Energía radiante, vías, y los balances de energía

Presentación del tema: "Energía radiante, vías, y los balances de energía"— Transcripción de la presentación:

1 Energía radiante, vías, y los balances de energía
REVISIÓN: -ENERGÍA RADIANTE y ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO -RADIACIÓN SOLAR ATENUACIÓN (es decir, debilitamiento) EN LA ATMÓSFERA II. RADIACIÓN TERRESTRE III. PRESUPUESTO Y BALANCE ENERGÉTICO

2 La Radiaciã³n  Proceso en que la energía se emite a través de un cuerpo; generalmente, es el flujo de energía radiante del cuerpo en algún tipo de ondas

3 } Onda corta Mayoría de Insolación En la zona visible (47%) y
Infrarrojos (45%) Las longitudes; también algunos UV Onda larga

4 Calcular la radiación solar recibida en la localidad.

5 RADIACIÓN SOLAR Constante Solar es la insolación promedio recibido en el thermopause cuando la tierra se encuentra en su distancia media al Sol Constante solar y es igual a W/m 2 ; o 2 calorías/cm 2 /min o 2 langleys/min El perihelio 3 De Enero Afelio 4 De Julio Km Mi Km Mi VISIÓN OBLICUA REVOLUCIÓN (Peri=cerca) (Helios=sun) (Ap=lejos de)

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7 CALCULAR LA RADIACIÓN SOLAR
J = J o pecado(h) J = radiación solar para una ubicación determinada Jo = constante solar (2 langleys/min) (1 Langley = 1 calorías/cm 2 ) H = sine de altitud ángulo (ángulo de incidencia)

8 J = J o pecado(h) EJEMPLO Ubicación: Memphis, TN (35,5 ˚N)
Fecha: 22 de diciembre Altitud ángulo = 90° - (35.5° + 23,5 °) Altitud ángulo = 31° J = J o pecado(h) J = 2 langleys/min (pecado 31˚) J = 2 ly/min (0,52 ) J = 1,030 langleys por minuto (ly/min)

9 EJEMPLO Ubicación: Memphis, TN (35,5 ˚N) Fecha: 21 de junio Altitud ángulo = 90° - (35.5° °) Altitud ángulo = 78° J = 2 ly/min (pecado 78˚) J = 2 ly/min (0,98 ) J = 1,956 langleys por minuto (ly/min)

10 ¿Cuál es la diferencia entre Memphis Invierno y verano insolación?
Invierno = 1,030 ly/min (ca. 1 Cal/cm 2 /min) Verano = 1,956 ly/min (ca. 2 Cal/cm 2 /min) Invierno iluminación es sólo el 53% de la radiación solar recibida durante el verano (dividir más pequeñas, de mayor).

11 ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR EN LA ATMÓSFERA
Absorción Reflexión C. Dispersión

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13 Absorción  La habilidad de un objeto de asimilar energía a partir de las olas que golpean Cuando las ondas de energía  golpee un objeto y son absorbidos, la temperatura de la superficie de absorción es mayor

14 Absorción en atmósfera
Asimilación y conversión de radiante Energía de una forma a otra. Calor : la energía resultante del aumento De la temperatura ( temp. es una medida de kinetic/energía vibracional) Cambio en la longitud de onda corta  largo

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16 Reflexión  La capacidad de un objeto para repeler las olas sin alterar el objeto o las ondas  Es decir, se delimitan las olas de cambios en la dirección general de la que proceden Albedo  : mide la cantidad de radiación reflejada por una superficie

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18 Reflexión o albedo ** Por ciento de radiación solar reflejada desde un
Superficie *** Inversamente una medida de energía disponibles De absorción

19 El color más ligero es el mayor es la reflexión y el mayor albedo...
Color oscuro absorbe más radiación solar y por lo tanto tiene menos albedo. Ex., hormigón frente al asfalto (creo que de los que irradia la mayor parte de la energía por la noche)

20 Llegar a menor Insolación ángulos tiene mayor reflectividad o albedo.
Insolación llegar a altos ángulos es más probable que sea absorbida y por lo tanto tiene menos albedo. Ex., el agua albedos rango entre 10-60%

21 Albedo Enero   bajo alto

22 Aumentar las superficies suaves  albedo
Reducir las superficies irregulares  albedo Ex., césped, en comparación con las tierras o bosques

23 Albedo de la superficie
Venus % Tierra % Luna % Nieve % Arena % ( color? /húmedo?) Agua % -60% (rangos) Hierba un 20-30% Los cultivos % Bosque % Entre el 5 y el 10% Asfalto Hormigón % Las zonas urbanas %

24 Reflexión frente a Dispersión
Puede ser luz reflejada de una superficie en un par de maneras diferentes: Reflexión especular : reflexión en la dirección de luz entrante como una viga de igual intensidad Ex., el espejo Reflexión difusa : haz se refleja de un objeto como un gran número de los más débiles rayos en diferentes direcciones Ex., nieve fresca La gran mayoría de las superficies naturales son difusas en lugar de reflectores especulares.

25 Son sombras completamente a oscuras?
¿Por qué no? La radiación directa y difusa ¿Cuál sería su sombra como si viviera en la Luna?

26 Dispersión/reflexión difusa
 Cuando pequeñas partículas y moléculas de gas en el aire desviar o romper un haz de radiación en muchos más débiles rayos y redirigir estos las ondas de luz en múltiples direcciones  Implica un cambio de dirección, pero no en la longitud de onda del haz de luz *** Iluminación es desviada por el polvo, la contaminación, el hielo, las nubes, el vapor de agua

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29 1. Si la superficie absorbe radiación solar y
Una radiación difusa se produce. B. La refracción se produce C. su temperatura se ve afectado D. Su temperatura disminuye E El aumento de la temperatura

30 El cielo es azul porque A) el albedo de la Tierra es tal que la luz azul se absorbe más de otras longitudes B) la atmósfera de la Tierra sólo permite introducir luz azul C) la atmósfera dispersa luz azul más que cualquier otra onda visibles D) la superficie de la Tierra es ¾ agua y el color azul de este agua se refleja

31 Dispersión de Rayleigh
¿POR QUÉ ES AZUL EL CIELO? Y ¿POR QUÉ LA TIERRA AZUL DESDE EL ESPACIO? Dispersión de Rayleigh Longitudes de ondas más cortas = > dispersión Longitudes de ondas más largas = < dispersión * Mayor concentración de luz visible en el azul y el violeta ** Longitudes de onda de la luz dispersada por las moléculas del gas *** Blue longitudes de onda son 10 veces más probabilidades de De rojo se dispersa las longitudes de onda. La radiación es dispersada hacia adelante y hacia atrás.

32 ¿POR QUÉ EL ROJO ATARDECER?
Ángulo Bajo (oblicuos) rayos de Experiencia insolación más Ángulo de dispersión directa Dejando los rayos rojos y naranja Las longitudes de onda.

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35 La transmisión La capacidad de un medio para permitir que los rayos que pasan a través de él. Variación Roca o suelo  no permite que la luz solar penetre a través de  Agua permite una considerable transmisión de luz solar Algunos la transmisión depende de la longitud de onda de los rayos del sol. Ex. Automóvil, efecto invernadero

36 La transmisión Algunos la transmisión depende de la longitud de onda de los rayos del sol. Automóviles Ex.

37 Gases de Efecto Invernadero : ¿Qué longitudes de onda se transmite lo que se absorben longitudes?

38 Efecto Invernadero Nube obliga a
Albedo obligando a Vs. Efecto Invernadero Nube obliga a

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40 Albedo-Forcing El Monte Pinatubo (Filipinas), 1991; megatones de dióxido de azufre; refrigeración medio temporal de 0,9 grados F

41 Refracción La flexión de las ondas electromagnéticas que se produce cuando entra en la atmósfera solar u otro medio. Cambio de velocidad. Prismas, arco iris, los espejismos (capas de aire a diferentes temperaturas)

42 Prisma refracta la luz pasa a través de diferentes longitudes flexión a diferentes ángulos. Por tanto, el haz de luz se separa en su espectro del componente.

43 Gotas de lluvia.

44 Tipos de las transferencias de energía
Nonradiative (físico/movimiento mecánico; requiere un medio) Forzamiento radiativo

45 Conducción Def. Molécula a molécula transferencia de energía en forma de calor (sin cambios en las posiciones relativas de las moléculas) * Se produce colisión molecular a través. ** Permite la transferencia de calor entre las diferentes partes que componen un cuerpo fijo o diferentes objetos que están en contacto con

46 Conducción Flujo de calor a través de la materia las transferencias a diferentes tipos en función de la conductividad de un material. * Ni la superficie terrestre ni su atmósfera son buenos conductores. ** La tierra lleva lentamente hacia abajo; conducta más fácilmente a la parte más baja de la atmósfera, desde la parte superior de la tierra

47 Convección * Calentamiento desigual proceso juegos en movimiento
Def. Un proceso por el cual el calor se transfiere de un punto a otro por movimiento corporal de un líquido o un gas. Las moléculas están desplazadas. Movimiento vertical. * Calentamiento desigual proceso juegos en movimiento ** Parte térmica se eleva en el sentido de bajar la presión.

48 Convección * Circulación oceánica y atmosférica
** Movimientos de masa aérea & sistemas meteorológicos *** Tectónica de placas

49 Conducción y Convección

50 Advección Def. Proceso mediante el cual se transfiere calor lateralmente en la atmósfera por vientos horizontales * Calidez y frescura son, por lo tanto, cambia de un lugar a otro por masas de aire mueve horizontalmente.

51 Advección * Movimiento horizontal de los vientos de tierra a mar y volver ** Niebla que se forma (a través de un lago, por ejemplo) y se desplaza a otra área

52 Calor Sensible Energía Térmica fluye desde un objeto caliente a un enfriador objeto ( *** a través del proceso de convección o conducción) Sentimos los efectos de la transferencia de energía de un objeto a otro. Ex., nadar en un lago frío

53 Calor Latente DEF. El calor necesario para cambiar la fase de una sustancia (es decir, su estado como un sólido, un líquido o gas) Todos los procesos físicos requieren de energía. Por lo tanto se deben suministrar energía a cambio de un líquido en un gas o un sólido a líquido.

54 Calor latente de fusión
Energía necesaria (o la energía que debe ser suministrado) para descongelar Energía cinética se utiliza para romper los enlaces; transferencia de energía baja energía de las moléculas restantes (de la energía-dador)

55 Calor latente de evaporación
Energía necesaria (o la energía que debe ser suministrado) a cambio de un líquido a gas Lleva 7 veces y media más energía para evaporar un kilogramo de agua líquida que a derretir la misma cantidad de hielo Exs. Seco vs. pavimento húmedo en verano; ¿por qué el sudor que te calmes?

56 Intercambio de calor latente

57 Calor Latente Condensación - molécula de gas disminuye lo suficiente como para realizar el vínculo con otras moléculas de ese líquido. Aumentar la energía de las moléculas del aire, sube la temperatura del aire *** La condensación es un proceso de calentamiento de aire

58 ¿Cuáles son las consecuencias del calor latente
Cambio de liberación de energía? Desde el sólido -> líquido? De gas líquido ? De gas -> líquido?

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60 Energía liberada a través de la condensación:
• El huracán produce 2.1 x cm 3 /día Lluvia ( 1 cm cúbicos de lluvia pesa 1 mm) • Esta amt lluvia = 5,2 x julios/día o 6.0 X Vatios. • Equivalente a 200x todo el mundo eléctrico Capacidad de generación

61 - Déficit de energía + Excedente de energía Déficit de energía -

62 Balance de radiación atmosférico terrestre
Radiación Neta Presupuesto

63 = Insolación cantidad entrando en ambiente =
Cantidad de radiación y atmósfera. (Equilibrio) Lapso de tiempo ( ¿por qué? ). AMBIENTE!!!! Energía 100% = Onda larga Onda corta

64 Radiación Neta ecuación
Red = R + SW + software LW LW SW = onda solar entrante SW = reflexión o albedo LW = onda larga radiación infrarroja reflejada o reemitido desde la atmósfera LW = onda larga radiación infrarroja De la superficie

65 Radiaciones de Onda Corta Presupuesto: Camino a la superficie
Absorción (en atmos.) = 24% ( 21% la atmósfera nubes, polvo y gases; 3% ozono estratosférico) Reflexión (albedo) = 31% (21 % nubes, atmósfera 7% 3% las superficies terrestres y oceánicas) La transmisión = 45% ** insolación en la superficie de la Tierra como directo o radiación difusa

66 Tenga en cuenta que el % son un poco diferentes en esta diapositiva…memo rizar el % de la diapositiva antes de que éste!

67 Presupuesto de Radiación Onda Larga: Camino al espacio
Recuerde que el 69% de la energía absorbida (atmósfera de 24 %; superficie de 45%). Así, el 69% se irradia como rayos infrarrojos. * 21% radiación atmosférica de calefacción ** 45% radiación de recalentamiento de la superficie *** 3% de las emisiones de ozono

68 Si se considera por separado, ni la atmósfera de la Tierra o si su superficie tienen un equilibrado balance de radiación, ¿dónde está el déficit? ¿Dónde está el superávit? Onda corta Onda larga

69 Matador, el sur de Saskatchewan (51 grados Norte) el 30 de Julio, 1971
875 = 700 (+) = 200 ( - ) = 500 (+)

70 Presupuesto de energía por la latitud
Entre trópicos: predominan los excedentes energéticos; ¿Por qué? Regiones polares: déficit energético dominan; ¿Por qué? Ca. 34 Grados de latitud existe un equilibrio entre las ganancias y las pérdidas de la Tierra-sistema atmos

71 ¿Qué mecanismos pasar calor Energía en todo el mundo?
1) Circulación Oceánica trae agua caliente A latitudinal, cruce Los límites - Transferencia de calor sensible 2) Circulación lleva masa de aire húmedo y cálido Aire a- Transferencia de calor latente

72 Onda larga Radiación, abril de 1985
¿El área de mayor radiación onda corresponden con el ecuador?

73 ¿Cómo es la atmósfera calienta? Es nuestra atmósfera "estable"?

74 Patrones de radiación diaria
Tiempo más caluroso de día? No en el momento de máxima insolación, pero en el momento cuando un máximo de radiación solar es absorbida y reradiated en la atmósfera de la tierra. Si la ubicación trazado por este gráfico es de 35 N, 90 W, en qué día, este punto es el más alto?

75 Ruptura de radiación en la superficie
1. Transferencia de calor latente (dominante los gastos de toda la Tierra R, en especial sobre el agua) 2. Transferencia de calor sensible (convección y conducción) 3. Suelo calefacción y refrigeración ** Ver ejemplos en las páginas

76 Calor Latente Evaporación  energía almacenada como calor latente
Condensación  calor latente energía liberada ¿Dónde se mueven durante la energía transferencia de calor latente?

77 Calor latente en el mundo de Evaportation (LE)
*** Los gastos anuales de energía como calor latente en W/m 2

78 Transferencia de Calor Sensible
*** Los gastos anuales de energía como calor sensible en W/m 2

79 Urbano = desierto? ** Creo que las concentraciones de calor sensible

80 Isla de calor urbana Imagen infrarroja de Sacramento, CA el 29 de junio a la 1 p.m. Blanco y rojo = relativamente calientes sitios Verde y azul = relativamente frío sitios

81 ** Consulte la Tabla 4-1 en pág. 105 en Geosistemas

82 BALANCE DE RADIACIÓN