1b introduzione all'idrologia - Seconda Parte

Massa ed Energia Quantità di Moto ed Entropia

Riccardo Rigon

Bru

no M

un

ari

- A

ra P

acis

R. Rigon

!2

Il bilancio di massa

Innanzitutto si sceglie un

volume di controllo.

Il bilancio rappresenta

la variazione di una quantità

nel volume di controllo.

Tale variazione e’ uguale alla

somma algebrica di quanto

entra meno quanto esce.

Eventualmente si aggiungono/

tolgono le variazioni della

quantità dovute a

trasformazione chimiche, di

fase, o altre, a seconda del tipo

di bilancio.

Il bilancio di massa ed energia

R. Rigon

!3


superficie

zona insatura

zona satura


R. Rigon

!4

Nella slide precedente mancavano deflusso

superficiale, deflusso nei suoli e deflusso

sotterraneo.



R. Rigon

!5


Manca infine l’evapotraspirazione. Questa e

somma di evporazione dagli specchi d’acqua

superficiali, dal suolo e di traspirazione dalle

piante (erba ed alberi)

!


R. Rigon

!6

Il bilancio di massa per un volume di suolo

Variazione di volume d’acqua nel volume di suolo

In t en s i t à d i precipitazione

Evapotraspirazione

Deflusso superficiale

Deflusso sotterraneo

Deflusso nei suoli

Intervallo temporale


R. Rigon

!7


Il volume di controllo non deve

necessariamente essere un forma

elementare: un bacino idrografico

rappresenta esso stesso un volume di

controllo.


R. Rigon

!8

Il bilancio di massaAltri esempi

Volume di controllo


R. Rigon

!9


Qg


R. Rigon

!10



R. Rigon

!11



R. Rigon

!12



R. Rigon

!13

Il bilancio di massa per un volume di atmosfera al di sopra del suolo

Variazione acqua e vapore nello strato d i a t m o s f e r a considerato

Intensità di evaporaz ione netta

A v v e z i o n e laterale d i v a p o r e e acqua

D e f l u s s i superficiali

D e f l u s s i sotterranei


R. Rigon

!14

Il bilancio di energia

Il gruppo di termini del bilancio

di energia è il bilancio di radiazione.

Ad onde corte dal sole (nel campo

del visibile); ad onde lunghe (nel

campo dell’infrarosso):

dall’atmosfera e dalle nuvole verso

il suolo e, ad onde lunghe dal suolo

verso l’atmosfera


R. Rigon

!15


Nel bilancio di energia, entra anche

la precipitazione che, per esempio,

può contribuire a sciogliere la neve.

Il flusso di calore da e verso il centro

della Terra dipende dai flussi

geotermici e può essere sia positivo

che negativo.


R. Rigon

!16


Infine entrano in gioco

anche

evapotraspirazione, nelle

sue componenti, e il

fusso di calore per

convezione dal

suolo verso

l’atmosfera.


R. Rigon

!17


�E = (Rsw n �Rlw n �H � �e ET n �G)�t


R. Rigon

!18



V a r i a z i o n e d i e n e r g i a immagazzinata nel suolo.

Radiazione netta ad onde corte

Radiazione netta ad onde lunghe

Rilascio di calore per convezione/c o n d u z i o n e v e r s o l’atmosfera

C o n t e n u t o t e r m i c o dell’evapotraspirazione

Intervallo temporale

Rilascio di calore per convezione/c o n d u z i o n e verso il basso


R. Rigon

!19



E n t a l p i a d i vaporizzazione (o calore latente di vaporizzazione)

Evapotraspirazione


Il Bilancio Globale di Energia

Riccardo Rigon Riccardo Rigon

Jack

son

Poll

ock

R. Rigon

!21

mod

ific

ato

da

Wa

lla

ce a

nd

Hob

bs,

19

77

Il bilancio globale di energia

R. Rigon

R. Rigon

!22

mod

ific

ato

da

Wa

lla

ce a

nd

Hob

bs,

19

77

Della Radiazione netta ad onde corte

In media (spaziale su tutta la Terra e temporale in un anno medio ) solo il 50 % arriva al suolo


R. Rigon

R. Rigon

!23

mod

ific

ato

da

Wa

lla

ce a

nd

Hob

bs,

19

77

I l 1 9 % v i e n e a s s o r b i t o dall’atmosfera.

Una piccola percentuale (1%) viene utilizzata dalle piante. P i c c o l a p e r c e n t u a l e m a importanza sostanziale !

I l 3 0 % d e l l a r a d i a z i o n e mediamente riflesso verso lo spazio (e costituisce l’albedo medio della Terra).

19 + 1 + 30 + 50 = 100

(16+3)


R. Rigon

R. Rigon

!24

mod

ific

ato

da

Wa

lla

ce a

nd

Hob

bs,

19

77

Il 50 % che il suolo riceve, viene restituito allo spazio (se il b i lancio di energia fosse s t a z i o n a r i o : i n v e r i t à i l cambiamento climatico sta tutto nell’ “imbalance”).

A questo 50 % sia aggiunge il 19% che l’atmosfera aveva assorb i to a cos t i tu i re l a radiazione infrarossa uscente (69 %).

Il 50 % si può pensare composto di 3 parti:l’emissione radiativa della superficie (20%), il flusso evapotraspirativo (23%) e la p e r d i t a d i c a l o r e p e r convezione (7%)


R. Rigon

htt

p:/

/ww

w.a

gu

.org

/eos_

elec

/95

20

6e.

htm

l

!25


R. Rigon

http://www.agu.org/eos_elec/95206e.html

R. Rigon

Bilancio Annuale Medio degli Oceani

!26

Lin

, B.,

P. W

. Sta

ckh

ou

se J

r., P

. Min

nis

, B. A

. Wie

lick

i, Y

. Hu

, W. S

un

, T.-

F. F

an, a

nd

L. M

. Hin

kel

man

(2

00

8),

Ass

essm

ent

of

glo

bal

an

nu

al

atm

osp

her

ic e

ner

gy

bal

ance

fro

m s

atel

lite

ob

serv

atio

ns,

J. G

eop

hys

. R

es.,

11

3, D

16

11

4, d

oi:1

0.1

02

9/2

00

8JD

00

98

69


R. Rigon

Spazio-Tempo A

. Tac

k -

T

ime

and

Tim

esle

ssn

nes

s

R. Rigon

!28

Scale di Analisi

R. Rigon

!29

Scale di Analisi

R. Rigon

!30

Scale di Analisi

R. Rigon

!31

Scale di Analisi

R. Rigon

!32

Scale di Analisi

R. Rigon

htt

p:/

/ww

w.m

eteo

triv

enet

o.it/

stat

ic/C

lim

aVen

eto.p

hp

!33

Scale di Analisi

http://www.meteotriveneto.it/static/ClimaVeneto.php

R. Rigon

met

eotr

iven

eto.it/

stat

ic/C

lim

aVen

eto.p

hp

!34

Scale di Analisi

R. Rigon

!35

Scale di Analisi

R. Rigon

!36

F. S

eraf

in, 2

01

1

Scale di Analisi

R. Rigon

!37

F. S

eraf

in, 2

01

1

Scale di Analisi

R. Rigon

!38

F. S

eraf

in, 2

01

1

Scale di Analisi

R. Rigon

!39

F. S

eraf

in, 2

01

1

Scale di Analisi

R. Rigon

!40

Scale di Analisi

R. Rigon

!41

Scale di Analisi

R. Rigon

!42

Sott

ob

acin

i

Scale di Analisi

R. Rigon

!43

Scal

a d

i p

ixel

Scale di Analisi

R. Rigon

!44

Ern

st H

aas

E an

cora

più

in

pic

colo

Scale di Analisi

Flussi, riserve, tempo di residenza

Riccardo Rigon

Ven

turi

-

R. Rigon

!46

Aes

chb

ach

-Her

tig a

nd

Gle

eson

, 20

12

RFWR

R. RigonR. Rigon

R. Rigon

!47

Comparto Volume % Sorgente Flusso Emissione Flussoentrante uscente

Oceani 1338 96.51 P 4581 E 5051

3242 3612

3853 4243

R 471

372

403

Atmosfera 0.013 0.001 ET 5771 P 5771

dai continenti 721

622 992

713 1113

dagli oceani 5051

3612 3242

4243 3853

Continenti 48 3.46 P 1191 ET 721

992 622

1113 712

R 471

372

403

Flussi Globali d'acqua (1-Shiklomanov and Sokolov,1983 ; 2- Peixoto e Kettani, 1973 3- Baumgartner e Reichel, 1975 . I volumi sono in unità di milioni di km cubi e i flussi in milioni di kilometri cubi per anno. P = Precipatazioni; R = deflusso superficiale; E =evaporazione ; ET = evapotraspirazione

R. Rigon

Il ciclo idrologico

R. Rigon

Scale Spaziali e temporali

R. Rigon

Gen

tin

e, 2

01

2

!48

R. Rigon

!49

Dal punto di vista della ciclicità

Pei

xoto

-Oort

, 19

92

; Mit

chel

l, 1

97

4

R. Rigon

Scale Spaziali e temporali

1b introduzione all'idrologia - Seconda Parte

Education

Transcript of 1b introduzione all'idrologia - Seconda Parte