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Infrarotstrahlung

Storyboard

Infrarotstrahlung entspricht hauptsächlich der von der Erde abgestrahlten Energie. Ein kleiner Teil davon wird direkt in den Weltraum eingestrahlt, während der größte Teil von Wolken absorbiert wird. Diese wiederum strahlen sowohl auf die Erde als auch in den Weltraum zurückgekehrt. Der Ursprung der globalen Erwärmung ist hauptsächlich eine Folge dieses Flusses von der Erde in die Atmosphäre und von dieser zur Erdoberfläche.

>Modell

ID:(536, 0)



Mechanismen

Iframe

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Code
Konzept

Mechanismen

ID:(15667, 0)



Infrarotstrahlungsbilanz

Bild

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![earth009](showImage.php)

earth009

ID:(3074, 0)



Emisividad de la tierra

Bild

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La emisividad de la superficie fluctuar entre 0.7 (océano), 0.8 (desiertos), 0.9 (nieve) y 1.0 (vegetación):

ID:(3073, 0)



Oberflächentemperatur

Bild

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![earth011](showImage.php)

earth011

ID:(3075, 0)



NIR-Emissionsintensität von der Planetenoberfläche in den Weltraum

Gleichung

>Top, >Modell


Wie bei der sichtbaren Strahlung interagiert die Atmosphäre auch mit der Infrarotstrahlung. Ähnlich wie die Interaktion mit der Atmosphäre im Fall der sichtbaren Strahlung unter Verwendung von die Sichtbare Abdeckung (VIS) ($\gamma_v$)7451 modelliert wird, kann man Cobertura infrarroja ($\gamma_i$)7452 einführen, das die Infrarotstrahlung beeinflusst.

Daher ist die NIR-Intensität, die von der Erde in den Weltraum emittiert wird ($I_{es}$)6518 gleich die Von der Erde emittierte NIR-Intensität ($I_e$)6517, gewichtet durch einen Faktor, der von Cobertura infrarroja ($\gamma_i$)7452 abhängt, sodass:

$ I_{es} =(1- \gamma_i ) I_s $

ID:(4677, 0)



Emissionsintensität NIR von der Erde in die Atmosphäre

Gleichung

>Top, >Modell


Von der terrestrischen Strahlung $I_e$, die größtenteils

$\lambda > 750\,nm$



Der Anteil der Strahlung, der mit der Atmosphäre interagiert, wird mithilfe der Abdeckung $\gamma$ berechnet, gemäß

$ I_{esa} = \gamma_i I_s $

ID:(4684, 0)



Emissionsintensität NIR von der Erdoberfläche

Gleichung

>Top, >Modell


Wenn die Erde eine Temperatur von $T_e$ hat, strahlt sie gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz mit einer Intensität, die durch die folgende Formel gegeben ist:

Dabei ist $\sigma$ die Stefan-Boltzmann-Konstante und $\epsilon$ der Emissionskoeffizient. Die Stefan-Boltzmann-Konstante $\sigma$ hat einen Wert von ungefähr $5.67 \times 10^{-8} W/m^2K^4$, und der Emissionskoeffizient $\epsilon$ repräsentiert die Effizienz, mit der die Oberfläche der Erde Strahlung emittiert und liegt zwischen 0 und 1.

ID:(4676, 0)



Emisión infrarroja de la parte inferior de la Atmosfera

Gleichung

>Top, >Modell


Die Intensität $I$, die von einem Körper bei einer Temperatur $T$ abgegeben wird, wird durch das Stefan-Boltzmann-Gesetz geregelt. Es lautet:

$ I_b = \sigma \epsilon T_b ^4$

wobei $\epsilon$ die Emissionsfähigkeit und $\sigma$ die Stefan-Boltzmann-Konstante ist. Daher wird im Fall des unteren Rands der Wolke, der eine Temperatur $T_b$ aufweist, die Intensität sein:

ID:(4679, 0)



Emisión infrarroja de la parte superior de la Atmosfera

Gleichung

>Top, >Modell


Si la parte superior de la atmósfera esta a una temperatura T_t, emite radiación, en su mayoría con

$ I_t = \sigma \epsilon T_t ^4$



que en este caso resulta con

$ I_t = \epsilon \sigma T_t ^4 $

donde \sigma es la constante de Stefan Boltzmann y \epsilon el coeficiente de emisividad.

ID:(4680, 0)



Verteilung der durch Konvektion transportierten Wärme

Beschreibung

>Top


Wenn wir die Verteilung der durch Konvektion transportierten Wärme über die Oberfläche des Planeten betrachten, fällt auf, dass es mehr oder weniger konstante Ebenen gibt. Auf der einen Seite haben wir ozeanische und kontinentale Gebiete mit einem Fluss von etwa $17 W/m^2$ (aufwärts) und ungefähr $-30 W/m^2$ (abwärts) in Bereichen, die mit Schnee und Eis bedeckt sind:

None

Diese Daten stammen aus einer 40-jährigen Reanalyse von Kallberg P., Berrisford P., Hoskins B., Simmons A., Uppala S., Lamy-Thepaut S., Hine R., 2005: ERA-40 Atlas. Reading, Vereinigtes Königreich, ECMWF Re-Analysis Project (Kallberg et al., 2005).

ID:(9263, 0)



Emisión onda larga de la tierra en función del tiempo (D0+1)

Php

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Si se observa la radiación de onda larga (NIR) se ve que existe un máximo en torno al mes de agosto/septiembre de todos los años:

Esto se debe a que el hemisferio norte presenta mayor masas continentales por lo que estas reflejan mayormente cuando es verano en dicho hemisferio..

ID:(9324, 0)



Emisión onda larga de la tierra en función de la latitud (D1+0)

Php

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La radiación de onda larga (NIR) es en primera aproximación simétrica en torno al ecuador fuera de presentar un máximo en torno de los grados -20 y +20:

Esto corresponde tanto a la falta de masa continental en torno al ecuador y la baja de intensidad hacia los polos por efecto de la incidencia inclinada de la radiación.

ID:(9325, 0)



Konduktions- und Verdunstungsfluss

Konzept

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Durch die Modellierung von die Durch Leitung und Verdunstung übertragene Energie ($I_d$)6522 kann eine Beziehung für den Wärmetransport etabliert werden, die die Differenz zwischen Oberflächentemperatur der Erde ($T_e$)6516 und die Temperature der Unterseite der Atmosphäre emittiert ($T_b$)6519 sowie ($$)8094 einschließt, was im Prozess entscheidend ist. Die Gleichung umfasst zwei Konstanten, ($$)8093 und Koeffizient Konvektion ($\kappa_c$)6521, so dass:

$ I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u $



($$)8093 liegt in der Größenordnung von 10,0 W/m², und Koeffizient Konvektion ($\kappa_c$)6521 in der Größenordnung von 0,16 W/m²K, wobei ($$)8094 typischerweise etwa 8 m/s beträgt.

($$)8093 stammt hauptsächlich aus der Energie, die durch die Bewegung von feuchten Luftmassen transportiert wird, die bei der Kondensation Energie freisetzen. Koeffizient Konvektion ($\kappa_c$)6521 resultiert aus dem Lufttransport durch Konvektion und die entsprechende adiabatische Expansion, sodass es hauptsächlich vom Temperaturgradienten abhängt.

ID:(15682, 0)



Modell

Top

>Top



Parameter

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$\epsilon$
e
Emissions
-
$\epsilon$
e
Emissionsgrad
-
$I_t$
I_t
Infrarot-Intensität von der Obergrenze der Atmosphäre emittiert
W/m^2
$I_b$
I_b
Infrarot-Intensität von der Unterseite der Atmosphäre emittiert
W/m^2
$\gamma_i$
g_i
Infrarot-Reichweite
-
$\kappa_c$
k_c
Koeffizient Konvektion
J/m^3K
$T_e$
T_e
Oberflächentemperatur der Erde
K
$\sigma$
s
Stefan Boltzmann Konstante
J/m^2K^4s
$\sigma$
s
Stefan-Boltzmann-Konstante
J/m^2K^4s

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$I_d$
I_d
Durch Leitung und Verdunstung übertragene Energie
W/m^2
$I_{esa}$
I_esa
NIR-Intensität, die von der Erde an die Atmosphäre abgegeben wird
W/m^2
$I_{es}$
I_es
NIR-Intensität, die von der Erde in den Weltraum emittiert wird
W/m^2
$T_t$
T_t
Temperatur des oberen Teils der Atmosphäre
K
$T_b$
T_b
Temperature der Unterseite der Atmosphäre emittiert
K
$I_e$
I_e
Von der Erde emittierte NIR-Intensität
W/m^2

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen: zu , dann die Variable auswählen: zu

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Variable Gegeben Berechnen Ziel : Gleichung Zu verwenden




Gleichungen

#
Gleichung

$ I_e = \sigma \epsilon T_e ^4$

I = s * e * T ^4


$ I_b = \sigma \epsilon T_b ^4$

I = s * e * T ^4


$ I_t = \sigma \epsilon T_t ^4$

I = s * e * T ^4


$ I_b = \epsilon \sigma T_b ^4 $

I_b = e * s * T_b ^4


$ I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u $

I_d =( k_l + k_c *( T_e - T_b ))* u


$ I_e = \epsilon \sigma T_e ^4 $

I_e = e * s * T_e ^4


$ I_{es} =( 1 - \gamma_i ) I_e $

I_es =( 1 - g_i )* I_e


$ I_{esa} = \gamma_i I_e $

I_esa = g_i * I_e


$ I_{esa} = \gamma_i I_e $

I_i = g * I_s


$ I_t = \epsilon \sigma T_t ^4 $

I_t = e * s * T_t ^4


$ I_{es} =(1- \gamma_i ) I_e $

I_t =(1- g )* I_s

ID:(15678, 0)



Intensität die interagiert

Gleichung

>Top, >Modell


Die Abgestrahlte Intensität ($I_i$)8394 ist der Anteil, der durch ($\gamma$)8393 von ($$)8390 definiert wird und wie folgt berechnet wird:

$ I_{esa} = \gamma_i I_s $

$ I_i = \gamma I_s $

$\gamma$
$\gamma_i$
Infrarot-Reichweite
$-$
6515
$I_i$
$I_{esa}$
NIR-Intensität, die von der Erde an die Atmosphäre abgegeben wird
$W/m^2$
6525

ID:(9986, 0)



Intensität interagiert nicht

Gleichung

>Top, >Modell


Die Abgestrahlte Intensität ($I_t$)8392 ist gleich ($$)8390 abzüglich ($\gamma$)8393, so dass es lautet:

$ I_{es} =(1- \gamma_i ) I_s $

$ I_t =(1- \gamma ) I_s $

$\gamma$
$\gamma_i$
Infrarot-Reichweite
$-$
6515
$I_t$
$I_{es}$
NIR-Intensität, die von der Erde in den Weltraum emittiert wird
$W/m^2$
6518

ID:(10324, 0)



Intensität abhängig von der Temperatur (1)

Gleichung

>Top, >Modell


Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die Abgestrahlte Intensität ($I$)10370 eine Funktion von die Temperatur ($T$)10367 ist, unter Verwendung der Konstanten die Emissionsgrad ($\epsilon$)10369 und die Stefan Boltzmann Konstante ($\sigma$)10368, wie folgt:

$ I_e = \sigma \epsilon T_e ^4$

$ I = \sigma \epsilon T ^4$

$I$
$I_e$
Von der Erde emittierte NIR-Intensität
$W/m^2$
6517
$\epsilon$
Emissionsgrad
$-$
10369
$\sigma$
Stefan Boltzmann Konstante
$J/m^2K^4s$
10368
$T$
$T_e$
Oberflächentemperatur der Erde
$K$
6516

ID:(14479, 1)



Intensität abhängig von der Temperatur (2)

Gleichung

>Top, >Modell


Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die Abgestrahlte Intensität ($I$)10370 eine Funktion von die Temperatur ($T$)10367 ist, unter Verwendung der Konstanten die Emissionsgrad ($\epsilon$)10369 und die Stefan Boltzmann Konstante ($\sigma$)10368, wie folgt:

$ I_b = \sigma \epsilon T_b ^4$

$ I = \sigma \epsilon T ^4$

$I$
$I_b$
Infrarot-Intensität von der Unterseite der Atmosphäre emittiert
$W/m^2$
6523
$\epsilon$
Emissionsgrad
$-$
10369
$\sigma$
Stefan Boltzmann Konstante
$J/m^2K^4s$
10368
$T$
$T_b$
Temperature der Unterseite der Atmosphäre emittiert
$K$
6519

ID:(14479, 2)



Intensität abhängig von der Temperatur (3)

Gleichung

>Top, >Modell


Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die Abgestrahlte Intensität ($I$)10370 eine Funktion von die Temperatur ($T$)10367 ist, unter Verwendung der Konstanten die Emissionsgrad ($\epsilon$)10369 und die Stefan Boltzmann Konstante ($\sigma$)10368, wie folgt:

$ I_t = \sigma \epsilon T_t ^4$

$ I = \sigma \epsilon T ^4$

$I$
$I_t$
Infrarot-Intensität von der Obergrenze der Atmosphäre emittiert
$W/m^2$
6524
$\epsilon$
Emissionsgrad
$-$
10369
$\sigma$
Stefan Boltzmann Konstante
$J/m^2K^4s$
10368
$T$
$T_t$
Temperatur des oberen Teils der Atmosphäre
$K$
6520

ID:(14479, 3)



Konduktions- und Verdunstungsfluss

Gleichung

>Top, >Modell


Die Durch Leitung und Verdunstung übertragene Energie ($I_d$)6522 hängt von der Differenz zwischen die Temperature der Unterseite der Atmosphäre emittiert ($T_b$)6519 und Oberflächentemperatur der Erde ($T_e$)6516 sowie von ($$)8094 und den Konstanten ($$)8093 und Koeffizient Konvektion ($\kappa_c$)6521 folgendermaßen ab:

$ I_d =( \kappa_l + \kappa_c ( T_e - T_b )) u $

$I_d$
Durch Leitung und Verdunstung übertragene Energie
$W/m^2$
6522
$\kappa_c$
Koeffizient Konvektion
0.47
$J/m^3K$
6521
$T_e$
Oberflächentemperatur der Erde
$K$
6516
$T_b$
Temperature der Unterseite der Atmosphäre emittiert
$K$
6519

ID:(9270, 0)