2. ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΓη(έδαφος): +72 Kly/year (ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ)...

2.2. ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΤΗΣ ΓΗΣ

ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ –– ΕΚΠΟΜΠΗ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΕΚΠΟΜΠΗ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Τ=5800Κ(θερμοκρασία Ήλιου)

ηλιακή ακτινοβολίαμικρών μηκών κύματος

μέση θερμοκρασία Ηλίου

μέγιστημέγιστη εκπομπήεκπομπή

γήινη ακτινοβολία(υπέρυθρη)

μεγάλων μηκών κύματος

εκπέμπεται από τη Γη και την ατμόσφαιρά της

Τ≈288Κ (μέση θερμοκρασία(≈15˚C) επιφάνειας της Γης)

μέση θερμοκρασία συστήματος Γης-ατμόσφαιρας

ακτινοβολία που φεύγει από τον Ήλιο

ηλιακή ακτινοβολία που φθάνει στο όριο της γήινης ατμόσφαιρας

ακτινοβολία που φθάνει στο έδαφος της Γης

γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει στοόριο της γήινης ατμόσφαιρας

(στο διάστημα)

ΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗ ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗδιαφορετικάδιαφορετικά μήκη κύματοςμήκη κύματος

ΗΛΙΑΚΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΓΗΙΝΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΗΛΙΑΚΗΣ-ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

πρόσπτωσηηλιακής ακτινοβολίας

εκπομπήγήινης ακτινοβολίας

ή Τ≈255Κ (μέση θερμοκρασία(≈-18˚C) Γης+ατμόσφαιρας)

διαφορά τάξεων μεγέθους

1ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - PLANCK

Μοναδικό μέγιστο λmax

Εξάρτηση από Τ

ΕλΤλmax

Eλ* =c1

λ5(ec2/λΤ-1)c1 = 3.74.108 W μm4 m-2

c2 = 1.44.104 μm K

2hc2

hc/Kh=6.6261x10-34 J.sK=1.37x10-23 J/grad

ΕξίσωσηΕξίσωση PlanckPlanck

(T (T > 0> 0 K)K)

εκπεμπόμενη ακτινοβολία από σώμα θερμοκρασίας Τ (>0Κ)εκπεμπόμενηεκπεμπόμενη ακτινοβολία από σώμα θερμοκρασίας Τ (ακτινοβολία από σώμα θερμοκρασίας Τ (>>00ΚΚ))

θερμότερο σώμα

ψυχρότερο σώμα

λmax

αύξησηθερμοκρασίας

ελάττωση λmax

αύξηση Ελ

μήκος κύματοςμέγιστης εκπομπής

καθορίζει το φλασμα της εκπεμπόμενης ακτινοβολίαςαπό μέλαν σώμα συναρτήσει της θερμοκρασίας του και

του μήκους κύματος


ΌσοΌσο η η θερμκορασίαθερμκορασία του σώματος αυξάνεται, τόσο το μήκος κύματος μέγιστης εκπομπής του σώματος αυξάνεται, τόσο το μήκος κύματος μέγιστης εκπομπής (δηλ. το (δηλ. το μέγιστο της εκπεμπόμενης μέγιστο της εκπεμπόμενης ακτινοβοίαςακτινοβοίας) μετατοπίζεται προς τα αριστερά (μικρότερα μήκη κύματος)) μετατοπίζεται προς τα αριστερά (μικρότερα μήκη κύματος)


Eλ* =c1

λ5(ec2/λΤ-1)c1 = 3.74.108 W μm4 m-2

c2 = 1.44.104 μm K

2hc2

hc/Kh=6.6261x10-34 J.sK=1.37x10-23 J/grad

ΕξίσωσηΕξίσωση PlanckPlanck

(T (T > 0> 0 K)K)

εκπεμπόμενη ακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τεκπεμπόμενηεκπεμπόμενη ακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τ

ΕΦΑΡΜΟΓΗΣΤΗΝ

ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΠΌ ΗΛΙΟ-ΓΗ

διαφορά εντάσεων

διαφορά λmaxΛΟΓΩΛΟΓΩ ΔΙΑΦΟΡΑΣ ΤΔΙΑΦΟΡΑΣ Τ

2ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - WIEN

λmax = 2897T

(μm)ΗΛΙΟΣΗΛΙΟΣ: 0.: 0.55 μmμm ((για για 60006000K)K)

ΓΗΓΗ: : ≈≈10 10 μmμm ((για για 288288K)K)

λαμβάνεταιλαμβάνεται με δμε διαφόρισηιαφόριση της της ΕξίσωσηςΕξίσωσης PlanckPlanck ((dEdEλλ/d/dλλ=0)=0)θερμοκρασίαθερμοκρασία φωτεινότητας ή λαμπρότητας (σε Κφωτεινότητας ή λαμπρότητας (σε Κelvinelvin))

μήκος κύματος μέγιστης εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από σώμα θερμοκρασίας Τμήκοςμήκος κύματος μέγιστης εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από σώμα θερμοκρασίακύματος μέγιστης εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από σώμα θερμοκρασίας Τς Τ

ατμοσφαιρικόατμοσφαιρικόπαράθυροπαράθυρο

ΦΑΣΜΑ ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ

θεωρητικές καμπύλες εκπομπής μέλανος σώματος

μετρηθέν φάσμα

απορροφητές

η ακτινοβολία καθώς διαφεύγει στοδιάστημα, απορροφάται και επανεκπέμπεται από διάφορα συστατικά της ατμόσφαιρας της Γης (απορροφητές)

2ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - WIEN

Terrestrial spectrum measured by ARIES over North Sea in June 1997

ΜΕΤΡΗΘΕΝ ΦΑΣΜΑ ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ

≈4.3μm

≈15μm

≈9.6μm

καιφασματικές περιοχές απορρόφησης διαφόρων αερίων της ατμόσφαιρας

3ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - Stefan-Boltzmann

E* = σT4 σ = 5.67 10-8 W m-2 Κ-4

σσταθεράταθερά StefanStefan--BoltzmannBoltzmann

Eλ* =c1

λ5(ec2/λΤb-1)

συνολική εκπεμπόμενη ακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τσυνολικήσυνολική εκπεμπόμενη ακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τεκπεμπόμενη ακτινοβολία από μέλαν σώμα θερμοκρασίας Τ

λαμβάνεταιλαμβάνεται με με ολοκλήρωολοκλήρωσηση της της ΕξίσωσηςΕξίσωσης PlanckPlanckΠλανητική Κατανομή

θερμοκρασίας λαμπρότητας

Εκπομπή από θερμά (ή «φωτεινά»)

σώματα/επιφάνειες

Εκπομπή από ψυχρά (ή «σκοτεινά»)

σώματα/επιφάνειες

(ολοφασματική)

Τb στα 12.05 μm στις 01 Αυγούστου 2006

ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΗ ΜΕΤΡΗΣΗ

μηδενική απορρόφηση

ατμοσφαιρικόατμοσφαιρικό παράθυροπαράθυρο

άραάρα, ακτινοβολία που δεν απορροφάται από τα , ακτινοβολία που δεν απορροφάται από τα ατμοσφατμοσφ. αέρια . αέρια

ΑΝΤΑΡΚΤΙΚΗΑΝΤΑΡΚΤΙΚΗ

ΣΑΧΑΡΑΣΑΧΑΡΑ

θερμοκρασία λαμπρότητας ή φωτεινότητας(brightness temperature)

είναι η θερμοκρασία που θα έπρεπενα έχει ένα μέλαν σώμα σε θερμική ισορροπία με το περιβάλλον του, ώστε να εκπέμπει ακτινοβολία

με την ίδια ένταση με τοπραγματικό (φαιό) σώμα, σε

ένα συγκεκριμένο μήκος κύματοςΉ: η φαινομενική θερμοκρασία σώματος

με ικανότητα εκπομπής ίση με 1

3ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - Stefan-Boltzmann

Η θερμοκρασία λαμπρότητας στα 11μm είναι μέτρο είτε της θερμοκρασίας της κορυφής των νεφών είτε,στην περίπτωση ανέφελου ουρανού, της επιφάνειας της Γης (ξηράς, θάλασσας, χιονιού-πάγου)

Η θερμοκρασία λαμπρότητας στα 11μm είναι μέτρο είτε της θερμοκρασίας της κορυφής των νεφών είτε,στην περίπτωση ανέφελου ουρανού, της επιφάνειας της Γης (ξηράς, θάλασσας, χιονιού-πάγου)

είναι ελάχιστη στην Ανταρκτική-Αρκτική-Γροιλανδία (χαμηλές θερμοκρασίες)

είναι ελάχιστη στην ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης (περί τον Ισημερινό) λόγω παρουσίας υψηλών νεφών

είναι μέγιστη στις υποτροπικές περιοχές, ιδιαίτερα τις ανέφελες

1.

2.3.

1.1.1.

1.1.1. 1.1.1.

3.3.3.

3.3.3. 3.3.3.2.2.2.2.2.2.2.2.2.

1.1.1.

στα 11μm, το μόνο που μπορεί να «σταματήσει» τη διαφεύγουσα υπέρυθρη ακτινοβολία είναι τα νέφη (νερό μη αέριας φάσης)

ελ = ικανότητα εκπομπής (ή αφετικότητα)=ΕλΕλ*

εκπεμπόμενη ενέργειαπραγματικού (φαιού) σώματος

εκπεμπόμενη ενέργεια μέλανοςσώματος με ίδια θερμοκρασίαμε το πραγματικό σώμα

ακτινοβολίας γκρι (φαιού) σώματος

ΝΟΜΟΣPLANCK

ΝΟΜΟΣWIEN

ΝΟΜΟΣStefan-Boltzmann

ΝΟΜΟΣKIRCHOFF

ΜΕΛΑΝ ΣΩΜΑ(black body)

η εκπεμπόμενη ακτινοβολία κα-θορίζεται από τη θερμοκρασία Τ

ισότροπη εκπομπή ακτινοβολίας

τέλειος πομπός

τέλειος απορροφητήςγια δεδομένη Τ η εκπεμπόμενηακτινοβολία είναι μέγιστη σε όλα τα μήκη κύματος

! ! ιδεατόιδεατό !!

4ος ΝΟΜΟΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - Kirchoff

ελ = αλ ικανότηταικανότητα απορρόφησηςαπορρόφησηςικανότηταικανότητα εκπομπήεκπομπήςς

ΜΕΛΑΝ ΣΩΜΑ: ε=1

σε θερμική ισορροπία, η ικανότητα εκπομπής ενός σώματος ή μιας επιφάνειας ισούται με την ικανότητα απορρόφησής του

ΦΑΣΜΑΦΑΣΜΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ ΚΑΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣΚΑΙ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣ

μέγιστη εκπομπή (Νόμος Wien) περίπου στα 10μm

10μm

Ε = ε σ T4

ικανότητα εκπομπής (< 1)

Νόμος Stefan-Boltzmann

ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΙΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

Η Γη δε συμπεριφέρεται ωςτέλειο μέλαν σώμα, αλλά ως φαιόΗ Γη δε συμπεριφέρεται ως

τέλειο μέλαν σώμα, αλλά ως φαιό

Φασματικό εύρος: 4μm - 100μm(πρακτικά όμως, μέχρι τα 50μm)

για φαιό (μη μέλαν) σώμα

φάσμα εκπεμπόμενης ακτινοβολίας από τη Γη (Νοέμβριος 1974)

ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΕΚΠΟΜΠΗΣ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΤΥΠΩΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΩΝ ΣΤΗ ΓΗ

ΦΑΣΜΑ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΦΑΣΜΑΦΑΣΜΑ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

H2O: 5.3-7.7μm και >20μmO3 : 9.4-9.8μmCO2: 13.1-16.9μmΝέφη: σε όλα τα μήκη κύματος

Ατμοσφαιρικό Παράθυρο (≈ 8-9, 10-12 μm)

ΣΗΜΑΝΤΙΚΟΣΣΗΜΑΝΤΙΚΟΣ ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΝΕΦΩΝ ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΝΕΦΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΓΙΑ ΤΟ

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟ ΠΑΡΑΘΥΡΟΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΟ ΠΑΡΑΘΥΡΟ(η παρουσία τους το «κλείνει»(η παρουσία τους το «κλείνει» και εμποδίζεικαι εμποδίζειτη διαφυγή της υπέρυθρης ακτινοβολίαςτη διαφυγή της υπέρυθρης ακτινοβολίας

στο διάστημα)στο διάστημα)

ΚύριοιΚύριοι απορροφητές γήινης ακτινοβολίαςαπορροφητές γήινης ακτινοβολίας

Παρατηρητήρια Mauna-Kea (Hawaii, 4200m)

νέφη

(μικρή απορρόφηση) απευθείας διαφυγή γήινης ακτινοβολίας στο διάστημα

Η επιφάνεια της Γης έχει γενικά τιμές ε>0.9Όμως, τα νέφη έχουν μέση τιμή ε≈0.5Τελικά, ο πλανήτης έχει μέση τιμή ε≈0.75

≈ 0.9 - 1γενικά

Η Γη δεν εκπέμπει ως τέλειο μέλαν σώμα

Η Γη δεν εκπέμπει ως τέλειο μέλαν σώμα

μεγάλη διαπερατότητα (ασθενής απορρόφηση)

μικρή διαπερατότητα (ισχυρή απορρόφηση)

για διάφορους τύπους επιφάνειας της Γης

τα μεγαλύτερα αστρονομικά παρατηρητήρια παγκοσμίως, διότι εκεί η ατμόσφαιρα είναι ιδιαίτερα ξηρή και ανέφελη, καθώς καιαπαλλαγμένη από αιωρούμενα σωματίδια και άρα είναι ιδανική για παρατηρήσεις στο υπέρυθρο

ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ (ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ) ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΣΤΗΝ ΗΛΙΑΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ (ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ) ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ (ΔΙΑΦΑΝΕΙΑ) ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΣΤΗΝ ΗΛΙΑΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΤΗΝ ΗΛΙΑΚΗ ΚΑΙ ΤΗ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗ ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗ

σχετικά μεγάλη διαφάνεια(διαπερατότητα) της γήινης

ατμόσφαιρας στηνηλιακή ακτινοβολία

μικρή διαφάνεια (διαπερατότητα) της ατμόσφαιρας στη γήινη ακτινοβολία

ΓΕΝΙΚΑ

διαπερατότητα



σχετική διαφάνειατης ατμόσφαιρας στην ηλιακή ακτινοβολία

σχετική αδιαφάνειατης ατμόσφαιρας στη γήινη ακτινοβολία

Διαδιδόμενη ακτινοβολία μέσω της γήινης ατμόσφαιρας

φασματικέςπεριοχές

με μέγιστη έντασηακτινονοβολίας

μικρή

εξασθέ-νιση

σημα-ντική

εξασθέ-νιση

συνολικήεξασθένιση

εξασθένισηοφειλόμενησε κάθε

παράμετροτης

ατμόσφαιρας



Αδιαφάνεια της γήινης ατμόσφαιρας στην ηλιακή και τη γήινη ακτινοβολία

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣ-ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣ--ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

(National Aeronautic and Space Administration, NASA)

ΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΥΠΕΡΥΘΡΗΥΠΕΡΥΘΡΗ

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

μόνομόνο ένα μικρό μέρος της εκπεμπόμενης υπέρυθρηςένα μικρό μέρος της εκπεμπόμενης υπέρυθρηςακτινοβολίας από το έδαφος διαφεύγει απευθείας στο διάστημα, ακτινοβολίας από το έδαφος διαφεύγει απευθείας στο διάστημα,

το υπόλοιπο απορροφάται και το υπόλοιπο απορροφάται και επανεκπέμπεταιεπανεκπέμπεται

!!!αδιαφάνεια τηςατμόσφαιραςστην υπέρυθρηακτινοβολία

αδιαφάνεια τηςατμόσφαιραςστην υπέρυθρηακτινοβολία

τα νούμερα είναι εκπεφρασμένα σε % της εισερχόμενης ηλιακής ακτινοβολίας στο όριο της ατμό-σφαιρας (≈340W/m2)και όχι σε απόλυτεςμονάδες

ΠΡΟΣΟΧΗ!!!

αισθητήαισθητήθερμότηταθερμότητα

λανθάνουσαλανθάνουσαθερμότηταθερμότητα

ΑΔΙΑΦΑΝΕΙΑΑΔΙΑΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΣΤΑ ΔΙΑΦΟΡΑ ΜΗΚΗ ΚΥΜΑΤΟΣΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΣΤΑ ΔΙΑΦΟΡΑ ΜΗΚΗ ΚΥΜΑΤΟΣΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

πλήρης αδιαφάνεια

ατμοσφαιρικόπαράθυρο

ορατόφάσμα


ΥΠΕΡΥΘΡΗΥΠΕΡΥΘΡΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

πλήρης διαφάνειααδιαφάνειατης

ατμόσφαιρας

κλιματολογικάκλιματολογικά ενδιαφέρουσα φασματική περιοχήενδιαφέρουσα φασματική περιοχή

ΔιανομήΔιανομή της γήινης ακτινοβολίας της γήινης ακτινοβολίας στο σύστημα Γηστο σύστημα Γη--ΑτμόσφαιραΑτμόσφαιρα

εκπεμπόμενη από την ατμόσφαιρα

εκπεμπόμενη στοδιάστημα


αέριαθερμοκηπίου

επανερχόμενηακτινοβολία

απορροφώμενηακτινοβολία στο έδαφος

εκπεμπόμενηακτινοβολία από το έδάφος


ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

)(sgIυ

gIυ

)(agIυ

)(saIυ

aIυ

daI

+

απορροφώμενη από την ατμόσφαιρα

)(sgIυ

αισθητήαισθητήθερμότηταθερμότητα

λανθάνουσαλανθάνουσαθερμότηταθερμότητα

ΔιανομήΔιανομή της γήινης ακτινοβολίας της γήινης ακτινοβολίας στο σύστημα Γηστο σύστημα Γη--ΑτμόσφαιραΑτμόσφαιρα

ΠΟΣΟ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΠΟΥ ΕΚΠΕΜΠΕΙ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΠΟΣΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΠΟΥ ΕΚΠΕΜΠΕΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

ΕΝΕΡΓΟΣ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΠΌ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΕΝΕΡΓΟΣ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΠΌ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

)()( sgagg III υυυ +=

daggef III −= υ,

)(, agaaef III υυ −=

ποσό της Ιυg που μένειστη γήινη ατμόσφαιρα

ποσό της Ιυg που διαφεύγειστο διάστημα

)(sadaa III υυ +=ποσό της Iυα που καταλήγει

στο έδαφος

ποσό της Iυα που διαφεύγει στο διάστημα

ενεργόςενεργός = εξερχόμενη = εξερχόμενη -- απορροφώμενηαπορροφώμενη

ενεργόςενεργός = εξερχόμενη = εξερχόμενη -- απορροφώμενηαπορροφώμενη

ΕΝΕΡΓΟΣ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΠΟ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗ - ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

)()(,,, sasgaefgefpef IIIII υυ +=+=

Net = 45-117 = -72 Kly/year

Net = 124-52 = 72 Kly/year

LWLW(γήινη)(γήινη)

SWSW(ηλιακή)(ηλιακή)00 ((--72+72)72+72) ??????

Πλανήτης (Γη) σεενεργειακή ισορροπία

(x 1.32 W/m2)

«καθαρή» ακτινοβολία του εδάφους:

“καθαρή ακτινοβολία”της ατμόσφαιρας

SW + LW = Net (καθαρή ακτινοβολία)SWSW + + LW = Net (LW = Net (καθαρή ακτινοβολίακαθαρή ακτινοβολία))

(-)

(-)(-)

απώλεια ενέργειας από γήινη ακτινοβολίαγια τον πλανήτη μας (Γη+ατμόσφαιρα)απώλεια ενέργειας από γήινη ακτινοβολίαγια τον πλανήτη μας (Γη+ατμόσφαιρα)

Ατμόσφαιρα: -72 Kly/year (ΕΛΛΕΙΜΜΑ)

Γη (έδαφος): +72 Kly/year (ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ)

(πλανήτης) Γη+Ατμόσφαιρα: 0 Kly/year

Πλανήτης επιφάνεια Γης ατμόσφαιρα ΗΛΙΑΚΗ+ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑενεργειακό

-50

-20

-30(20-50)

+30(-20+50)

100 μονάδες

342 W/m2

ατμόσφαιρα

έδαφος

ΗΛΙΑΚΗ

ΥΠΕΡΥΘΡΗ

ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗ-ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: 0

οι αριθμοί είναι εκπεφρασμένοισε % της εισερχόμενης ηλιακής

ακτινοβολίας στην κορυφή της ατμόσφαιρας

ενεργειακό πλεόνασμα


ενεργειακό έλλειμμα

ενεργειακό έλειμμα


ενεργειακό έλλειμμα

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Η ΓΗ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΗΗ ΓΗ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣΓΗ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

( ) 422 41 effo TRRS ⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅− ΓΓ σππα( ) 422 41 effo TRRS ⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅− ΓΓ σππα

ενεργός θερμοκρασία της Γης

Planetary albedoαπορρόφηση εκπομπή

εκπομπή Γης ως μέλανος σώματοςαπορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από Γη

0.29

είναι κατά 33° χαμηλότερη από την πραγματική μέση θερμοκρασία επιφάνειας (15°C) !!!

Η διαφοράαυτήοφείλεταιστηνατμόσφαιρα

ΦυσικόΦαινόμενοΘερμοκηπίου

ενεργός θερμοκρασία Γης Τeff:η θερμοκρασία που θα είχε η Γηχωρίς ατμόσφαιρα

ΗΗ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥ ΦΥΣΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ((Natural Greenhouse Effect)Natural Greenhouse Effect)

εκπεμπόμενη από την ατμόσφαιρα

εκπεμπόμενηστο

διάστημα


αέριαθερμοκηπίου

επανερχόμενηακτινοβολία

απορροφώμενηακτινοβολία στο έδαφος

εκπεμπόμενηακτινοβολία από το έδάφος


ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

)(sgIυ

gIυ

)(agIυ

)(saIυ

aIυ

daI

+

απορροφώμενη από την ατμόσφαιρα )(sgIυ

ΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ: 390 – 235 = 155 W/m2

υπέρυθρη ακτινοβολία που θα διέφευγε χωρίς την παρουσία της ατμόσφαιρας της Γηςκατακρατούμενη ενέργεια

υπέρυθρη ακτινοβολία που διαφεύγει στην πραγματικότητα

ΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ (ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ, σε Wm-2)

Μέση Τιμή 18 ετών (1984-2002)

OZONOZON ΝΕΦΟΚΑΛΥΨΗΝΕΦΟΚΑΛΥΨΗ

και από θερμοκρασία επιφάνειας της Γηςθερμοκρασία επιφάνειας της Γης!Διαφεύγουσα Ακτινοβολία

ΥΔΡΑΤΜΟΙΥΔΡΑΤΜΟΙ

σημαντική αλληλεξάρτηση/συσχέτιση με νέφωση

ΕξάρτησηΕξάρτηση απόαπό::- Νέφη -Υδρατμούς- Όζον- Διοξείδιο Άνθρακα

ΥΠΟΤΡΟΠΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ

μικρές τιμές

μεγάλες τιμές

ΤΙΤΙ ΜΕΙΩΝΕΙ ΤΗ ΔΙΑΦΥΓΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ?ΜΕΙΩΝΕΙ ΤΗ ΔΙΑΦΥΓΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ?

ΝΕΦΟΚΑΛΥΨΗΝΕΦΟΚΑΛΥΨΗ

και από θερμοκρασία επιφάνειας της Γηςθερμοκρασία επιφάνειας της Γης!Διαφεύγουσα Ακτινοβολίασημαντική αλληλεξάρτηση/συσχέτιση με την

επιφανειακή θερμοκρασία της Γης

ΕξάρτησηΕξάρτηση απόαπό::- Νέφη -Υδρατμούς- Όζον- Διοξείδιο Άνθρακα

ΥΠΟΤΡΟΠΙΚΕΣ ΠΕΡΙΟΧΕΣ

μικρές τιμές

μεγάλες τιμές

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΓΗΣΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΓΗΣ

ΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ (ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ, σε Wm-2)

Μέση Τιμή 18 ετών (1984-2002)

ΤΙΤΙ ΜΕΙΩΝΕΙ ΤΗ ΔΙΑΦΥΓΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ?ΜΕΙΩΝΕΙ ΤΗ ΔΙΑΦΥΓΗ ΤΗΣ ΓΗΙΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ?

ΙσοδύναμοΙσοδύναμο Πάχος απορροφητών της γήινης ακτινοβολίαςΠάχος απορροφητών της γήινης ακτινοβολίαςμέτρο της ικανότητας απορρόφησης του στοιχείου στην ατμοσφαιρική κολώνα

Είναι: το ύψος της ατμοσφαιρική κολώνας, που θα σχημάτιζαν τα μόρια του απορροφητή που προκαλούντην πραγματική απορρόφηση, εάν φερόταν σε κανονικές συνθήκες (Κ.Σ) θερμοκρασίας και πίεσης

Αριθμός Loschmidt: αριθμητική πυκνότητα μορίων υπό Κ.Σ

σε cm ατμόσφαιρας

Υδρατμοί (H2O) : 1-42 cmΔιοξείδιο του Άνθρακα (CO2) : 250 cmΌζον (O3) : 1-4 mm

Υδρατμοί (H2O) : 1-42 cmΔιοξείδιο του Άνθρακα (CO2) : 250 cmΌζον (O3) : 1-4 mm

ΣυγκρίνονταςΣυγκρίνοντας το ισοδύναμο πάχος με την πραγματική απορρόφηση έχουμε ένδειξητο ισοδύναμο πάχος με την πραγματική απορρόφηση έχουμε ένδειξητης ικανότητας απορρόφησης για το στοιχείοτης ικανότητας απορρόφησης για το στοιχείο

ΣΥΜΜΕΤΟΧΗΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΑΕΡΙΩΝΑΕΡΙΩΝ ΣΤΟ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

ΙΣΟΣΥΝΑΜΟΙΣΟΣΥΝΑΜΟ ΠΑΧΟΣ ΑΕΡΙΩΝ ΑΠΟΡΡΟΦΗΤΩΝΠΑΧΟΣ ΑΕΡΙΩΝ ΑΠΟΡΡΟΦΗΤΩΝΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

95%3.6%

(είναι σημαντικό για την ανώτερη ατμόσφαιρα)

ΟΜΩΣ!!! είναι σημαντική η συμμετοχή και των νεφών στο «φυσικό» φαινόμενο του Θερμοκηπίου

ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΟΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

(Natural Greenhouse Effect)

Οι υδρατμοί είναι συνολικά το σημαντικότερο («ισχυρότερο») αέριο του φυσικού φαινομένου του θερμοκηπίου

Οι υδρατμοί είναι συνολικά το σημαντικότερο («ισχυρότερο») αέριο του φυσικού φαινομένου του θερμοκηπίου

Όμως, οι υδρατμοί (και τα νέφη) είναι κυρίως φυσικής και όχι ανθρωπογενούς προέλευσης…Άρα, η πρόσφατη πλανητική θέρμανση (λόγω της ισχυροποίησης του φαινομένου του θερμοκηπίου) απο-

δίδεται στα υπόλοιπα αέρια (κυρίως CO2) που είναι κυρίως ανθρωπογενούς προέλευσης

ΥΔΡΑΤΜΟΙ

ΑΛΛΑΑΕΡΙΑ

ΝΕΦΗ

●

ΦΥΣΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ(Natural Greenhouse Effect)

ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΟΑΝΘΡΩΠΟΓΕΝΕΣ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

(Αnthopogenic Greenhouse Effect)

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι συνολικά το σημαντικότερο («ισχυρότερο») αέριο του ανθρωπογενούς φαινομένου του θερμοκηπίου

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι συνολικά το σημαντικότερο («ισχυρότερο») αέριο του ανθρωπογενούς φαινομένου του θερμοκηπίου

Η πρόσφατη πλανητική θέρμανση κατά ≈0.7˚ (λόγω της ισχυροποίησης του φαινομένου του θερμοκηπίου) αποδίδεται κυρίως στο CO2 και δευτερευόντως στο μεθάνιο και τους υδρογονάνθρακες

ΣΥΜΜΕΤΟΧΗ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΣΤΗΣΥΝΟΛΙΚH ΕΚΠΕΜΠΟΜΕΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΓΗ-ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

έδαφοςέδαφος

1500m

κορυφή της ατμόσφαιραςσυνολική εκπομπήFin

F2=0.9FinF1=0.25Fin

2m

P = ε σ T4

ανέφελη ατμόσφαιρα

πολικές περιοχές

ατμοσφαιρικό στρώμα

F↓

F↑

Στις πολικές περιοχές:F↑ > F↓

Ενώ, γενικά:F↓ < F↑

σημαντικότερη εκπομπή προς το έδαφος από τακατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας

σημαντικότερη εκπομπή προς το έδαφος από τακατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας

χαμηλές θερμοκρασίες

μεγαλύτερεςθερμοκρασίες

Τα θερμότερα στρώματα εκπέμπουν περισσότερη ακτινοβολία από τα ψυχρότερα ((Νόμος Νόμος StefanStefan--BoltzmannBoltzmann))

25%

90%

100%

θερμότεροςθερμότερος αέραςαέρας

ψυχρότεροςψυχρότερος αέραςαέρας

0⟨dzdT

μείωση θερμοκρασίας με το ύψος

0⟩dzdT

(αύξηση θερμοκρασίας με το ύψος)Όμως, στις πολικές περιοχές:

ενώ γενικά:

προς τα πάνω εκπεμπόμενη ακτινοβολία

προς τα κάτω εκπεμπόμενη ακτινοβολία

0⟨dzdT

ΓΕΝΙΚΑ

όταν

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣ-ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣΙΣΟΖΥΓΙΟ ΓΗΣ--ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

Σύγχρονες Εκτιμήσεις (National Aeronautic and Space Administration, NASA)


ΥΠΕΡΥΘΡΗΥΠΕΡΥΘΡΗΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΟΥ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΕΝΕΡΓΟΥ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΑΠΟ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣΑΠΟ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

daggef III −= υ,

f(Ts,ε) f(T,e,n)

f(Tf(Tss,T,,T,εε,e,n),e,n)ΠροσδιορισμόςΠροσδιορισμός μεμε::- Όργανα- Εμπειρικές Σχέσεις- Θεωρητικά Μοντέλα

τάση (πίεση) υδρατμώννεφοκάλυψη ουρανού

ΜΟΝΤΕΛΑΜΟΝΤΕΛΑΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙΜΕΤΡΗΣΕΙΣΜΕΤΡΗΣΕΙΣ

ΣΤΑΘΜΟΙΜΕΤΡΗΣΗΣΗΛΙΑΚΗΣ

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

ΣΤΑΘΜΟΙΜΕΤΡΗΣΗΣΥΠΕΡΥΘΡΗΣ

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Iug IdaIef,g

έδαφοςέδαφοςέδαφος


θερμοκρασία ατμοσφαιρικού αέραθερμοκρασία εδάφους

ΠΟΛΥ ΛΙΓΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ -ΕΛΛΕΙΨΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

ΠΟΛΥ ΛΙΓΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ -ΕΛΛΕΙΨΗ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ

ΣΤΑΘΜΟΙ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

ΟιΟι Σταθμοί δε μπορούν Σταθμοί δε μπορούν να επιλύσουν το να επιλύσουν το πρόβλημα σεπρόβλημα σε

πλανητική κλίμακαπλανητική κλίμακα

!!!

ικανότητα εκπομπής εδάφους

(υδρατμοί+νέφη)

!!!

είναι σημαντική παράμετρος για τηνψύξη (θέρμανση) του εδάφους λόγωαπώλειας (πλεονάσματος) ενέργειας)

[ ]ebTI gef ⋅−−⋅⋅⋅= ασε 14,

2. Εξίσωση Brunt

3. Εξίσωση Swinbank[ ]264

, 1035.91 TTI sgef ⋅⋅−⋅⋅⋅= −σε e

4. Εξίσωση McDonald[ ] min/00072.0165.0, lyRHI gef ⋅−⋅= ε

σε %

( )[ ]ecbTI ooogef ⋅−⋅+−⋅⋅⋅= exp14, ασε

1. Εξίσωση Angström

82.071.0 << oα 33.015.0 << ob 216.0094.0 << oc

e: σε hPa (ή mb)

Ief,g: σε W m-2

ΕΜΠΕΙΡΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣΕΜΠΕΙΡΙΚΕΣΕΜΠΕΙΡΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣΣΧΕΣΕΙΣ απλέςεύχρηστες

ΟΜΩΣΟΜΩΣ, ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΕΣ! , ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΤΙΚΕΣ! (άρα, αβέβαιες (άρα, αβέβαιες →→ αναγκαίες διορθώσεις)αναγκαίες διορθώσεις)

( )[ ]ecbTI oooad ⋅−⋅−⋅⋅⋅= exp4, ασε

4, TI gu ⋅⋅= σε

[ ]ebTI ad ⋅+⋅⋅⋅= ασε 4,

Τs≠Τ

RH

θερμοκρασία αέρα κοντά στο έδαφος (1-2 μέτρα)

τάση (πίεση) υδρατμών σε mb (ή hPa)

σταθερές (εμπειρικά προσδιοριζόμενες)

(2(2) ) ΑΝΕΦΕΛΟΣ ΟΥΡΑΝΟΣΑΝΕΦΕΛΟΣ ΟΥΡΑΝΟΣ

71.034.0 << α 110.0023.0 << bσταθερές

θερμοκρασία εδάφους (επιδερμική)

σχετική υγρασία(relative humidity)

((11))ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΕΔΑΦΟΥΣ=ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΕΡΑΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΕΔΑΦΟΥΣ=ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΑΕΡΑ

ΠΑΡΑΔΟΧΕΣΠΑΡΑΔΟΧΕΣΠΑΡΑΔΟΧΕΣ

δε λαμβάνει υπόψιν την παρουσία των υδρατμών:

όμως λαμβάνει υπόψιν τη διαφορά θερμοκρασίας:

Παραδοχή στις προηγούμενες Εξισώσεις:

ΔΙΟΡΘΩΣΗ

( )TTTII sgefcgef −⋅⋅⋅⋅+= 3,)(, 4 σε

θερμοκρασία επιφάνειας εδάφους

θερμοκρασία αέρα σε ύψος 1-2m

ΔΙΟΡΘΩΣΗΔΙΟΡΘΩΣΗ ΓΙΑ ΝΕΦΟΣΚΕΠΗ ΟΥΡΑΝΟΓΙΑ ΝΕΦΟΣΚΕΠΗ ΟΥΡΑΝΟ

( )mcgefngef nKII ⋅−⋅= 1)(,)(,

ποσοστό νεφοκάλυψης, σε δέκατα (για % ή όγδοα: μετατροπή)

≅1 (κατά Budyko)

σταθερά, εξαρτώμενη από το είδος-ύψος της νέφωσης

0.1760.1320.0880.0710.0530.0350.018A

2015108642Ts-T (°)

x 697.8 (σε W m-2)σε ly/min

TTssTTss = T= TTT

1-2m

ΔΙΟΡΘΩΜΕΝΗΔΙΟΡΘΩΜΕΝΗ ΣΧΕΣΗΣΧΕΣΗ

διορθωτικός παράγοντας Α

A = A = 1010--100 100 W/mW/m22

((TTss ≠≠ TT))

όμωςόμως, δεν ισχύει, δεν ισχύει

gefcgef II ,)(, ≥

gefcgef II ,)(, ≤ θερμοκρασιακήθερμοκρασιακήαναστροφήαναστροφή

γενικάγενικά

ηη παρουσία των νεφών ελαττώνει την παρουσία των νεφών ελαττώνει την ενεργό εξερχόμενη ακτινοβολία εδάφουςενεργό εξερχόμενη ακτινοβολία εδάφους )(,)(, cgefngef II ≤

(corrected)

κανονικέςκανονικέςσυνθήκεςσυνθήκες

αυτή τη θερμοκρασίαμετρούμε στους Σταθμούς !

12.6 W/m2 122.8 W/m2

διόρθωση

ΓενικάΓενικά: T: Tss >> TT

ΔΙΟΡΘΩΣΗΔΙΟΡΘΩΣΗ ΓΙΑ ΠΛΗΡΩΣ ΝΕΦΟΣΚΕΠΗ ΟΥΡΑΝΟΓΙΑ ΠΛΗΡΩΣ ΝΕΦΟΣΚΕΠΗ ΟΥΡΑΝΟ

( )KII cgefngef −⋅= 1)(,)(,

για n=1 (πλήρης νεφοκάλυψη του ουρανού, δηλ. 100%)

0.0190Nimbostratus

0.04460Stratus

0.121220Stratocumulus

0.202140Altostratus

0.343660Altocumulus

0.688390Cirrostratus

0.8412200Cirrus

1-KΎψος (m)Είδος Νεφών

ύψοςύψοςτης βάσηςτης βάσηςτου νέφουςτου νέφους

μικρέςμικρέςτιμές (1τιμές (1--Κ)Κ)

μεγαλύτερη διόρθωση για τα χαμηλότερα νέφη !!ρόλος θερμοκρασίας βάσης (ύψους) του νέφους

( ))(,

)(,1cgef

ngef

II

K =− ≤≤ 11

μεγάλημεγάληδιόρθωσηδιόρθωση

χαμηλά νέφη(χαμηλού ύψους)

υψηλά νέφη(μεγάλου ύψους)

διορθωτικός παράγοντας νεφοκάλυψης

μεγάλεςμεγάλεςτιμές (1τιμές (1--Κ)Κ)

μικρήμικρήδιόρθωσηδιόρθωση

ΕΙΔΗΕΙΔΗ ΝΕΦΩΝΝΕΦΩΝ

Cirrus: θύσσανοι

Stratus: στρώματα

Cumulus: σωρείτες

υψιστρώματα

μελανοσωρείτες

Η διόρθωση που επιφέρει η παρουσία των νεφών στην ενεργό εξερχόμενη ακτινοβολία από τοέδαφος (και άρα το ρυθμό ψύξης του λόγω απώλειας ακτινοβολίας) εξαρτάται από το ύψος τους

ΕΙΔΗΕΙΔΗ ΝΕΦΩΝΝΕΦΩΝΎψος σε πόδια (1 πόδι (feet) = 0.3m)

νέφηκατακόρυφηςανάπτυξης

μελανοσωρείτες

σωρειτομελανίες

ΕΙΔΗΕΙΔΗ ΝΕΦΩΝΝΕΦΩΝ

ΔΙΟΡΘΩΣΗΔΙΟΡΘΩΣΗ ΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕ ΑΝΑΓΛΥΦΟ (ΕΜΠΟΔΙΑ), π.χ. κοιλάδαΓΙΑ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕ ΑΝΑΓΛΥΦΟ (ΕΜΠΟΔΙΑ), π.χ. κοιλάδα

( ) zIzI gefgefγcos0)( ,, ⋅=

γ = 0.11+0.0255. e

τάση υδρατμών σε mb (hPa)

z

( )zII gefgpefγ

γπ +−⋅+

= 2,, cos1)0(

22

ΜέγιστηΜέγιστη ενεργός ακτινοβολίαενεργός ακτινοβολία :: για οριζόντια επιφάνεια για οριζόντια επιφάνεια πουπουδενδεν περικλείεταιπερικλείεται απόαπό εμπόδιαεμπόδια (z=(z=ππ/2)/2)

γωνία z Ief,g

z

=Ιug - Ida

)0(2

2,, gefgpef II

+=

γπ

e (γ) Ief,g

Ief,g(0)Ief,g(Ζ)

Ief,g(z=0) > Ief,g(z)

ενεργόςενεργός εξερχόμενη ακτινοβολία που διέρχεται μέσα από σφαιρικό εξερχόμενη ακτινοβολία που διέρχεται μέσα από σφαιρικό τομέα του οποίου τα όρια απέχουν από την κατακόρυφο, γωνία τομέα του οποίου τα όρια απέχουν από την κατακόρυφο, γωνία zz

(έως τώρα, παραδοχή για ορίζοντα χωρίς εξάρσεις)

ενεργός εξερχόμενη ακτινοβολία

κατά διεύθυνση γωνίας Ζκατά την κατακόρυφο

η θερμοκρασία ελαττώνεται γρηγορότερα κατά την κατακόρυφησε σχέση με οποιαδήποτε άλλη διεύθυνση

για περισσότερο υγρή ατμόσφαιρα λιγότερη ενεργός εξερχόμενη ακτινοβολία

Οι επιφάνειες που περικλείονται από εμπόδια έχουν μικρότερη ενεργό εξερχόμενη ακτινοβολία σε σχέση με οριζόντιες (ανοιχτές)

επιφάνειες και ως εκ τούτου έχουν μικρότερες απώλειες από ακτινοβολία, με αποτέλεσμα να έχουν ελαφρώς μεγαλύτερες θερμοκρασίες

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΚΟΙΛΑΔΑΣΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΚΟΙΛΑΔΑΣ (π.χ. για σημεία-περιοχές που βρίσκονται στο βάθος μιας κοιλάδας,χαράδρας ή στις μεγαλουπόλεις, σε δρόμους με ψηλά κτίρια ή σε στάδια)

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΟΥ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΕΝΕΡΓΟΥ ΕΞΕΡΧΟΜΕΝΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΑΠΟ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΒΟΛΑΠΟ ΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΡΑΔΙΟΒΟΛIIΣΗΣΣΗΣ

daggef III −= υ,

4sg TI ⋅⋅= σευ ( )∫

=

=⋅=

0)(

u

Muzzd udDTEI α

zz uuz eeuD 9.87.0 53.047.0)( −− ⋅+⋅=

∑=

∆=n

iiz uu

1

iiii qppu ⋅∆⋅⋅=∆ −51023.3όπου: Δpi = pi - pi+1

gIυ daI

( ) 4zz TTE ⋅⋅= σε

συνάρτησησυνάρτηση διάδοσης της ακτινοβολίαςδιάδοσης της ακτινοβολίας

οπτικήοπτική μάζα της ατμόσφαιραςμάζα της ατμόσφαιραςμέχρι το ύψος μέχρι το ύψος zz

f(zi,qi)ατμοσφαιρική μάζα

ειδική υγρασία q(συγκέντρωση υδρατμών)

ραδιοβολίδαραδιοβολίδα

=mυmα

μάζα υδρατμών

μάζα αέρα

οπτική μάζα για όλη την ατμόσφαιρα

στάθμες (επίπεδα) της ατμόσφαιρας

(σχετίζεται με τηνέκταση της ατμόσφαιρας

και την πίεση, p)

μέτρο της απόστασης (διαδρομής) που διανύειη ακτινοβολία μέσα στην ατμόσφαιρα και της

εξασθένισής της

z1

z21

1 cos1

zm =

22 cos

1z

m =21 mm ⟨

εύκολος υπολογισμός δύσκολος υπολογισμός

κάθε στρώμα της ατμόσφαι-ρας εκπέμπει ακτινοβολία Ε(Τz)το οποίο διαδίδεται και φθάνει

στην επιφάνεια της Γης

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ: θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, σε κάθε στρώμα

ΡΑΔΙΟΒΟΛΙΔΑ - ΡΑΔΙΟΒΟΛΙΣΗ (radiosonde, rawinsonde)

θερμοκρασία, υγρασία, πίεση, άνεμοςταχύτηταδιεύθυνση

daI ραδιοβολίδαραδιοβολίδα

μονάδα η οποία φέρεται σε μετεωρολογικά μπαλόνια γεμάτα με He ή H και με την οποία μετρούμε τις ακόλουθες ατμοσφαιρικές παραμέτρους:(i) πίεση(ii) θερμοκρασία(iii) υγρασίαΟι μετρήσεις μεταφέρονται σε σταθερό δέκτη μέσω ραδιοσυχνοτήτων

Radiosonde

Μετρά ό,τι και το radiosonde, με τη διαφοράότι μετρά επιπλέον και:(i) διεύθυνση ανέμου(ii) ταχύτητα ανέμου

Rawisonde

ΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑΔΙΑΦΕΥΓΟΥΣΑ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΣΤΗΝ ΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ (ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ) (ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ)

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΜΟΝΤΕΛΟΥΜΟΝΤΕΛΟΥ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥ ΔΟΡΥΦΟΡΟΥ ERBEERBE

ΜΕΣΕΣΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΤΙΜΕΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ (ΠΕΡΙΟΔΟΣ 5 ΕΤΩΝ(ΠΕΡΙΟΔΟΣ 5 ΕΤΩΝ 19819855 –– 19891989))

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ

μεγάλες τιμές όπου δεν υπάρχουν νέφημεγάλες τιμές πάνω από θερμές περιοχέςκαι μικρές τιμές πάνω από ψυχρές περιοχές

(Earth Radiation Budget Experiment, NASA)

τροπικοί

πόλοι

πόλοι

ΠΡΟΣΠΙΠΤΟΥΣΑΠΡΟΣΠΙΠΤΟΥΣΑ ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ ΙΟΥΛΙΟΣΙΟΥΛΙΟΣ

ΜΕΣΕΣΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ 17 ΕΤΩΝ (1984ΤΙΜΕΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ 17 ΕΤΩΝ (1984--2000)2000)

μεγάλες τιμές πάνω από θερμές περιοχέςκαι μικρές τιμές πάνω από ψυχρές περιοχές

ιδιαίτερα μεγάλες τιμές πάνω από υγρές/θερμές περιοχέςκαι μικρές τιμές πάνω από ξηρές/ψυχρές περιοχές (πόλοι)

εποχικές διαφορές

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ

ΑρκτικήΑρκτική ΑρκτικήΑρκτικήΕυρώπηΕυρώπηΕυρώπηΕυρώπη

ΌΜΩΣΌΜΩΣ: : μηδενικό ισοζύγιο μόνο μηδενικό ισοζύγιο μόνο σε μέση σε μέση ετήσιαετήσια βάση και σεβάση και σεμέση μέση πλανητικήπλανητική κλίμακακλίμακα

δηλ. για τον πλανήτη στο σύνολό του

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΚΑΙ ΠΛΑΝΗΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΚΑΙ ΠΛΑΝΗΤΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

( ) ( ) gefg IqQaR ,1 −+⋅−=ΚΑΘΑΡΗΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣΕΔΑΦΟΣ::

απορροφώμενηΗλιακή ακτινοβολία

(124Kly/yr)

ενεργός εξερχόμενηΓήινη ακτινοβολία

(52Kly/yr)

( ) aaaa IACR −+=ΚΑΘΑΡΗΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ::

απορροφώμενηΗλιακή

(45Kly/yr)

ενεργός εξερχόμενηΓήινη

(117Kly/yr)

0=+= ag RRR

(+72Kly/yr)

(-72Kly/yr)

ΚΑΘΑΡΗΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΓΙΑ ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗΓΗ--ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ (δηλαδή τον Πλανήτη)ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ (δηλαδή τον Πλανήτη)

ηη ατμόσφαιρα έχει ατμόσφαιρα έχει έλλειμμαέλλειμμα ενέργειαςενέργειαςίσο με το ίσο με το πλεόναπλεόνα--σμασμα του εδάφουςτου εδάφους

ενεργειακό όφελος ενεργειακή απώλεια

>κατά τη διάρκεια ενός έτουςκαι για όλον τον Πλανήτη

<

-50

-20

-30(20-50)

+30(50-20)

100 μονάδες

342 W/m2


έδαφος

ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΥΠΕΡΥΘΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΣΥΣΤΗΜΑΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗΓΗ--ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ: 0: 0

η ατμόσφαιρα χάνειενέργεια από ακτινο-βολία

το έδαφος κερδίζειενέργεια από ακτινο-βολία

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ -- ΑΛΛΑ ΣΕ ΤΟΠΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΑΛΛΑ ΣΕ ΤΟΠΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

ΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

ΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

+

-

-

+

-

-

ΠΛΕΟΝΑΣΜΑΠΛΕΟΝΑΣΜΑ

ΕΛΛΕΙΜΜΑΕΛΛΕΙΜΜΑ

ΓΗΓΗ + ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ+ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

ΓΗΓΗ

ΕΛΛΕΙΜΜΑΕΛΛΕΙΜΜΑ

ύπαρξη θετικών και αρνητικών τιμών

-

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ -- ΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

ΜΕΣΗ ΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

ΜΕΣΗΜΒΡΙΝΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑ

+

+

ΓΕΝΙΚΗΓΕΝΙΚΗΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ

ΤΗΣΤΗΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

(μεταφορά (μεταφορά αισθητής+λαναισθητής+λαν--θάνουσαςθάνουσας θερμότητας)θερμότητας)

ΤΡΟΠΟΙΤΡΟΠΟΙΜΕΤΑΦΟΡΑΣ/ΑΝΑΚΑΤΑΝΟΜΗΣΜΕΤΑΦΟΡΑΣ/ΑΝΑΚΑΤΑΝΟΜΗΣ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΣΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΕΣΑΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΗ--ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ(μεταφορά αισθητής(μεταφορά αισθητής

θερμότητα)θερμότητα)

ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ

ΕΛΕΙΜΜΑΕΛΕΙΜΜΑ

έδαφος: πλεόνασμα ενέργειας σχεδόν παντού (εκτός των πολικών περιοχών)

ατμόσφαιρα: έλλειμμα ενέργειας παντού

Γη+ατμόσφαιρα: πλεόνασμα ενέργειας σε τροπικά-υποτροπικά γεωγρ. πλάτη καιέλλειμμα σε μεγαλύτερα πλάτη è «ΕΞΑΓΩΓΗ» ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

από το έδαφος προς την ατμόσφαιρα

από μικρά προς μεγάλα γεωγραφικά πλάτη

οριζόντια (κυρίως) μεταφορά

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ -- ΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

καθαρή ακτινοβολία εδάφους

καθαρή ακτινοβολία ατμόσφαιρας

καθαρή ακτινοβολία εδάφους-ατμόσφαιρας

ΜΕΤΑΦΟΡΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

γεωγραφικό πλάτος

Γενικά, είναι ισχυρότερη η μεταφορά ενέργειας από την ατμόσφαιρα (μέσω γενικής κυκλοφορίας) σε σχέση με τους ωκεανούς (μέσω θαλασσίων ρευμάτων)

μεταφορά ενέργειας ανάμονάδα μήκους

μεταφορά ενέργειας

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΑΙΣΘΗΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ(θερμές αέριες μάζες)

ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΛΑΝΘΑΝΟΥΣΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ(με υδρατμούς)

ΓΕΝΙΚΗΓΕΝΙΚΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ ΤΗΣΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

ΜΕΣΗΜΒΡΙΝΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (οριζόντια)

ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

μεταφοράμεταφοράαισθητής + λανθάνουσαςαισθητής + λανθάνουσας

θερμότηταςθερμότητας

(μέσω υδρατμών)(μέσω θερμών αερίων μαζών)

(πολικό μέτωπο)

(πολικός δακτύλιος)

(υποτροπικός αεροχείμμαρος)

(αεροχείμμαροςπολικού μετώπου)

δακτύλιοι κυκλοφορίας

ενδοτροπική ζώνη σύγκλισης

(δυτικοί άνεμοι)

(κέντραυψηλών πιέσεων)

(κέντραχαμηλών πιέσεων)

(αληγείς άνεμοι)

ΘΑΛΑΣΣΙΑΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑΡΕΥΜΑΤΑπραγματοποιούνπραγματοποιούν μεταφορά αισθητής θερμότηταςμεταφορά αισθητής θερμότητας

ΘΑΛΑΣΣΙΑΘΑΛΑΣΣΙΑ ΡΕΥΜΑΤΑΡΕΥΜΑΤΑπραγματοποιούνπραγματοποιούν μεταφορά αισθητής θερμότηταςμεταφορά αισθητής θερμότητας

ταχύτητα θαλάσσιου ρεύματος

ΤΟΤΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΤΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ ΚΑΙ ΣΕ ΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΒΑΣΗ ΚΑΙ ΣΕ ΖΩΝΙΚΗ ΚΛΙΜΑΚΑ

ΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝΚΟΡΥΦΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ (Top Of Atmosphere, TOA)

ΚΑΘΑΡΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΣΤΗΝΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ (surface)

ΗΛΙΑΚΗΗΛΙΑΚΗ (εισερχόμενη, (εισερχόμενη, >>0)0)ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗ (διαφεύγουσα, (διαφεύγουσα, <<0)0)

ΚΑΘΑΡΗΚΑΘΑΡΗ εισερχόμενη ακτινοβολία = ΗΛΙΑΚΗ εισερχόμενη ακτινοβολία = ΗΛΙΑΚΗ -- ΓΗΙΝΗΓΗΙΝΗ

ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ

ΕΛΕΙΜΜΑΕΛΕΙΜΜΑ

ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ

ΕΛΕΙΜΜΑ

ΓΗΓΗ + ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ+ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ

ΓΗΓΗ



ΑΝΑΓΩΓΕΣΑΝΑΓΩΓΕΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΠΟΥ ΦΘΑΝΕΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΠΟΥ ΦΘΑΝΕΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

S1

S2

Οι τιμές S1 και S2 διαφέρουν λόγω:διαφορετικής απόστασης Γης-Ήλιου (και ηλιακής σταθεράς)

διαφορετικής κατάστασης της ατμόσφαιρας

για διαφορετικές εποχές, ημέρες, ώρες

διαφορετικές συγκεντρώσεις νεφών, υδρατμών κ.λ.π.

1)

2)

ΓΙΑ ΝΑ “ΑΠΟΜΟΝΩΣΟΥΜΕ” ΤΟΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑ (2): ΑΝΑΓΩΓΕΣΑΝΑΓΩΓΕΣ

είναι απαραίτητες προκειμένου να είναι συγκρίσιμες μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνονται σε διαφορετικές ώρες, ημέρες, εποχές

Έστω S1 και S2 είναι τα ποσά τηςηλιακής ακτινοβολίας που φθάνουνστην επιφάνεια της Γης, σε ένασυγκεκριμένο τόπο σε δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές

2

⋅=

oM R

RII

ΑΝΑΓΩΓΕΣΑΝΑΓΩΓΕΣ ΑΜΕΣΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΑΜΕΣΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

Αναγωγή στη μέση απόσταση Γης-Ήλιου

μέση απόσταση Γης-Ήλιου(≈150x106 Km)

ένταση ακτινοβολίας στημέση απόσταση Γης-Ήλιου

(ακτινοβολία που θα δεχόταν ο τόπος εάν βρισκόταν στη μέση απόσταση Γης-Ήλιουυπό τις ίδιες ατμοσφαιρικές συνθήκες)

( )[ ][ ] 2/13989.0cos034.01 −−⋅+⋅= DRR o

τρέχουσα απόσταση Γης-Ήλιου

αύξων αριθμός ημέρας του έτους(με αρχή την 1η Ιανουαρίου)

1−=−

=∆

MM

M

M II

III

II

∆+=

M

M

II

II1

1ος τρόπος

2ος τρόπος

γιαγια να να συγκρίνουμε τιμές ηλιακής ακτινοβολίαςσυγκρίνουμε τιμές ηλιακής ακτινοβολίας που μετρήθηκαν σε διαφορετικές που μετρήθηκαν σε διαφορετικές εποχές,ημέρεςεποχές,ημέρες ή ώρεςή ώρες

τρέχουσα ένταση ακτινοβολίας (ακτινοβολία που δέχεται ο τόπος)

μεμε παρεμβολή στιςπαρεμβολή στιςτιμές του Πίνακατιμές του Πίνακα

γιαγια μετρήσεις σε διαφορετικές εποχές, ημέρεςμετρήσεις σε διαφορετικές εποχές, ημέρες

MII∆I


Αναγωγή σε ύψος Ήλιου 30°

ΝΟΜΟΣ BEER-LAMBERT-BOUGUER mo pII ⋅=

ένταση ηλιακής ακτινοβολίαςστο έδαφος, σε χρόνο t

ένταση ηλιακής ακτινοβολίαςστην κορυφή της ατμόσφαιρας, σε χρόνο t

διαφάνεια τηςατμόσφαιρας

κατά τη μέτρηση, στο χρόνο t(είναι συνάρτηση της συγκέντρωσης

διαφόρων συστατικών – π.χ. υδρατμών, άλλων αερίων, αερολυμάτων)

οπτική μάζα τηςατμόσφαιρας

κατά τη μέτρηση, στο χρόνο t

Ζ

ΙΖενίθεια γωνία υ Γωνία ύψους υsin

1=m

υ ⇒ m

≤ 1

όσοόσο αυξάνεται/ελαττώνεταιαυξάνεται/ελαττώνεται η οπτική μάζα η οπτική μάζα mm,,τόσο τόσο ελαττώνεται/αυξάνεταιελαττώνεται/αυξάνεται η ακτινοβολίαη ακτινοβολία II

όσοόσο αυξάνεται/ελαττώνεταιαυξάνεται/ελαττώνεται η διαφάνειαη διαφάνεια pp,,τόσο τόσο αυξάνεται/ελαττώνεταιαυξάνεται/ελαττώνεται η ακτινοβολίαη ακτινοβολία II

Ι0κορυφή της ατμόσφαιρας

Ι

γιαγια μετρήσεις σε διαφορετικές ώρες της ημέραςμετρήσεις σε διαφορετικές ώρες της ημέρας

(ηλιακή σταθερά)


Αναγωγή σε ύψος Ήλιου 30°

11

mo pII ⋅=

22

mo pII ⋅=

1

2

12

mm

oo I

III

⋅= ή

2

1sinsin

12

υυ

⋅=

oo I

III

Ι

υ1

υ2

121212 sinsin II >⇒>⇒> υυυυ

30sinsin

30

υ

⋅=

oo I

IIIυsin2

30

⋅=

oo I

IIIή

15.030sin15.0sin

30

++

⋅=

υ

oo I

III

p ≤ 1

ελαφρά τροποποιημένη σχέση (Sivkon)

Ι2

Ι1

ανηγμένηανηγμένη τιμήτιμήτρέχουσατρέχουσα τιμήτιμή

ΟΡΓΑΝΑΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

pyrheliometer

pyranometer

μετρά την ένταση της άμεσης ηλιακής ακτινοβολίας

που προσπίπτει κάθετα σε μια επιφάνεια

μετρά την ένταση της ολικής ηλιακής ακτινοβολίας

(άμεσης+διάχυτης)που προσπίπτει σε μια οριζόντια επιφάνεια

ακτινόμετρα

(μετρήσεις ευρέως φάσματος , π.χ. 280-3000nm)

(μετρήσεις ευρέως φάσματος )

(πυρηλιόμετρο)

(πυρανόμετρο)

ΟΡΓΑΝΑΟΡΓΑΝΑ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ

pyrradiometerμετρά ταυτόχρονα

την ηλιακή και τη γήινη ακτινοβολία

pyrgeometerμετρά την ένταση της

υπέρυθρης ακτινοβολίαςσε μια

οριζόντια επιφάνεια(μετρήσεις ευρέως φάσματος ,

π.χ. 4.5-40μm)

(πυργεόμετρο)

(πυραδιόμετρο)

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣΜΕΤΡΗΣΕΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣOnline μετρήσεις ηλιακής ακτινοβολίας

Peter Nissen (Germany)Longitude 9° 54' 10" E, Latitude 51° 30' 36" N

Μετρήσεις Ηλιακής ακτινοβολίας στην Ήπειρο

http://www.epirusmonitoring.gr/met_details.asp?metrisi=4

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ18/01/2009

ΜΕΤΣΟΒΟ18/01/2009

http://www.solar-radiation.info/

http://www.epirusmonitoring.gr/met_details.asp?metrisi=4

http://www.solar-radiation.info/

2. ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΓη(έδαφος): +72 Kly/year (ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ)...

Documents

Transcript of 2. ΓΗΙΝΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΓη(έδαφος): +72 Kly/year (ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ)...