De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007.

Verwante presentaties


Presentatie over: "College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007."— Transcript van de presentatie:

1 College Fysica van de Atmosfeer 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

4 Temperatuurverloop in adiabatische atmosfeer Pakketje lucht, q = hoeveelheid warmte Eerste wet thermodynamica: dq = c v dT + pdV adiabatisch: dq = 0 pV=RT/M pdV + Vdp = RdT/M = (c p – c v )dT c p dT + pdV = dq = 0 dp = -  gdz dT/dz = - g/c p = -  d c p = 1005 Jkg -1 K -1  d = 10 K/km droge adiabaat

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

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

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

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

9 Uitgaande infrarode straling zwart lichaam  B =  T 4,  Stefan-Boltzmann constante Totale uitgaande straling: 4  a 2  T 4 Evenwichtstemperatuur, equivalente zwarte lichaamstemperatuur T e 4  T e 4 = ( 1- A ) F s T e = 255 K aarde zonder atmosfeer( C) Mondiaal gemiddelde temperatuur van aarde met atmosfeer T s = 288 K Verschil 33 K door atmosfeer

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

11 Eenvoudig model broeikaseffect Dunne atmosfeer, uniforme temperatuur T a Atmosfeer absorbeert deel van zonnestraling en van warmtestraling en laat deel door, transmissiefactoren  s en  t resp. Bovenkant atmosfeer F 0 = ¼( 1-A) F s  240 Wm -2 1/4 =  a 2 /4  a 2 cirkel/bol Een deel  s F 0 bereikt grond

12 Evenwicht Bovenkant atmosfeer F 0 = F a +  t F g Aardoppervlak F g = F a +  s F 0 F g = F 0 (1 +  s )/(1+  t ) =  T g 4 Transparante atmosfeer  s =  t = 1, F g = F 0, T s = 255 K

13 Grond emitteert als zwart lichaam, flux F g =  T g 4 Een deel  t F g bereikt top atmosfeer Atmosfeer emitteert F a = ( 1-  t )  T a 4 naar boven en naar onderen

14 Absorberende atmosfeer  s = 0.9 (sterke transmissie zonlicht)  t = 0.2 (sterke absorptie warmte straling) F g = F 0 (1 +  s )/(1+  t ) F g = 1.6 F o T g = 1.6 ¼ x 255 = 286 K 288 K, gemiddelde temperatuur Uitgaande flux F a = ( 1-  t )  T 4 = F 0 ( 1-  s  t )/( 1+  t ) T a = 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  T g 4 = 1/4(1-A)F s (1 +  s )/(1+  t )  T g /T g =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  g  s  s  t  t  )  g Meer CO 2, meer absorptie  opwarming troposfeer Stel alleen albedo verandering  g  g  /( 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 F s = F T (s = solar, T = terrestrial)  F s - F T ) =  F  g =  F klimaatgevoeligheidsfactor  F in Wm -2,  in  K/Wm -2

18 Schatting temperatuurverandering  T g =  F =  (F s – F T ) =  F s /  T g -  F T /  T g  -1 F s = F ( 1- A) /4, F = 1370 Wm -2 F T =   T g 4  emissiviteit atmosfeer =  4   T g 3  -1 = T g /4 F T = T g / F (1-A) = 0.3 K/Wm -2

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

20 Stralingsforcering  F, maat klimaatverandering

21 Stralingsforcering IPCC 2007

22 Versterkt broeikas effect

23 Energiebalans Klimaatsysteem

24 Hoe verandert het klimaat door de mens ?

25 Broeikasgas-concentraties nemen toe Natuurlijk CO 2 verhoogt temperatuur met 12°C Mensheid heeft concentratie CO 2 met 35% verhoogd; al decennia hoger dan laatste jaar

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

27 Emission scenarios (SRES) CO 2 CH 4 N2ON2O SO 2

28 De hockeystick …

29 Temperatuurprojecties IPCC 2007

30 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 Actuele stand wetenschappelijke kennis

31 Aardse temperatuur als functie van het CO2 gehalte Huidige toestand

32 Temperatuurtrend wereldgemiddeld

33 Natuurlijke klimaatfactoren

34 Menselijke invloed op klimaat

35 Temperatuur De Bilt en mondiaal

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

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

38 neemt toeKans op zomerverdroging + 20 tot +110 cmZeespiegelstijging hoog/laag in winter/zomer Rivierafvoeren 2 tot 10 keer zo grootKans op extreme neerslag +10 tot +40%Hevigheid winterneerslag +6 tot +25%Winterneerslag +1 tot +6  C Temperatuur Nederland in de 21e eeuw: warmer en natter

39 Kansverdeling augustus- temperaturen 1/10 jaar warm extreem gemiddelde Kansverdeling schuift op naar warmere temperaturen en verbreedt

40 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

41 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.

42 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 21 e eeuw: warmer en natter en het klimaat “verruwt” Stabilisatie van CO 2 concentratie en daarmee opwarming op niveau van 2 graden hoger vergt CO 2 emissiereductie van 60-80%. Samenvatting


Download ppt "College Fysica van de Atmosfeer 2007 16 februari 2007."

Verwante presentaties


Ads door Google