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II. Microclimatología
Andrew S. KowalskiCatedrático de Universidad
Departamento de Física AplicadaUniversidad de Granada
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Bibliografía• Arya, S. P., Introduction to
Micrometeorology, Academic Press, 1988, San Diego
– Capítulos 2-4 de particular relevancia
• Roland B. Stull, An Introduction to Boundary Layer Meteorology, Kluwer Academic Publishers, 1989, ISBN 90-277-2769-4
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Papel, capa límite (condición de entorno)– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Papel, capa límite (condición de entorno)– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
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MiscLEHGRn
BALANCE DE ENERGÍA DE UNA “SUPERFICIE”
+
--
+
++ -
-
-+
Hacía la superficieRn = Radiación neta
Desde la superficieG = Calor al sueloH = Calor (sensible) a la atmósferaLE = Calor latente a la atmósferaMisc = a investigar (!)
¡Signos arbitrarios!
Superficie ideal
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nR G LEH Misc
“ENERGÍA DISPONIBLE”
GRLEH n
Asuntos de Tema 2Micrometeorología (Temas 3+)
Flujos turbulentos de calor sensible y latente
H2O(g)Antes de empezar:Un poco de contexto sobre las posibilidades de investigar en este ámbito
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Balance de Energía en Superficie
Rn
Rn H H LELE
GG
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BALANCE DE ENERGÍATEORÉTICO
GRLEH n
H+LE
Rn-G
díanoche
Según la 1ª Ley de la Termodinámica
y=x
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¿Se cierra el balance?
y = 0.8294x + 4.7307R2 = 0.9146
-200-100
0100200300400500600700800
-200 0 200 400 600 800
Rn+G (W m -2)
H+L
E (W
m-2
)
May 2001
• Ejm: bosque recién talado cerca de Burdeos
Reto: Demostrar concordancia con la 1ª Ley de la Termodinámica
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Un análisis de 59 sitios/años
Comparar con el pendiente teorético=1.0
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• En cientos de sitios en el mundo, se encuentra:– H+LE = a (Rn-G); a ~(80 +/- 15)% – (Baldocchi, 2003, Global Change Biology, 9, 479-492)
• ¿Qué se puede concluir de este problema?
Un problema general de la micrometeorología/microclimatología
GRLEH n
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• Posibles conclusiones:– 1. No sabemos bien medir los flujos turbulentos
• Hace falta corregirlos por un factor de 1.25• También cualquier flujo turbulento (CO2, aerosoles, etc.)
Un problema general de la micrometeorología/microclimatología
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• Posibles conclusiones:– 2. No estimamos bien la energía disponible, porque
• A. No sabemos bien medir Rn y G;
• B. No debemos despreciar los términos en e (“Misc”)
Un problema general de la micrometeorología/microclimatología
GRLEH n
Una oportunidad para investigar
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nR G LEH
“ENERGÍA DISPONIBLE”
GRLEH n
Asuntos de Tema 2
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
Agradecimiento:Richard L. Snyder
Atmospheric ScienceUniversity of California
Davis, California
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Transferencia de calor: Tres Mecanismos
Conducción
Convección
Radiación
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Radiación
• Asignatura GeoMet “Transferencia Radiativa”
– Aquí, solo un vistazo general• Principios básicos de la radiación• Relevancia en Micrometeorología • Enfoque en la radiación en superficie
– Balance de energía– Importancia para otros intercambios superficie-atmósfera
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Radiación
• La radiación electromagnética– Se comporta como una onda
• Transferencia de energía• Propiedades de frecuencia (n) y longitud de onda (l)
– Pero sin necesidad de un medio (puede propagar en el espacio vacío)
• La energía radiativa depende de la frecuencia (n) o longitud de onda (l), lo cual depende de la temperatura del emisor
• La velocidad de luz = frecuencia * longitud18100.3 smc ln
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Relaciones básicas de ondas
• - longitud de onda (m) Distancia de cresta a cresta (o valle a valle)
• - frecuencia (s-1)Número de ondas por segundo
• c – velocidad de la luzc = 3 108 m s-1
l clc
Velocidad de luz
c=3.0 x 108 m s-1Longitud de onda
frecuencia
l
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Onda o partícula, según conviene
• Concepto introducido por Planck• Radiación electromagnética – un flujo
de partículas (quantos, fotones)• Cada fotón con su energía
hE sJh 3410626.6
De mucho interés para los cálculos de
conversión energética
(ejm: la fotosíntesis)
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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Relevancia en el balance de energía
en superficie
¿Porqué?
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Bl = Radiación emitida en una longitud de onda
h = 6.626 10-34 J s constante de Planck
k = 1.3806 10-23 J K-1 constante de Boltzmann
c = 3.0 108 m s-1 velocidad de la luz
T – Temperatura (Kelvin)
La Ecuación de Planck
1
5
2
1exp2
TkhchcTBll
l
W m-2 m-1
Introducción a una ecuación “chunga”No porque nos gustePorque tiene mucho interés (a ver luego)
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Blackbody spectral emittance for Sun and Earth
0
20
40
60
80
100
0.1 1 10 100Wavelength (m)
Sola
r Spe
ctra
l Em
ittan
ce (M
W m
-2
m-1
)
6000 K 288 K Eart
h Sp
ectr
al E
mitt
ance
(W m
-2
m-1
)
0
10
20
30Emisiones espectrales – Sol y Tierra (cuerpos negros)
Longitud de Onda (m)
Emis
ión
Espe
ctra
l Sol
ar (M
W m
-2m
-1)
MEm
isión Espectral Terrestre (W m
-2m
-1)
Ojo: para una T dada, el máximo en Blse determina donde la derivada 0
llB
1
5
2
1exp2
TkhchcTBll
l
Sol y Tierra
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48060002897 .max lSol
Tierra
Ley de Desplazamiento de Wien
T en unidades de K l en unidades de m
0610288
2897 .max l
T2897
max l
KKm~
VISIBLE
INFRA-ROJA
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Blackbody spectral emittance for Sun and Earth
0
20
40
60
80
100
0.1 1 10 100Wavelength (m)
Sola
r Spe
ctra
l Em
ittan
ce (M
W m
-2
m-1
)
6000 K 288 K Eart
h Sp
ectr
al E
mitt
ance
(W m
-2
m-1
)
0
10
20
30Emisiones espectrales – Sol y Tierra (cuerpos negros)
Longitud de Onda (m)
Emis
ión
Espe
ctra
l Sol
ar (M
W m
-2m
-1) Em
isión Espectral Terrestre (W m
-2m
-1)
Ojo: para una T dada, el máximo en Blse determina donde la derivada 0
llB
1
5
2
1exp2
TkhchcTBll
l
0.48 m 10.06 m
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Blackbody spectral emittance for Sun and Earth
0
20
40
60
80
100
0.1 1 10 100
Wavelength (m)
Sola
r Spe
ctra
l Em
ittan
ce (M
W m
-2
m-1
)6000 K 288 K Ea
rth
Spec
tral
Em
ittan
ce (W
m-2
m
-1)
0
10
20
30Emisiones espectrales – Sol y Tierra (cuerpos negros)
Longitud de Onda (m)
Emis
ión
Espe
ctra
l Sol
ar (M
W m
-2m
-1)
Emisión Espectral Terrestre (W
m-2m
-1)Al nivel mundial:
La radiación solar es la única entrada de energía en el sistema terrestre
La radiación terrestre es la única pérdida
Dos Consecuencias: 1. tienen que ser de la
misma magnitud para que la temperatura se mantenga “constante”
2. No hay solapamiento espectral (o muy poco)
Una observación sobre las escalas
División artificial: - radiación solar (onda corta)- radiación terrestre (onda larga)
M
Mucha distancia hasta el Sol
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Radiación Neta en Superficie
• Descomposición de la Radiación Neta en:– Solar incidente (Si) = f(ángulo sol, nubes, aerosoles…)– Solar reflejada (Sr) = f(Si, a superficie)– Onda Larga incidente (Li) = f(efecto invernadero) – Onda Larga emitida (Te) = f(T, e)
Si
Lia Si
Rn = (1- a) Si
Le
+ Li - Le
Onda Corta Onda Largashortwave
longwave
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas en superficie– Temperaturas subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
![Page 29: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/29.jpg)
Variabilidad de la radiación solar
• Geometría orbital• Efectos atmosféricos
– Absorción– Dispersión
• Gases• Aerosoles• Nubes
![Page 30: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/30.jpg)
DECLINACIÓN SOLAR
Declinación Solar: Ángulo formado por la línea que une los centros del sol y la Tierra con el plano ecuatorial terrestre.
Localiza la latitud para la cual el sol presenta incidencia normal a medio día. Varia entre 23.5º.
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ORBITA SOLAR. ESTACIONES.
![Page 32: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/32.jpg)
ÁNGULO CENITAL SOLAR(en un momento dado)
Determinación de la máxima elevación solar en un lugar y fecha dados
sen=+sensen=z coscoscoscos
![Page 33: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/33.jpg)
INSOLACIÓN EXTRATERRESTRE(AL LARGO DEL DÍA)
dtrrIH
orto
ocasoscdía
0
20 cos
2/ mW¡Máxima luz estival en el polo!
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Variabilidad de la radiación solar
• Geometría orbital• Efectos atmosféricos
– Absorción– Dispersión
• Gases• Aerosoles• Nubes
![Page 35: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/35.jpg)
ABSORCIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR EN LA ATMÓSFERA TERRESTRE
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Variabilidad de la radiación solar
• Geometría orbital• Efectos atmosféricos
– Absorción– Dispersión
• Gases• Aerosoles• Nubes
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RADIACIÓN SOLAR EN SUPERFICIE
lll dzn FFF cosGlobal Directa Difusa
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ATENUACIÓN DE LA RADIACIÓN SOLAR EN LA ATMÓSFERA
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COMPONENTES DE LA RADIACIÓN SOLAR
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RADIACIÓN SOLAR EFECTO DE LAS NUBES
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EFECTOS DE LA DISPERSIÓN
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RADIACIÓN SOLAR GLOBAL Y DIFUSA
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RADIACIÓN SOLAR GLOBAL Y DIFUSA
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Difusa/Directa
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
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Emisión de un cuerpo negro
• Cuerpo negro: absorbedor perfecto al=1• ¿No existe? Pues se inventa:
– cavidad aislada en equilibrio térmico• Energía emitida = Energía absorbida (radiación)• Ni conducción, ni convección • T=cte
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Ley de Stefan-Boltzmann• Si no nos interesa la dependencia de longitud de
onda (solo energía total)– Hacemos una integración (todas ls):
Ley de Planck
E – densidad de flujo radiativo emitidoT – temperatura (K)
4TE l
= 5.67 10-8 W m-2 K-4Válido para
cuerpos negros
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Cuerpo Negro / Cuerpo Gris
• La diferencia radica en la emisividad: (propiedad de la sustancia)
= 1.0 cuerpo negro
< 1.0 cuerpo gris
4TE
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Blackbody spectral emittance for Sun and Earth
0
20
40
60
80
100
0.1 1 10 100Wavelength (m)
Sola
r Spe
ctra
l Em
ittan
ce (M
W m
-2
m-1
)
6000 K 288 K Eart
h Sp
ectr
al E
mitt
ance
(W m
-2
m-1
)
0
10
20
30
73483200 W m-2 390 W m-2
Emisiones espectrales – Sol y Tierra (cuerpos negros)
Longitud de Onda (m)
Emis
ión
Espe
ctra
l Sol
ar (M
W m
-2m
-1) Em
isión Espectral Terrestre (W m
-2m
-1)
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Ley de Kirchhoff• Toda energía electromagnética que incide en
una sustancia tiene uno de tres destinos:– Se absorbe– Se refleja– Se transmite
1 unidad
Absorbida
Transmitida
Reflejada
Para un cuerpo gris
1 = (l)+r(l)+t(l) Para una l determinada
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Ley de Kirchhoff
• Emisividad de un cuerpo gris• Dentro de una cavidad negra
– El cuerpo gris emite:– El cuerpo gris absorbe:
• En equilibrio (T=T):
be FF
lll /
be FF lll
ba FF
lll A
T
cuerpo negro
ll A
Válido cuando hay Equilibrio Termodinámico Local (LTE)
Siempre en la capa límite
Cuerpo negro Al=el =1 Cuerpo no negro Al=el < 1
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Ley de Kirchhoff• Para una l determinada
Absortividad a = Emisividad e• Importante, la dependencia de l:
– Ejm: la nieve• Absorbe (emite) mal la energía visible• Absorbe (emite) bien en la infraroja
– Ejm: las hojas de plantas• Absorbe (emite) bien la energía visible• Absorbe (emite) mal en la próxima infraroja (NDVI)
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VISIBLE/TÉRMICA
![Page 55: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/55.jpg)
EFECTO DE LAS NUBES SOBRE LA RADIACIÓN SOLAR Y
TÉRMICA
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RADIACIÓN TÉRMICA. EFECTO INVERNADERO
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VARIACIÓN DIARIA DE FLUJOS RADIATIVOS
![Page 58: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/58.jpg)
MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
![Page 59: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/59.jpg)
Balance de radiación en superficie
LuLdsusdn RRRRR LuLdsdn RRRR )1(
Albedo de la superficie
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LuLdsusdn RRRRR
LuLdsdn RRRR )1(
4sup
4)1( saefectivasdn TTRR
LuLdsdsdn RRRRR
Emisividades atmósfera superficie
Balance de radiación en superficie
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ALBEDOS DE SUPERFICIES NATURALES
![Page 62: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/62.jpg)
EMISIVIDADES DE SUPERFICIES NATURALES
![Page 63: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/63.jpg)
ALBEDOS Y EMISIVIDADES
![Page 64: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/64.jpg)
MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
Agradecimiento:Juan Luis Guerrero Rascado
GFAT/UGR
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EL FLUJO DE CALOR AL SUELO
Rn
H LEG
GLEHRn
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
![Page 67: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/67.jpg)
Temperatura en Superficie• Temperatura superficial no homogénea, depende
del balance de energía, que depende de:-balance de radiación-procesos de intercambio con la atmósfera en la interfaz suelo-aire-presencia de vegetación-propiedades térmicas de los suelos
● Distinguimos:Temperatura del aire cerca de la superficie (1-2 m)Temperatura en la interfaz suelo-aire (T superficial)
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Temperatura en Superficie• No existe la superficie ideal
– Ni el sensor que no la modifique• Mediciones in situ : extrapolación de perfiles • Medidas remotas (TIR) (“skin temperature”)
– No se puede caracterizar exactamente• Objetivos: intentamos saber algo sobre
– Máximos, mínimos, rango diurno– Presencia de humedad– Presencia de vegetación
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EVOLUCIÓN DIURNA DE TEMPERATURAS DE SUELO A VARIAS PROFUNDIDADES.MARGA ARENOSA SIN VEGETACIÓN
Máximos: 1-2 horas después de máxima insolaciónMínimos: primeras horas de la mañana
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EVOLUCIÓN DIURNA DE TEMPERATURAS EN UNA ZONA
SEMIÁRIDA DE VEGETACIÓN DISPERSA
Día del año
![Page 71: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/71.jpg)
ONDA TÉRMICA ANUAL SUELO A VARIAS PROFUNDIDADES.
MARGA ARENOSA SIN VEGETACIÓN
invierno
![Page 72: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/72.jpg)
CICLOS DE TEMPERATURA GENERALIZADOS A VARIAS
PROFUNDIDADES
Diurno Anual
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
![Page 74: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/74.jpg)
PROPIEDADES TÉRMICAS DEL SUELO
zTkG
zT
cG
h
k Conductividad térmica W m-1 K-1
Densidad Kg m-3
c Calor específico J Kg-1 K-1
ah Difusividad térmica m2 s-1
G
z1 z2
Capacidad caloríficaC= c
αh=k/ρc= k/C
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PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS SUELOS
![Page 76: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/76.jpg)
PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS SUELOS.INFLUENCIA DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.
k c
ah kc αh=k/ρc
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MICROCLIMATOLOGÍA: ENERGÍA EN SUPERFICIE (3h)• La ecuación de balance de energía• La radiación neta (Rn)
– Introducción a la radiación– Radiación solar– Radiación Térmica– Propiedades radiativas de la superficie
• Albedo• Emisividad
• La transferencia de energía al suelo– Temperaturas superficiales y subterráneas– Propiedades Térmicas de los suelos– El flujo de calor al suelo (G)
![Page 78: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/78.jpg)
TRANSFERENCIA DE CALOR AL SUELO.
AzzGAzGQ )()(G(z)
G(z+z)
A
TzcAt
AzzG
AzzGzGzG )()(
AzzG ΔQ
Tmct
Q
TzcAt
Q
calorimetría
1
2
1=2
![Page 79: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/79.jpg)
TRANSFERENCIA DE CALOR AL SUELO.
G(z)
G(z+z)
A
TzcAt
AzzG
Tctz
G
zT
ck
ztT
zTkG
zT
z h
1=2
Fourier(Fick)Eqn Ondas
Flujo es proporcional al gradiente de temperatura
Ley de Fourier
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TRANSFERENCIA DE CALOR AL SUELO.
G(z)
G(z+z)
A Tc
tzG
dzTct
GGD
oD
0
Corrección de G (medido a una
profundidad D) por el cambio de temperatura
en la capa superior
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ONDA TÉRMICA
msms tt
PsenATT 2
zT
zzT
ck
ztT
hp
dztt
Psen
dzATT msm
2exp
21
hPd
CONDICIÓN DE CONTORNO
Profundidad de amortiguamiento
Tm Temperatura media de superficie AS Amplitud de onda térmica superficie P Periodo de onda térmica superficie tm Instante para el que TS=Tm con T
m
S
TTztTTz
)(0
Ecuación de ondas
![Page 82: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/82.jpg)
VARIACIONES DE AMPLITUD Y DESFASE TEMPORAL DE LA ONDA TERMICA.
dzP2
![Page 83: II. Microclimatología Catedrático de Universidad ...ugr.es/~andyk/Docencia/Micromet/02.pdf · Ley de Desplazamiento de Wien T en unidades de K len unidades de m 10 06 288 2897 l](https://reader036.vdocuments.us/reader036/viewer/2022071220/605a1a5fc1a2df54857ad413/html5/thumbnails/83.jpg)
FLUJO DE CALOR AL SUELO.
dztt
Psen
dzATT msm
2exp
422 2
1
msG tt
PsenA
Pkc
G
0
z
G zTkG
Desfase TS-GG P/8Escala diaria 3 h
Escala anual 1.5 meses
G = ground
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INSTRUMENTACIÓN DE MEDIDA DEL ESTADO DEL SUELO
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PLACAS DE MEDIDA DE FLUJO AL SUELO.
dzTct
GGD
oDG
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• Estudio del balance de energía de la superficie y balance de radiación
• Predicción de temperatura de superficie y condiciones de congelación
• Determinación de la tasa de almacenamiento o liberación de calor por el subsuelo
• Estudio del “micro-ambiente” de la cubierta de plantas, incluyendo la zona de raíces
• Diseño medio-ambiental de estructuras subterráneas
• Determinación de la profundidad del permafrost en latitudes altas
APLICACIONES MÁS ALLÁ DE LA MICROMETEOROLOGÍA