Sončevega obsevanja – izgube energije so največ je tam, kjer je prejetaenergija največ ja:

Nizke geografske širine (240 – 260 W/m2)Največ v tropskih in subtropskih predelih z obsežnimi anticikloni (260 - 280 W/m2)

Srednje geografske širine (220 – 240 W/m2) Visoke geografske širine (160 – 220 W/m2)

DV sevanje Zemlje (W/m2)



Neto sevanje (razlika med prejeto energijo in izgubami sevanja)

- Energijski pribitek (suficit): nizke GŠ med 200 S in JGŠ)- Ničelno stanje: okoli 300 S in JGŠ- Energijski primanjkljaj (deficit): srednje in visoke GŠ (do okoli 125 W/m2)- Izravnava globalne energijske bilance Zemlje: Zaradi razlik v porazdelitvi

energije potekajo energijski tokovi (splošna cirkulacija atmosfere in oceanov) vpoldnevniški smeri iz nizkih GŠ proti visokim GŠ.

- Transport energije je največ ji v srednjih GŠ

Spreminjanje razmerja med prejetoenergijo Son č evega sevanja inizgubami z DV sevanje v poldnevniškismeri (W/m2)



Povprečna letna energijska bilanca Zemlje

Zemlja in njena atmosfera vzdržujeta iz leta v leto energetsko ravnotežje – vvesolje izsevata toliko energije, kolikor jo prejmeta.

Poenostavljen prikaz letne energijske bilance Zemlje:- Zemlja kot homogeno telo (zanemarimo razporeditev morja in kopna)

- Bilanco Zemlje določata KV sevanje Sonca in DV sevanje Zemlje in njene atmosfere- Povprečne vrednosti oblačnosti, vlažnosti, motnosti atmosfere in albeda- Daljše časovno obdobje (izpovprečenje dnevnih in letnih nihanj)

• Zgornja meja atmosfere

- Ponor energije: 100 enot- Izguba energije: 30 enot (albedo Zemljinega površja 4, oblakov 20 in atmosfere 6 enot)

70 enot (DV sevanje atmosfere 64, DV sevanje površja 6 enot)Skupaj 100 enot

- V energijske procese Zemlje in njene

atmosfere vstopi 70 enot energije.

Energijska bilanca na zgornjimeji atmosfere



• Zemljino površje- Ponor energije: 51 enot (direktno in indirektno sevanje Sonca)

96 enot (DV sevanje atmosfere - protisevanje atmosfere)Skupaj 147 enot

- Izguba energije: 117 enot (DV sevanje Zemljinega površja)23 enot (evaporacija vode)

7 enot (kondukcija, konvekcija)Skupaj 147 enot

• Atmosfera- Ponor energije: 19 enot (absorbcija KV sevanja Sonca)

111 enot (DV sevanje Zemljinega površja)23 enot (sproščanje latentne toplote)

7 enot (konvekcija, kondukcija)Skupaj 160 enot

- Izguba energije: 96 enot (protisevanje atmosfere)64 enot (DV sevanje atmosfere v vesolje)Skupaj 160 enot

- Bistvena sprememba členov energijske bilance → podnebne spremembe



Energijska bilanca Zemlje in njene atmosfere

Documents

Ogrevanje Zemlje in atmosfere