espere Environmental Science Published for Everyobody Round the Earth
Printer friendly version of this page
Kezdőoldal    Kapcsolatok    Sitemap    espere international    !GIFT2010!    Mi az ESPERE?   
Városok éghajlata
Alap
Haladó
1. Levegőszennyezés
2. Városok éghajlata
- Sugárzás
3. Savas eső
     
 

Városok éghajlata

Haladó

Sugárzásmérleg a városban

A Nap hatalmas mennyiségű energiát szállít a Földre. Hogyan alakul át ez az energia a városban? A sugárzási egyensúlyban a légszennyezés milyen szerepet játszik?

 

AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
AlapHaladó
 

 

Az éghajlati rendszerben a napsugárzás a fő energiaforrás. A Napból kapott energia mennyiségét a légkör külső részén, a sugárzásra merőleges felületre, közepes Nap - Föld távolság esetén napállandónak nevezzük. A napállandó éves menetében való kis változás a Föld Nap körüli keringésétől függ, amit a a Nap és a Föld közötti távolság változása okoz. Értéke 1365 és 1372 W/m2 között változik, mivel a Nap kisugárzása is változik. Azonban a földfelszín a napsugárzásnak csak egy részét kapja meg, mivel az gyengül a légkörben az abszorpció és szóródás révén.

 

A városi légkörben sok, szilárd részecskét tartalmazó szennyezőanyag van. Az erősen módosított, főleg mesterséges városi felszínnel együtt, ez a két tényező egy városban jelentősen megváltoztatja a sugárzási egyenleget, a vidéki területtel összehasonlítva. A sugárzási egyenleg (nettó sugárzás) egységnyi városi felszín fölött a következő képlettel fejezhető ki:

Q = (1-A) (I · sin h + i) + (Ez - Ea)

ahol:

Q - nettó sugárzás (sugárzási egyenlegnek is nevezik)

A - albedó (tizedekben kifejezve pl. 0.7, nem 70%); (1-A) - a felszín által elnyelt rövidhullámú sugárzás 

(I · sin h) - a vízszintes felszínt elérő direkt napsugárzás intenzitása; h - napmagasság; i - a diffúz napsugárzás intenzitása


Ez - a Föld hosszúhullámú sugárzása (a felszín által a légkörbe sugárzott hő); a légkör az Ez mintegy 96 %-t elnyeli, csak egy kis része jut ki az űrbe, ez függ azonban a levegő üvegházgáz és nedvességtartalmától,
Ea - a légkör hosszúhullámú sugárzása, melyet visszasugárzásnak is neveznek (a légkör által, a felszín felé kibocsátott hő);   (Ez-Ea) - effektív sugárzásnak is nevezik; a Föld által elveszített hő, azaz az a hőmennyiség, ami a Földtől az űrbe távozik.

Az egyenleg értéke Q lehet pozitív (azaz több energia érkezik a felszínre, mint amennyi kilép), vagy negatív (azaz több energiát veszít a felszín, mint amennyit kap).

 

Albedó (A) a felszínről visszavert sugárzás és a felszínre beérkező rövidhullámú sugárzás hányadosa. Ezt egy város főleg a nagyon különböző városi felszín jellemzői révén módosítja. Függ a felszín anyagától, színétől és nedvességétől, de a hóborítottság időtartamától is. Az épület anyagainak alacsony albedója jellemző, összehasonlítva néhány természetes anyaggal és felszínnel, pl. 5-20%-os albedója az aszfaltnak, 10-35 %-os a betonnak, 20-35 %-os a kőnek, 10-35 %-os a cseréptetőnek van; a friss hóé 75-95 %-ra növekedhet. Azonban néhány természetes felszínnek is lehet alacsony albedója, pl. a csernozjomnak (fekete talajként is ismert) 5-10 %, a lombhullató erdőnek 15-20 %. A víz albedója a beérkező sugárzás szögétől függően változik az egészen kicsitől a 90 %-ig (lásd a táblázatot). Ennek következtében a városban az elnyelt sugárzás összege körülbelül 15-30%-kal magasabb, mint a vidéki területen. Sőt, a különféle mesterséges felszínek mozaikos elrendezésűek és nagy térbeli változékonyságú albedót hoznak létre, ami jelentősen befolyásolja a városban a levegő hőmérsékletét.

 

1. Ugyanolyan nap inklináció, de különböző felszínek esetében a napsugárzás visszaverődésének és az abszorpciójának egy egyszerűsített modellje.
szerző: Sebastian Wypych, Mateusz Kaminski

A

B

2. Az albedó és a Nap inklinációja közötti függés, ugyanazon felszín fölött. A vizet példaként hoztuk fel. Figyelem: különböző felszínek esetében a függés különböző lehet.
szerző: Sebastian Wypych, Mateusz Kaminski

Nap inklinációja

10°
20°
30°
40°
50°
víz 
albedója (%)
89.6
58.6
35.0
13.6
6.2
3.5
2.5

3. A víz albedó értékeinek kapcsolata a Nap inklinációjával

 

globálsugárzás (a direkt és a diffúz sugárzás összege) mennyiségét a városban 10-20 %-kal csökkenhet, a levegőszennyezettségnek és a növekvő felhőzetnek köszönhetően. A direkt sugárzás azonban, akár 50%-kal is csökkenhet. Ez azt jelenti, hogy a beérkező UV sugárzás mennyisége is csökken; ez a biológiailag aktív sugárzás, ami a légegészségügyi feltételeket javítja, például megöli a baktériumokat, amik különböző betegségeket okoznak. A légszennyező anyagok aeroszolokat képeznek, amik elnyelik a Föld hosszúhullámú kisugárzását (Ez), és azután visszasugározzák azt (Ea). A fentiekben említett tényezők együttesen okozzák a levegő hőmérsékletének emelkedését a városokban.

 

 

 

 

 

4. A (Napból kapott) rövidhullámú sugárzási áram változásai egy városban, összehasonlítva egy vidéki területtel; például "direkt sugárzás -15%" azt jelenti, hogy egy városban a direkt sugárzás 15%-kal alacsonyabb, mint vidéki területeken
szerző: Sebastian Wypych

 

 

 

5. A hosszúhullámú sugárzási áram változásai (azaz infravörös sugárzás) egy városban, összehasonlítva vidéki területekkel; például "a légkörbe való visszasugárzás +10%" azt jelenti, hogy a sugáráram a városban 10%-kal nagyobb, mint a vidéki területeken
szerző: Sebastian Wypych

 

Jelenleg Közép-Európában a városi területek sugárzási egyenlegét megváltoztatja a levegőszennyezésben történő változás, ami a gazdasági és politikai változásoknak köszönhető. 1990-es években, a legtöbb volt kommunista ország gazdasági krízisen esett át, és az ipari termelés csökkenését alacsonyabb szennyezőanyag kibocsátás követte. Továbbá, új, alacsony kibocsátású technológiákat kezdtek alkalmazni számos gyárban, így tovább javították a levegő minőségét. Az 1996-1999 közötti években, a felhők visszaverő képessége Közép – Európa fölött (az indirekt aeroszol hatásnak köszönhetően) 2.8%-kal csökkent (összehasonlítva az 1985-1989-es évekkel), ezáltal durván 1.5 W/m2-rel növekvő sugárzási fluxushoz vezetett.

 

Kapcsolódó oldalak:

A Föld sugárzási egyensúlyáról többet itt olvashatsz:
Alsó légkör - Haladó – 2. Fejezet - Sugárzás 

 

Az oldalról:
Szerzők: Sebastian Wypych, Anita Bokwa - Jagiellonian University - Krakkó / Lengyelország
Támogató: Anna Gorol
1. Tudományos lektor: Prof. Barbara Obrebska-Starkel - Jagiellonian University - Krakkó / Lengyelország - 2003-06-20
2. Tudományos lektor: Dr. Marek Nowosad - Maria Curie-Sklodowska University - Lublin / Lengyelország - 2003-06-16
pedagógiai lektor:
utolsó módosítás: 2004-12-17
 

 top

ESPERE / ACCENT

last updated 05.04.2005 14:55:23 | © ESPERE-ENC 2003 - 2013