Növényi produkció mérése mikrometeorológiai módszerekkel. Ökotoxikológus MSc, április 21.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Növényi produkció mérése mikrometeorológiai módszerekkel. Ökotoxikológus MSc, 2015. április 21."

Ede Illés
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Növényi prodkció mérése mikrometeorológiai módserekkel Ökotoikológs MSc, 015. április 1.

2 Felsín légkör kölcsönhatások A legalapvetőbb kölcsönhatás a felsín és a légkör köött: a sél, és annak súrlódása a felsínnel. vektor mennyiség, v, w komponensek 3-as termésete van: átlagos sélsebesség (advekció) periodiks hllámok (főleg éjsaka) véletlenserű flktációk (trblencia!!! kicserélődési folyamatok) A légkörben végbemenő folyamatok tanlmányoása komple tdomány. rendeettek: portölcsérek, tornádók, hrrikánok kaotiksak: trblens áramok

vektor mennyiség, v, w komponensek 3-as termésete van: átlagos sélsebesség (advekció) periodiks hllámok

Felsín légkör kölcsönhatások lamináris áramlás trblens áramlás

4 Felsín légkör kölcsönhatások Lamináris határréteg Trblens határréteg

Felsín légkör kölcsönhatások Súrlódás mechanikai trblencia Felhajtó erő konvektív trblencia A légkörben együtt vannak jelen és vesnek rést a felsín és

5 Felsín légkör kölcsönhatások Súrlódás mechanikai trblencia Felhajtó erő konvektív trblencia A légkörben együtt vannak jelen és vesnek rést a felsín és a légkör köötti kicserélődési folyamatokban. A trblencia: nem-lineáris 3D-s diffú átkeveredés dissipatív több mérettartományt felölel 3km-től 10-3 m-ig

és a légkör köötti kicserélődési folyamatokban.

6 magasság A hőmérsékleti rétegődés serepe: Felsín légkör kölcsönhatások labilis légrétegődés stabilis légrétegődés hőmérséklet

7 Teljesen kormányott konvekció (netrális eset) esetén a örvények kör alakúak. Átmérőjük (l) megegyeik a sabad úthossal (k). A horiontális és vertikális sebesség flktációk megegyenek a súrlódási sebességgel. Instabil esetben: a vertikális sebesség flktációk nagyobb lesnek mint a horiontálisak, mivel a örvénynek horiontális kiterjedése nagyobb les, mint a sabad úthoss. Stabil esetben: a örvények horiontális irányban nyúlnak meg

A horiontális és vertikális sebesség flktációk megegyenek a súrlódási sebességgel.

9 Logaritmiks sélprofil Felsín légkör kölcsönhatások tapastalat: a felsín köelében kisebb a sélsebesség. Könnyen belátható: a

10 Felsín légkör kölcsönhatások Dimenió analíis segítségével leveethető: a=[m s -1 ] a k k: von Kármán konstans (=0.4) * : súrlódási sebesség, ~ momentm átvitel intenitásával k * ln k 0 0 : érdességi magasság: a a magasság, ahol =0.

4) * : súrlódási sebesség, ~ momentm átvitel

11 Magas vegetáció esetén a sélprofil megemelkedik 0 = érdességi magasság d: 0-pont eltolódási sint d=0.6*h 0 =0.1*h k * ln d 0

12 Felsín légkör kölcsönhatások 0 d

13 Felsín légkör kölcsönhatások A növényet serepe: d, 0 : váltoik DE * is váltoik, hisen a sélnyírás is váltoik példa: erdő 30 m magas, fű 0,5 m magas

14 Példa: Hogyan alakl a * erdő illetve gyep felett, ha feltessük, hogy =40 m magasan gyanakkora a sélsebesség mindkét esetben. erdő gyep h 30 m 0,5 m d 18 m 0,3 m 0 3 m 0.05 m gyep erdő * gyep * erdő ln ln d gyep 0, gyep d erdő 0, erdő * gyep * erdő 40 0,3 ln 0, ln 3 * gyep * erdő 3.39 Vagyis, ha gyep = erdő 40 méter magasan, akkor a hányadosk 1, tehát: 1 * gyep * erdő 3.39 * erdő * gyep 3.39

05 m gyep erdő * gyep * erdő ln ln d gyep 0, gyep d erdő 0, erdő * gyep * erdő 40 0,3 ln 0,05 40 18

15 Fls: 1ségnyi idő alatt 1ségnyi felületen átáramló anyag mennyisége Gradiens: adott mennyiség vmilyen irányú megváltoása Kiiindlás: Fick diffúiós törvénye: c F K K: örvényes diffúivitás [m s -1 ] Momentm áram: Senibilis hőáram: Látens hőáram: Sén-dioid áram: a K m H c E F co a c a p p K K a h K c v c e A gradienseket meg tdjk mérni, a örvényes diffúivitást visont becsülni kell Feltevés: K m =K h =K c =K v (Reynolds-féle hasonlósági elmélet = aonos forrás)

hőáram: Látens hőáram: Sén-dioid áram: a K m H c E F co a c a p p K K a h K c v c e A gradienseket meg tdjk mérni,

16 3 módser ismeretes a örvényes diffúivitás becslésére: aerodinamikai módser energia mérleg módser direkt módser Aerodinamikai módser k c H p a e k c E p a Senibilis hőáram: Látens hőáram: K M ρ τ k * * ρ τ k k K M * ρ τ

módser Aerodinamikai módser k c H p a e k c E p a

17 Senibilis hőáram: H ρc p k ln 1 1 T 1 d d T E ρc p Felsín légkör kölcsönhatások Látens hőáram: (párolgás) k ln 1 1 e 1 d d e Eeket tdjk: : a sűrűség (1, kg m -3 ), c p : a levegő hőkapacitása (1005 J kg -1 K -1 ), k: von Kármán féle állandó (0,4), : psichrometriks állandó (0,65 mbar/ C) Eeket megbecsüljük: 1, :a két sint felsín feletti magassága, d: kisorítási rétegvastagság, (növényet magasságának 60%-a) Eeket mérjük: 1, : a sélsebesség T 1, T : a hőmérséklet, e 1, e : gőnyomás

(0,4), : psichrometriks állandó (0,65 mbar/ C) Eeket megbecsüljük: 1, :a két sint felsín feletti magassága, d:

18 Energia mérleg módser K Rn G e a c p Bowen arány módser: Ebből a áramok: Vissahelyettesítve: H E Feltessük, hogy K H =K V Ae 1 Ae H H E Ae 1 E 1 H E c K p H c p K V T e T e Ennél a módsernél elég sinten mérni a hőmérsékletet és a nedvességet, valamint egy sinten a sgárási egyenleget. A rendelkeésre álló energia becsülhető, mint a sgárási egyenleg 90%-a.

K V T e T e Ennél a módsernél elég sinten mérni a hőmérsékletet és a nedvességet,

19 Örvény-kovariancia módser Direkt árammérési technika a növényet és a légkör köötti kölcsönhatás mérésére Előnye: 4 órás mérés a év minden napján. Mérés 10 H-es felbontásban,v,w hőmérséklet CO vígő óon VOC CH 4

Előnye: 4 órás mérés a év minden napján.

20 Sóniks anemométer: 3D sélmeőt méri Nincsenek mogó alkatrései gyors válasidejű 3 forrás / 3 detektor (ltrahang) A kettő köti út megtételéhe sükséges időt méri, v, w, hangsebesség T s

21 Infravörös gáanaliátor (IRGA) A kibocsátott infravörös hllámok absorpcióját méri. All: forrás, fent: detektor Egyéb gyors válasidejű senorok: O 3, CH 4, VOC

22 Adatgyűjtő berendeések és softverek

23 w F ' ' ' ' ' ' w w w w w w F - a anyagmegmaradás elve miatt: - átlagolási sabályok alapján: w 0 Fls: a koncentráció és a vertikális sebesség sorata Reynolds átlagolás: A A A A A A A 0 A A jellemő pillanatnyi értéke (A) felírható, egy átlag (A), és a attól való eltérés (A ), a ún. flktáció össegeként. B A AB ca ca B A B A átlag flktáció w w F F w 0 w

24 Momentmáram: ' w' v' w 1/ * ' Senibilis hőáram: H c p w' T ' s Látens hőáram: CO áram: E Lw'q' F w'co CO '

25 Össetevőkre bontás Nettó ökosistéma séncsere (NEE): w c + NEE: a növényetből a légkör felé légés - NEE: a légkörből a növényet felé fotosintéis dominál NEE = -GPP + R eco éjjel: GPP=0 R eco F c R ref e E ,0 t46,0 t: a hőmérséklet C-ban R ref : a referencia légés 10 C-on E 0 : a aktivációs energia

26 NEE: Net Ecosystem Echange

Hasonló dokumentumok

Felszín légkör kölcsönhatások

Felszín légkör kölcsönhatások Felsín légkör kölcsönhatások Momentm áram, senibilis és látens hőáram sámítása Biológs BSc, 016. október 6. Energiamérleg Nagyobb térléptékben a kicserélődési folyamatok mikrometeorológiai módserekkel