Hydrologia L3 Hydrometeorologia Säteilyn jako aallonpituuden avulla Ultravioletti 0.004 0.39 m Näkyvä 0.30 0.70 m Infrapuna 0.70 m. 1000 m Auringon lyhytaaltoinen säteily = ultavioletti+näkyvä+infrapuna n. 2 m saakka Pitkäaaltoinen säteily ilmakehästä ja maasta 3 m 20 m. 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 2 1
Stefan-Bolzmannin laki I 0 = mustan kappaleen lähettämän energian tehon intensiteetti puoliavaruuteen lähettävän pinnan pinta-alaa kohden (Wm 2 ) SB = vakio 5,67*10-8 Wm -2 K -4 ellei pinta musta on I 0 kerrottava emissiokertoimella: 0.97 vedelle, ilmakehä n. 0.8, maa 0.9 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 3 Wienin siirtymälaki max = suurimman energiatiheyden aallonpituus T= pinnan lämpötila esim. T =5 o C Wienin laki =10.8 m 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 4 2
3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 5 Säteilytase: Auringon lyhytaaltoinen säteily, H s Aallonpituus alle 2 mikrom Osuus maanpinnalla riippuu auringon korkeuskulmasta ja ilmakehän ominaisuuksista Suurimmat vrk-arvot Suomessa kesällä n. 600 Wm -2 Päiväntasaajalla kaksinkertaiset arvot Suomeen verrattuna 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 6 3
Lyhytaaltoinen säteily Osin heijastuu pinnasta Heijastuminen riippuu tulokulmasta ja pinnan laadusta (sameus, hydrodynaaminen karkeus) Vinosti pintaan tuleva säteily heijastaa suhteellisesti enemmän kuin kohtisuoraan pintaan tuleva säteily Albedo A= (heijastuneen säteilyn teho)/(tulevan säteilyn teho) Esimerkkejä albedon arvoista: Veden pinta: 0.03-0.40, Lumi: 0.40-0.85, Tiheä metsä: 0.10-0.15 Vedessä vaimenee eksponentiaalisesti 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 7 Pitkäaaltoinen tuleva säteily, H 1a Aallonpituus 3 mikrom 20 mikrom Alun perin auringon lyhytaaltoista säteilyä, joka absorboitunut pilviin, ilmakehään, rakennuksiin jne. Ne emittoivat säteilyä Stefan-Bolzmanin kaavan mukaan Korjataan usein pilvisyydellä Vakaa ympärivuotinen lähde, vrk-arvot suurimmillaan 450 Wm -2 Absorboituu lähellä pintaa muutamien senttien alueella 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 8 4
Pitkäaaltoinen takaisinsäteily maan tai veden pinnasta H 1y ja suora lämmönjohtuminen, H c H 1y Heijastunut sekä mustan kappaleen säteily Heijastuneen osuus n. 3 % tulevasta ja sen vrk-arvot noin 5 15 Wm -2 Pinnan emittoiman (mustan kpl) säteilyn vrk-arvot suurimmillaan 250 500 Wm -2 Merkittävä avovesikaudella ja syksyllä H c Voi olla +/- Käytetään myös nimeä havaittava (sensible) lämmönvuo Suoraan johtumalla maa-/vesimassan ja ilmamassan välillä Riippuu ilman ja maan/veden lämpötilaerosta, vaihtokertoimista sekä tuulennopeudesta Meillä vrk-arvot 70 200 Wm -2 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 9 Olomuodon muutokseen liittyvä lämmönvaihto, H e Haihdunta kuluttaa energiaa, tiivistyminen vapauttaa energiaa Haihdunta riippuu vallitsevan vesihöyryn osapaineen ja kyllästetyn vesihöyryn osapaineen erosta vallitsevassa lämpötilassa. Lisäksi tarvitaan ilman turbulenttinen virtaus (tuuli). Veden epäpuhtaudet vaikuttavat jonkin verran Meillä vrk-arvot 50 350 Wm -2 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 10 5
Maanpinnan säteilytase H p = sateeseen liittyvä lämmön vuo, yleensä pieni muihin verrattuna H g = lämmönvaihto maaperän kanssa, jossa mukana geoterminen lämpövuo. Arvoltaain pieni. Vaihtelee välillä 0.022 0.05 Wm 2 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 11 Maan ja ilmakehän energiataseet 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 12 6
Ilman lämpötila 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 13 Ilmapaketin viileneminen Kuiva-adiabaattinen (kyllästymättömän) ilmapaketin jäähtyminen sen kohotessa on n. 1 0 C/ 100 m Tiivistymiskorkeuden jälkeen enää n. 0.5 0 C/ 100 m, koska tiivistyminen (höyry->vesi) tai härmistyminen (höyry->lumi tai jää) vapauttaa lämpöä keskimääräinen viilenemisen arvoksi oletetaan usein 0.7 0 C/ 100 m 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 14 7
Ilman kosteus ja kastepiste Vesihöyryn paine ilmoitetaan mb:ssa Absoluuttinen kosteus ilmoitetaan gm -3 EXCEL 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 15 Tuuli Video 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 16 8
Ilman lämpötila Suomessa Tehoisa lämpötila = (T-5)*d, T=vrk keskilämpötila d=niiden päivien määrä, jolloin T>5 o C 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 17 Suomen ilmastoalueet 3.1.2013 WETA150 Hydrologia T.Huttula 18 9