Strålingsbalancen på græs og asfalt | Rapport

Side 1

Espergærde Gymnasium [navn fjernet] 2.E 25-11-16

Strålingsbalancen

Formål:

Forsøgets formål er at bestemme strålingsbalancen på to forskellige overflader

Materialer:

Pyranometer: måler energien pr. kvadratmeter af den kortbølgede varmestråling.

IR-termometer: måler temperaturen og dermed også den langbølgede varmstråling.

Almindeligt temperatur: måler luftens temperatur.

Teori:

Strålingsbalancen fortæller noget om hvor meget energi der er til rådighed ved jordens overflade et givent sted, den kaldes også Rn. den består af fire værdier: Kortbølget indstråling(Ki), kortbølget udstråling(Ku), langbølget indstråling(Li) og langbølget udstråling(Li). Formlen ser således ud:

Ki+(-Ku)+Li+(-Lu)=Rn.

Kortbølget indstråling kommer fra Solen. Dette er et positivt tal, da det er energi der bliver tilført Jorden.

Kortbølget udstråling dette er indstråling fra Solen der bliver reflekteret direkte tilbage, det er fra blandt andet skyer og især lyse overflader, dette er negativt tal. da det ikke er energi Jorden har til rådighed.

Langbølget udstråling dette er varmestråling fra jorden, det er et negativt tal da det er energi jorden mister.

Langbølget indstråling dette er varmestråling fra jorden der bliver reflekteret tilbage mod Jorden af drivhusgasser, dette er derfor et positivt tal

Strålingsbalancen ligger generelt på jorden på 33% af den samlede indkommende stråling. Dog kan man også modtage energi lokalt ved hjælp af advektion. Dette er kold og varm luft der bliver

Side 2

Espergærde Gymnasium [navn fjernet] 2.E 25-11-16 transporteret via luften. Dette har en stor indflydelse om vinteren i Danmark, da indstrålingen om vinteren er noget begrænset, grundet den lavtstående sol og det som regel store skydække, der reflekterer meget af indstrålingen via albedo effekten.

Hypotesen:

Min hypotese er at strålingsbalancen vil være større ved asfalten end græsset, da den sorte overflade vil absorbere mere energi da albedoeffekten er mindre.

Fremgangsmåde:

Vi gik udenfor med de to målere, først målte vi henholdsvis den kortbølgede ind- og udstråling, det gjorde vi med pyranometeret ved at vende sensoren mod himlen og derefter ned mod jorden, da vi målte udstrålingen var vi forsigtige med ikke at skygge for sensoren når vi aflæste resultatet. Den langbølgede varmestråling målte vi med et infrarødt termometer ved også at pege det mod himlen og jorden. Denne procedure udførte vi ved to forskellige underflader.

Data og databehandling

Jeg har brugt Nilas resultater

Tidspunkt Dato: 15/11 Dato: 15/11

Dato og klokkeslæt Klokkeslæt: 14:10 Klokkeslæt: 14:15

Vejr/T emperatur Skyet og 7 grader Skyet og 7 grader

Overflademateriale Græs Asfalt

Enheder ͦC W/m^{2} ͦC W/m^{2}

Solens lysindstråling (kortbølget) til jordoverfladen.

Målt med pyranometer.

X 19 X 18

Atmosfærens langbølgede indstråling til jordoverfladen. Bestemt med IR-termometer.

Omregnes vha. graf til W/m^{2}

3.5 333 4 338

                                    2
Samlet indstråling til jordoverfladen (W/m )

X 352 X 366

Enheder ͦC W/m^{2} ͦC W/m^{2}

Jordoverfladens refleksion af sollys (kortbølget refleksion. Målt med pyranometer.

X 2 X 2

Jordoverfladen langbølgede udstråling til atmosfæren.

Bestemt ved IR-termometer

3 324 2 322

Side 3

Espergærde Gymnasium [navn fjernet] 2.E 25-11-16

Samlet udstråling til jordoverfladen (W/m^{2})

X 326 X 324

Aktuel strålingsbalance for jordoverfladen (W/m^{2})

Samlet indstråling minus samlet udstråling for jordoverfladen

X 26 X 42

Diskussion

- Forklar, hvilken betydning det har, om den samlede strålingsbalance er positiv eller negativ.

Den samlede strålingsbalance er positiv, dette betyder at der er større indstråling end udstråling. Derfor modtager Jorden mere stråling end den udsender. Dog har strålingsbalancen ikke haft så stor indflydelse, indstrålingen blev målt til 19 og 18 for græsset og asfalten. Dette er ikke særlig højt, det skyldtes det tykke skydække da vi målte vores resultater, samt at vi i Danmark ligger så nordligt at når vi er i vinterhalvåret vil indstrålingen ikke være særlig stor. Derfor vil temperaturen hovedsageligt være styret af advektion på nuværende tidspunkt.

- Forklar sammenhængen mellem den aktuelle strålingsbalance ved jordoverfladen og

Det aktuelle vejr:

Vejret var varmere end hvad vi målte varmestrålingen til, derudover var skyerne varmere end fladerne vi målte. Det skyldes som førnævnt advektion, da atmosfæren var varmere end materialeoverfladerne. Det kan desuden fortælle også at det har været koldere da atmosfæren er hurtigere at varme op end overfladerne, hvis der ikke er kortbølget indstråling, hvilket ikke var tilfældet da vi målte vores resultater. Derfor har strålingsbalancen ikke den store indflydelse.

- Hvad forventer I, der vil ske med temperaturen længere op ad dagen, hvis der er en positiv strålingsbalance?

Vi vil forvente at der vil ske en stigning af temperaturen hvis der er en positiv strålingsbalance. Det ses tydeligt ved asfalten som modtager betydeligt mere energi end den udsender. Samtidigt holder det tykke skydække på den varme, der bliver tilføjet systemet, derfor vil temperaturen højst sandsynligt stige.

Side 4

Espergærde Gymnasium [navn fjernet] 2.E 25-11-16

- Hvad forventer I, der vil ske med temperaturen længere op ad dagen, hvis der er en negativ strålingsbalance?

Ved en negativ strålingsbalance vil temperaturen falde da der bliver udsendt mere energi fra systemet end der bliver tilføjet, dette vil manifestere sig tydeligst ved en skyfri himmel da der ikke vil være noget til at holde på varmen der stiger op fra jordens overflade.

- Hvordan vil I forvente, at strålingsbalancen ser ud om foråret i forhold til nu

(efterår)?

Vi vil forvente at der vil være en strålingsbalance der er positiv. Dog vil temperatursvingningerne ikke være så store i Danmark da vi har et maritimt klima der er svære at ændre temperaturen på derfor vil det holde på energi gennem vinteren og viceversa.

Derimod vil der være større svingninger ved kontinentale klimaer da der ikke er vandet, som fungere som en stor regulator for vejret og stabiliserer temperaturen. Indstrålingen vil også være kraftigere da dagene bliver længere og Solens indfaldsvinkel bliver mere vinkelret på derfor vil Solen skinne kraftigere og længere tid på Danmark som vil skabe en positiv strålingsbalance der vil medføre et varmere klima.

Konklusion:

Jeg kan konkludere at vi havde ret i vores hypotese strålingsbalancen var størst ved asfalten.