7. Tok a bilance energie

bilance energie zemského povrchu:
čistá radiace = (krátkovlnné dopad – krátkovlnný odraz) + (dlouhovlnné dopad – dlouhovlnný odraz)
Rnet = (Kin – Kout) + (Lin – Lout)
R = čistá radiace
K = krátkovlnné záření
L = dlouhovlnné záření
in = vstupující
out = vystupující

- ekosystémy nejsou pasivním příjemcem energie, ale zemský povrch mělí krátkovlnné i dlouhovlnné záření
- tropy – absorbované záření > vyzářené vzniká přebytek tepla
- polární oblasti – absorbované záření < vyzářené vzniká roční deficit tepla => tepelná nerovnováha mezi póly a rovníkem pohání atmosférickou a oceánickou cirkulaci
• vstupující slun. záření
• odraz od povrchu Země, mraků, atmosféry
• absorpce atmosférou, mraky, povrchem
• albedo = odražené/dopadající
• Země v dlouhodobé energetické rovnováze

povrchová bilance krátkovlnného záření = UV
- 10-400 nm
• albedo (α) = Kout/Kin čím větší je albedo, tím větší je množství odraženého záření
• největší albedo suchá světlá půda, poušť, čerstvý sníh, nejmenší voda, tmavá a vlhká půda, jehličnatý les

bilance dlouhovlnného záření = infračervené záření
> 700 nm
• závisí na rozdílu teplot povrch/atmosféra
• závisí na Stefan-Boltzmannovu zákonu F=σT4
F=vyzařování z objektu; T=teplota; σ = Stefan-Bolzmanova konstanta (5,67 x 10-8 J m-2 K-4
• povrchy s nízkým albedem (=absorbují hodně energie) jsou teplejší (emitují více dl. záření)
• asfalt nebo vypálená území absorbují hodně energie a tedy i emitují hodně dl. záření,
• lesy mají nízké albedo, ale jsou horké kvůli evaporaci

rozdělení E v ekosystému (základní přeměny sluneční energie)
Rnet = A + Q + G + H + LE
Rnet = čistá radiace
H = pocitové teplo (ohřev prostředí)
LE = latentní teplo výparu (evapotranspirace)
G = teplo spotřebované k ohřevu povrchu Země

A = fotosyntéza
Q = teplo potřebné pro ohřev vegetace
A a Q = zanedbatelné
- ve fotosyntéze se spotřebuje méně než 1% dopadajícího záření
- G malé v tropických a ekosystémech mírného pásu, ale vysoké v arktických a boreálních ekosystémech (závisí na tepelném gradientu půd a konduktivitě)
- posuzování osudu sluneční energie na Zemi – Bowenův poměr (β)
β = H/LE poměr mezi pocitovým a latentním teplem

• funkční vegetace si může ovlivnit teplotu svého povrchu díky transpiraci, ale má-li nedostatek vody, dochází k vodnímu stresu a rostlinný povrch se přehřívá
• latentní odpařuje vodu, metabolické ukládá energii

tok latentního tepla protojuje bilanci vody a energie zemského povrchu
• přes evaporaci přenáší do atmosféry převážnou většinu čisté radiace povrchu
povrch –> vodní pára => ochlazení povrchu
• přes kondenzaci vodní páry přenáší tepelnou energii z vodní páry do okolního vzduchu → ohřívá vzduch