La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Bilancio Radiativo Principali leggi Fisiche (richiami) Principali leggi Fisiche (richiami) Spettro elettromagnetico solare e terrestre Spettro elettromagnetico.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Bilancio Radiativo Principali leggi Fisiche (richiami) Principali leggi Fisiche (richiami) Spettro elettromagnetico solare e terrestre Spettro elettromagnetico."— Transcript della presentazione:

1 Bilancio Radiativo Principali leggi Fisiche (richiami) Principali leggi Fisiche (richiami) Spettro elettromagnetico solare e terrestre Spettro elettromagnetico solare e terrestre Ruolo dellatmosfera Ruolo dellatmosfera Effetti sul clima Effetti sul clima

2 Lenergia radiativa viaggia (nel vuoto) alla velocità della luce c (2,997 x 10 8 m/s, λν = c) La fonte primaria di energia è dovuta al Sole Il bilancio radiativo terrestre è sostanzialmente regolato dalle leggi di corpo nero: PLANCK STEFAN-BOLTZMANN WIEN KIRCHHOFF BEER-BOURGER-LAMBERT Noi studieremo la più semplice dal punto di vista matematico e concettuale.... Leggi Fisiche

3 Legge di Stefan - Boltzmann Per definizione un corpo nero è un assorbitore perfetto. Tutta lenergia assorbita è riemessa, la quantità e le caratteristiche dellenergia riemessa sono univocamente determinate dalla sua temperatura assoluta. Lemissione radiativa di un corpo nero è isotropica, cioè lintensità è indipendente dalla direzione; in altri termini emette la stessa quantità di radiazione in ogni direzione. Lemissione totale di un corpo nero su tutte le lunghezze donda esistenti [0 < λ < ] è data da:

4 Legge di Stefan – Boltzmann ….e di Wien Legge di Stefan - Boltzmann Intensità della radiazione emessa per unità di superficie dal corpo nero: R(T)=σT 4 σ=5.67x10 -8 Wm -2 K -4 Legge di Wien Il massimo di emissione di energia del corpo nero in funzione della temperatura la lunghezza donda in cui viene emesso; ovvero il massimo di energia è inversamente proporzionale alla temperatura assoluta del corpo : λ max T=costante(2.989x10 -8 mK) 1Angstrom = m

5 Prima legge di Kirchhoff In generale un corpo non assorbe solamente, ma riflette parte della radiazione incidente e trasmette la rimanente (corpi grigi). Definendo: α λ (= R a / R i ) lassorbanza dello strato ρ λ (= R r / R i ) la riflettanza dello strato (o albedo alla lunghezza donda λ) τ λ (= R t / R i ) la trasmittanza dello strato In termini di energia assorbita, riflessa e trasmessa, in condizioni di equilibrio termico, una radiazione incidente R i può essere scritta come: R i = R a + R r + R t 1 = α λ + ρ λ + τ λ La legge di Kirchhoff asserisce che - in equilibrio termodinamico - il rapporto tra lintensità dellemissione R ed il potere assorbente dello strato α λ non dipende dalla natura della sostanza ma è funzione della temperatura assoluta e dalla lunghezza donda: R λ / a λ = f(λ,T)

6 Il sistema climatico

7

8 UN PO DI CONTI…. Proviamo a calcolare un bilancio energetico (molto) teorico per la Terra Lenergia emessa dal sole che incide sulla superficie terrestre: (S - R) π R T 2 S (1 - A ) π R T 2 A = R/ S (Albedo 30% per la Terra) S = Costante Solare (1372 W m -2 ) R T = raggio terrestre Lenergia restituita dalla Terra è: (4 πR T 2 ) σT 4 σ = costante di Stefan Boltzmann T= temperatura assoluta della Terra (incognita) Devono bilanciarsi, quindi: S (1 - A ) π R T 2 = (4 πR T 2 ) σT 4 T 255 K (-18°C)

9

10

11 misurata La temperatura misurata della superficie terrestre è invece di 288 K (= 15 °C), ciò dipende dalla presenza di gas serra che assorbono nellatmosfera la radiazione termica emessa dalla terra. Per una comprensione qualitativa dei fattori che influenzano la temperatura superficiale della terra si esemplifica il bilancio di radiazione fra superficie ed atmosfera: Atmosfera Superficie S TaTa TsTs T s 4 T a 4 Ruolo dellatmosfera σT T 4 = σT S 4 - 2σT A 4 + σT A 4 = σT S 4 – σT A 4 da cui T A = 227 K = - 46 °C

12

13 Bilancio radiativo T = 288 K Alla superficie: – 390 = +106 [Wm -2 ] Il surplus di 106 Wm -2 rappresenta il riscaldamento radiativo alla superficie. In atmosfera: – 327 – 215 = -106 [Wm -2 ] Il deficit di 106 Wm -2 rappresenta il raffreddamento radiativo dellatmosfera. Il deficit/surplus è bilanciato dal flusso di calore sensibile e latente scambiato con la superficie

14 Radiazione proveniente dal Sole

15 Radiazione della superficie terrestre

16 Il bilancio tra radiazione solare e radiazione terrestre Radiazione solare. Radiazione solare. Lenergia solare ricevuta è diversa per latitudine e a seconda della stagione, in un intero anno solare però la quantità ricevuta dalla Terra è quasi sempre la stessa Radiazione terrestre. Radiazione terrestre. La Terra non può solo accumulare energia, (diventerebbe una palla di fuoco!), al compimento dellanno solare deve aver restituito allo spazio lenergia in più che ha ricevuto dal Sole

17 La radiazione solare: effetto serra Naturale Serve a mantenere la giusta temperatura sulla superficie terrestre, circa 15°C in media nellarco di un anno solare Dovuto alla contro-radiazione atmosferica La Terra conserva per un po lenergia prima di restituirla allo spazio È il motivo per cui la Terra è un pianeta vivibile Gas Serra Chi trattiene la radiazione dentro la troposfera? I Gas Serra Anidride carbonica (CO 2 ): Anidride carbonica (CO 2 ): il più importante, fa quasi tutto il lavoro da solo perché è distribuito su tutta latmosfera Vapor dacqua (H 2 O): Vapor dacqua (H 2 O): è efficace quanto e più dellanidride carbonica, ma latmosfera ne contiene poco e solo dove si formano le nuvole Ozono (O 3 ): Ozono (O 3 ): si trova nella fascia dellozono, non è molto efficiente Metano (CH 4 ): Metano (CH 4 ): molto efficiente, si trova in quantità solo allinterno della crosta terrestre (litosfera)

18

19 La radiazione solare: effetto serra Antropico Dal termine greco ànthropos, che significa uomo Produzione eccessiva di anidride carbonica nella combustione di materia organica (petrolio, carbone, boschi) Altri gas, normalmente quasi assenti in atmosfera, sono prodotti dalle attività umane (industrie, combustibili) Conseguenze: Scioglimento delle calotte polari e dei ghiacciai Accelerazione ed intensificazione dei fenomeni atmosferici Tutte legate allaumento progressivo della temperatura terrestre media annua:

20

21

22

23


Scaricare ppt "Bilancio Radiativo Principali leggi Fisiche (richiami) Principali leggi Fisiche (richiami) Spettro elettromagnetico solare e terrestre Spettro elettromagnetico."

Presentazioni simili


Annunci Google