Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Obserwacje oraz modelowanie natężenia promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi. dr Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Obserwacje oraz modelowanie natężenia promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi. dr Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet."— Zapis prezentacji:

1 Obserwacje oraz modelowanie natężenia promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi. dr Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet Warszawski

2 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Słońce jako największe źródło energii na ziemi Ziemia otrzymuje zaledwie około 0.5x10 -9 całkowitej energii emitowanej przez Słońce. Stanowi to jednak wielkości rzędu [kW].

3 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Widmo promieniowania słonecznego

4 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Pojęcie natężenia promieniowania Jest wielkością podstawową mówiąca o mocy promieniowania padającego na daną powierzchnie. Jej jednostką jest W/m 2. Możemy mówić o natężeniu promieniowania padającego na powierzchnie poziomą jak również na powierzchnie prostopadła do promieniowania słonecznego Wyróżniamy promieniowanie bezpośrednie, rozproszone oraz całkowite będące sumą dwóch poprzednich. Promieniowanie bezpośrednie – to promieniowanie pochodzące bezpośrednio z obszaru tarczy Słońca Promieniowanie rozproszone to promieniowanie pochodzące od nieboskłonu, gdyż w atmosferze zostało rozproszone (zmieniło swój pierwotny kierunek)

5 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Rozkład promieniowania nieba w bezchmurny dzień

6 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Promieniowanie emitowane przez Słońce Stała słoneczna- natężenie promieniowania słonecznego dochodzącego do górnych granic atmosfery. Wynosi ona 1378 W/m 2. Stała słoneczna nie jest jednak wielkością stalą i podlega cyklicznym zmianom. Główna przyczyną jest zmienna odległość Ziemi od Słońca. Prowadzi ona do zmian stałej słonecznej w ciągu roku na poziomie około 3.3 %. Druga przyczyną jest aktywność Słońca. Jednak zmiany natężenia promieniowania w tym przypadku są znacznie mniejsze i sięgają maksymalnie kilku W/m 2.

7 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Stała słoneczna a aktywność Słońca

8 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Promieniowanie słoneczne i ziemskie

9 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Oddziaływanie promieniowania w atmosferze i wpływ na promieniowanie przy powierzchni ziemi Rozpraszanie promieniowanie (zmiana kierunku propagacji promieniowania) przez chmury i zanieczyszczenia zawarte w atmosferze. Absorpcja (pochłanianie) promieniowania przez parę wodną, zanieczyszczenia, ozon i inne. Zarówno rozpraszanie jak i pochłanianie promieniowania w atmosferze prowadzi do redukcji promieniowania dochodzącego do powierzchni ziemi.

10 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Albedo planetarne – część promieniowania, która jest odbijana przez atmosferę Albedo zależy zarówno od pochłaniania jak i rozpraszania promieniowania słonecznego ale ponadto od własności odbijających samej powierzchni ziemi

11 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Oddziaływanie promieniowania w atmosferze

12 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Co decyduje o ilości promieniowania dochodzącego do ziemi? Deklinacja Słońca (dzień roku), szerokość geograficzna Wysokość nad poziom morza Stopień i typ zachmurzenia Koncentracja aerozoli (zanieczyszczeń) Zawartość pary wodnej Zawartość ozonu w atmosferze.

13 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Wpływ ruchu orbitalnego zmiany – zmiany deklinacji Słońca

14 4/26/2015Instytut Geofizyki UW

15 4/26/2015Instytut Geofizyki UW

16 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Roczny cykl promieniowania słonecznego Wynika głównie z przyczyn astronomicznych (zmiany wysokości górowania Słońca w ciągu roku). Ponadto z czasu trwania dnia, który zmienia się w Polsce od około do 8 do 16 godzin. Tak więc średnia dobowa wartość promieniowania dochodzącego do ziemi. Powinna być największa 1 dnia lata (23 czerwiec) zaś najmniejsza 1 dnia zimy (22 grudzień). Zasadniczą role odgrywa jednak sezonalna zmienność zachmurzenia. Największe zachmurzenie obserwuje się w chłodnej porze roku co dodatkowo zmniejsza ilość promieniowania dochodzącego do powierzchni ziemi.

17 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Natężenie promieniowania dochodzące do powierzchni ziemi

18 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Dobowy cykl promieniowania słonecznego

19 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Bilans promieniowania na ziemi (bilans kolektora słonecznego) Strzałką żółtą oznaczono promieniowanie słoneczne zaś czerwoną promieniowanie podczerwone ziemi. A -albedo, I - natężenie promieniowania całkowitego dochodzącego do powierzchni ziemi, T- temperatura powierzchni kolektora, T a temperatura atmosfery,  stała Stefana Boltzmmana,  stała opisująca własności kolektora (zdolność emisyjna) IAI T4T4  T a 4

20 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Bilans energii w atmosferze

21 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Przyrządy do pomiaru promieniowania Radiometr (pyranometr) – pomiar promieniowania całkowitego

22 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Pomiar promieniowania bezpośredniego oraz rozproszonego

23 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Heliograf- pomiar usłonecznienia (ilość godzin w czasie których tarcza słońca pozbawiona jest chmur)

24 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Modelowania promieniowania słonecznego Istnieje bardzo wiele modeli umożliwiających obliczanie promieniowania dochodzącego do powierzchni ziemi. Głównym problemem są tu dane meteorologiczne określające własności optyczny atmosfery a w szczególności chmur oraz aerozoli. Modele te pozwalają oszacować zasoby energii słonecznej dla dowolnego miejsca.

25 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Obliczona zależność natężenia promieniowania od zawartości zanieczyszczeń powietrza

26 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Analiza wyników pomiarowych Klimatologiczna średnia roczna wartość natężenia promieniowania na powierzchni ziemi.

27 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Zróżnicowanie średniego rocznego promieniowania słonecznego nad Polską

28 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Zasoby energii słonecznej wg IMGW Średnie natężenie promieniowania w ciągu roku NCEP/NCAR Reanaliza

29 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Roczny przebieg średnich miesięcznych natężeń promieniowania dla okolic Kielc

30 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Zależność natężenia promieniowania od zachmurzenia

31 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Zmienność natężenia promieniowania w styczniu i lipcu Zmienność natężenia promieniowania w ciągu ostatnich 60 lat

32 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Globalne zaciemnienie Zanieczyszczenia redukują promieniowanie dochodzące do ziemi. Prowadzą w ten sposób do ochładzania klimatu. Jest to efekt przeciwny do efektu cieplarnianego. Efekt ten obserwowany był silnie w latach 80-tych i 90- tych W ostatnich latach ze względu na redukcje emisji zanieczyszczeń promieniowanie słoneczne nieznacznie rośnie. Nasila się więc niekorzystny wpływ efektu cieplarnianego prowadzący do ocieplania w skali całego globu.

33 4/26/2015Instytut Geofizyki UW

34 4/26/2015Instytut Geofizyki UW

35 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Stacja transferu radiacyjnego w okolicach Strzyżowa (25 km na południowy zachód od Rzeszowa) 443 m.n.p.m

36 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Zakres prowadzonych obserwacji. 1. Podstawowe pomiary meteorologiczne Temperatura, wilgotność i ciśnienie powietrza prędkość i kierunek wiatru na wysokości 10 m natężenie, suma opadu, grubość pokrywy śnieżnej gradientowe pomiary temperatury powietrza od powierzchni gruntu do wysokości 10 m gradientowe pomiary temperatury gruntu do głębokości 1 m widzialność pozioma, sondaże aerologiczne 2. Pomiary radiacyjne strumień bezpośredni rozproszony promieniowania krótkofalowego strumień całkowity promieniowania krótkofalowego strumienie w obszarze widzialnym ( nm) strumień promieniowania długofalowego, radiancja nieba 3. Pomiary aerozolowe spektralna grubość optyczna aerozolu, współczynnik rozpraszania aerozolu, współczynnik absorpcji aerozolu

37 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Podsumowanie Polska leży w obszarze o całkowitej energii promieniowania słonecznego przekraczającej rocznie 1 MW/m -2. Zasoby energii słonecznej rosną w kierunku południowym. Potencjalne zasoby energii słonecznej w Polsce są bardzo duże jednak ze względu na niekorzystne zachmurzenie (np. w porównaniu z basenem Morza Śródziemnego) są one dość istotnie zredukowane. Promieniowanie słoneczne jest wielkością znacznie wolniej zmienną niż np. prędkość wiatru. Wykazuje jednak wahania w skali lat ze względu na zmienność warunków meteorologicznych

38 4/26/2015Instytut Geofizyki UW Roczny przebieg natężenie promieniowania słonecznego jest odwrotny do prędkości wiatru co skłaniać do budowy elektrowni słoneczno-wiatrowych. Zasoby energii słonecznej są mierzone tylko w bardzo ograniczonej ilości stacji meteorologicznych co komplikuje analizę warunków słonecznych w Polsce. Mogą być one jednak obliczane przy użyciu modeli, które zapewniają wystarczającą dokładność dla potrzeb energetycznych.


Pobierz ppt "Obserwacje oraz modelowanie natężenia promieniowania słonecznego dochodzącego do powierzchni ziemi. dr Krzysztof Markowicz Instytut Geofizyki, Uniwersytet."

Podobne prezentacje


Reklamy Google