2. 지표면 부근의 에너지 수지 2.1 이상적인 지표면의 에너지 수지 2.2 에너지 평형 방정식 2.3 맨땅의 에너지 수지

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1 2. 지표면 부근의 에너지 수지 2.1 이상적인 지표면의 에너지 수지 2.2 에너지 평형 방정식 2.3 맨땅의 에너지 수지
2.4 캐노피의 에너지 수지 2.5 수면의 에너지 수지

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3 2.1 이상적인 지표면의 에너지 수지  플럭스 (Flux): 주어진 방향에 수직인 단위면적을 통하여 단위시간에 지나가는 물리량. 에너지 플럭스의 단위: Wm-2  이상적인 지표면: 상대적으로 평평하고, 수평적이고, 균질하고, 광범위하며 복사에 불투명한 지표면  

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5 <에너지 플럭스의 네 가지 타입>
순복사 (net radiation): 지면으로 들어오는 복사에너지에서 지면으로부터 나가는 복사에너지를 뺀 값 에너지 플럭스의 단위를 가짐

6 현열 플럭스 (sensible heat flux): 지표면과 지표면 위의 공기 사이의 온도 차이에 의해 일어남
분자아층: 전도 분자아층 위: 대류 낮 : 지표면→ 대기 밤: 대기 → 지표면

7 잠열 플럭스 (latent heat flux)
: 지표면에서 이루어지는 증발 또는 응결의 결과로 인한 열 교환 공기에 의한 수증기의 전달은 열 교환을 포함하지 않음 응결에 의한 잠열× 증발률 L×E Le = 2.45×106 J kg -1 보웬비 (Bowen Ratio) : 잠열 플럭스에 대한 현열 플럭스의 비

8 토양열 플럭스 (ground heat flux)
: 지표면으로부터 심층토양으로의 열전달 전도

9 2.2 에너지 평형 방정식 2.2.1 지표면 에너지 수지 (The surface energy budget) 지표면은 질량과 열용량을 가지지 않는 대단히 얇은 계면으로 가정 RN=H+HL+HG RN: 순복사 (양의 부호: 대기 → 지표면) HL: 잠열 플럭스 (양의 부호: 지표면 → 대기) HG: 토양열 플럭스 (양의 부호: 지표면 → 심층) H : 현열 플럭스 (양의 부호: 지표면 → 대기) RN, H, HL: 야간 값이 주간보다 훨씬 작음 HG: 주간과 야간 사이 큰 차이를 보이지 않음

10 보웬비를 이용한 잠열플럭스와 현열 플럭스의 계산
잠열에 대한 현열 플럭스의 비

11 문제 1) 왕가라(Wangara)실험 왕가라 실험자료로부터 결정된 순복사에 대한 토양열 플럭스의 비의 평균값은 각각 주간에는 0.3이고 야간에는 0.52이다. 보웬비를 5라고 가정한 경우, 측정된 순복사가 (a)250 Wm-2 (b) -55 Wm-2 인 곳에서 현열과 잠열 플럭스를 추정하라.

12 장소: hay, NSW (34.5S, 144.93E), 호주 왕가라 실험 기간: 1967년 7월 14일 부터 8월 27일까지
flux-gradient relationship 조사

13 광활한 수면에서 에너지 수지(큰 호수, 바다와 해양)
작은 보웬비 (B<<1) 물표면 온도의 일변화 작음 : 큰 열용량, 해양 밑 수면 밑의 두꺼운 혼합층 수십 미터의 두께를 투과하는 태양 복사

14 :층 내에서 단위면적당 단위시간당 에너지 저장량의 변화
2.2.2 한 층 내의 에너지 수지 지표면이 상대적으로 평평하고 수평적인 경우 :층 내에서 단위면적당 단위시간당 에너지 저장량의 변화 : 질량 밀도 c : 비열 T : 온도

15 문제 2 열대 해상에서 전형적인 보웬비는 0.1이다. 해수면 바로 위에서 받는 순복사가 RN=400Wm-2 이고 깊이 50m 까지 는 열 플럭스를 무시하며, 50m 깊이의 해양 혼합층의 가열률은 0.05 ℃day-1 그리고 해수면의 온도는 30℃ 일 때 해수면으로부터의 증발률을 (mm day-1)뿐 아니라 느낌열과 숨은 열 플럭스를 추정하라.

16 2.2.3 조절체적의 에너지 수지 수평면이 평탄하지 않거나 수평면 내의 에너지 플럭스가 이류에 의해서 상당히 변하는 경우 조절 체적의 에너지 수지

17 2.3 맨 땅의 에너지 수지 건조한 지표면 : Rn=H+HG 습윤한 지표면: 알베도 감소, 순복사 증가, 잠열 플럭스가가 우세한 성분 현열 플럭스 감소 오아시스효과 (Oasis effect): 습윤한 지표면 위로 건조한 공기가 이류 음의 현열 플럭스 큰 양의 잠열 플럭스 예) 오아시스 RN ~ HL

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19 2.4 캐노피의 에너지 수지 2.4.1 식생캐노피 에너지 플럭스 식생 캐노피 내에서 공간적으로 변화함 ∆HS 에너지 저장율 물리적인 에너지 저장률 광합성에 따른 생화학적 열 저장률 잠열 플럭스: 증발+증산(transpiration) ⇒ 증발산(evapotranspiration) ◦ 삼림 캐노피에서 에너지 저장율 중요함

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21 2.4.2 도시 캐노피 ◦ 건물, 거리, 나무 그리고 공원 등을 포함하는 다양한 거칠기 요소들 ◦ RN+HF=H+HL+∆HS ◦ HF: 도시에서 사용된 연료소비와 관련된 열 플럭스 인공열 플럭스 (Anthropogenic heat flux ) ◦ 증가된 기온, 증가된 난류 -> 증가된 현열 플럭스 불침투성 지표면 → 증발할 수 있는 지표수의 양 감소 -> 감소된 잠열 플럭스 ⇒ 큰 보웬비 열 저장항 : 에너지 수지에서 중요함

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23 2.5 수면의 에너지 수지 낮 ∆HS > 0 밤 ∆HS < 0 RN = H+HL+∆HS 보웬비 < 1

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