Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Breitenabhängige Energiebilanzmodelle - Energietransport -

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Breitenabhängige Energiebilanzmodelle - Energietransport -"—  Präsentation transkript:

1 Breitenabhängige Energiebilanzmodelle - Energietransport -

2 Literatur Stocker (2005), Abschnitt 4: Energietransport im Klimasystem und seine Parametrisierung Hartmann (1994), Abschnitt 9.4: Ice Albedo Feedback

3 Polwärts gerichteter Energietransport Die Unterschiede zwischen der Netto- Strahlungsbilanz in den Tropen und in den hohen Breiten müssen durch einen polwärts gerichteten Energietransport ausgeglichen werden.

4 Absorbierte kurzwellige Strahlung (Sonneneinstrahlung), emittierte langwellige Strahlung (Ausstrahlung) und Strahlungsbilanz am Außenrand der Atmosphäre, gemittelt über das Jahr und den Breitenkreis [Abbildung 2.12 aus Hartmann (1994)]. Strahlungsbilanz: Positiv äquatorwärts von 40° Negative polwärts von 40°

5 Schema der Energiebilanz des Klimasystems [Abbildung 2.13 aus Hartmann (1994)]. Austausch an der Außengrenze der Atmosphäre Transport über die lateralen Grenzen der betrachten Region durch Atmosphäre und Ozean zeitliche Änderungsrate der in der Region gespeicherten Energie

6 Energiebilanz des Klimasystems Im Jahresmittel gleichen sich Gewinn und Verlust an gespeicherter Energie nahezu aus, und es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Strahlungsfluss an der Außengrenze der Atmosphäre und dem horizontalen Energietransport ein:

7 Berechnung der meridionalen Energietransporte Integration der Netto-Strahlungsbilanz, beginnend am Nordpol

8 Meridionale Energietransporte im Jahresmittel. Der Strahlungsantrieb und der atmosphärische Transport wurden aus Beobachtungen abgeschätzt. Der ozeanische Transport wurde aus der Energiebilanz berechnet [Abbildung 2.14 aus Hartmann (1994)]. Gesamttransport: –Maximum ~5 PW in mittleren Breiten Atmosphärischer und ozeanischer Transport sind von vergleichbarer Größe –jeweils ~2.5 PW auf 30°N

9 Diffusion One-dimensional flow along x -axis (Figure 3.2 from Stocker 2004). x -axis is divided in cells of width x. Each cell contains molecules in disordered motion, corresponding to a temperature T.

10 Describe the random motion of the molecules by a probability p for a jump of one particle from cell i to cell i+1. Let be the number of molecules per cell (number density).

11 The number of particles jumping from cell i to the right is: The number of particles jumping from cell i+1 to the left is:

12 The (mass) flux at the boundary between cells i and i+1 is given by or

13 In the limit the diffusive flux density of mass becomes

14 K is the diffusion coefficient in units of m 2 s -1. It parameterizes processes at the non- resolved molecular scale. Net diffusive fluxes only occur if the density or concentration gradient is non- zero.

15 In three dimensions, the diffusive flux density of a scalar quantity C is

16 gradient operator, turns scalar C(x,y,z) into vector that points into the direction of steepest ascent of the surface given by z=C(x,y,z) isotropic diffusion coefficient (scalar) Where:

17 Diffusive flux density QuantityFormula General scalar Mass Heat flux Salt flux x-component of momentum

18 Formen atmosphärischer Energie Innere Energie IE Potentielle Energie PE Latente Energie LH Kinetische Energie KE

19

20 Das Maximum des atmosphärischen Wärmetransports liegt bei 45°. Diffusive Beschreibung gültig für Zeitskalen größer/gleich als 6 Monate und Längenskalen größer/gleich als 1500 km (Lorenz 1979).

21 GrößeFormelEinheit Wärmetransport1 PW = W Divergenz des Wärmetrans- ports 1 W m -2 Temperaturgra- dient K m -1

22 Vom 0- zum 1-dimensionalen Energiebilanzmodell: z. B. durch schrittweises Modifizieren des Programms energy_transport_1d.f90: –Atmosphärische Temperatur tatm zeitabhängig machen –Zeitschleife aus ebm_0d5.f90 übernehmen –Berechnung der Diffusionskonstanten (aus diffusivity_1d.f90 ), Albedo (aus albedo_1d.f90 ) und Sonneneinstrahlung (aus insolation_1d.f90 ) hinzufügen

23 Referat 8-10 min (~8-10 PowerPoint-Folien) über eine Aufgabe der Wahl (3, 4, 5, 9) –Bericht über Schwierigkeiten –Kurze Darstellung der Programmentwicklung –Einordnung in den größeren Zusammenhang


Herunterladen ppt "Breitenabhängige Energiebilanzmodelle - Energietransport -"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen