VÝPAR H S H V H O R
Výpar = změna skupenství l,s g závisí na T a p Ročně se odpaří cca 518.10 3 km 3 vody Probíhá z vodní hladiny z povrchu půdy z povrchu rostlin ze sněhu a ledu evaporace transport rostlinami pomocí kořenového systému rostlin (transpirace) Celkový výpar = evapotranspirace Udává se v mm/t (t min, d, měsíc, rok,..)
Zdroje vodní páry: - výpar z vodní (především mořské) hladiny a vlhkého zemského povrchu a rostlin - výpar padajících srážek a oblačných částic; - sublimace ze sněhové pokrývky a ledových kondenzačních produktů; - v neposlední řadě se však vodní pára může do ovzduší dostat i například z některých průmyslových komplexů aměst. Tato dodatečná vlhkost produkovaná zmíněnými průmyslovými komplexy může mít značný vliv na mikroklima okolí.
Výpar z vody = přestup molekul na fázovém rozhraní l - g vzduch voda Výpar = molekuly vody, které se dostaly z vody molekuly vody, které se vrátily
Množství molekul, které se za jednotku času dostává z Vody do vzduchu, je přímo závislé na tlaku vodních par přímo nad hladinou vody e vo závisí na teplotě vody Množství molekul, které se dostaly ze vzduchu do vody závisí na tlaku vodních par ve vzduchu e vz závisí na teplotě vzduchu Intenzita výparu je dána e vo e vz e vo = e vz výpar ustává
1. Vzduch je teplejší než voda E > e vo E tlak nasycených par ve vzduchu Výpar pokračuje - e vz = e vo, aniž by došlo k nasycení vzduchu. 2. Vzduch je chladnější než voda E < e vo e vz = e vo - přesycení vzduchu e vz > E kondenzace tvorba mlhy pokud chladný vzduch přetrvává nad hladinou ohříván rozpouštění mlhy výpar pokračuje a je roven e vo -e vz
Výpar závisí na 1.Teplotě vody S teplotou roste výpar 2. Vítr Odnáší vlhký vzduch nad hladinou Způsobuje pohyb vzduchových mas Teplejší výpar pokračuje Chladnější sníží nebo zastaví výpar, kondenzace 3. Atmosférický tlak Jinak stejné podmínky - atmosferický tlak klesá výpar roste Neplatí obecně např. nadmořská výška x výpar 4. Vlhkosti vzduchu 5. Slunečním svitu 6. Kvalita vody Ze slané se odpařuje vody méně než ze sladké ~ o 2 3 % 7. Tvar hladiny Zakřivená hladina má menší výpar, protože nad zakřivenými plochami je menší napětí par, kapičky mlhy se odpařují pomalu vznik mraků
Výpar roste Horko Větrno Suchý vzduch Svítí slunce Výpar klesá Zataženo Bezvětří Vzduch je chladný a vlhký Obecně Denní a roční doba - maxima se vyskytují ve dne kolem poledne a vlétě, minima v noci a v zimě. Rozdělení vlhkosti Horizontální -jerůznorodé a závisí na rozdělení zdrojů vlhkosti na zemi Vertikální - koncentrace vodní páry s výškou rychle klesá (závislost na teplotě, která rovněž klesá) Většina vodní páry 90 % je obsaženo ve vrstvě sahající do výšky 5 500 km
Výpar ze sněhu a ledu Přeměna s g - sublimace je menší než přeměna l g Sníh má větší povrch než led má i větší výpar Max. teplota na povrchu sněhu 0 o C, výpar probíhá při teplotě rosného bodu nad bodem mrazu Výpar ze sněhu a ledu je ovlivňován: Slunečním zářením Fyzikálními vlastnosti sněhu hustota, tepelná vodivost,.. Větrem Expozicí vůči světovým stranám Výpar ze sněhu je určován úbytkem hmotnosti sněhových vzorků v nádobách, které jsou umístěny pod širým nebem.
Vyjádření vlhkosti vzduchu Měrná vlhkost vzduchu - hmotnost vodní páry na kilogram suchého vzduchu [kg/kg vzd ] - izograma Absolutní vlhkost vzduchu a v hmotnost vodních par v měřeném objemu vzduchu g. m -3 ]. V mírných šířkách a nízkých vrstvách atmosféry se hodnoty absolutní vlhkosti pohybují kolem 5 g.m -3,vlétě až 15-20 g.m -3. Největší možná absolutní vlhkost při stavu nasycení A a v = (01) A Tato charakteristika se však špatně měří (v absorbčních nádobkách). G a v V Výpočetní vztahy, např. a v 1,06 t 1 273,15 e Stupeň vlhkosti lze rovněž vyjádřit jako tlak vodních par (hpa)-izovapora nenasycená vodní pára její parciální tlak e nasycená vodní pára - E
Vyjádření vlhkosti vzduchu Relativní vlhkost a r izohumida a r e E av 100 100 A E napětí nasycených par A maximální vlhkost stav nasycení Sytostní doplněk d = rozdíl mezi maximální a okamžitou vlhkostí = množství par, které může daný systém v jednotce pojmout A Rosný bod relativní vlhkost je 100 % - sytostní doplněk je 0 d E e a v
Měření relativní vlhkosti vzduchu Psychrometr Augustův a Assmanův dva teploměry suchý vlhký ukazuje nižší teplotu E1 e b A t t t teplota vzduchu suchý teploměr 1 t 1 teplota na vlhkém teploměru E 1 max. parciální tlak par e parciální tlak par skutečně ve vzduchu obsažených b barometrický tlak A empirická konstanta (závisí na tom, zda je bezvětří či vítr, pro vodu nebo led,..) acriflavin desinfekce pro akvária
Měření vlhkosti vzduchu Augustův psychrometr Assmanův psychrometr
Psychrometrické tabulky Teplota vzduchu Rozdíl teplot na obou teploměrech C 1,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 0 80 60 51 41 32 22 13 4 2 82 64 55 47 38 30 21 13 5 4 84 67 59 51 44 36 29 21 14 6 85 70 63 56 48 41 35 26 21 14 8 8 86 72 66 59 53 46 40 34 27 21 15 6 10 87 74 68 62 56 50 44 39 33 27 22 16 11 6 12 88 76 70 65 59 54 48 43 38 33 28 23 18 13 14 89 78 72 67 62 57 52 47 42 37 32 28 23 19 16 89 79 74 69 64 60 55 50 46 41 37 33 28 24 18 90 80 76 71 66 62 58 53 49 45 41 37 33 29 20 91 81 77 73 68 64 60 56 52 48 44 40 37 33 22 91 82 78 74 70 66 62 58 54 51 47 43 40 39 24 91 83 79 75 71 68 64 60 57 53 50 46 43 40 26 92 84 80 76 73 69 66 61 59 55 52 49 46 43 28 92 84 81 77 74 71 67 64 60 57 54 51 48 45 30 93 85 82 78 75 72 68 65 62 59 56 53 50 47 32 83 79 76 73 70 67 64 61 58 5 52 49 34 71 68 65 62 59 57 54 51 Relativní vlhkost vzduchu
Měření vlhkosti vzduchu Dilatační vlhkoměry změna rozměru některých organických látek vlivem vlhkosti vlasy, živočišné blány, syntetické organické látky Elektrické kapacitní vlhkoměry Vlasový hygrometr principu kondenzátoru s dielektrikem z polymeru absorpcí vody mění své dielektrické vlastnosti kapacitu kondenzátoru vlhkost Odporové vlhkoměry změna elektrického odporu mezi 2 elektrodami -tuhý elektrolyt Al 2 O 3, 1 elektroda z hliníku s vrstvičkou Al 2 O 3, 2. potažená tenkou vrstvou zlata propustnou pro vodní páry
Přímé metody měření výparu z vodní hladiny Wildův výparoměr v žaluziové budce plocha 250 cm 2 480 cm 3 destilované vody 15 mm mm přesnost 0,1 mm
Přímé metody měření výparu z vodní hladiny Rónův rozdílový výparoměr - dříve používán jako standardní výparoměr 1. Srážky se nevyskytly (v blízkosti srážkoměr) 2 000 cm 2 5 cm V = 42 l Výpar = objem vody dolité objem vody přeteklé násoskou do konve Výpar V = V d V p výška 25 cm 2. Srážky se vyskytly Výpar V = (S + V d ) V p S srážkový úhrn za 24 hod. V d objem vody dolité V p objem vody přeteklé
Přímé metody měření výparu z vodní hladiny Class-A-Pan 1,14 m 2 http://www.hydrokit.co.uk/46/evaporation-pan-manual.htm http://agriculture.vic.gov.au/agriculture/farm-management/soil-and-water/irrigation/constructionof-an-evaporation-pan-for-irrigation-scheduling
Přímé metody měření výparu z volné hladiny Výparoměr GGI 3000 v ČHMÚ od r.1968 zapuštěn do země (75 mm nad terénem) instaluje se do stínu pletivo http://astrolitovel.webnode.cz/klimatologie/
Přímé metody měření výparu z volné hladiny Výparoměr EWM Navázal na GGI 3000 od r.1999 modernizace Zlepšení měření změn výšky hladiny snímač s rozlišením 0,025 mm Zlepšení měření povrchové teploty vody Vyřešení komunikace s automatickým měřícím systémem stav k 12.6.2006 srážkoměr měření výšky hladiny teplotní snímač
Nevýhody Neudávají výpar, ale tzv. výparnost Zpravidla bývá vyšší než ve skutečnosti výpar malá výparoměrná plocha vliv větru malý objem a hloubka vody prohřívá se Správná hodnota srovnání těchto přístrojů s měřením z tzv. výparoměrného bazénu průměr 5 m H = 100 140 cm stanovení vztahu mezi velikosti plochy a převodnímu koeficientu Závislost Davydova průměr ~ 3,5 m výparnost = výparu
Výparoměry Class-A, GGI 3000, v pozadí srovnávací výparoměr a meteorologické přístroje výparoměrná stanice Hlasivo
Plovoucí výparoměrná stanice Výparoměry Srážkoměry Vyrovnávací nádoby (1 výparoměrná základna, 2 spojovací můstek, 3 pozorovací základna, 4 pozorovací budka, 5 můstek pro přistávání, 6 výstužné spoje, 7 meteorologické budky, 8 srážkoměr 500 cm 2, 9 srážkoměr 3 000 cm 2, 10 výparoměr 3 m 2, 11 výparoměr GGI, 12, 13 měrné nádoby na měření vyšplíchnuté a všplíchnuté vody)
Nepřímé způsoby měření výparu 1. Metoda vodní bilance Rozdíl přítoku a odtoku s uvážením srážek Vliv podzemní vody zanedbáme Přesnost závisí na tom, s jakou přesností stanovujeme jednotlivé členy bilanční rovnice 2. Metoda tepelné bilance Množství slunečního záření, které na hladinu dopadlo Množství slunečního záření, které se od hladiny odrazilo Množství tepla vyzářeného z hladiny do atmosféry Tyto údaje se ale obtížně získávají 3. Výpočet empirickými vzorci Vzorce se různě kombinují a pracují s různými veličinami Teplota a vlhkost vzduchu Barometrický tlak Sytostní doplněk Rychlost větru,.
Výpar ze zarostlé vodní hladiny Závisí na Hustotě rostlin Druhu rostlin Celkovém množství jejich hmoty Výpar z hladiny zarostlé u břehu až 2x větší než z volné hladiny Výpar ze zcela zarostlé vodní hladiny až 3x větší než z volné hladiny Výpar z projektované nádrže ovlivní mikroklima oblasti, hlavně sytostní doplněk, který klesá nejen s teplotou, ale i s rostoucí absolutní vlhkostí.
Složitější faktory : Výpar vody z půdy» Vlhkost půdy» Barva půdy» Struktura půdy» Tvar povrchu půdy» Expozice terénu Vlhkost půdy v daném okamžiku závisí na množství srážek vsáklých množství vzlínající vody z podzemí Suchá půda výpar nulový Úplně promočená půda = výpar z volné hladiny nebo větší, protože půda má větší povrch lepší tepelnou vodivost je tmavší lépe se prohřeje
Měření výparu z půdy Lyzimetr Rykačeva 40 x 25 cm vrstva dřevěného uhlí Výpar z monolitu se určí z hmotnostní bilance nádob B a C s uvážením kapalných srážek Nedostatek izolován od okolní půdy
Měření výparu z půdy Lyzimetr Popova 3 stejné nádoby se sítovým dnem s monolitem půdy Vkládají se od vnějších pouzder 2 mají kontakt s okolní půdou, 3.opatřena nádobkou na sběr dešťové vody provádíme bilanci změnou hmotnosti monolitu s uvážením srážek a vody prosáklé monolitem
Velké lyzimetry o průměru 1,65 m a výšce do 2,35 m tvoří komplexní monitorovací a výzkumný systém pro projekty vodního hospodářství, agronomie, pedologie, sanací nebo výzkum změny klimatu P = 1 m 2 H (půdy) = 1,5 m OD = 1,65 m H (celková) = 1,85 m
Transpirace = celkové množství vody odebrané z půdy kořenovým systémem rostlin (1 rostlina kukuřice za vegetační období 200 l) Transpirační koeficient =množství vody (g), které rostlina musí odpařit, aby vytvořila 1 g sušiny rostlin bez kořenů. závisí na druhu rostlin zemědělské kultury 300 900 kg (obiloviny 200 700 kg oves 600 kg) lesní dřeviny stinné 170 230 kg lesní dřeviny světlomilné 260 340 kg na části vegetačního období Měření transpiračního koeficientu: malé rostliny 1. měří se množství transpirované vláhy - uzavřená vzduchotěsná nádoba, měří se vlhkost vzduchu 2. pokles hmotnosti odřezaných rostlin do bodu jejich vadnutí
Měření transpirace phytometrem v půdě zakořeněná rostlina pokles hmotnosti potometrem odříznutá rostlina ve vodě, měří se úbytek vody