Zagrevanje Zemlje i atmosfer e

1. Zagrevanje Zemlje i atmosfere 6-8

2. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Pojmovi toplote i temperature Toplota je oblik energije. Može da se prima i odaje. Odavanjem i primanjem toplote menja se temperatura tela. Temperatura je fizička veličina koja opisuje toplotno stanje nekog sistema. Promenom temperature menja se unutrašnja energija tela, tj. kinetička energija njegovih molekula. Toplotni kapacitet, C [J/K] C=DQ/Dt Specifični toplotni kapacitet, tj. specifična toplota, c (Ct) [J/kg K] Zapreminski toplotni kapacitet, tj. zapreminska specifična toplota, (Cv) [J/m3 K] Ako je gustina zemljišta r=1300 kg/m3, a njegova težinska specifična toplota Ct=8,5 105 J/kg oC, koliko iznosi njegova zapreminska specifična toplota Cv?

3. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Pojmovi toplote i temperature Toplotna provodnost, lje mera sposobnosti zemljišta da provodi toplotu, a definiše se kao količina energije koja za 1 s protekne kroz osnovu stuba zemljišta površine 1 m2 i visine 1 m kada između njegovih osnova postoji temperaturna razlika od 1 oC Temperaturna provodnost, kje mera brzine kojom se temperaturni talas prostire u dublje slojeve zemljišta. Definiše se kao odnos toplotne provodnosti l i zapreminske specifične toplote Cv k= l/ Cv Najveću temperaturnu provodnost, među zemljištima ima peskovito zemljište. Dijatermnost je sposobnost sredine, vode npr., da propušta sunčeve zrake do većih dubina

4. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje površine Zemlje • Energija dospela na površinu Zemlje troši se na: • reflektovano zračenje (KT i DT) i izračivanje, • konvekciju – isparavanje i stvaranje konvektivnih struja (tj. pretvara se u mehanički rad) • provođenje toplote sa čestice na česticu • Osobine površine Zemlje koje najviše utiču na transport toplote: • zapreminska spec. toplota • provodljivost toplote i temperature • dijatermnost • Zapreminska specifična toplota vode je velika a vazduha mala. Sadržaj vazduha (rastresitost) i vode (vlažnost) u zemljištu utiču na njegovu specifičnu toplotu. • Toplotna provodnost se povećava sa povećanjem vlažnosti. Ako se vlažnost peska poveća samo za 20% koeficijent toplotne provodnosti se poveća 10 puta.

5. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna • Iznos apsorbovanog zračenja i zagrevanje kopna provođenjem (prenošenjem energije sa čestice na česticu) zavisi od njegovih fizičkih karakteristika. • Boja i hrapavost površine • Odsustvo dijatermije (dovodi do intenzivnog zagrevanja površinskog sloja zemljišta) • Manji gubitak energije (u odnosu na vodene površine) u vidu latentne toplote • Mala specifična toplota uzrokuje brzo zagrevanje i hlađenje • Vlažno zemljište bolje provodi toplotu od suvog zemljišta. Vlažnost zemljišta utiče i na protivzračenje atmosfere koje je veće iznad vlažnog nego iznad suvog zemljišta • Za izračunavanje bilansa toplote u površinskom sloju kopna potrebno je poznavati i dubinu do koje se oseća godišnje kolebanje temperature, srednje mesečne temperature posmatranog sloja u najtoplijem i najhladnijem mesecu i specifičnu toplotu sloja.

6. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna – dnevni hod temperature kopna • Zavisi od bilansa KT zračenja i efektivnog izračivanja. Kada je KT zračenje veće od efektivnog izračivanja temperatura zemljišta raste, a u suprotnom opada. Maksimum u dnevnom hodu temperature kopna se javlja oko 13 časova, a minimum u vreme izlaska Sunca. Dnevni hod KT zračenja (ABC), efektivnog izračivanja (DEF) i temperature zemljišta (MNR)

7. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna – dnevni hod temperature kopna Vreme postizanja maksimalne temperature na različitim dubinama je različito i svaki sloj kasni u odnosu na prethodni gledajući od površine zemljišta. Zbog male toplotne provodljivosti kopna uticaj provođenja toplote tokom dana oseti se samo do neke dubine. Ona obično iznosi oko 1m. Zimi je ta dubina manja a leti veća. Danju temperatura zemljišta opada sa dubinom, a noću raste. Dnevni hod temperature zemljišta

8. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna – dnevni hod temperature kopna Zbog različite dužine trajanja dana i intenziteta KT zračenja i efektivnog izračivanja tokom godine (sezonske promene) dnevni hodovi temperature se razlikuju. • Leti: • temperatura pri zalasku je viša od temp zemljišta pri izlasku Sunca; • dnevni deo temp krive je izrazitiji i duži a noćni kraći i strmiji • Zimi – obrnuto • Uzrok: akumulacija toplote u zemljištu tokom dana Dnevni hod temperature površinskog sloja zemljišta

9. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna – dnevnokolebanje temperature kopna • Temperatura zemljišta se meri geotermometrima. • Geotermoizoplete su linije koje povezuju tačke sa istom temperaturom zemljišta. • Dnevna amplituda temperature zemljišta • razlika između najviše i najniže temperature u toku dana; • zavisi od • geografske širine (manje kolebanje na manjoj g.š.), • godišnjeg doba (veće je leti), • fizičkih osobina zemljišta (ako je toplotna provodnost veća manje je kolebanje temperature) i • oblačnosti (manje je kada je oblačno) • pokrivača (amplituda je manja ako postoji biljni pokrivač) • Dubina do koje se oseti dnevno kolebanje temperature zemljišta obično iznosi 1 m.

10. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Zagrevanje kopna – godišnji hod temperature kopna Posle prolećne ravnodnevnice počinje nagomilavanje toplote u površinskom sloju zemljišta koja dovodi do sistematskog porasta temperture. Minimum u godišnjem hodu temperature kopna se javlja u januaru, 5 sedmica posle zimskog solsticijuma, a maksimum se javlja u julu 5 sedmica posle letnjeg solsticijuma Ako je poznata dubina kolebanja temperature zemljišta u dnevnom hodu onda se ova dubina u godišnjem hodu može odrediti na osnovu relacije Primer: Ako je dubina kolebanja temperature u toku dana 1 m, kolika je dubina kolebanja temperature tokom godine? Od dubine na kojoj se ne oseća promena temperature zemljišta sa dubinom u godišnjem hodu, temperatura sa dubinom stalno raste. U našim krajevima to je oko 15 m.

11. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Dnevni hod temperature zemljišta Godišnji hod temperture zemljišta

12. Zagrevanje Zemlje i atmosfere Merenje i obrada temperature zemljišta (Praktikum iz meteorologije: G III i G XI) Princip rada termometra Geotermometri i otporni termometri Izračunavanje srednje dnevne temperature i kolebanja temperature zemljišta Analitički izraz za godišnji hod temperture zemljišta na nekoj dubini može da se odredi korišćenjem tehnika Furije analize na osnovu srednjih mesečnih temperatura zemljišta