Aardrijkskunde stralingsbalans

• Stralingsbalans


  Warmte is een gevolg van insolatie en radiatie. Verklaart waarom de temperatuur op aarde binnen bepaalde grenzen blijft (menselijk toedoen niet meegerekend), ook al ontvangt de aarde op elk moment grote hoeveelheden energie van de zon. Verklaart waarom het op sommige plaatsen doorgaans warmer is dan op andere.
• Stralingsbalans


  1. Van de inkomende zonnestraling (342 W/m²) wordt de helft (49%) door het aardoppervlak geabsorbeerd (168 W/m²) = insolatie

  2. Van de andere helft (51%) wordt: 67 W/m² geabsorbeerd door gassen als CO2, ozon, en waterdamp

  3. 77 W/m² teruggekaatst door de wolken

  4. 30 W/m² teruggekaatst door het aardoppervlak
• Albedo


  Percentage teruggekaatste straling, de mate waarin het licht gereflecteerd wordt door een oppervlak, in % uitgedrukt
• Voor heel de aarde bedraagt het albedo +- 31%
• Stralingsbalans


  1. Uit het aardoppervlak komt een opwaartse aardse straling in de atmosfeer terecht (390 W/m²) = Radiatie

  2. Een klein gedeelte verdwijnt rechtstreeks naar de ruimte (40 W/m²)

  3. 350 W/m² komt in de atmosfeer terecht

  4. De broeikasgassen zorgen voor een terugstraling van 324 W/m²

  5. De rest van de aardse straling verdwijnt via emissie door de wolken (30 W/m²) en emissie door de atmosfeer (165 W/m²) de ruimte in

  6. De aarde geeft ook rechtstreeks warmte af aan de atmosfeer: Geleiding, evapotranspiratie
• De hoeveelheid inkomende en uitgaande straling in/uit de ruimte is gelijk = stralingsbalans
• De hoeveelheid inkomende en uitgaande straling in/uit het aardoppervlak is gelijk = stralingsbalans
• Dit resulteert uit de wet van Wien: λmax = de golflengte in μm waarbij maximale radiatie optreedt, K*W = een constante (2897 μm*K), T = de temperatuur van het object
• Hieruit volgt dat de zon maximaal uitstraalt op 0,5 μm (want de temperatuur is 6000 K) en de aarde straalt uit op 10 μm, want haar temperatuur is slechts 300 K
• Mens kan de stralingsbalans verstoren


  Door hoeveelheid broeikasgassen te verhogen (verbranding van fossiele brandstoffen), albedo te verlagen (ontbossing)
• Ja, en dat leidt tot opwarming, het zogenaamde versterkt broeikaseffect
• Waarom is de hemel blauw? Het zichtbare licht wordt verstrooid door de gasmoleculen in de atmosfeer. Deze zijn kleiner dan de golflengte van de straling. De verstrooiing is evenredig aan 1/golflengte. Hierdoor wordt blauw licht, met een kortere golflengte, 9 x meer verstrooid dan rood licht. Deze verstrooiing geeft de hemel een blauwe kleur.
• Als de zon laag boven de horizon staat, moet haar licht een veel langere weg door de lucht afleggen. Nu wordt niet alleen het blauw volledig verstrooid, maar is er ook voldoende tijd om een deel van de gele kleuren te verstrooien. Wat overblijft is vooral rood, en we zien een rodere zonneschijf, in een hemel die veel minder blauw is dan overdag.
• Waarom zijn de wolken wit? Waterdruppels zijn groter dan de golflengte van het zichtbare licht, waardoor ze het licht niet-selectief verstrooien. De waterdruppels in wolken verstrooien dus zowel het blauwe, groene als het rode licht. Daarom zien we de wolken wit tot grijsachtig.
• Stralingsbalans


  Warmte is een gevolg van insolatie en radiatie. Verklaart waarom de temperatuur op aarde binnen bepaalde grenzen blijft (menselijk toedoen niet meegerekend), ook al ontvangt de aarde op elk moment grote hoeveelheden energie van de zon. Verklaart waarom het op sommige plaatsen doorgaans warmer is dan op andere.
• Stralingsbalans


  1. Van de inkomende zonnestraling (342 W/m²) wordt de helft (49%) door het aardoppervlak geabsorbeerd (168 W/m²) = insolatie

  2. Van de andere helft (51%) wordt: 67 W/m² geabsorbeerd door gassen als CO2, ozon, en waterdamp

  3. 77 W/m² teruggekaatst door de wolken

  4. 30 W/m² teruggekaatst door het aardoppervlak
• Albedo


  Percentage teruggekaatste straling, de mate waarin het licht gereflecteerd wordt door een oppervlak, in % uitgedrukt
• Voor heel de aarde bedraagt het albedo +- 31%
• Stralingsbalans


  1. Uit het aardoppervlak komt een opwaartse aardse straling in de atmosfeer terecht (390 W/m²) = Radiatie

  2. Een klein gedeelte verdwijnt rechtstreeks naar de ruimte (40 W/m²)

  3. 350 W/m² komt in de atmosfeer terecht

  4. De broeikasgassen zorgen voor een terugstraling van 324 W/m²

  5. De rest van de aardse straling verdwijnt via emissie door de wolken (30 W/m²) en emissie door de atmosfeer (165 W/m²) de ruimte in

  6. De aarde geeft ook rechtstreeks warmte af aan de atmosfeer: Geleiding, evapotranspiratie
• De hoeveelheid inkomende en uitgaande straling in/uit de ruimte is gelijk = stralingsbalans
• De hoeveelheid inkomende en uitgaande straling in/uit het aardoppervlak is gelijk = stralingsbalans (aarde)
• Dit resulteert uit de wet van Wien
• De zon straalt kortgolvige straling uit want haar temperatuur is 6000 K
• De aarde straalt uit op 10 μm, want haar temperatuur is slechts 300 K
• Mens kan de stralingsbalans verstoren


  Door hoeveelheid broeikasgassen te verhogen (verbranding van fossiele brandstoffen), albedo te verlagen (ontbossing)
• Ja, en dat leidt tot opwarming, het zogenaamde versterkt broeikaseffect
• Waarom is de hemel blauw?
• Waarom is de hemel blauw?

  1. Het zichtbare licht wordt verstrooid door de gasmoleculen in de atmosfeer

  2. Deze zijn kleiner dan de golflengte van de straling

  3. De verstrooiing is evenredig aan 1/golflengte

  4. Hierdoor wordt blauw licht, met een kortere golflengte, 9 x meer verstrooid dan rood licht

  5. Deze verstrooiing geeft de hemel een blauwe kleur
• Als de zon laag boven de horizon staat, wordt niet alleen het blauw volledig verstrooid, maar is er ook voldoende tijd om een deel van de gele kleuren te verstrooien. Wat overblijft is vooral rood, en we zien een rodere zonneschijf, in een hemel die veel minder blauw is dan overdag.
• Waarom zijn de wolken wit?
• Waarom zijn de wolken wit?

  1. Waterdruppels zijn groter dan de golflengte van het zichtbare licht, waardoor ze het licht niet-selectief verstrooien

  2. De waterdruppels in wolken verstrooien dus zowel het blauwe, groene als het rode licht

  3. Daarom zien we de wolken wit tot grijsachtig
• de T op aarde is lager waardoor het licht 


  een langere golflengte heeft