Hodnocní tlné bilanc a vaotransirac travního orostu mtodou Bownova oměru návod do raktika z rodukční kologi PřF JU Na základě starších i novějších matriálů uravil a řiravil Jakub Brom V Čských Budějovicích, črvn 2008 Laboratoř alikované kologi, Změdělská fakulta Jihočské univrzity v Čských Budějovicích, Studntská 13., 370 05 Čské Budějovic ENKI o..s., Duklská 145, 379 01 řboň Úvod Všchny řsuny vody, ať už v odobě kaalné nbo v odobě vodní áry, jsou odmíněny řísunm nrgi. Sldujm-li dostatčně rozsáhlý orost a můžm-li zandbat vliv advkc tla, j jdiným zdrojm nrgi nrgi slunční, ktrá doadla na danou lochu. V dn má nrgtická bilanc tnto růběh: Na aktivní ovrch (v říadě vgtačního krytu s jdná o aktivní vrstvu) doadá římé a roztýlné slunční zářní (krátkovlnná složka zářní) a dlouhovlnné zářní oblohy. V říadě travního orostu, ktrý j lně zaojn a navíc má izolační vrstvu, nronikn na ovrch žádné zářní. V tom s liší od změdělských kultur, ktré mají o značnou dobu běhm roku část ůdy nokrytou. V aktivní vrstvě orostu dochází k transformaci zářní (cca 15-20 % s odrazí - albdo). Část zářní, řádově 1 %, s sotřbovává na fotosyntézu. Další část řchází v odobě tlného toku do ůdy a z orostu do ovzduší vlivm konvkc. Njvětší část nrgi s sotřbuj na výar vody z orostu (latntní tlo výaru), zbylé množství ak na ohřátí orostu. Poměr, v jakém s nrgi dělí na ohřvné tlo unikající z orostu do ovzduší a na latntní tlo výaru, s nazývá Bownův oměr. Znám-li tdy bilanci zářní, tj. množství nrgi, ktré vstuuj do orostu, vlikost toku tla do ůdy a Bownův oměr, můžm vyočítat množství nrgi sotřbované na výar a z ní i vlikost samotného výaru. ~ 1 ~
rochu suché tori a očty Radiační bilanc Na aktivní ovrch doadá krátkovlnná složka slunčního zářní, jjíž oměrná část j násldně odražna zět do rostoru (albdo). Mluvím o bilanci krátkovlnné radiac (Rs), Rs Rs Rs. Šiky označují směr toku nrgi. Na aktivní ovrch řichází kromě krátkovlnné složky zářní též dlouhovlnné zářní vyzařované atmosférou a zárovň j značná část zářní vyzařována aktivním ovrchm. Dlouhovlnná složka zářní j dána Stfan-Boltzmanovým zákonm: 4 R, Kd R j dlouhovlnné zářní, ε j misivita (ro vgtaci 0,96-0,98), σ j Stfan-Boltzmanova konstanta (5,67.10-8 W.m -2.K -4 ) a j tlota v K. Dlouhovlnné zářní j tdy dáno tlotou vyzařujícího ovrchu. Bilanc dlouhovlnného zářní (Rl) j ak: Rl Rl Rl. Protož tlota ovrchu bývá zravidla vyšší nž tlota atmosféry, bilanc dlouhovlnného zářní bývá zravidla záorná (v tlé olovině roku). Clková čistá radiac, tdy clková radiační bilanc (Rn) j ak součtm obou toků nrgi, Rn Rs Rl. ato nrgi j dál disiována do jdnotlivých tlných toků. Pro účly raktika budm clkovou čistou radiaci očítat odl vzorc: n Rn ( 1 ) Rs 1,1 0,2 0,8 100 v. N ~ 2 ~
α j albdo (oměr mzi odražným a doadajícím krátkovlnným zářním) Rs j doadající krátkovlnná složka zářní (W.m -2 ) n j rálná doba římého slunčního svitu (rl.) N j tortická doba římého slunčního svitu (rl.) v j tlota vzduchu v C. Enrgtická (tlná) bilanc stanoviště Enrgtická bilanc stanoviště zahrnuj vškrou nrgii, ktrá s na aktivním ovrchu disiuj (transformuj, roznáší) na jdnotlivé nrgtické toky, tj. na rocs fotosyntézy, na ohřv ovrchu, na tok zjvného tla a latntního tla výaru a na tok tla do ůdy. Enrgtickou bilanci stanoviště lz vyjádřit vztahm Rn P J G H LE. P j množství nrgi sotřbované na výar J j množství tla sotřbované na ohřv orostu (ovrchu) G j tok tla do ůdy H j tok zjvného tla LE j tok latntního tla výaru, kd L j výarné tlo vody (ca 2440 J.g -1 ) a E j vaotransirac v mm. Vzhldm k vlmi nízkému odílu fotosyntézy a ohřvu ovrchu na sotřbě clkové čisté radiac (do 1%), jsou tyto dva člny obvykl zandbány a rovnic nrgtické bilanc stanoviště s zjdnodušuj do tvaru: Rn G H LE. Z raktických důvodů jsou jdnotlivé toky očítány v W.m -2. Bownův oměr Z nrgtické bilanc stanoviště vylývá, ž xistují tři dominantní toky nrgi, tok tla do ůdy, tok zjvného tla a tok latntního tla výaru. Zásadní jsou zd řdvším toky ~ 3 ~
zjvného a latntního tla, jjichž oměr označujm jako oměr Bownův (β). Bownův oměr lz vyjádřit omocí výočtu z gradintu tloty a tlaku vodní áry na stanovišti H LE v v. v a jsou tlota vzduchu a tlota orostu v C v a jsou absolutní vlhkosti vzduchu nad orostm a v úrovni orostu vyjádřné jako naětí (tlak) vodní áry v kpa γ j sychromtrická konstanta kpa. C -1. γ = 0,066 kpa. C -1 Pro výočt Bownova oměru j otřba znát tlak vodní áry. n lz vyočítat buď na základě měřní suché a vlhké tloty omocí sychromtru nbo na základě měřní rlativní vlhkosti vzduchu. Výočt naětí vodní áry v vzduchu na základě měřní suché a vlhké tloty: s ( ) j naětí vodní áry v vzduchu (kpa) j tlota suchého tloměru ( C) j tlota vlhkého tloměru ( C) γ j sychromtrická konstanta kpa. C -1. γ = 0,066 kpa. C -1 s j naětí vodní áry nasycného vzduchu ro danou tlotu (kpa), v našm říadě ro tlotu vlhkého tloměru. V obcném tvaru lz naětí vodní áry nasycného vzduchu vyočítat ro danou tlotu : 17,502 s 0,61121 x. 240, 97 Výočt naětí vodní áry v vzduchu na základě měřní rlativní vlhkosti vzduchu: s 100 Rh ~ 4 ~
Rh j rlativní vlhkost vzduchu (%) s j v tomto říadě naětí vodní áry nasycného vzduchu ro suchý tloměr, tdy ro aktuální tlotu vzduchu. Výočt toku tla do ůdy ok tla do ůdy vyočtm na základě gradintu tloty v ůdě odl rovnic G K z 0 z 0 K j tlná vodivost ůdy (Wh.m -1. 0 C -1 ). Pro vlhký ísk j K = 1,627 W.m -1. 0 C -1 0 a jsou tloty ůdy v hloubc 0 m (tlota ovrchu ůdy) a tlota v ůdě v hloubc z ( C) z 0 a z jsou hloubky měřní (m) Výočt toku latntního tla výaru a vaotransirac ok latntního tla výaru vyočtm na základě transformac rovnic nrgtické bilanc Rn G LE. 1 Výar v mm vyočtm na základě jdnoduchého řočtu LE E. L Co budm otřbovat Pro stanovní nrgtické bilanc stanoviště otřbujm měřit řadu mtorologických charaktristik: Doadající a odražnou globální radiaci ~ 5 ~
Délku slunčního svitu lotu vzduchu nad orostm (obvykl s měří v výšc 2 m), tlotu na úrovni orostu Suchou a vlhkou tlotu vzduchu nad orostm a na úrovni orostu, říadně rlativní vlhkost na těchto úrovních lotní gradint ůdy Budm měřit za omoci řístrojů: Intgrátory globálního zářní říadně yranomtr Stoksův hliograf Staniční tloměry Půdní tloměry Assmannův asirační sychromtr, říadně snímač rlativní vlhkosti vzduchu. Úkoly do cviční 1. V hodinových intrvalch změřt cirkadiánní cyklus chodu otřbných vličin ro výočt výaru mtodou Bownova oměru. Graficky vyjádřt růběh vličin. 2. Vyočtět jdnotlivé toky nrgi a graficky vyjádřt růběh a sumy sotřbované nrgi za dnní cyklus ro jdnotlivé nrgtické toky. 3. Vyočtět výar vody a graficky vyjádřt. 3. Vytvořt rzntaci a zhodnoťt zjištěné údaj o změřných vličinách a vyočtných nrgtických tocích. ~ 6 ~