Lufttrykket over A vil være høyere enn lufttrykket over B for alle høyder, siden temperaturen i alle høyder over A er høyere enn hos B.

Transkript

1 Oppgave 1 a) Trykket i atmosfæren avtar eksponentialt med høyden. Trykket er størst ved bakken, og blir mindre jo høyere opp i atmosfæren vi kommer. Trykket endrer seg etter formelen p = p s e (-z/ H) Der ps er trykket ved bakken, lik *10 5 Pa. H er skalahøyden, lik RT/g. Der R er gasskonstanten for tørr luft, T er temperaturen og g er tyngdeakselerasjonen. Z er høyden over bakken. b) Lufttrykket over A vil være høyere enn lufttrykket over B for alle høyder, siden temperaturen i alle høyder over A er høyere enn hos B. H A > H B fordi T A > T B Da blir absolutt verdien til eksponenten (Z/H) mindre i søylen A enn i B Z / H < Z / A H B e -x gir større verdi for mindre x, dermed blir verdien på trykket i A større enn trykket i B i alle høyder. c) Gravitasjonskraften fra jorda trekker atmosfæren vår mot jordas overflate. Ser vi på en luftpakke vil trykket på undersidan av pakken være høyere enn trykket på oversiden fordi trykket avtar med høyden. Derfor virker det en netto trykkraft oppover. At atmosfæren er i hydrostatisk balanse betyr at det er tilnærmet balanse mellom de to kreftene. Nettokraften i vertikalretningen på luftpakken er null. Likningen for den hydrostatiske balansen er Der ρ er tettheten til luften. dp/dz = -ρ*g

2 Oppgave 2 a) Nettostrålingen ved TOA har negative verdier over Sahara. Dette skyldes høy albedo fra bakken slik at en betydelig andel av solstrålingen blir reflektert. Sahara har høy OLR (outgoing longwave radiation). Bakketemperaturen er høy og atmosfæren over Sahara er tørr med lite skyer. Den utgående strålingen fra den varme bakken blir altså ikke absorbert av atmosfæren, men går ut i rommet igjen. Drivhuseffekten er med andre ord ikke så stor her. Negativ nettostråling betyr at området får tilført varme fra omgivelsene. b) Skyene har et svakt, positivt strålingspådriv over ørkenområder og over polområdene. Skyene påvirker innstrålingen ved at også de reflekterer solstrålingen (gir negativt strålingspådriv). Skyer over områder med høy bakkealbedo, som ørken- og polområder, vil føre til at albedoen i liten grad reduseres. Skyene absorberer også en stor del av den langbølgede strålingen som emitteres fra bakken (positivt strålingspådriv). Over områder med høy bakkealbedo vil den langbølgede effekten dominere.

3 Oppgave 3 a) Midlet solflukstetthet ved TOA: b) I jordas bane rundt sola er vi nærmest sola den 5 januar, mens vi er lengst unna sola den 5 juli. d2 representerer hvordan verdier vi ville fått hvis vi var nærmest sola den 5 juli og lengst unna sola den 5 januar. Denne forflytningen kalles presesjon og foregår med en periode på år. d1: jordas pos. 5 jan d2: jordas pos. 5 jan Differansen av Q beregnet med d1 og Q beregnet med d2:

4 Ser av plottet (som viser d1-d2) at det nå er lavere innstråling på sommeren på nordlige halvkulen, særlig på nordlige halvkulen. På nordlige breddegrader vil det være omtrent uendret innstråling i vintermånedene, mens det på den sydlige nå er høyere innstråling om sommeren. På nordlige breddegrader vil dette bidra til (om ca år) litt kaldere vintere, mens det om sommeren vil være varmere. På sydlige breddegrader vil det bli kaldere på deres sommer, mens tempraturen om vinteren vil være uendret. c) Q ved sirkulær jordbane:

5 Differansen mellom Q beregnet med d1 og Q beregnet med sirkulær jordbane: Differanseplottene i oppgave 3b og i oppgave 3c er like i utvikling, men skalaene er forskjellig. Dermed gjelder den samme argumentasjonen i oppgave c som i oppgave b, men variasjonene vil være halvparten i ved sirkulær jordbane som ved d2. Skalaen i differanseplottet i oppgave b varierer mellom -30 og 30, mens skalaen i oppgave c går fra -15 til 15. d. Her var det meningen at man skulle variere maksimal deklinasjonsvinkel, dvs. hellingen på jordaksen, slik som man vet at denne varierer med perioder på år. Figuren under viser skjematisk hvordan dette foregår. Figur hentet fra eol445/hyperglac/time1/milankov.htm

6 Figur 4. Effekt dagens deklinasjon (23.45 ) i forhold til økt deklinasjon ( til venstre, 24.5 ) og redusert (til høyre) deklinasjon (22.1 ) på innkommende solstråling på toppen av atmosfæren. Vi ser at om sommeren på NH vil økt deklinasjon føre til mer innstråling (opp til Wm -2 i forhold til i dag). I forhold til innstrålingen ved minimum deklinasjon blir forskjellen opptil 50 Wm -2. Dette har stor betydning i forhold til hvor mye snø som vil smelte om sommeren. Ved liten maksimal deklinasjon vil snøen lettere unngå å smelte om sommeren, og dette kan føre systemet inn mot en ny istid. Oppgave 4 a) Netto innkommende irradians ved TOA: Det minimumet i netto innstråling vi ser ved 60 S skyldes en kombinasjon av høy albedo (se figur 9.2 fra læreboka, og under) i dette området om vinteren og at utstrålingen (langbølget)

7 fra Antarktis er mindre enn i Arktis om vinteren fordi bakketemperaturen i Antarktis er mye lavere. Den viktigste faktoren er forskjellen i langbølget utstråling. Denne høye albedoen skyldes at Sørishavet er dekket med is og snø i denne perioden. På nordlige breddegrader er det også mye is og snø om vinteren, men her finner vi store landområder slik at albedoen ikke blir like høy. Vegetasjon reduserer albedoen kraftig. b. En endring i albedo ved at albedoen halveres overalt har ikke lik effekt overalt på kloden. Det er særlig på høy breddegrader om sommeren at albedoen er viktig. I tropene er albedoen forholdsvis lav pga. Liten senitvinkel på solstrålingen mot hav, og fravær av snø og is. Som for endringer i deklinasjonsvinkelen er albedoen særlig viktig om sommeren på høye breddegrader. Dette er en viktig tilbakekobling i klimasystemet ved at høyere temperaturer endrer snø/is dekket redusert albedo ytterligere oppvarming. Ved en ny likevekt i klimasystemet etter en slik halvering vil vi nettopp få en ytterligere reduksjon av albedoen på høye breddegrader fordi mer snø/is vil forsvinne.

8 Figure 6: Ending i netto innkommende stråling ved en halvering av albedoen.