Sugárzásmérleg a városban

Éghajlati Enciklopédia ESPERE.
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
Éghajlati Enciklopédia ESPERE - menu
Városok éghajlata. Haladó.
Városok éghajlata: Haladó - menu

Városok éghajlata: Haladó

1. Az emberi tevékenység okozta levegõszennyezés
Az üzemanyagok elégetése az energiatermelésben és a szállításban

2. A városklíma
Sugárzásmérleg a városban

3. Savas esõ
Savas esõk eredete



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

Az éghajlati rendszerben a napsugárzás a fõ energiaforrás. A Napból kapott energia mennyiségét a légkör külsõ részén, a sugárzásra merõleges felületre, közepes Nap - Föld távolság esetén napállandónak nevezzük. A napállandó éves menetében való kis változás a Föld Nap körüli keringésétõl 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 szennyezõanyag van. Az erõsen módosított, fõleg mesterséges városi felszínnel együtt, ez a két tényezõ egy városban jelentõsen megváltoztatja a sugárzási egyenleget, a vidéki területtel összehasonlítva. A sugárzási egyenleg (nettó sugárzás) egységnyi városi felszín fölött a következõ képlettel fejezhetõ 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 elérõ direkt napsugárzás intenzitása; h - napmagasság; - a diffúz napsugárzás intenzitása

Ez - a Föld hosszúhullámú sugárzása (a felszín által a légkörbe sugárzott hõ); a légkör az Ez mintegy 96 %-t elnyeli, csak egy kis része jut ki az ûrbe, ez függ azonban a levegõ üvegházgáz és nedvességtartalmától,
Ea - a légkör hosszúhullámú sugárzása, melyet visszasugárzásnak is neveznek (a légkör által, a felszín felé kibocsátott hõ);   (Ez-Ea) - effektív sugárzásnak is nevezik; a Föld által elveszített hõ, azaz az a hõmennyiség, ami a Földtõl az ûrbe 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 felszínrõl visszavert sugárzás és a felszínre beérkezõ rövidhullámú sugárzás hányadosa. Ezt egy város fõleg a nagyon különbözõ városi felszín jellemzõi révén módosítja. Függ a felszín anyagától, színétõl és nedvességétõl, de a hóborítottság idõtartamától is. Az épület anyagainak alacsony albedója jellemzõ, összehasonlítva néhány természetes anyaggal és felszínnel, pl. 5-20%-os albedója az aszfaltnak, 10-35 %-os a betonnak, 20-35 %-os a kõnek, 10-35 %-os a cseréptetõnek 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 erdõnek 15-20 %. A víz albedója a beérkezõ sugárzás szögétõl függõen változik az egészen kicsitõl a 90 %-ig (lásd a táblázatot). Ennek következtében a városban az elnyelt sugárzás összege körülbelül 15-30%-kal magasabb, mint a vidéki területen. Sõt, a különféle mesterséges felszínek mozaikos elrendezésûek és nagy térbeli változékonyságú albedót hoznak létre, ami jelentõsen befolyásolja a városban a levegõ hõmérsékletét.

globálsugárzás (a direkt és a diffúz sugárzás összege) mennyiségét a városban 10-20 %-kal csökkenhet, a levegõszennyezettségnek és a növekvõ felhõzetnek köszönhetõen. A direkt sugárzás azonban, akár 50%-kal is csökkenhet. Ez azt jelenti, hogy a beérkezõ UV sugárzás mennyisége is csökken; ez a biológiailag aktív sugárzás, ami a légegészségügyi feltételeket javítja, például megöli a baktériumokat, amik különbözõ betegségeket okoznak. A légszennyezõ anyagok aeroszolokat képeznek, amik elnyelik a Föld hosszúhullámú kisugárzását (Ez), és azután visszasugározzák azt (Ea). A fentiekben említett tényezõk együttesen okozzák a levegõ hõmérsékletének 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
szerzõ: 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
szerzõ: Sebastian Wypych

Jelenleg Közép-Európában a városi területek sugárzási egyenlegét megváltoztatja a levegõszennyezésben történõ változás, ami a gazdasági és politikai változásoknak köszönhetõ. 1990-es években, a legtöbb volt kommunista ország gazdasági krízisen esett át, és az ipari termelés csökkenését alacsonyabb szennyezõanyag kibocsátás követte. Továbbá, új, alacsony kibocsátású technológiákat kezdtek alkalmazni számos gyárban, így tovább javították a levegõ minõségét. Az 1996-1999 közötti években, a felhõk visszaverõ képessége Közép – Európa fölött (az indirekt aeroszol hatásnak köszönhetõen) 2.8%-kal csökkent (összehasonlítva az 1985-1989-es évekkel), ezáltal durván 1.5 W/m2-rel növekvõ sugárzási fluxushoz vezetett.

Kapcsolódó oldalak:

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

Az oldalról:
Szerzõk: 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

Last modified: Friday, 29 March 2019, 1:36 PM