Hidrometeorologija -...

27.2.2013

1

Hidrometeorologija

Urbana hidrologija

Predmet meteorologije

Meteorologija se bavi atmosferskom fazom hidrološkog ciklusa

nauka o atmosferskim pojavama i procesima

Hidrometeorologija

nauka o atmosferskim procesima koji utiču na vodne resurse i od interesa su za inženjersku hidrologiju

Klimatologija

nauka o klimi

Primenjena meteorologija/klimatologija

građevinarstvo, saobraćaj, arhitektura, šumarstvo, poljoprivreda, vodoprivreda, ekologija...

27.2.2013

2


Vreme

stanje atmosfere u datom trenutku i u datom prostoru

opisuje se

kvantitativno (merenjima temperature, vazdušnog pritiska, vetra, vlažnosti vazduha, visinom padavina itd.)

kvalitatitvno (vrsta oblaka, vrsta padavina itd.)

RHMZ Srbijewww.hidmet.gov.rs


Klima

prosečno stanje atmosfere u dužem periodu vremena

standardni klimatološki periodi: 30 godina (1961-1990 je referentni period)

27.2.2013

3

Meteorologija u inženjerstvu

Faza analiza i projektovanja prikupljanje klimatoloških podataka

npr. vetar za proračun opterećenja na objekte; temperatura i vlažnost za procenu trajnosti materijala; intenzitet padavina za proračun odvodnjavanja

analiza podataka (najčešće u obliku statističkih analiza)

Faza izgradnje objekata

planiranje izgradnje na osnovu kratkoročnih i dugoročnih prognoza i na osnovu poznavanja klime

Faza eksploatacije objekata planiranje eksploatacije na osnovu prognoza (npr. upravljanje

raspodelom vode u akumulacijama, hidroenergetika, upravljanje komunalnim sistemima)

Značaj atmosferskih procesa: Značaj atmosferskih procesa: globalni bilans vodaglobalni bilans voda

A = 150 x 106 km2 A = 360 x 106 km2 A = 510 x 106 km2

P = 120 x 103 km3

(800 mm)P = 457 x 103 km3

(1270 mm)P = 577 x 103 km3

(1130 mm)

Q = 48 x 103 km3

(316 mm)

E = 72 x 103 km3

(483 mm)E = 505 x 103 km3

(1400 mm)E = 577 x 103 km3

(1130 mm)

KOPNO OKEANI I MORA UKUPNO

27.2.2013

4

Atmosferski procesi u hidrološkom Atmosferski procesi u hidrološkom ciklusuciklusu

padavinena kopno

atmosferskavlaga

padavinena okeane

isparavanjesa okeana

isparavanjesa kopna

isparavanjei transpiracija

površinskitokovi

podzemni tokpodzemne vode

potpovršinski tok

nepropusnotlo

zemljišnavlaga

površinskioticaj

infiltracija

Sunčevo zračenje

Vodena para

Temperatura vazduha

Atmosferski pritisak

Vetar

Isparavanje

Padavine

AtmosferaAtmosfera

Atmosfera – vazdušni omotač oko Zemlje

Debljina omotača?

90% mase vazduha ispod 20 km

2/3 mase vazduha ispod Mont Everesta (9 km)

Sastav atmosfere

glavni (nepromenljivi) sastojci: azot (75.51%), kiseonik (23.15%), argon (1.28%), inertni i drugi gasovi (0.06%)

ostali (promenljivi) sastojci: voda (sva tri agregatna stanja), ozon, ugljen dioksid

čvrste čestice – prašina, dim, soli, mikroorganizmi

Gustina vazduha i temperatura opadaju sa visinom (temperatura se menja na nepravilan način)

100

Visina(km)

Pritisak(mb)

Gustina(kg/dm )3

10-4

10-9

10-3

10-2

10-1

1

10

10-6

10-5

10-4

102

103 10-3 Troposfera

Kumulo-nimbus

Cirus

Stratopauza

Mezosfera

Mezopauza

Termosfera

Tropopauza

Stratosfera

Ozo

nosf

era

10-7

90

80

70

60

50

40

30

20

10

oC- 100 - 90 - 80 - 70 - 60 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 0 10 20 30

0

M on t Everest8 882 m

27.2.2013

5

Sunčevo zračenjeSunčevo zračenje

Emitovano Sunčevo zračenje: uglavnom konstantno

Sunčevo zračenje na granici atmosfere, zavisi od:

odstojanja Zemlje od Sunca (ekscentrična orbita), menja se po godišnjim dobima

visine Sunca iznad razmatrane tačke na zemlji, menja se po geografskoj širini, godišnjim dobima i tokom dana

dužine dana, menja se po geografskoj širini i godišnjim dobima


Sunčevo zračenje kroz atmosferu:

gubici refleksijom, apsorpcijom i rasipanjem

27.2.2013

6

SVEMIR

ATMOSFERA

OKEANI I KOPNO


Bilans Sunčevog zračenja (toplotne energije) u atmosferi

51

DolazećeSunčevozračenje100

Neto emis ija odvodene pare iCO2

Emis ija odoblaka

38 26

Apsorpcija navodenoj pari,prašini, ozonu

Apsorpcija naoblacima

16

3

Apsorpcija navodenoj pari iCO2

15

6

Kratkotalasno 30 Dugotalasno 70

Odlazeće zračenje

6 20 4

Rasipanjeu vazduhu

Refleks ijaod površineZemlje

Refleks ijaod oblaka

51

Vidljiva (osetna)toplota

Latentnatoplota

21 7 23

Neto emis ijadugotalasnog zračenja


Merenje

radiometri, aktinometri, piroheliometri

sa zaklonom dole (Sunčevo zračenje), gore (Zemljino zračenje), bez zaklona (neto zračenje)

Proračun: neto zračenje na površinu Zemlje Rn:

bilans neto kratkotalasnog i dugotalasnog zračenja:

n,ln,sn RRR

Ra

Rsr Rs

Rns = (1 – r) Rs

Rnl

granica atmosfere

površina tla

27.2.2013

7

Sunčevo zračenje: proračunSunčevo zračenje: proračun

Sunčevo zračenje na granici atmosfere Ra

relativna insolacija (osunčanost) n/Nn – stvarno trajanje Sunčevog sjaja, N – maksimalno moguće trajanje Sunčevog sjaja (dužina dana)

kratkotalasno Sunčevo zračenje Rs:

a = 0.25, b = 0.5

as RN

nbaR

0

100

200

300

400

500

600

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Avg Sep Okt Nov Dec

Ra (

W/m

2)

ekvator

20oN

40oN

20oS

40oS

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Avg Sep Okt Nov Dec

N (

sat

i d

ne

vn

o)

ekvator

20oN

40oN

20oS

40oS


Zračenje na granici atmosfere Ra i dužina dana N

Zračenje na granici atmosfere

Ra (W/m2) Geogr.

širina Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Avg Sep Okt Nov Dec

42.0 160.0 219.8 306.0 394.9 458.5 484.7 471.1 418.6 337.1 246.0 174.0 142.6

42.5 160.0 219.7 305.9 394.9 458.5 484.7 471.1 418.6 337.1 246.0 173.9 142.5

43.0 152.9 213.0 300.4 391.6 457.3 484.8 470.7 416.2 332.4 239.6 166.9 135.5

43.5 152.8 212.9 300.4 391.5 457.3 484.8 470.7 416.2 332.3 239.6 166.8 135.4

44.0 145.8 206.1 294.8 388.1 456.1 484.7 470.1 413.6 327.5 233.2 159.9 128.4

44.5 145.7 206.1 294.8 388.0 456.1 484.7 470.1 413.6 327.5 233.1 159.8 128.3

45.0 138.6 199.3 289.1 384.5 454.8 484.6 469.4 411.0 322.6 226.6 152.8 121.3

45.5 138.6 199.2 289.0 384.4 454.7 484.6 469.4 410.9 322.5 226.6 152.7 121.2

46.0 131.5 192.3 283.3 380.8 453.3 484.4 468.7 408.2 317.5 220.1 145.7 114.3

Dužina obdanice N (h) Geogr.

širina Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Avg Sep Okt Nov Dec

42.0 9.28 10.33 11.70 13.16 14.40 15.05 14.75 13.67 12.25 10.80 9.56 8.95

42.5 9.28 10.33 11.70 13.16 14.41 15.05 14.76 13.67 12.25 10.80 9.56 8.95

43.0 9.18 10.27 11.69 13.20 14.49 15.16 14.86 13.73 12.26 10.75 9.47 8.83

43.5 9.18 10.27 11.69 13.20 14.49 15.16 14.86 13.73 12.26 10.75 9.47 8.83

44.0 9.08 10.21 11.68 13.24 14.59 15.28 14.96 13.79 12.27 10.71 9.38 8.71

44.5 9.08 10.21 11.68 13.24 14.59 15.28 14.97 13.79 12.27 10.71 9.38 8.71

45.0 8.97 10.14 11.66 13.29 14.68 15.41 15.08 13.86 12.28 10.66 9.28 8.59

45.5 8.97 10.14 11.66 13.29 14.68 15.41 15.08 13.86 12.28 10.66 9.28 8.59

46.0 8.85 10.08 11.65 13.33 14.78 15.54 15.19 13.92 12.29 10.62 9.18 8.46

27.2.2013

8


neto kratkotalasno Sunčevo (dolazeće) zračenje Rns

albedo r – odnos reflektovanog i dolazećeg zračenja

sns RrR )1(

Ra

Rsr Rs

Rns = (1 – r) Rs

Rnl

granica atmosfere

površina tla

Vrsta površine Albedo r

Gusta i tamna šuma 0.05

Trava 0.23

Golo zemljište 0.10 – 0.20

Sneg 0.46 – 0.81

Vodena površina 0.04 – 0.39


neto dugotalasno Zemljino (odlazeće) zračenje Rnl

Štefan-Bolcmanova konstanta σ = 5.67 x 10-8 Wm-2K-4

apsolutna temperatura Ta (K)

vlažnost vazduha tj. stvarni pritisak vodene pare ea (mb)

relativna insolacija n/N

Rekapitulacija:

N

neTR aanl 9.01.0044.034.04

Ra

Rsr Rs

Rns = (1 – r) Rs

Rnl

granica atmosfere

površina tlanla

nlnsn

RRN

nbar

RRR

))(1(

27.2.2013

9

Sunčevo zračenje: Primer proračunaSunčevo zračenje: Primer proračuna

Palić: GŠ = 46o 06’, maj 2006

podaci:

zračenje na granici atmosfere Ra = 453.2 W/m2,

dužina dana N = 14.8 h

mesečna insolacija 238.7 h (pros. dnevna n = 238.7/31 = 7.7 h)

sr. mes. temperatura vazduha T = 16.5 oC = 16.5 + 273 K = 289.5 K

sr. mes. vlažnost vazduha ea = 12.4 mb

kratkotalasno zračenje na površini Zemlje:

neto kratkotalasno zračenje, za r = 0.05 (vodena površina):

neto kratkotalasno zračenje, za r = 0.23 (trava):

2W/m2.2312.453)8.14

7.75.025.0()( as R

N

nbaR

2W/m7.2192.231)05.01()1( sns RrR

2W/m1.1782.231)23.01()1( sns RrR

Sunčevo zračenje: Primer proračunaSunčevo zračenje: Primer proračuna

Palić: GŠ = 46o 06’, maj 2006

neto dugotalasno zračenje:

Štefan-Bolcmanova konstanta σ = 5.67 x 10-8 Wm-2K-4

neto zračenje na površini jezera:

neto zračenje na travi pored jezera:

248 W/m1.428.14

7.79.01.04.12044.034.05.2891067.5

nlR

2W/m6.1771.427.219 nlnsn RRR

2W/m0.1361.421.178 nlnsn RRR

Palić

0

50

100

150

200

250

Jan Feb Ma r Apr Maj Jun Jul Avg S ep Okt Nov Dec

Rn

(W

/m

2 )

jezero

trava

>> nazad

27.2.2013

10

Sunčevo zračenje i toplota u atmosferi

Zemlja prima Sunčevo zračenje danju, a neprekidno gubi svoju energiju (i danju i noću)

Tlo

površina tla se danju greje, a noću hladi

brzina grejanja/hlađenja zavisi od vrste tla zbijeno tlo bolje provodi toplotu od rastresitog

dnevne promene temperature tla se osećaju do dubine od 70 cm, a sezonske do 10 m

Voda

sporije se greje i hladi od tla

infracrv. zračenje do ~3cm, vidljivo do 20 m dubine

Vazduh

vazduh slabo provodi toplotu (dobar izolator)

mešanje vazduha usled temperaturnih razlika; konvekcija usled dodira vazduha sa toplim tlom

Temperatura vazduhaTemperatura vazduha

Utiče na vrstu padavina, isparavanje, transpiraciju, topljenje snega

Dnevne i sezonske varijacije – posledica pozicije Zemlje u odnosu na Sunce

Prostorne varijacije

geografski položaj

nadmorska visina

temperatura opada za 0.65oC na 100 m visine

Merenje: u met. zaklonima na 2 m visine

termometri (živini i alkoholni)

termografi (kontinualno)

maksimalni i minimalni termometar

27.2.2013

11

Temperatura vazduhaTemperatura vazduha

Srednje dnevne temperature

4

2 21147,

TTTT dnsr

2maxmin

,

TTT dnsr

T (

°C)

Temperatura vazduha

Novi Sad Zlatibor

Niš

RHMZ Srbijewww.hidmet.gov.rs

Hidrometeorologija -...

Documents

Transcript of Hidrometeorologija -...