Kuinka teoria ja lapsuuden muistot kohtaavat – ilmastonmuutos

Ilmakehän ja auringon säteily

Säteily: 

  • Tila, jossa lämmönsiirto tapahtuu sähkömagneettisen aallon muodossa
  • Energiansiirto, joka voi tapahtua tyhjiössä ilman fyysistä väliainetta (toisin kuin johtuminen ja konvektio)

Aurinko

  • Primäärinen energialähde
  • Halkaisija 1.39 x 109 m
  • Massa 2 x 1030 kg
  • Jatkuva emittoiva säteilyn energia Esun ≈ 3.8 x 1026 W

Aurinkovakio

  • Totaali auringon irradianssi Gs on nopeus, jolla aurinkoenergia saavuttaa maan ilmakehän

(ks. kuva 1)

Auringon efektiivinen pintalämpötila

  • Auringon efektiivinen pintalämpötila voidaan laskea energian balanssista:

4πL2Gs = 4πr2σTs4

Ts = 5762 °K

Tässä lämpötilassa Aurinkoa voidaan pitää lähes täydellisenä mustana kappaleena.

Ilmakehän säteily

  • Auringon säteilyenergia saavuttaa merkittävän vuorovaikutuksen maapallon ilmakehän kanssa
  • Tämä ilmakehän ainesosien lähettämä tai heijastama säteilyenergia muodostaa ilmakehän säteilyn

Ilmakehän vaikutus säteilyyn

  • Osa säteilystä siroaa
  • Osa säteilystä siirtyy
  • Osa säteilystä absorboituu

Sironta

  • Sironta on prosessi, missä atomi, molekyyli tai partikkeli ohjaa energiaa

(ks. kuva 2)

 

Transmissio

  • Transmissio on esteetön, suora valon (säteilyn) kulku ilmakehän läpi
  • Auringon säteilyn siirtyminen vähenee pilvien, vesihöyryn ja aerosolien lisääntyessä

Absorbtio

  • Kaikki materiaalit jotka absorboivat auringon energiaa, vähentävät pintaan saapuvan auringon säteilyn määrää
  • Ilmakehä ei absorboi säteilyä samalla tavalla kaikilla aallonpituuksilla

Albedo

  • Kohteen albedo on se, missä määrin se heijastaa valoa, joka määritellään heijastuneen ja tulevan sähkömagneettisen säteilyn suhteena

Kasvihuonekaasut, jotka absorboivat IR-säteilyä

  • CO2
  • H2O
  • CH4
  • N2O
  • CF3CL ja muut CFC-yhdisteet
  • Pilvet, vesi tai jääpisarat

Siten energia säteilee kaikkiin suuntiin edestakaisin maapallon pinnan ja ilmakehässä olevien molekyylien välillä, kunnes energia pakenee avaruuteen.

Kasvihuoneilmiö

  • CO2:n, H2O:n ja muiden ilmakehämolekyylien aiheuttama infrapunasäteilyn absorbtio ja emissio tunnetaan kasvihuoneilmiönä
  • Se on kasvihuonekaasujen aiheuttaman säteilyn pääsyn este
  • Tällä tavoin lämpöenergiaa varastoituu maan pinnan ja ilmakehän välille

Maahan saapuva aurinkoenergia koostuu:

  • Suorasta säteilystä (ei siroavasta, ei absorboivasta)
  • Diffuusista säteilystä (hajautetusta ja absorboituvasta)

Joten:

Gs = Gd cos 𝚹 + Gd missä:

Gd = Diffuusi aurinko-säteily

(ks. kuva 3)

Nettosäteily 

Säteilylämmönsiirron nettonopeus auringon ja ilmakehän säteilylle altistuneelle pinnalle saadaan:

Qnet rad = ∑ E absorbed – ∑ E emitted = E solar absorbed + Esky absorbed – E emitted =>

Qnet rad =  αs Gs + εσ (Ts4 – Te4) W/m2

Missä:

αs = albedo

ε = emissiivisyys

σ = Stefan-Bolzmann vakio

εσ (Ts4 – Te4) = kasvihuonevaikutus

Lapsuusajan kesät ja talvet

Jokainen vähintään 1950-luvulla syntyneistä ja lapsuudesta varmasti muistavat, minkälaisia kesät olivat Suomessa. Eteläistä Suomea myöten oli kuumaa. Silloin oli tapana käydä ostamassa jäätelöä niin usein kuin se oli mahdollista (jos sattui jäätelö-rahaa olemaan, sitä harvoin oli). Kulkiessani paljain jaloin hyvin muistan, kuinka asfaltti oli polttavan kuumaa. Kun odotin vuoroani jäätelökioskilla, oli pakko poistua asfaltilta nurmikolle vilvoittelemaan, puiden lehdistöjen suojaan. Toisaalta talvipakkaset olivat tuntuvia, joskus ne laskivat jopa -35°C:een ja siitäkin alle, puhumattakaan suurista lumikinoksista. Talvisin käytiin luistelemassa sikäläisellä pelikentällä, joka jäädytettiin joka talvi heti ensilumen tultua. Silloin lunta satoi kasoittain, joka sitten ajettiin kuorma-auton edessä olevalla lumiauralla pois pelikentän pientareille, joista muodostui joskus jopa yli 2 – 3 metriä korkeat lumikinokset. Niiden sisään oli hauskaa rakentaa lumi-majoja. Mutta mitä ovat kesät ja talvet nyt, sen voivat ainakin minun ikäluokkani havaita muutoksena, joka ei juurikaan enää vastaa lapsuuden aikoja, joita silloin koettiin.

HannuSinivirta

(el. vanh. tut. / FMI - AVA - HAV) Työkokemusta (tietoliikenne, -atomivoima, -lääketiede, -avaruus) tutkimus- ja tuotekehitystehtävissä. Kantavia voimia mm. Albert Einstein. (𝝏A / 𝝏t) / (𝝏L / 𝝏t) = paljon suurempi kuin 1.

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu