Toky energie v ekosystémech a evapotranspirace. Jakub Brom LAE ZF JU a ENKI o.p.s.

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Toky energie v ekosystémech a evapotranspirace. Jakub Brom LAE ZF JU a ENKI o.p.s."

Eliška Šimková
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Toky energie v ekosystémech a evapotranspirace Jakub Brom LAE ZF JU a ENKI o.p.s.

2 Sluneční energie Na povrch zemské atmosféry dopadá sluneční záření o hustotě 1,38 kw.m -2, tato hodnota se nazývá solární konstanta. Záření je průchodem atmosférou oslabováno a na zemský povrch dopadá pouze asi 47% z tohoto množství. Suma dopadlého záření činí v našich zeměpisných šířkách asi 1200 kwh na metr čtvereční.

4 Energie přicházející na aktivní povrch (krátkovlnná) se z části odráží zpět do prostoru. Schopnost povrchu odrážet záření je odrazivost (reflektance), poměr odraženého a přicházejícího záření je albedo. V přírodě mají povrchy různé albedo: - vegetace 15-30% - jehličnaté porosty 10-20% - suchá půda, poušť 20-30% - vodní plochy 5-10% - čerstvý sníh 80-90%

5 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Tok energie (W.m-2) Albedo (%) Mezi aktivním povrchem a atmosférou dochází kromě výměny krátkovlnné radiace též k výměně dlouhovlnné radiace. Množství dlouhovlnné radiace vyzařované atmosférou a povrchem se mění se čtvrtou mocninou teploty atmosféry a povrchu Stefan-Boltzmanův zákon Radiační bilance Krátkovlnná_dopad Krátkovlnná_odraz Dlouhovlnná_přicházející Dlouhovlnná_vyzářená Albedo

6 Osud sluneční energie Po odrazu krátkovlnné radiace a vyzáření dlouhovlnné složky zůstává na aktivním povrchu zbytek energie, který označujeme jako celkovou čistou radiaci. Čistá radiace se na aktivním povrchu přeměňuje a transformuje (sluneční energie se disipuje, roznáší). Část je spotřebována na vlastní ohřev porostu, část je využita v procesu fotosyntézy, část je spotřebována tepelným tokem do půdy, část se mění na zjevné (pocitové) teplo a zbytek se spotřebuje na výpar ve formě latentního tepla výparu. Z hlediska zastoupení těchto složek, je největší část spotřebována na výpar a pocitové teplo. Obecně lze toto schéma nazvat termínem energetická (tepelná) bilance.

7 Základní schéma energetických toků Rn = R s (1-α)+R L Rn = J + P + G + H + LE Rn = G + H + LE Rn net radiation Rs shortwave radiation R L longwave radiation α albedo J heating of the growth P photosynthesis G ground heat flux H sensible heat flux LE latent heat flux L latent heat of evaporation E amount of water vapour Obr. Pokorný a Květ 2001

8 Největší význam z hlediska úvah o osudu sluneční energie na Zemském povrchu má zjevné teplo a teplo spotřebované na výpar (latentní teplo). Poměr mezi zjevnýma latentním teplem nazýváme Bowenův poměr (β). H LE Tento poměr nabývá na významu při řešení otázky vlivu tepla na živé systémy.

9 Zjevné teplo je ta část z dopadající energie, která je zodpovědná za ohřev prostředí Latentní teplo výparu skládá se ze dvou složek, z evapotranspirace a skupenského tepla výparu vody (ca 2,5 kj.g -1 ). Při přeměně vody na páru dochází ke spotřebě energie, která se uvolní při kondenzaci, to znamená, že při výparu se prostředí ochlazuje.

10 Obr. Pokorný

11 Evapotranspirace Evapotranspirace je souhrnný výpar z rostlin (transpirace) a z ostatních povrchů (evaporace). Význam spočívá v aktivní schopnosti rostlin aktivně ovlivňovat množství odpařené vody a tím ovlivňovat své okolí. Transpirace probíhá prostřednictvím průduchů, kterých je na listech rostlin 100 až několik set na mm čtvereční. Každý průduch je zvlášť regulován, z tohoto pohledu funguje vegetace jako velmi účinné klimatizační zařízení, reagující na jakoukoli změnu okolního prostředí. Evapotranspirací se může z 1 metru čtverečního odpařit 3 6 litrů vody za den, z míst bez vegetace je to přibližně pouze 1 litr.

13 Funkční vegetace do značné míry aktivně ovlivňuje teplotu svého povrchu díky transpiraci Má-li vegetace limitovaný přísun vody, dochází k vodnímu stresu a rostlinný povrch se přehřívá

14 Obr. Pokorný

15 Možnosti zjišťování evapotranspirace Přímé měření lyzimetry, výparoměry Mikrometeorologické metody Metoda Bowenova poměru Penman-Monteithova metoda Eddy kovariance A mnoho dalších..

16 Mikrometeorologická měření Pomocí meteorologických stanic Meteorologické budky Automatické meteostanice Speciální stanice

17 Co potřebujeme k výpočtu ET?

18 Metoda Bowenova poměru: Rn LE H G H LE T e LE Rn 1 G

19 Penman-Monteithova metoda: ( Rn G) a c p ( e 0 e) LE r a 1 r r s a

20 Eddy kovariance: w u v w u v w u v a du k( z) a u w dz H a c p w ' Tsv ' FH O 2 E w' H2O ' FCO w' CO2 '

Podobné dokumenty

Energetika ekosystémů

Energetika ekosystémů Energie Obecně lze konstatovat, že energie je schopnost konat práci Mechanická energie zahrnuje kinetickou a potenciální energii Teplo Zářivá energie vyzařována v kvantech Elektrická