1 / 41

College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007

College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007. Onderwerpen Temperatuur Broeikaseffect Versterkt broeikas effect. Boek Andrews, Hoofdstukken en onderwerpen Hfdst 1 Hfdst 2: 2.1, 2.2, 2.3, 2.5 Hfdst 4 Hdfst 5: 5.1,5.3, 5.4, 5.5, Hfdst 6: 6.5, 6.6, 6.7 Hand-outs Sommen

uyen
Télécharger la présentation

College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. College Fysica van de Atmosfeer200716 februari 2007

  2. Onderwerpen Temperatuur Broeikaseffect Versterkt broeikas effect

  3. Boek Andrews, Hoofdstukken en onderwerpen Hfdst 1 Hfdst 2: 2.1, 2.2, 2.3, 2.5 Hfdst 4 Hdfst 5: 5.1,5.3, 5.4, 5.5, Hfdst 6: 6.5, 6.6, 6.7 Hand-outs Sommen Tentamen, mondeling op afspraak h.kelder@tue.nl

  4. Temperatuurverloop in adiabatische atmosfeer Pakketje lucht, q = hoeveelheid warmte Eerste wet thermodynamica: dq = cvdT + pdV adiabatisch: dq = 0 pV=RT/M pdV + Vdp = RdT/M = (cp – cv )dT cpdT + pdV = dq = 0 dp = - rgdz dT/dz = - g/cp = - Gd cp = 1005 Jkg-1K-1 Gd = 10 K/km droge adiabaat

  5. Troposfeer: T = T0 - Gz, T = T0 - Gz = 0 z 30 kilometer hoogte Tot 1875 idee dat nulpunt temperatuur bereikt wordt bij 30 km hoogte

  6. Temperatuur meting door ballonvaarders, 1875 - 1904, troposfeer en stratosfeer 1913, detectie van stratosferische ozon

  7. Stralingsbalans Aarde Inkomende zonnestraling 342 Wm-2 Gereflecteerde zonnestraling 102 Wm-2 (circa 30%) Uitgaande infraroodstraling 240 Wm-2

  8. Temperatuur van de aarde/atmosfeer Evenwichtstemperatuur : Inkomende straling gelijk aan uitstraling Inkomende straling Zonnestraling, flux aan aardoppervlak Fs = 1370 Wm-2 A = albedo, voor de aarde A  0.30 Netto zonnestraling pa2( 1- A ) Fs a = straal aarde

  9. Uitgaande infrarode straling zwart lichaam B = T4,  Stefan-Boltzmann constante Totale uitgaande straling: 4 a2 T4 Evenwichtstemperatuur, equivalente zwarte lichaamstemperatuur Te 4Te 4 = ( 1- A ) Fs Te = 255 K aarde zonder atmosfeer(- 18 0C) Mondiaal gemiddelde temperatuur van aarde met atmosfeer Ts = 288 K Verschil 33 K door atmosfeer

  10. Het broeikaseffect • Zonnestraling warmt aarde op • Aarde koelt af door infrarode uitstraling • Broeikasgassen absorberen infrarode straling • Temperatuur daardoor +15C i.p.v. -18C

  11. Eenvoudig model broeikaseffect Dunne atmosfeer, uniforme temperatuur Ta Atmosfeer absorbeert deel van zonnestraling en van warmtestraling en laat deel door, transmissiefactoren ts en tt resp. Bovenkant atmosfeer F0 = ¼( 1-A) Fs 240 Wm-2 1/4 =  a2/4 a2 cirkel/bol Een deel tsF0 bereikt grond

  12. Evenwicht Bovenkant atmosfeer F0 = Fa + ttFg Aardoppervlak Fg = Fa + ts F0 Fg = F0(1 + ts)/(1+ tt) = sTg4 Transparante atmosfeer t s = tt = 1, Fg = F0, Ts = 255 K

  13. Grond emitteert als zwart lichaam, flux Fg = sTg4 Een deel ttFg bereikt top atmosfeer Atmosfeer emitteert Fa = ( 1-tt)sTa4 naar boven en naar onderen

  14. Absorberende atmosfeer ts = 0.9 (sterke transmissie zonlicht) tt = 0.2 (sterke absorptie warmte straling) Fg = F0(1 + ts)/(1+ tt) Fg = 1.6 Fo Tg = 1.6 ¼ x 255 = 286 K 288 K, gemiddelde temperatuur Uitgaande flux Fa = ( 1- tt)sT4 = F0 ( 1- tstt)/( 1+ tt) Ta = 245 K, temperatuur midden troposfeer, 43 K minder dan aan aardoppervlak, afname 7 K/km

  15. Versterkt broeikaseffect: • Verandering absorptie zonnestraling s • Verandering absorptie warmtestraling t • Verandering in albedo A • sTg4 = 1/4(1-A)Fs(1 + ts)/(1+ tt) • Tg/Tg=1/4 (s / (1 + s) - t / (1 + t) – A/(1-A)) • Kleinere transmissie zonnestraling  koeling • Grotere transmissie warmte  koeling • Grotere albedo  koeling

  16. Geen albedo verandering dan Tg = 1/4(ts / (1 + ts ) - tt / (1 + tt )) Tg Meer CO2 , meer absorptie  opwarming troposfeer Stel alleen albedo verandering Tg /Tg = 1/4 A/( 1-A) Albedo 0.30 naar 0.31 1 K koeling ! Albedo: landoppervlak, bewolking, aerosolen

  17. Stralingsforcering  F, maat klimaatverandering Verschil netto stralingsbudget ter hoogte tropopauze door verandering in distributie stralingsactief gas of stof Koppeling stralingsforcering aan temperatuur Evenwicht Fs =FT (s = solar, T = terrestrial) (Fs -FT) = F Tg =  F  klimaatgevoeligheidsfactor F in Wm-2 , l inK/Wm-2

  18. Schatting temperatuurverandering Tg= F = (Fs – FT) =  Fs/ Tg -  FT /  Tg-1 Fs = F( 1- A) /4, F = 1370 Wm-2 FT =  Tg4  emissiviteit atmosfeer = 4 Tg3-1 = Tg/4 FT = Tg/ F(1-A) = 0.3 K/Wm-2

  19. Verdubbeling CO2 , F = 4.6 Wm-2 en  Tg = 1.4 K Numerieke klimaatmodellen tussen 0.3 en 1.1 K /Wm-2 F = 4.6 Wm-2, 1.4 K <  Tg< 5 K verschil in beschrijvingen processen en terugkoppelingen in modellen voorbeeld hydrologische cyclus, wolken

  20. Stralingsforcering  F, maat klimaatverandering

  21. IPCC 2007 Stralingsforcering

  22. Versterkt broeikas effect

  23. Energiebalans Klimaatsysteem

  24. Hoe verandert het klimaat door de mens ?

  25. Broeikasgas-concentraties nemen toe • Natuurlijk CO2 verhoogt temperatuur met 12°C • Mensheid heeft concentratie CO2 met 35% verhoogd; al decennia hoger dan laatste 400.000 jaar

  26. (on)Zekerheden • Zeker • Broeikaseffect • Menselijke invloed hoeveelheid broeikasgassen • Temperatuurgegevens vanaf 1856 • Respons aarde (gletsjers, groeiseizoen etc.) • Redelijk zeker • Belangrijke klimaatinvloeden laatste eeuwen • Temperatuurgegevens vanaf 1000 • Onzeker • Terugkoppelingen (wolken, ijs, oceaan, • atmosfeersamenstelling, biosfeer etc.) • Aerosolen • Emissiescenario’s • Kwaliteit modelprognoses (regionaal detail)

  27. Emission scenarios (SRES) CO2 N2O CH4 SO2

  28. De hockeystick…

  29. Temperatuurprojecties IPCC 2007

  30. Actuele stand wetenschappelijke kennis • Menselijke invloed op klimaat aangetoond • Vanaf 1950 overheerst de menselijke invloed • de natuurlijke factoren (zon, vulkanen, El Niño) • Ook effecten als: zeespiegelstijging, toename neerslag+extremen, smeltende gletsjers, dooi permafrost, verlenging groeiseizoen • Mondiale ontwikkeling voelbaar in Nederland

  31. Temperatuurtrend 1856-2002 wereldgemiddeld

  32. Natuurlijke klimaatfactoren

  33. Menselijke invloed op klimaat

  34. Temperatuur De Bilt en mondiaal

  35. Temperatuurtrend in Nederland wordt bepaald door mondiale trend en windfactor De toestand van het klimaat in Nederland 2003, KNMI

  36. Mondiale klimaat projecties voor de 21e eeuw • Gebaseerd op beschikbare gekoppelde fysische oceaan-atmosfeer-land modellen • Validatie met klimaat 20e eeuw • Onzekerheden: • Verschillen tussen de klimaatmodellen • De spreiding in scenario’s van broeikasgassen en aërosolen

  37. Temperatuur +1 tot +6 C Winterneerslag +6 tot +25% Hevigheid winterneerslag +10 tot +40% Kans op extreme neerslag 2 tot 10 keer zo groot Kans op zomerverdroging neemt toe Rivierafvoeren hoog/laag in winter/zomer Zeespiegelstijging + 20 tot +110 cm Nederland in de 21e eeuw: warmer en natter

  38. Kansverdeling augustus-temperaturen 1951-1980 2051-2080 1/10 jaar warm extreem gemiddelde Kansverdeling schuift op naar warmere temperaturen en verbreedt

  39. Toekomstige zomers in Nederland • Diverse klimaatmodellen tonen aanzienlijke veranderingen in de extremen (kansverdelingen veranderen van vorm) • Toename extreem hete zomers door uitdroging bodem en verandering van circulatiepatronen • Ook toename van “normale” zomers met lokaal extreme neerslag • Afname van koele zomers • De gemiddelde zomertemperatuur stijgt

  40. De zomers van 2002, 2003 en 2004 en het versterkte broeikaseffect • Een individuele weergebeurtenis kan nooit regelrecht toegeschreven worden aan het broeikaseffect. • Het enige wat het broeikaseffect doet, is het veranderen van de kans op zulke gebeurtenissen. • Wanneer die in de loop van de tijd merkbaar veranderen, dan kan dit wel in verband gebracht worden met het broeikaseffect. • Door de inherente zeldzaamheid van extreme gebeurtenissen kan het echter wel een tijd duren voordat met zekerheid hierover uitspraken gedaan kunnen worden.

  41. Samenvatting • Menselijke invloed op klimaat aangetoond • Klimaatverandering wordt voelbaar, ook in Nederland • Wereldtemperatuur stijgt met 1,4 tot 5,8 graden in 2100 • Zeespiegel stijgt met 9 tot 88 cm in 2100 • Neerslag neemt toe met 2% per graad opwarming • Nederlandse klimaat 21e eeuw: warmer en natter en het klimaat “verruwt” • Stabilisatie van CO2 concentratie en daarmee opwarming op niveau van 2 graden hoger vergt CO2 emissiereductie van 60-80%.

More Related