KLIMAAT
ENERGIEBALANS VAN DE AARDE
ENERGIE TEMPERATUUR EN WARMTE
Specifieke warmte energie (J) nodig om 1 kg stof met 1K te doen opwarmen
Temperatuur gemiddelde kinetische energie van de moleculen
Warmte energie-uitwisseling
Latente warmte energie nodig voor faseverandering van 1 kg stof
Conductie energietransfer van molecule tot molecule (TRAAG)
Convectie energietransfer door stroming in vrij bewegende vloeistoffen en gassen (SNEL, VER)
- Aarde (water):
o Warmte opgenomen uit omgeving voor sublimatie, smelten, evaporatie
o Warmte afgegeven bij condensatie, bevriezing, depositie
STRALING
- Zonnestraling:
o Stefan Boltzman (zon straalt veel E uit): 𝐸 = 𝜎𝑇 4
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
o Wien (energie bij korte golflengte): 𝜆𝑚𝑎𝑥 = 𝑇
- Zichtbaar licht: 0.4 - 0.7 µm
ATMOSFERISCH BROEIKASEFFECT
- Zwarte straler: alles wat binnenkomt weer uitgestraald
- Atmosfeer absorbeert hoog procent van uitgestraalde warmte; gedeeltelijk weer naar onder uitgestraald
INKOMENDE ZONNE-ENERGIE
- Zonneconstante: 1370 W/m²
- Verstrooiing:
o Door aerosolen en moleculen
o Sterkst op korte golven: rood licht komt dieper door
o Witte wolken: verstrooiing licht door waterdruppels
- Albedo = fractie inkomend licht dat wordt gereflecteerd
o Minder ijs = minder reflectie = meer absorptie van warmte
- Verdeling inkomende zonne-energie:
o 30% gereflecteerd
▪ verstrooiing door atmosfeer, reflectie op wolken en aardoppervlak
o Transmissie = niet-gereflecteerd licht dat door de atmosfeer gaat
o 70% geabsorbeerd
▪ 20% door wolken, moleculen
▪ 50% door aardoppervlak
TOTALE ENERGIEBALANS
- Equilibrium: evenveel energie binnen als buiten
- Broeikaseffect: Interne energiestroom 47% groter dan input/output aan top van atmosfeer
,GLOBALE KLIMAAT- EN WEERPATRONEN
DRUKVERSCHILLEN EN WIND
- Stromingen worden veroorzaakt door interne imbalansen
- Luchtdruk = som van de massa’s van moleculen in de luchtkolom boven
- Warme stad: luchtkolom zet uit, op eenzelfde hoogte is er een hogere luchtdruk dan in een koudere stad waar de
moleculen lager tegen de grond zijn
- Drukverschil doet wind ontstaan van warm naar koud op grote hoogte
- Toename van de luchtdruk aan het oppervlak van koude gebieden door de aanvoer van moleculen van bovenaf
- Afname luchtdruk aan oppervlak in warme gebieden door afvoer langs boven
- Drukverschil veroorzaakt wind van koud naar warm aan het oppervlak
-
Warm Koud
Luchtkolom Zet uit krimpt
Hoog Laag
, - Veel moleculen boven bepaalde lijn - Weinig moleculen boven bepaalde lijn
Luchtdruk op
hoogte
→ drukverschil veroorzaakt wind van warm naar koud
- Aanvoer moleculen boven op koude kolom
- Afvoer moleculen bovenaan warme kolom
Luchtdruk aan Daalt Stijgt
oppervlak
- Afvoer moleculen bovenaan - Aanvoer moleculen bovenaan
- Minder totale massa onderaan - Meer totale massa aan oppervlak
Stijgende lucht Dalende lucht
- Afkoeling, condensatie, veel wolken - Opwarmend, geen condensatie, weinig
- Evenaar wolken
- Polen
→ drukverschil veroorzaakt wind van koud naar warm aan oppervlak
- Zeer koud in winter
Moessonwind - Zeer heet in zomer - Hoge druk aan oppervlak stuwt droge
Himalaya en - Lage druk aan oppervlak brengt veel lucht over land naar zee
Siberië vochtige lucht van zee naar land - Geen neerslag mogelijk
- Afkoeling lucht door stijgend oppervlak
- Veel neerslag
Stormen gedreven door thermale verschillen
Florida Michigan
Overdag:
- Zon warmt land meer op dan water
- Stijgende lucht zuigt vochtige lucht aan: veel condensatie
- Veel wolken en neerslag en onweer boven land, weinig boven de zee
’s Nachts:
- Afkoeling land drijft vochtige lucht naar de zee
- Meer stormen en neerslag boven de zee
, - Factoren die windsterkte bepalen:
o Krachten uit drukverschillen
o Corioliskracht:
▪ Afbuiging windrichting naar rechts door het draaien van de aarde rond haar as
▪ Loodrecht op windrichting door luchtdrukverschillen alleen
o Combinatie:
▪ Wind nooit rechtstreeks van hoge naar lage druk, steeds bijna parallel aan isobaren
▪ Isobaar = lijn die punten met dezelfde druk met elkaar verbindt
▪ Ontstaan van klimaatzones: 3 cellen op aarde
KLIMAATZONES
- Circulatie in atmosfeer verdeeld in 3 atmosferische cellen aan
weerszijde evenaar door corioliskracht (stel geen land,
seizoenen)
- Bepaald ligging regenwouden, woestijnen…
STRAALSTROMEN (4)
- Polar jet en subtropical jet
- Contactpunten tussen atmosferische cellen ter hoogte
van de tropopauze
- Enorme luchtdruk en temperatuurverschillen tussen
luchtmassa’s
- Honderden km breed, gemiddeld van W naar O
- Windsnelheden boven 100 km/u tot boven 300 km/u
GOLVEN IN STRAALSTROOM
- Ruggen naar N, dalen naar Z
- Beweeglijk van W naar O
- Corresponderen met rotatiesnelheid aarde
- Belangrijk energietransport van Z naar N
WEERSOMSTANDIGHEDEN:
- Transportband lagedrukgebieden die
wolken en neerslag meebrengen
- Hitte/koudegolf:
o Blocking event = meanders
straalstroom blijven lang ter
plaatsen door te sterk
hogedrukgebied
ENERGIEBALANS VAN DE AARDE
ENERGIE TEMPERATUUR EN WARMTE
Specifieke warmte energie (J) nodig om 1 kg stof met 1K te doen opwarmen
Temperatuur gemiddelde kinetische energie van de moleculen
Warmte energie-uitwisseling
Latente warmte energie nodig voor faseverandering van 1 kg stof
Conductie energietransfer van molecule tot molecule (TRAAG)
Convectie energietransfer door stroming in vrij bewegende vloeistoffen en gassen (SNEL, VER)
- Aarde (water):
o Warmte opgenomen uit omgeving voor sublimatie, smelten, evaporatie
o Warmte afgegeven bij condensatie, bevriezing, depositie
STRALING
- Zonnestraling:
o Stefan Boltzman (zon straalt veel E uit): 𝐸 = 𝜎𝑇 4
𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
o Wien (energie bij korte golflengte): 𝜆𝑚𝑎𝑥 = 𝑇
- Zichtbaar licht: 0.4 - 0.7 µm
ATMOSFERISCH BROEIKASEFFECT
- Zwarte straler: alles wat binnenkomt weer uitgestraald
- Atmosfeer absorbeert hoog procent van uitgestraalde warmte; gedeeltelijk weer naar onder uitgestraald
INKOMENDE ZONNE-ENERGIE
- Zonneconstante: 1370 W/m²
- Verstrooiing:
o Door aerosolen en moleculen
o Sterkst op korte golven: rood licht komt dieper door
o Witte wolken: verstrooiing licht door waterdruppels
- Albedo = fractie inkomend licht dat wordt gereflecteerd
o Minder ijs = minder reflectie = meer absorptie van warmte
- Verdeling inkomende zonne-energie:
o 30% gereflecteerd
▪ verstrooiing door atmosfeer, reflectie op wolken en aardoppervlak
o Transmissie = niet-gereflecteerd licht dat door de atmosfeer gaat
o 70% geabsorbeerd
▪ 20% door wolken, moleculen
▪ 50% door aardoppervlak
TOTALE ENERGIEBALANS
- Equilibrium: evenveel energie binnen als buiten
- Broeikaseffect: Interne energiestroom 47% groter dan input/output aan top van atmosfeer
,GLOBALE KLIMAAT- EN WEERPATRONEN
DRUKVERSCHILLEN EN WIND
- Stromingen worden veroorzaakt door interne imbalansen
- Luchtdruk = som van de massa’s van moleculen in de luchtkolom boven
- Warme stad: luchtkolom zet uit, op eenzelfde hoogte is er een hogere luchtdruk dan in een koudere stad waar de
moleculen lager tegen de grond zijn
- Drukverschil doet wind ontstaan van warm naar koud op grote hoogte
- Toename van de luchtdruk aan het oppervlak van koude gebieden door de aanvoer van moleculen van bovenaf
- Afname luchtdruk aan oppervlak in warme gebieden door afvoer langs boven
- Drukverschil veroorzaakt wind van koud naar warm aan het oppervlak
-
Warm Koud
Luchtkolom Zet uit krimpt
Hoog Laag
, - Veel moleculen boven bepaalde lijn - Weinig moleculen boven bepaalde lijn
Luchtdruk op
hoogte
→ drukverschil veroorzaakt wind van warm naar koud
- Aanvoer moleculen boven op koude kolom
- Afvoer moleculen bovenaan warme kolom
Luchtdruk aan Daalt Stijgt
oppervlak
- Afvoer moleculen bovenaan - Aanvoer moleculen bovenaan
- Minder totale massa onderaan - Meer totale massa aan oppervlak
Stijgende lucht Dalende lucht
- Afkoeling, condensatie, veel wolken - Opwarmend, geen condensatie, weinig
- Evenaar wolken
- Polen
→ drukverschil veroorzaakt wind van koud naar warm aan oppervlak
- Zeer koud in winter
Moessonwind - Zeer heet in zomer - Hoge druk aan oppervlak stuwt droge
Himalaya en - Lage druk aan oppervlak brengt veel lucht over land naar zee
Siberië vochtige lucht van zee naar land - Geen neerslag mogelijk
- Afkoeling lucht door stijgend oppervlak
- Veel neerslag
Stormen gedreven door thermale verschillen
Florida Michigan
Overdag:
- Zon warmt land meer op dan water
- Stijgende lucht zuigt vochtige lucht aan: veel condensatie
- Veel wolken en neerslag en onweer boven land, weinig boven de zee
’s Nachts:
- Afkoeling land drijft vochtige lucht naar de zee
- Meer stormen en neerslag boven de zee
, - Factoren die windsterkte bepalen:
o Krachten uit drukverschillen
o Corioliskracht:
▪ Afbuiging windrichting naar rechts door het draaien van de aarde rond haar as
▪ Loodrecht op windrichting door luchtdrukverschillen alleen
o Combinatie:
▪ Wind nooit rechtstreeks van hoge naar lage druk, steeds bijna parallel aan isobaren
▪ Isobaar = lijn die punten met dezelfde druk met elkaar verbindt
▪ Ontstaan van klimaatzones: 3 cellen op aarde
KLIMAATZONES
- Circulatie in atmosfeer verdeeld in 3 atmosferische cellen aan
weerszijde evenaar door corioliskracht (stel geen land,
seizoenen)
- Bepaald ligging regenwouden, woestijnen…
STRAALSTROMEN (4)
- Polar jet en subtropical jet
- Contactpunten tussen atmosferische cellen ter hoogte
van de tropopauze
- Enorme luchtdruk en temperatuurverschillen tussen
luchtmassa’s
- Honderden km breed, gemiddeld van W naar O
- Windsnelheden boven 100 km/u tot boven 300 km/u
GOLVEN IN STRAALSTROOM
- Ruggen naar N, dalen naar Z
- Beweeglijk van W naar O
- Corresponderen met rotatiesnelheid aarde
- Belangrijk energietransport van Z naar N
WEERSOMSTANDIGHEDEN:
- Transportband lagedrukgebieden die
wolken en neerslag meebrengen
- Hitte/koudegolf:
o Blocking event = meanders
straalstroom blijven lang ter
plaatsen door te sterk
hogedrukgebied
