SAUCE Universita

1
SAUCEUniversitašu un skolu sadarbibas projekts
par ilgtspejigu energijas izmantošanu un klimata
parmainam Ievadseminars skolotajiemKlimats un
atkritumsaimnieciba problemas, izaicinajumi,
risinajumi Latvija

• Ruta Bendere, Dr.phys., LU un FEI

2
Siltumnicas efekts
3
Atmosfera

• Atmosfera sastav no vielam gazveida stavokli (O2,
  N2).
• Kopeja atmosferas masa (5,2 1018kg) ir apmeram
  viena miljona dala jeb 0,00009 no Zemes masas.
• Atmosferai ir slanaina uzbuve, un tapec atkariba
  no attaluma lidz Zemes virsmai daudzi tas
  raksturlielumi (piem., temperatura) un sastavs
  mainas neviendabigi.
• Zemakie atmosferas slani ir ieverojami blivaki un
  tajos ir koncentreta atmosferas gazu pamatmasa,
  bet augšejos slanos gazu koncentracija ir
  ieverojami zemaka gazes eksiste jonizeta
  stavokli.

4
Atmosferas loma Zemes sistema

• atmosfera noris intensivi vielu un energijas
  aprites procesi, lidz ar to atmosferas
  pastavešana ir dzivibas priekšnosacijums uz
  Zemes.
• Zemes siltuma bilances nodrošinašana.
• atmosferu var uzskatit par barjeru, kas pasarga
  dzivibas procesus uz Zemes, jo atmosfera tiek
  absorbets kosmiskais starojums un liela dala no
  Saules nakoša elektromagnetiska starojuma.
• atmosferas augstais kustigums nodrošina to, ka
  piesarnojums, kas rodas viena Zemes regiona tiek
  transportets uz citiem regioniem un var tikt
  izkliedets pat globala meroga.

5
Energijas daudzums uz Zemes

• Galvenais energijas avots uz Zemes ir Saules
  energija
• Galvenie faktori, kas nosaka Saules energijas
  piepludi ir
• - starojuma veiktais attalums,
• lenkis, kada Saules starojums sasniedz Zemes
  virsmu,
• atmosferas sastavs un no Saules un kosmiskas
  telpas nakoša starojuma mijiedarbiba ar Zemes
  atmosferas gazem.
• Zemi sasniedz
• no Saules nakošais elektromagnetiskais starojums,
  kas galvenokart ietekme Zemes klimatu,
• jonizetu dalinu plusma (piem., udenraža vai
  helija atomu kodoli) un elementardalinas,
• no kosmiskas telpas nakošu dalinu un starojuma
  plusma (kosmiskais starojums).

6
Saules starojuma mijiedarbiba ar zemes virsmu un
atmosferu

• 30 no starojuma, tiek atstarota atpakal Visuma
  (dalu atstaro makonu sega un smalkas dalinas, kas
  atrodas atmosfera), 51 no Saules nakoša
  starojuma absorbe Zemes virsma, un ši energija
  tiek izlietota vides procesos (piem.,
  iztvaikošana).

7
Saules un Zemes siltuma starojuma spektrs
8
Elektromagnetiska starojuma spektrs
9
Infrasarkanais spektralais apgabals

• IS spektralais apgabals ir dala no
  elektromagnetisko vilnu spektra
• Pienemts sekojošs vilnu garumu (?) dalijums
• radiovilni (gt0.05m),
• mikrovilni (0.5 - 10-4 m),
• IS (10-3 m - 0.8 µm),
• redzama spektra dala (0.8 µm - 350nm),
• ultravioletie vilni (350 nm - 1 nm),
• X-vilni vai Rentgena starojums (lt 1 nm).
• Pienemtas mervienibas IS apgabalam ir vilnu
  skaits garuma vieniba ? (cm-1),
• ? (cm-1) 10000/? (µm)
• tas ir proporcionalas ektromagnetiska lauka
  svarstibu frekvencei.

10
Absorbcijas spektri

• Kimiskas saites absorbe IS energiju un pie
  attiecigiem vilnu garumiem IS absorbcijas spektra
  noverojamas absorbcijas joslas.
• Dažadas saites absorbe dažadas energijas IS
  kvantus un tadel petamaja viela ir iespejams
  noteikt kadu elementu savstarpejas saites tur
  pastav un ir iespejams identificet strukturas
  elementus pec IS absorbcijas spektra redzamajam
  joslam.

11
Molekularas svarstibas

• Molekula atomi nav nekustigi, notiek to
  savstarpejas svarstibas, kuru rezultata atomi var
  nedaudz nobidities no lidzsvara pozicijas. Saites
  garums var samazinaties, pagarinaties vai
  mainities starpsaišu lenki.
• IS starojuma ietekme (300 - 4000cm-1 diapazona)
  molekulu (starpatomu) saites absorbe energiju un
  saite pariet no zemaka svarstibu stavokla uz
  nakošo augstako.
• Vienkaršakaja divatomu molekula ir iespejams
  tikai viens valento svarstibu veids - atomi var
  satuvinaties vai attalinaties. Tas nozime, ka ir
  tikai viena josla IS absorbcija.
• Ja saite ir vajaka, ta absorbe pie zemakas
  energijas.
• Daudzatomu molekula ir vairak saišu un attiecigi
  ir iespejami vairaki svarstibu veidi (modas).
  Absorbcijas spektrs tada gadijuma ir daudz
  sarežgitaks.

12
Tris atomu molekulas iespejamas svarstibas

• Valentas simetriskas svarstibas
• Valentas asimetriskas svarstibas
• Škersveidigas un šupulveidigas deformativas
  svarstibas

13
Atmosferas gazu absobcijas spektrs
14
Siltumnicas efekts

• Pedejo 10000 gadu laika, bet, it ipaši, pedeja
  gadsimta laika tris nozimigako siltumnicefekta
  gazu (CO2, CH4un N2O) koncentracijas Zemes
  atmosfera ir ieverojami pieaugušas un lidz ar to
  palielinajies Saules starojuma daudzums, kas tiek
  atgriezts atpakal uz Zemes virsmas.

15
Oglekla oksida daudzuma pieaugums atmosfera

• Oglekla oksidu un metana emisijas apjoma
  pieaugums var klut par faktoru, kas var negativi
  ietekmet vide noritošos procesus un oglekla
  aprites ciklu.
• Tiek vertets, ka pedejo 100 gadu laika CO2
  antropogenas emisijas apjoms pieaudzis videji par
  2,5 gada. CO2 saturu gaisa ietekme ari mežu
  platibu samazinašanas.

16
Temperaturas izmainas laika
17
Temperaturas izmainu prognoze