Modelleren van turbulente warmte en vocht stromingen in de ... van...Modelleren van stroming in de...

Modelleren van turbulente warmte en vochtstromingen in de atmosfeer met behulp van warmtebeelden van het aardoppervlak…

Wim Timmermans

Modelleren van stroming in de lucht: wat

Dit gaat over:

“Het vinden van een geschikte methode om met warmte beelden

(remote sensing) de ruimtelijke en temporele verdeling te bepalen

van fluxen van latente (vocht) and voelbare (temperatuur)

energie”


Wat zijn fluxen van latente en voelbare warmte?

Latente warmteVoelbare warmte

Bodem warmte

Straling



Verdampt water

Verwarmt lucht

Verwarmt land




Bodem warmte

Straling

Droge omstandigheden




Bodem warmte

Straling

Natte omstandigheden

Modelleren van stroming in de lucht: waarom

Waarom willen we deze fluxen weten (en meten)?



Globaal; wat is het klimaat wereldwijd en de verandering daarin?



Regionaal; het “urbane warmte eiland”, effect op gezondheid?

Voelb

are

warm

te

Late

nte

warm

te

Vo

elb

are

warm

te

Late

nte

warm

te



Voelbare warmte

Lokaal; hoeveel water gebruiken planten, is er irrigatie nodig?

Straling

Latente warmte


De voelbare en latente warmte stroming kenmerken zich door:

Grote ruimtelijke variatie

Grote variatie in de tijd

In het kort, ze zijn erg heterogeen; dus we willen zowel een

ruimtelijk als een temporeel beeld van ze hebben!

Satelliet remote sensing (teledetectie) van de aarde is de enige

manier om dit op een consistente manier te doen…

Op verschillende schalen!


Wat is remote sensing van de aarde, of “aardobservatie”:


Satelliet-selectie hangt af van het gebied en schaal van interesse:

Remote sensing laat de heterogeniteit zien, geeft een overzicht:

Modelleren van stroming in de lucht: hoe

Wat is een flux?

“Afmeting en richting van een stroming

van een substantie of eigenschap”

- wikipedia -

Voelbare warmte flux = stroming van warmte, temperatuur

Latente warmte flux = stroming van water (damp)


Voelbare warmte flux wordt bepaald door:

Temperatuur verschil tussen het aardoppervlak en de atmosfeer

Weerstand van de lucht tegen het warmte transport

Latente warmte flux wordt bepaald door:

Verschil in vochtgehalte tussen aardoppervlak en atmosfeer

Weerstand van de lucht tegen het vocht (waterdamp) transport


Normaalgesproken:

Flux ≈ (Aardoppervlakte temperatuur – Atmosferische lucht temperatuur)

Weerstand tegenwarmte transport


Voor Barrax, een landbouwgebied in Spanje, ziet dit er uit als:

Model input Model output

Atmosferische input:

Oppervlakte input:

luchtvochtigheid

Oppervlakte temperatuur

windsnelheid

luchttemperatuur

Voelbare warmte flux

Latente warmte flux


Deze ruimtelijke plaatjes worden gechecked door grond metingen

vanuit masten met behulp van eddy-covariantie (EC) vanuit een

enkele mast:

of vanuit twee masten door een zogenaamde scintillometer (LAS)...

Sensor

“Voetafdruk”


Scintillometer “footprint” is ook afhankelijk van de wind richting:

& kan aangepast worden aan de schaal van de remote sensing meting

Zender Ontvanger Zender Ontvanger

wind

wind


Straling Bodem flux Voelbare warmte flux Latente warmte flux


Meer verstoring, betekent meer voelbare warmte, dus “heter”

Zender Ontvanger

Turbulente lucht


Samenvattend, in het algemeen verkrijgen we

voelbare en latente warmte fluxen uit remote sensing modellen

en checken we ze door voetafdrukmodellen van ground metingen

+ +

Het is probleem is dat traditioneel gezien we aannemen dat voor:

de remote sensing modellen de atmosfeer homogeen is, &

voor de grond metingen het aardoppervlak homogeen is

Beide aannames zijn niet correct!



In voorafgaand werk was daarom de doelstelling om bestaande

modellen te verbeteren door:

“het vinden van een schatting van de toestand van de lucht

(atmosfeer) als functie van de toestand van het aardoppervlak en de

gemiddelde toestand van de atmosfeer”

Deze doelstelling was onderverdeeld in drie sub-doelstellingen:

(1) Breng oppervlakte heterogeniteit in in grond modellen

(2) Maak remote sensing modellen ongevoelig voor atmosferische variatie

(3) Breng atmosferische variaite in in remote sensing modellen


Ad (1): Oppervlakte heterogeniteit in grond modellen


Ad (2): Remote sensing model ongevoelig voor atmosferische variatie

DUTTUT? DATDUTTUH…DATTUTDUT!


Ad (3): Breng atmosferische variatie in in remote sensing modellen

+ +

Atmosferische input:

Oppervlakte input:

Voelbare warmte fluxLatente warmte

Aardoppervlak

Hoogte

boven

aard

opperv

lak

luchtvochtigheid

windsnelheid

luchttemperatuur

oppervlaktetemperatuur

Ontwikkeling

luchttemperatuur

in de tijd:

Lucht

tem

pera

tuur

(Kelv

in)

Modelleren van stroming in de lucht: hoe nu verder?

Nu de modellen verbeterd zijn voor agrarische gebieden; wat zijn

opties / nieuwe uitdagingen / toepassingen?

Model-technisch:

Uitbreiding naar stedelijke gebieden

Toepassingen door middel van vliegtuigjes/drones;

Hogere resolutie

Geen hinder van bewolking

Lokaal specifiek toepasbaar

Uitbreiding naar extreme toestanden


Gerichte (stedelijke) toepassingen:

Monitoren van Urbaan Hitte Eiland effect;

Hoeveel warmer is het in de stad dan daarbuiten (op elk moment van de dag)?

Waar in de stad is het warmer en waardoor komt dat?

Meten/toepassen van hitte reductie in steden (woning, straat, wijk);

Groene zones (groene daken)

Open water

Straat-patronen

Woning-isoleringseffect (warmte-verlies)

Luchtcirculatie patronen in de stad (luchtkwaliteit, gezondheid)

Bewustwording (website, lokale observaties, smartphones)


Meet-infrastructuur in Enschede:

Satelliet temperatuursbeeld, 12-09-2006, 11:45 locale tijd


Meet-infrastructuur in Enschede:

Modelleren van turbulente warmte en vocht stromingen in de ... van...Modelleren van stroming in de...

Documents

Transcript of Modelleren van turbulente warmte en vocht stromingen in de ... van...Modelleren van stroming in de...