Természeti jelenségek fizikája 2010.10.14. Természeti...

Mikrometeorolgia

Pogny Andrea

Termszeti jelensgek fizikja 2010.10.14.

MikrometeorolgiaTermszeti jelensgek fizikja

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k A mikrometeorolgia trgya


kis lptk folyamatok (

Mik

roem

teor

olg

iaim

sze

rek

A lgkri hatrrteg


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

elhanyagol-hat

viszkzus rteg

0,01 m

llandfluxus

turbulens rteg

20 m

fontosvltozfluxus

turbulensEkman-rteg

1000 m

Stabilits szerepe

Anyag- s energia kicserlds

Elnevezs Magassg

diffzilaminris rteg

0,001 m

turbulens+ diffzi

A troposzfra als rsze, kb. 1 km magassgig, ahol a felszn hatsa egy napon bell rvnyesl

dinamikus alrteg

1 m

Mik

roem

teor

olg

iaim

sze

rek

Dimenzimentes szmok


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

viszkzus rteg

0,01 m

turbulens rteg

20 m

Ekman-rteg

1000 m

Elnevezs Magassg

laminris rteg

0,001 m

dinamikus alrteg

1 m

lgRo lgEu lgRe lgRi

Rossby-szm: forgats (Coriolis-er) hatsaEuler-szm: nyomsi gradiens hatsaReynolds-szm: viszkozits szerepeRichardson-szm: helyzeti/mozgsi energia (rtegzds szerepe)

0

>0

>0 >0

>0

>8

7-8

>0

~0

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek Turbulencia

a lgkrihatrrtegben

Turbulens spektrum

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k ramls (szl) a lgkri hatrrtegben


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Az ramls falhoz (=fldfelszn) kzeli turbulens ramlsknt rhat le.

Turbulens folyamatok lersa: Reynolds-fle tlagols

xx'

:' :

x x x

xx

= +

tlagos rtk

fluktuci, az tlagtl val pillanatnyi eltrs(a fluktucik tlaga 0)

rvnyek hatsa: fggleges irny lgmozgsa fggleges szlsebessg tlaga 0

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k ramls (szl) a lgkri hatrrtegben


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

u

z

w>0

u

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k A logaritmikus sebessgprofil


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

u

z

z0*( ) ln konstansuu z z

= +

2

( ) z uu z

=

*

0

( ) lnu zu zz

=

viszkzus rteg (lineris sebessgprofil)

turbulens rteg (logaritmikus sebessgprofil)

Az sszefggs lgkri hatrrteg als 10%-ban rvnyes (kb. 100m-es magassgig)Nagyobb magassgban figyelembe kell venni a hatrrteg feletti lgrtegek ramlst s a Fld forgst is.

A hmrsklet, szennyezanyagok koncentrcija ugyangy logaritmikusan vltozik a magassggal.

De: a logaritmikus profil csak idelis krlmnyek kztt alakul ki

: a mikrometeorolgibanelterjedten hasznlt paramter: a leveg kinematikai viszkozitsa

* ' 'u u w=

: Krmn-konstans, rtke 0,4

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k A lgkri stabilits hatsa


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

stabilislabilis

p

H

cQ

Tg

uL

=

3 L>0 stabilis

L=0 semleges rtegzds

L

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k A felszn egyenetlensgeinek hatsa


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

z0 rdessgi paramterd nullszint eltolds

u

z

z0d

*

0

( ) lnu zu zz

=

z0 ~ 0,1 tereptrgyak jellemz magassga

d ~ 0,5-0,8 tereptrgyak magassgafgg a nvnyzet srsgtl, szlsebessgtl

0

( ) lnu z d z du zz d L

= +

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k A felszn heterogenitsnak hatsa


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

szl

u

lnz

u

lnzdurva felszn

sima felszn

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Szennyezanyagok fluxusnak mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Krnyezetvdelmi szempontbl nem csak a szennyezanyagok koncentrcija, hanem azoknak a lgkr s a fldfelszn (pl. talaj, nvnyzet) kztti kicserldse, azaz fluxusa is jelents

A szennyezanyagok fluxusnak nagy terleteken trtn meghatrozsa (pl. mtrgyzott mezgazdasgi terlet ammniakibocstsa, zon lepedse egy terleten) mikrometeorolgia mdszerekkel lehetsges

A mikrometeorolgiai mrsek helyszne:

A fluxusmrsimdszerek csak klnbz felttelek mellett alkalmazhatk, ezrt fontos a mrsek helynek gondos megvlasztsa

nhny 100m

1-2m

homogn, sk terlet =fetch(meddig lt el a mrmszer)

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Szennyezanyagok fluxusnak mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Krnyezetvdelmi szempontbl nem csak a szennyezanyagok koncentrcija, hanem azoknak a lgkr s a fldfelszn (pl. talaj, nvnyzet) kztti kicserldse, azaz fluxusa is jelents

A szennyezanyagok fluxusnak nagy terleteken trtn meghatrozsa (pl. mtrgyzott mezgazdasgi terlet ammniakibocstsa, zon lepedse egy terleten) mikrometeorolgia mdszerekkel lehetsges

Nyomanyagok kicserldsnek mrsre alkalmas mikrometeorolgiaimrsi mdszerek:

Eddy kovarancia Eddy akkumulci Gradiens mdszer Kamrs mdszer

zxDxwF turb

== ''

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Eddy kovariancia mdszer


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

, ,

, ,

, ,

, ,

p

H p

E

F u w

Q c T w

Q q w

F c w

=

=

=

=

A fluxus a fggleges szlsebessg s a mrni kvnt mennyisg kovariancijbl szmthat ki.

impulzus

rzkelhet h

ltens h

szennyezanyag

Elnyk:-egyszer, megbzhat elmletHtrnyok:-sok korrekci szksges (pl. fluktuci mrsi hiba megklnbztetse, fggleges irny)-a megfelelen gyors mrmszer nem mindig ll rendelkezsre

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Gradiens mdszer


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Koncentrciprofil mrse s a turbulens diffzis egytthat becslse.

p

H p

uF Dz

TQ c Dz

cF Dz

=

=

=

impulzus

rzkelhet h

szennyezanyag

Elnyk:-nem kell gyors mrmszerHtrnyok:-a fggleges homogenits is felttel-D emprirkus paramter

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Eddy akkumulcis mdszer


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

c+ nagyobb koncentrci

c- kisebb koncentrci

Mintavtel a fggleges szlsebessg irnytl fggen kt tartlyba, fluxusszmts a kt tartlyban mrt koncentrciklnbsgbl.

( )+ = ccbF wb: emprirkus paramterw: a fggleges szlsebessg szrsa a turbulencia mrtkt jellemzi

Elnyk:-nem kell gyors mrmszer-nem felttel a fggleges homogenitsHtrnyok:-b empirirkus paramter

pl. kibocsts esetn

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k Kamrs mdszer


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

A talaj gzkibocstsnak mrseHa lefedjk a talajt, a talaj ltal kibocstott anyagok feldsulnak a fedl alatt

Automata vagy manulis kamrk, folyamatos gzramls vagy mintavtel

Elnyk:-egyszerHtrnyok:-csak kibocsts mrhet

Mikrometeorolgiai mrlloms


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Napsugrzs mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Fekete s fehr felletek kztti hmrskletklnbsg mrse (mkdsi elv: termoelektromos hats)

Rvidhullm sugrzs: 290nm-3mnapbl rkez sugrzs (direkt vagy szrt)

Fotoszintetikusan aktv sugrzs (PAR): 400-700nmHosszhullm sugrzs: 4-100m

fldfelszn, felhk kisugrzsa

Irnyts: gbolt vagy fldfelszn fell rkezsugrzsBra: vdelem, hullmhossz szerinti megklnbztetsFldfelszn hmrskletnek mrse

Szlsebessg s szlirny mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Kanalas, propelleres szlmr

- kalibrlni kell- tehetetlensgt figyelembe

kell venni

Sznikus anemomter

- ultrahang impulzus terjedsi sebessgnek klnbsgt mri mri kt irnyban- hrom pr hangszr s mikrofon szlsebessg mrs 3D-ban- terjedsi sebessg abszolt rtke sznikushmrsklet

v

Hmrsklet, pratartalom mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Leveg- s talajhmrsklet mrse- ellenlls hmrvel (platina szl)

Relatv pratartalom mrse- pszichromter (nedves s szraz hmr)

- kapacitv szenzor- abszolt pratartalom pontos mrse: optikai abszorpcis elven mkd mszerekkel, vagy tkrs harmatpont-mrvel

rnykols - napsugrzs ft hatsnak kikszblse- csapadk elleni vdelem

A hmrskletmrs pontossg a hmr rnykolstl fgg (a modern hmrk pontossga

Csapadk, talaj-vztartalom, levlnedvessg mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Csapadkmr

Talaj-vztartalom mrs- kapacitv szenzorok (lgnedvessg mrrhez hasonl)

Levlnedvessg (harmat)- vzben oldhat nyomanyagok fluxusa

szempontjbl lnyeges paramter- levlfellet ellenllsnak mrse

Nyomanyagok fluxusnak mrse


Flux

usm

rs

imd

szer

ekA

lape

lvek

Mik

rom

eteo

rol

giai

ms

zere

k

Eddy kovariancia mdszer:- vzgz, szn-dioxid, zon

Gradiens mdszer:- ha nincs megfelelen gyors

mrmszer- pl. ammnia, aeroszolok

Kamrs mrsek:- talajkibocsts mrse- metn, szn-dioxid, dinitrogn-oxid

Természeti jelenségek fizikája 2010.10.14. Természeti...

Documents

Transcript of Természeti jelenségek fizikája 2010.10.14. Természeti...