19 Ιαν 2015

Ισοζύγια ενέργειας ακτινοβολιών της Γης και της περιοχής του Αιγαίου πελάγους

                                                                                      Τελευταία ενημέρωση: Ιούνιος 2020


 Ισοζύγια ενέργειας ακτινοβολιών της Γης και της περιοχής του Αιγαίου πελάγους

Τα ισοζύγια ενέργειας ακτινοβολιών αναφέρονται σε
α) εισροές ηλιακής ακτινοβολίας προς την επιφάνεια της Γης,
β) εκροές γήινης (υπέρυθρης) ακτινοβολίας, η οποία εκπέμπεται πίσω στο διάστημα,
γ) μεταφορά (σκέδαση – αγωγή – διάχυση - εξάτμιση ), απορρόφηση ή επανεκπομπή  ποσών ενέργειας ακτινοβολίας (ηλιακής και γήινης) μεταξύ της επιφάνειας της Γης και της ατμόσφαιρας.

Έβλεπα ότι υπήρχαν ισοζύγια ενέργειας για ολόκληρο τον πλανήτη Γη (π.χ. από τη NASA), αλλά δεν υπήρχαν αντίστοιχα ισοζύγια ενέργειας για μεμονωμένες περιοχές του πλανήτη, τουλάχιστον σε πιο απλή μορφή. Επιπλέον δεν υπήρχε (ή τουλάχιστον δεν τα εντόπισα στο διαδίκτυο) απλοποιημένη πληροφορία για τις εποχιακές διακυμάνσεις. Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τις εποχιακές διακυμάνσεις αν θέλουμε να κατανοήσουμε καλύτερα το κλίμα μιας περιοχής. Οι ετήσιοι μέσοι όροι μπορεί να είναι παραπλανητικοί. Για παράδειγμα στη Λάρισα, μπορεί η μέση ετήσια θερμοκρασία να είναι 15,8 oC, αλλά την περίοδο του χειμώνα και του καλοκαιριού η μέση θερμοκρασία είναι 6,2 oC και 26,3 oC αντίστοιχα. Επιπλέον έχουμε και τις ημερήσιες διακυμάνσεις των κλιματικών χαρακτηριστικών (καιρός) που είναι πολύ σημαντικές στην κατανόηση του κλίματος.

Είχα την ιδέα να φτιάξω ένα σχεδιάγραμμα του ισοζυγίου ενέργειας ακτινοβολιών για την περιοχή του Αιγαίου πελάγους, στα πρότυπα του αντίστοιχου σχεδιαγράμματος που δίνει η NASA για ολόκληρο τον πλανήτη (http://science-edu.larc.nasa.gov/energy_budget/pdf/ERB-poster-combined-update-3.2014.pdf  ). Έτσι έφτιαξα αντίστοιχα σχεδιαγράμματα για το Αιγαίο πέλαγος, τόσο σε ετήσια βάση όσο και ανά εποχή (χειμώνα – άνοιξη – καλοκαίρι – φθινόπωρο). Δεν ξέρω κατά πόσο αξιόπιστη είναι αυτή η προσπάθεια, αλλά νομίζω ότι ανεξάρτητα από όλα αυτά για μένα ήταν μια ευκαιρία για να μάθω (και να ανακαλύψω!) κάποια πράγματα.

Σε κάθε σχεδιάγραμμα (σχήμα) που παραθέτω υπάρχει και μια περίληψη των σημαντικότερων πληροφοριών που μπορεί κάποιος να «αντλήσει» μελετώντας το.
Στο τέλος της παρούσας ανάρτησης παραθέτω την βιβλιογραφία που χρησιμοποίησα. Επιπλέον υπάρχει και ένα Παράρτημα όπου εξηγείται η μεθοδολογία που ακολούθησα από την οποία προέκυψαν τα αποτελέσματα των ισοζυγίων ενέργειας ακτινοβολιών.



Το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών της Γης

Όταν οι επιστήμονες φτιάχνουν το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για ολόκληρο τον πλανήτη παρατηρούμε ότι αυτό είναι μηδενικό ή σχεδόν μηδενικό. Δηλαδή οι εισροές ηλιακής ενέργειας που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα της Γης και στην επιφάνειά της είναι ίσες με τις εκροές γήινης (υπέρυθρης) εκτινοβολίας προς το διάστημα. Αν το ισοζύγιο δεν ήταν μηδενικό, τότε αυτό θα σήμαινε ότι η Γη θα ψυχόταν ή θα θερμαινόταν, με αποτέλεσμα να διανύαμε μια παγετώδη ή μεσοπαγετώδη περίοδο αντίστοιχα.

Στο Σχήμα 1 απεικονίζεται το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για ολόκληρη τη Γη. Οι τιμές των ροών ενέργειας ακτινοβολιών είναι σε Watt/m2 και αναφέρονται σε ετήσιες μέσες τιμές.



Σχήμα 1. Ενεργειακό ισοζύγιο της Γης. Αφορά μέσες ετήσιες τιμές ροών ενέργειας ακτινοβολιών σε W/m2. Πηγή:   (http://science-edu.larc.nasa.gov/energy_budget/pdf/ERB-poster-combined-update-3.2014.pdf  ).
  

Πριν συνεχίσει ο αναγνώστης να διαβάζει παρακάτω, θα ήταν χρήσιμο να επισκεφτεί τον παραπάνω ιστότοπο και να καταλάβει πως προέκυψαν αυτές οι ροές ενέργειας. Έτσι θα μάθει για παράδειγμα ότι η μέση θερμοκρασία της Γης στη διάρκεια του έτους είναι 15oC ή 288,15 oK (βαθμοί Κέλβιν). Θα μάθει για το «ατμοσφαιρικό παράθυρο» και για την ιδιότητα της ατμόσφαιρας της Γης να λειτουργεί σαν «πάπλωμα» που συγκρατεί την ακτινοβολία της Γης και δεν την αφήνει να ψυχθεί.

Επίσης από το ενεργειακό ισοζύγιο της Γης που έχει εκδόσει η NASA ο αναγνώστης θα παρατηρήσει ότι προκύπτει μηδενικό ή σχεδόν μηδενικό ισοζύγιο σε τρία επίπεδα:

 α) στα όρια της ατμόσφαιρας:
 340,4 – 77 – 22,9 – 239,9 ≈ 0
β) μέσα στην ατμόσφαιρα:
77,1 + 358,2 + 18,4 + 86,4 – 340,3 – 29,9 – 269,9 ≈ 0
γ) στην επιφάνεια της Γης:
163,3 + 340,3 – 398,2 – 18,4 – 86,4 ≈ 0

Παρατήρηση:
Υπέρυθρη ακτινοβολία της Γης (398,2) ≈ Απορρόφηση από την ατμόσφαιρα (358,2) + Ατμοσφαιρικό παράθυρο (40,1)

Το λεγόμενο «ατμοσφαιρικό παράθυρο» είναι η ροή γήινης (υπέρυθρης) ακτινοβολίας που εκπέμπεται από την επιφάνεια του εδάφους και διαφεύγει απευθείας στο διάστημα, χωρίς να απορροφηθεί από τα συστατικά της ατμόσφαιρας. Τα κυριότερα συστατικά της ατμόσφαιρας που συγκρατούν (απορροφούν) ακτινοβολία του λεγόμενου “ατμοσφαιρικού παραθύρου” είναι τα σύννεφα (υδρατμοί) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2).

Η Γη σαν σύνολο παρομοιάζεται (τουλάχιστον προς το παρόν) σαν ένα σύστημα με μηδενικό σχεδόν ισοζύγιο εισροών – εκροών ενέργειας ακτινοβολιών. Αυτό δεν σημαίνει ότι οι επιμέρους μεμονωμένες περιοχές της Γης έχουν μηδενικό ισοζύγιο. Αντίθετα, υπάρχουν περιοχές με θετικό ισοζύγιο (περίσσεια ενέργεια από τον ήλιο που φτάνει στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια) και περιοχές με αρνητικό ισοζύγιο (έλλειμμα ενέργειας από τον ήλιο που φτάνει στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια). Για παράδειγμα, οι πολικές περιοχές έχουν αρνητικό ισοζύγιο ενέργειας, ενώ οι τροπικές και υποτροπικές περιοχές έχουν θετικό ισοζύγιο ενέργειας. Γενικά οι περιοχές σε γεωγραφικό πλάτος μικρότερο των 38o (μοιρών) έχουν θετικό ισοζύγιο ενέργειας, ενώ οι περιοχές σε γεωγραφικό μεγαλύτερο των 38ο έχουν αρνητικό ισοζύγιο ενέργειας. Όλα αυτά σε μέση ετήσια βάση πάντα. Γιατί μπορεί ανά εποχή (π.χ. καλοκαίρι ή χειμώνα) να υπάρχουν είτε θετικά είτε αρνητικά ισοζύγια ενέργειας σε μια περιοχή.
Οι παραπάνω διαφορές στα ισοζύγια ενέργειας (τόσο χωρικά όσο και χρονικά) είναι αυτά που προκαλούν τα καιρικά φαινόμενα στον πλανήτη (άνεμοι, θαλάσσια ρεύματα, βροχές, εξάτμιση, κ.α.) που στην πράξη αναδιανέμουν την ενέργεια, από τις θερμότερες περιοχές προς τις ψυχρότερες περιοχές.


Ισοζύγια ακτινοβολιών – ενέργειας για το Αιγαίο πέλαγος

Παρακάτω παρουσιάζονται σε σχηματική απεικόνιση τα ισοζύγια ενέργειας ακτινοβολιών για την περιοχή του Αιγαίου πελάγους. Έχει γίνει προσπάθεια τα ισοζύγια αυτά να αποδοθούν σε μέση ετήσια βάση και ανά εποχή (χειμώνα, άνοιξη, καλοκαίρι, φθινόπωρο).
Προσπάθησα να φτιάξω αυτά τα ισοζύγια στα πρότυπα του Σχήματος 1, το οποίο προέρχεται από στοιχεία της NASA.

Το Αιγαίο πέλαγος θεωρήθηκε σαν ενιαία θάλασσα, χωρίς στεριά αν και μετεωρολογικά δεδομένα όπως οι θερμοκρασία του αέρα προέρχονται από μετρήσεις πάνω από έδαφος (σταθμοί στα νησιά Κρήτη, Ρόδο, Νάξο, Λέσβο).


Στο Σχήμα 2 παρουσιάζεται το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος σε μέση ετήσια βάση. 




Σχήμα 2. Ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος. Αφορά μέσες ετήσιες τιμές εισροών – εκροών ενέργειας. Οι τιμές είναι εκφρασμένες σε W/m2.
Όριο ατμόσφαιρας: 343,8 – 79,7 – 259 = 5,1 W/m2.
Μέσα στην ατμόσφαιρα: 71,1 + 345,7 + (-2,7) + 117,3 – 332,4 – 18,8 – 175,2 = 5,0 W/m2.
Στην επιφάνεια (θάλασσα): 192,9 + 332,4 – 410,7 – (-2,7) – 117,3 = 0 W/m2.

Φαίνεται ότι στο Αιγαίο πέλαγος έχουμε οριακά θετικό ισοζύγιο ενέργειας σε ετήσια βάση. Δηλαδή η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης (θάλασσας) είναι λίγο μεγαλύτερη από την εκπεμπόμενη γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει πίσω στο διάστημα κατά 5,1 W/m2.

Στην επιφάνεια (θάλασσα) το ισοζύγιο είναι μηδενικό. Αυτό προκύπτει και από τον τρόπο υπολογισμού των ροών ενέργειας, αλλά το σκεπτικό είναι ότι θάλασσα θερμαίνεται από την ατμόσφαιρα για κάποιους μήνες και ψύχεται (αποβάλλει θερμότητα στην ατμόσφαιρα) κάποιους άλλους μήνες, με αποτέλεσμα να υπάρχει μηδενικό ισοζύγιο στη μεταβολή της θερμότητας της θάλασσας, σε ετήσια βάση. Προφανώς θα υπάρχουν και θαλάσσια ρεύματα που μεταφέρουν ποσά θερμότητας, αλλά δεν λήφθηκαν υπόψη στους υπολογισμούς. Νομίζω όμως ότι έχουν κι αυτά σχεδόν μηδενικό αποτέλεσμα σε ετήσια βάση και ότι είναι μικρές ροές ενέργειας γενικά.

Στην αισθητή θερμότητα (-2,7 W/m2) αυτό για μένα σημαίνει ότι η θάλασσα στο Αιγαίο πέλαγος ζεσταίνεται οριακά από την ατμόσφαιρα (ανέμους).



Στο Σχήμα 3 παρουσιάζεται το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος κατά τη διάρκεια του χειμώνα.




Σχήμα 3. Ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος. Αφορά μέσες  τιμές εισροών – εκροών ενέργειας κατά  τη διάρκεια του χειμώνα. Οι τιμές είναι εκφρασμένες σε W/m2.

Όριο ατμόσφαιρας: 210 – 63,7 – 226,8 = -80,5 W/m2.
Μέσα στην ατμόσφαιρα: 45,5 + 335,5 + 17 + 148,3 – 318 – 27,2 – 160 = 41,1 W/m2.
Στην επιφάνεια (θάλασσα): 100,7 + 318 – 375 – 17 – 148,3 = -121,6 W/m2.

Φαίνεται ότι στο Αιγαίο πέλαγος έχουμε αρνητικό ισοζύγιο ενέργειας κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Δηλαδή η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης είναι μικρότερη από την εκπεμπόμενη γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει πίσω στο διάστημα κατά 80,5 W/m2.

Η επιφάνεια της Γης (θάλασσα) ψύχεται στη διάρκεια του χειμώνα (-121,6 W/m2).
Ωστόσο η ατμόσφαιρα έχει θετικό ισοζύγιο ενέργειας (41,1 W/m2) στη διάρκεια του χειμώνα. Δηλαδή η ατμόσφαιρα θερμαίνεται! Το θετικό ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών στην ατμόσφαιρα κατά την περίοδο του χειμώνα είναι ίσως η εξήγηση για το φαινόμενο όπου οι παραθαλάσσιες περιοχές έχουν ήπιο χειμώνα. Γιατί όπως βλέπουμε η θάλασσα αποβάλλει λανθάνουσα θερμότητα (από εξάτμιση νερού) ίση προς 148,3 W/m2 και επιπλέον οι άνεμοι απορροφούν θερμότητα της θάλασσας (αισθητή θερμότητα) ίση προς 17 W/m2.

Αυτό που κατανοώ είναι ότι η περίσσεια θερμότητας που είχε η θάλασσα αποθηκεύσει κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού αποδίδεται τον χειμώνα στην ατμόσφαιρα κυρίως μέσω της εξάτμισης του θαλασσινού νερού.

Σημείωση: Δεν το ήξερα, αλλά έμαθα ότι η θάλασσα συμπεριφέρεται διαφορετικά από τη στεριά όσο αφορά στην εξάτμιση. Έτσι στη μεσόγειο θάλασσα η εξάτμιση είναι μεγαλύτερη το χειμώνα (ναι τον χειμώνα) σε σχέση με τις υπόλοιπες εποχές του χρόνου, ενώ υπάρχει και μια επιπλέον περίοδος έντονης εξάτμισης κατά τον μήνα Ιούλιο.

Στο Σχήμα 4 παρουσιάζεται το ισοζύγιο ακτινοβολιών (ενέργειας) για το Αιγαίο πέλαγος κατά τη διάρκεια της άνοιξης.





Σχήμα 4. Ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος. Αφορά μέσες  τιμές εισροών – εκροών ενέργειας κατά  τη διάρκεια της άνοιξης. Οι τιμές είναι εκφρασμένες σε W/m2.

Όριο ατμόσφαιρας: 410,1 – 100 – 250,1 = 60 W/m2.
Μέσα στην ατμόσφαιρα: 85,8 + 339,2 + 4,4 + 67,2 – 324,8 – 20 – 170,2 = -18,4 W/m2.
Στην επιφάνεια (θάλασσα): 224,2 + 324,8 – 399,1 – 4,4 – 67,2 = 78,3 W/m2.


Φαίνεται ότι στο Αιγαίο πέλαγος έχουμε θετικό ισοζύγιο ενέργειας κατά τη διάρκεια της άνοιξης. Δηλαδή η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης είναι μεγαλύτερη από την εκπεμπόμενη γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει πίσω στο διάστημα κατά 60 W/m2.

Επίσης παρατηρώ ότι την άνοιξη η εξάτμιση του νερού από τη θάλασσα αποδίδει μικρότερη θερμότητα στην ατμόσφαιρα (67,2 W/m2) σε σχέση με τον χειμώνα (148,3 W/m2). Εξάλλου διάβασα ότι η άνοιξη είναι η εποχή με την μικρότερη εξάτμιση νερού στη μεσόγειο θάλασσα.

Ένας λόγος που έχουμε πλεόνασμα στο ισοζύγιο ενέργειας πάνω από το Αιγαίο πέλαγος στη διάρκεια της άνοιξης είναι διότι οι ακτίνες του ήλιου «βλέπουν» περισσότερο κατακόρυφα την περιοχή αυτή (που σημαίνει μεγαλύτερη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας) και γιατί ο καιρός γίνεται πιο αίθριος (λιγότερα σύννεφα) με αποτέλεσμα εισέρχεται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία και να αντανακλάται λιγότερη πίσω στο διάστημα. Ταυτόχρονα, κατά την περίοδο της άνοιξης έχουμε χαμηλή ακόμα θερμοκρασία του αέρα πάνω από την επιφάνειας της θάλασσας. Αυτό έχει σαν συνέπεια η ένταση της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπει η θάλασσα (θα την έχετε ακούσει και ακτινοβολία μέλανος σώματος ή ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος ή υπέρυθρη ακτινοβολία ή ακτινοβολία Stefan-Boltzman) να είναι σχετικά μικρή. Μάλιστα, κατά τη διάρκεια του μήνα Μαϊου υπολόγισα ότι το πλεόνασμα του ισοζυγίου ενέργειας ακτινοβολιών είναι το μεγαλύτερο από τους υπόλοιπους μήνες του έτους, ακόμα και από τους καλοκαιρινούς μήνες!!! Αυτό μου έδωσε το ερέθισμα να καταλάβω τα φυτά και το πως μπορεί να αντιλαμβάνονται την αλλαγή των εποχών: αφού τα φυτά περιμένουν να ζεσταθούν από εξωτερικές πηγές, θα πρέπει να καταλαβαίνουν τη μετάβαση από το χειμώνα στην άνοιξη και να μην ξεγελιούνται έτσι εύκολα.


Στο Σχήμα 5 παρουσιάζεται το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού.



Σχήμα 5. Ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος. Αφορά μέσες  τιμές εισροών – εκροών ενέργειας κατά  τη διάρκεια του καλοκαιριού. Οι τιμές είναι εκφρασμένες σε W/m2.

Όριο ατμόσφαιρας: 470,7 – 89,4 – 297,5 = 83,8 W/m2.
Μέσα στην ατμόσφαιρα: 93,6 + 353,2 + (-30,6) + 114,9 – 346,1 – 7,3 – 192,4 =
= –14,7 W/m2.
Στην επιφάνεια (θάλασσα): 287,6 + 346,1 – 451 – (-30,6) – 114,9 = 98,4 W/m2.


Φαίνεται ότι στο Αιγαίο πέλαγος έχουμε θετικό ισοζύγιο ενέργειας κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Δηλαδή η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης είναι μεγαλύτερη από την εκπεμπόμενη γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει πίσω στο διάστημα κατά 83,8 W/m2.


Παρατηρώ ότι η αισθητή θερμότητα (από μεταφορά – αγωγή λόγω των ανέμων είναι αρνητική (-30,6 W/m2). Αυτό σημαίνει ότι ο ζεστός καλοκαιρινός αέρας είναι πιο ζεστός από τη θάλασσα και μεταφέρει θερμότητα στην τελευταία μέσω των ανέμων.

Η θέρμανση της θάλασσας την περίοδο του καλοκαιριού είναι λογικό να υφίσταται γιατί την εποχή εκείνη οι ακτίνες του ήλιου «βλέπουν» περισσότερο κατακόρυφα την περιοχή αυτή (που σημαίνει μεγαλύτερη ένταση ηλιακής ακτινοβολίας) και γιατί ο καιρός γίνεται πιο αίθριος (λιγότερα σύννεφα) με αποτέλεσμα εισέρχεται περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία και να αντανακλάται λιγότερη πίσω στο διάστημα. Ωστόσο η θέρμανση της θάλασσας την περίοδο του καλοκαιριού δεν είναι πολύ μεγαλύτερη συγκρινόμενη με την περίοδο της άνοιξης (ισοζύγιο ροών ενέργειας 98,4 W/ m2 έναντι 78,3 W/ m2). Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι το καλοκαίρι η εξάτμιση είναι αρκετά μεγαλύτερη σε σύγκριση με την άνοιξη (114,9 W/m2 έναντι 67,2 W/m2). Η εξάτμιση του νερού απορροφάει μεγάλα ποσά θερμότητας από τη θάλασσα και τα μεταφέρει στην ατμόσφαιρα.


Στο Σχήμα 6 παρουσιάζεται το ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου.




Σχήμα 6. Ισοζύγιο ενέργειας ακτινοβολιών για το Αιγαίο πέλαγος. Αφορά μέσες  τιμές εισροών – εκροών ενέργειας κατά  τη διάρκεια του φθινοπώρου. Οι τιμές είναι εκφρασμένες σε W/m2.

Όριο ατμόσφαιρας: 284,4 – 65,8 – 261,8 = -43,2 W/m2.
Μέσα στην ατμόσφαιρα: 59,4 + 354,8 + (-1,7) + 138,9 – 340,6 – 20,8 – 178,2 =
= 11,8 W/m2.
Στην επιφάνεια (θάλασσα): 159,2 + 340,6 – 417,6 – (-1,7) – 138,9 = -55 W/m2.

Φαίνεται ότι στο Αιγαίο πέλαγος έχουμε αρνητικό ισοζύγιο ενέργειας κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου. Δηλαδή η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στην ατμόσφαιρα και στην επιφάνεια της Γης είναι μικρότερη από την εκπεμπόμενη γήινη ακτινοβολία που διαφεύγει πίσω στο διάστημα κατά 43,2 W/m2.

Αυτό που κατανοώ είναι ότι την περίοδο του φθινοπώρου η θάλασσα αρχίζει να ψύχεται, απελευθερώνοντας σημαντικά ποσά θερμότητας στην ατμόσφαιρα (ισοζύγιο ροών ενέργειας στην επιφάνεια της θάλασσας -55 W/m2), κυρίως μέσω της εξάτμισης. Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι η εξάτμιση του θαλασσινού νερού στη διάρκεια του φθινοπώρου είναι μεγαλύτερη από ότι την περίοδο του καλοκαιριού (138,9 W/m2 έναντι 114,9 W/m2).
Η αισθητή θερμότητα είναι οριακά αρνητική (-1,7 W/m2) την περίοδο του φθινοπώρου. Αυτό σημαίνει ότι η θερμοκρασία του αέρα είναι λίγο μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία της θάλασσας την περίοδο εκείνη. Έτσι η θάλασσα απορροφάει θερμότητα (οριακά, πολύ λίγο) από τους ανέμους.
Το ισοζύγιο ροών ενέργειας στην ατμόσφαιρα είναι θετικό (11,8 W/m2) την περίοδο του φθινοπώρου. Δηλαδή η ατμόσφαιρα θερμαίνεται. Αυτό οφείλεται κυρίως στην εξάτμιση θαλασσινού νερού (138,9 W/m2) από τη θάλασσα. Ίσως γι’ αυτό να αισθανόμαστε άνετα στις παραθαλάσσιες περιοχές, τουλάχιστον μέχρι τα μέσα Οκτωβρίου.



ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Η κύρια βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των επιμέρους ροών ενέργειας ήταν η ακόλουθη:

1) Kiehl, J.T. and Trenberth, K.E., 1997, "Earth's annual global mean energy budget", Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 78, No2, p. 197-206.

Τεχνικό Επιμελητήριο Ελλάδας, 2010, «Κλιματικά δεδομένα ελληνικών περιοχών», Υπουργείο Περιβάλλοντος Ενέργειας & Κλιματικής Αλλαγής, Α’ Έκδοση, Αθήνα.

The Earth’s Radiation Energy Balance (Results from Nasa’s Earth Radiation Budget Experiment – ERBE).

C. Matsoukas, A. C. Banks, N. Hatzianastassiou, K. G. Pavlakis, D. Hatzidimitriou, E. Drakakis, P. W. Stackhouse and I. Vardavas, 2005, “Seasonal heat budget of the Mediterranean Sea”, Journal of Geophysical Research: Oceans (1978-1912), Vol. 110, Issue C12, American Geophysical Union, Wiley online library.

National Aeronautics & Space Administration (NASA), 2009 (παρουσιάζεται στο διαδίκτυο το έτος 2014), “Earth’s Energy Budget”.



ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ (Μεθοδολογία)

Μελέτησα την βιβλιογραφία [1] προσαρμόζωντας τα δεδομένα με τη βιβλιογραφία [5]. Έβγαλα κάποιους μαθηματικούς τύπους ώστε να υπολογίζω (σε περίπτωση που δεν είχα κάποια άλλα μετεωρολογικά και δορυφορικά δεδομένα),
α) την απορρόφηση ηλιακής ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα και τα σύννεφα,
β) την ανάκλαση της ηλιακής ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα, τα σύννεφα, τα αεροζόλ και την επιφάνεια της Γης.
γ) την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας από την επιφάνεια της Γης.
δ) το «ατμοσφαιρικό παράθυρο» (υπέρυθρη γήινη ακτινοβολία που εκπέμπεται από την επιφάνεια της Γης απευθείας στο διάστημα).
ε) το «Back Radiation» που είναι η εκπομπή υπέρυθρης ακτινοβολίας από την ατμόσφαιρα και τα σύννεφα πίσω στην επιφάνεια της Γης.
στ) την ακτινοβολούμενη προς το διάστημα υπέρυθρης ακτινοβολίας της ατμόσφαιρας.
ζ) την απορρόφηση και επανεκπομπή προς το διάστημα υπέρυθρης ακτινοβολίας από τα σύννεφα (Longwave Cloud Forcing, LWCF).
η) την ΟLR (Outgoing Longwave Radiation), δηλαδή τη συνολική υπέρυθρη ακτινοβολία (Γης και ατμόσφαιρας) που διαφεύγει στο διάστημα.

Τα κλιματικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονταν από μετεωρολογικούς σταθμούς σε α) Ηράκλειο Κρήτης, β) Ρόδο, γ) Νάξο και δ) Μυτιλήνη.
Συγκεκριμένα από την βιβλιογραφία [1] χρησιμοποίησα τα παρακάτω δεδομένα:
  • Μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρα.
  • Μέση μηνιαία ολική ηλιακή ακτινοβολία Ιο που φτάνει στην ανώτερη ατμόσφαιρα.

Από τη βιβλιογραφία [3] χρησιμοποίησα τα δεδομένα λευκάυγειας (ανακλαστικότητας ή albedo) στο Αιγαίο πέλαγος.

Από τη βιβλιογραφία [4] χρησιμοποίησα τα δεδομένα
α) για την εισροή και εκροή θερμότητας από τη θάλασσα (-ΔΗ) στο Σχήμα 8.

β) για την εξάτμιση του θαλασσινού νερού (Εr) στο Σχήμα 18.

Ετικέτες