Penman-Monteith egyenlet levezetése
Hát ez mi tagadás bonyolultabb, mint amilyen a "termikus szél nemlétezése barotróp légkör esetén" bizonyítása volt. De hát nem mindenki akar Advanced tag lenni,ugyebár:).Szóval kezdjünk neki: A negatív előjel annyit jelent, hogy az érték a talajtól távolodva nő. A látens hőáram ugyancsak függeni fog a talaj hőmérsékletétől, a szenzibilis hőszállítási együtthatótól és a gőznyomástól. Lambda a párolgási látens hőmennyiség,amelyet konstansnak szoktak venni, a *-os változó pedig a csillagnélküli változó (azaz a gamma, amit psychrometrikus állandónak neveznek) megszorozva a pára szállítási együttható és a szenzibilis hőáram együttható arányával: Valahogy ki kellene fejteni az egyenletben található gőznyomást, de sajnos a talaj hőmérsékletét nem ismerjük. Ezt azonban ki tudjuk számolni a psychrometrikus közelítés segítségével, azaz feltételeznünk kell hogy a talajhőmérséklet egyenlő a nedves hőmérséklettel (T0 = Tn, ahol Tn a nedves hőmérséklet, de ezt a közelítést nem használhatjuk nagyon száraz levegő esetén).Ebben az esetben, ha felhasználjuk a telítési páranyomásra kiszámítására vonatkozó egyenletet (ahol delta a telítési gőznyomás görbéjének meredekségét jelenti) és a psychrometrikus közelítéssel kapott T0 = Tn egyenlőséget behelyettesítjük, akkor a következő formulához jutunk: Ezt most visszahelyettesítjük a látens hőáram képletébe: Azonban milyen kellemes meglepetés, hogy az egyenletben szereplő levegőhőmérséklet és talajhőmérséklet különbsége a szenzibilis hőáram függvénye. Felhasználva a szenzibilis hőáram egyenletét a mostani összefüggés így írható: Ezt átrendezve: Itt most megint egy feltételezéssel kell élnünk: feltesszük, hogy nem-adiabatikus rendszert vizsgálunk. Ebben az esetben a külső energia fluxus - azaz a nettó sugárzás - a szenzibilis és a látens hőáram összegével lesz egyenlő,azaz a szenzibilis hőáram így írható: Ezt felhasználva : egyenletet kapjuk. Átrendezés után a következő összefüggéssel állunk szemben: Egy kis matematikai ügyeskedés és tulajdonképpen meg is kaptuk a kívánt egyenletet: Milyen szép, mi? Ez a Penman-Monteith egyenlet egyik alakja. Kaptunk egy összefüggést, amely a levegő hőmérsékletének,és a hőfluxusnak segítségével adja meg, hogy a nedves felszínről mekkora a párolgás. Már csak egy kérdés maradt: hogy lesz az egyenlet bal oldalán található látens hőáramból vízmennyiség? Ezt a következő ekvivalencia adja meg: 1 W/m2 = 0.0352 mm/d. |