A nap és a föld hősugárzása,
földfelszín sugárzásháztartása
Napmagasság:
 Ha
nem lenne légkör, akkor a földfelszínre érkező besugárzás nagysága
kizárólag a napmagasságtól függene. A napmagasság függ a
földrajzi szélességtől, a napszaktól, és a deklinációtól (A napnak
az egyenlítő síkjától való eltérési szöge). A besugárzás egységnyi
területre annál nagyobb, minél magasabban áll a nap. (ugyanaz a
sugárzási energia délben kisebb területre jut, mint reggel.
Szelektív elnyelés:
A Vízgőz, a széndioxid, ózon (és még néhány gáz) a Nap és a föld
sugárzásának bizonyos hullámhosszait elnyelik. Ezzel szabályozzák a
be és a kisugárzás arányát (vagyis a melegedést).
Nem
szelektív elnyelés:
A légkörbe jutó szennyező anyagok (korom, füst, por, stb.) szintén
elnyelik a légkörön áthatoló sugárzás egy részét, azonban ezek minden
hullámhosszút egyformán gyengítnek.
Földfelszínre érkező sugárzásoknak két nagy csoportja van:
Közvetlen (direkt) sugárzás: A napból közvetlenül jövő sugárzás, ami a
fényt, hőt, stb. biztosítja.
Szórt (diffúz) sugárzás: Az égboltról jövő szétszórt sugárzás, aminek
köszönhető, hogy pl.: felhős időben is létrejön a nappali világosság,
vagy hogy árnyékban nincs sötétség.
Szóródások:
- A légkörön áthaladó sugarakat a levegő molekulái, és a vendéggázok
haladási irányukból kitérítik, szétszórják. A szórt sugarak egy része
kijut a világűrbe, a másik része a földfelszínre.
- Levegőmolekulákon szóródni a látható tartományból a rövidebb
hullámhosszúak jobban szóródnak. Mivel a látható tartományban a kéknek
van a legrövidebb hullámhossza, ezért az ég színe is kék. Felfelé
emelkedve azt tapasztaljuk, hogy a kék szín átmegy feketébe.
- Vendéganyagok is vannak jelen a levegőben, amelyek a hosszabb
hullámhosszú sugarakat is szórják, akkor az ég fehérebb színűnek
látszódik.
- A napsugarak szóródásán kívül a földfelszínről visszaverődő
fénysugarak is szóródnak, és ezek együttesen okozzák a látástávolság
romlását.
Visszaverődés:
Ha a vendéganyagok részecskéi olyan nagyok, hogy az összes hullámhosszú
sugárzást egyformán szórják, akkor visszaverődés ill. reflexió
jelensége lép fel. Ilyen vendéganyagok a nagyobb vízcseppek,
porszemek, jégkristályok, stb.
Erős a visszaverődés a felhőkről is
(Alacsony rétegfelhők fölött, 200-500 m magasan 78%-os visszaverődést is
mértek.)
A
földfelszín sugárzásháztartása
A földfelszín energiafolyamatot bonyolít le sugárzás útján. Sugárzás
útján energiához jut, és sugárzás révén energiát ad át. Erre felírható
egy képlet is:
Qs = (Gt – R) – (Ks – V) [Cal/cm2]
Qs :Sugárzás bevitel vagy kiadás összege
Gt :Globál sugárzás
R :Reflexsugárzás
Ks :Földfelszín kisugárzása
V :Légkör visszasugárzása
Teljes, ill. globál sugárzás:
A globál sugárzáson a közvetlen (direkt) és a szórt (diffúz) sugárzás
összegét értjük. A globál sugárzás nagysága függ a napszaktól, az
évszaktól, és a földrajzi szélességtől. Ez reggel és este a legkisebb,
délben a legnagyobb.
A direkt és a diffúz sugárzás
aránya a napmagassággal változik. Alacsony napálláskor nagyobb a diffúz
sugárzás aránya. Délben a direkt sugárzás a szórt sugárzásnak nagyjából
a négyszerese, kb. 30º-os napállásnál közel egyenlő, 0º-os napállásnál
pedig elhanyagolható.
A földfelszín hőháztartása:
A légkör hőkészletének jelentős részét a földfelszíntől kapja, mert az
alacsony légkör a sugárzásból keveset nyel el, és ezért attól csak kis
mértékben melegszik.
A párolgást hőelvonás, a
lecsapódást hőfelszabadulás kíséri. Ezt a hőmennyiséget rejtett,
vagy latens hőnek nevezzük. A párolgásra fordított hő a nyári
időszakban éghajlatunk alatt a sugárzási egyenleg jelentős részét
fölemészti.
A talajfelszín energia bevételéből
részesül a felette elterülő levegő, és általában véve a föld légköre.
Ennek a hőforgalomnak köszönhető, hogy a levegő hőenergiához jut.
Hőforgalom alakul ki a
talajfelszín, és a talaj mélyebb rétegei között is.
Amikor a sugárzási egyenleg a
talajfelszín számára bevételt jelent, a hőháztartási komponensek
energiafogyasztóként működnek.
Qs = LE + QL + Qt
Qs :Sugárzási egyenleg
LE :Párolgásra fordított hőmennyiség
Ql :Levegő felmelegítésére fordított hőmennyiség
Qt :Talaj hőforgalma
Hőátadás
a földfelszínről a levegőbe:
A földfelszín által felvett hő sugárzás, vezetés, keverőmozgások
(turbulencia) segítségével, és a víz halmazállapot változásai révén
adódik át a levegőnek. A levegő rossz hővezető, ezért a magasabb
légrétegekbe a függőleges keverőmozgások által jut el a hő.
Konvekció (hőáramlás):
maga a felmelegedett részecske vándorol a melegebb helyről a hidegebb
felé.
Hőmérsékleti gradiens, és az egyensúlyi rétegződés
A hőmérsékleti gradienst γ (gamma) betűvel jelöljük.
A hőmérsékleti gradiens tulajdonképp azt jelenti, hogy a levegő hány
fokot hűl 100m-ként.
Megállapodás szerint az inverzióban a gradiens előjele negatív, ami azt
jelenti, hogy a hőmérséklet felfelé emelkedik.
Troposzférában a gradiens átlagos értéke 0,65º/100m.
|