A víz v z fázisdiagramjaf A légkl gköri vízgv zgőz mennyiségének nek m Alapfogalmak Harmatpont: Az a hőmérséklet, amelyhez tartozó telítési gőznyomás a vízgőz aktuális parciális nyomása zgőz z telítési gőznyomg znyomása 000 Relatív nedvesség: vízgőznyomás és a telítési vízgőznyomás hányadosa p H v r = 0% pt Abszolút nedvesség: térfogategységben foglalt vízgőz tömege m g Ha = V 3 m Keverési arány: m r = m v sz [ppm] Telítési gőznyomás [Pa] 00 0 1 0.1-80 -60-40 -20 0 20 40 Hőmérséklet [ C] Clausius-Clapeyron egyenlet: A log p = + B T Miért fontos a vízgv zgőz z? m Időjárás-el előrejelzés Időjárás s előrejelz rejelzés Környezetvédelem Éghajlati változv ltozások előrejelz rejelzése (GCM) A légkl gkör r fizikai és s kémiai k folyamatainak megért rtése 1
zgőz z szerepe a légkl gköri folyamatokban A víz v z körforgk rforgása A víz v z körforgk rforgása Az OH-gy gyökök k forrása Üvegház z hatású gáz Felhőképz pződés/ködképződés A légrl grétegek közti k energiacsere közvetk zvetítője zgőz z eloszlása sa a légkl gkörben zgőz z mint az OH-gy gyökök forrása ózon elektrolízise+v zise+vízgőz légkör r tisztító folyamatai 1% 99% savas esők k kialakulás zgőz z mint üvegház z hatású gáz zgőz z mint üvegház z hatású gáz pozitív v visszacsatolás üvegház z hatás több vízgv zgőz kerülhet a levegőbe hőmérséklet emelkedik 2
Felhőképz pződés Felhőképez peződés Harmatpont elérésekor kondenzáci ció Kondenzáci ciós s mag szüks kséges Légköri frontok, hegységek, gek, felszáll lló meleg levegő zgőz z szerepe az energia- transzportban A levegő vízgőztartalmának Párolgás energia leadás Kondenzáci ció energia felvétel Meteorológiai km Légkörkutatási km in-situ k szimulációs s km Időjárás-el előrejelzés Éghajlat-kutatás, éghajlati modellek Nedvességm gmérő mérleg Hajszálas higrométer Nedvességsk gskála Hajszál 3
Pszichrométer Hőelemes nedvességm gmérő Nyomásk skülönbség nedvességm gmérő Gravimetrikus nedvességm gmérő Elektrolítikus tikus higrométerek Diffúzi ziós s nedvességm gmérő P 2 O 5 elektrolízis hatására áram keletkezik főleg magas nyomáson érzékeny 4
zgőz z mennyiségének nek magasság g szerinti változv ltozása Magasság (km) 15 5 3,5 4 6 50 250 00 3000 200 400 600 800 Nyomás (mbar) Szimuláci ciós s km Forschungszentrum Karlsruhe 80 m 3 -es alumínium tartály Kontrollált lt km Csak bizonyos határfelt rfeltételek telek mellett 0 00 Jan. Febr.Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. A légkl gkör r vízgv zgőztartalmának in-situ Földi eszközök Műholdak Ballonok Kutató-rep repülőgépekpek Rádiószondák Földi telepítésű távérzékelők LIDAR (light( detection and ranging) éjszaka jó térbeli felbontás s (3 m) érzékeny Földi telepítésű távérzékelők - Rádiószondák km magasságig gig mikrohullámú sugárz rzás A légkl gkör r vízgv zgőztartalmának in-situ Földi eszközök Műholdak Ballonok Kutató-rep repülőgépekpek Rádiószondák 5
Műholdas km Teljes vízgv zgőztartalom ztartalom m Pálya szerint: geostacionárius poláris Megfigyelés s szerint: földfelszín n sugárz rzása napsugárz rzás Mérési tartomány szerint: látható mikrohullámú infravörös Műholdas k m GEOS-8 3000 km x 3000 km 41 sec alatt 1 K pontosság Műholdas k m GEOS-8 GOES-8 1 láthatl tható,, 4 IR érzékelő rossz függf ggőleges felbontás Műholdas k m - EUMETSAT EUMETSAT Műholdas k m SAGE II. Műholdas k m - GPS SAGE II (Stratospheric( Aerosol and Gas Experiment II) Earth Radiation Budget Satellite (EBRS) 1 km-es felbontás Global Positioning System Ismerve a vevő helyét, a jel időkéséséből l a légkör r vízgv zgőztartalma ztartalma meghatározhat rozható 6
A légkl gkör r vízgv zgőztartalmának in-situ Földi eszközök Műholdak Ballonok Kutató-rep repülőgépekpek Rádiószondák Ballonos km 30 km-es mérési m magasság előre nem meghatározhat rozható mérési hely rádiószondás k A tükrt krös s harmatpontmérő Kvarc kristály oszcillátorok -90 C - +40 C 0,1 C C pontosság válaszidő: : néhány n ny perc túlhűlt lt víz, v szennyezések sek rezonancia-frekvencia 0-000 ppm akár r 0,05 ppm detektálási küszk szöb Kapacitás s szenzorok Rádiószondák Al 2 O 3 Al és Au elektródok in-line k -1 C - +80 C gyakori kalibrálás 7
Lyman-alpha alpha higrométer A légkl gkör r vízgv zgőztartalmának in-situ 0,2 ppm érzékenység ~300 mbar nyomásig Földi eszközök Műholdak Ballonok Kutató-rep repülőgépekpek Rádiószondák Kutatórep repülőgépekpek Optikai abszorpciós s rendszerek NASA ER-2 M55 Geophysica Beer-Lambert törvény: I I = I 0 σ0 0 NL Airbus A340 Repülőgépre pre telepített tett TDLAS berendezés Menetrendszerinti repülőgépek pek Latitude ( N) 60 50 40 30 20 0 - -20-30 22 47-40 -0-80 -60-40 -20 0 20 40 60 80 Longitude ( E) 6 8
Fotoakusztikus jelkeltés Fotoakusztikus mérőrendszerm rendszer Fotoakusztikus kamra Mikrofon Lézer Elektronika Lézer vezérlés Jelfeldolgozás Számítógép Kalibráci ció CARIBIC fotoakusztikus mérőberendezés MEASURED H 2 O MIXING RATIO (ppm) 000 00 0 1 1 0 00 000 REFERENCE H 2 O CONCENTRATION (ppm) CARIBIC fotoakusztikus mérőberendezés CARIBIC mérési eredmények CARIBIC flight LH-158 Manila - Guangzhou 06 July 2006 000 Teljes víz (vízgőz + felhő) Vízgőz H 2 O (ppmv) 00 0 12:20 12:40 13:00 13:20 13:40 Idő 9
A légkl gköri k m jövőjej je Éghajlati modellezés Minden platform m szüks kséges Közös s adatbázis Modellek tökéletest letesítésese