Wikipedia

Ero sivun ”Haihtuminen” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[katsottu versio][katsottu versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Linnea (keskustelu | muokkaukset)
seulojat
11 795 muokkausta
poistettu sekava selitys
Rivi 1:
{{Korjattavat 2012|968}}
[[Image:Dead Sea Comparative.jpg|thumb|Kuolleenmeren haihtumisaltaita vuosina 1989 ja 2001. Altaissa tuotetaan haihduttamalla erilaisia suoloja.]]
'''Haihtuminen''' tarkoittaa [[neste]]en, yleensä [[vesi|veden]] muuttumista [[kaasu]]ksi ja siirtymistä ympäröivään tilaan. Toisin kuin [[kiehuminen|kiehumista]], haihtumista voi tapahtua kaikissa [[lämpötila|lämpötiloissa]]. Haihtumista kuvaa suure [[haihdunta]].
Rivi 9 ⟶ 8:
Atomaarisesta näkökulmasta ilmiötä voidaan tarkastella seuraavasti: kuvitellaan, että suurennetaan haihduttavaa pintaa niin, että vesi[[molekyyli]]t tulevat näkyviin. Tasapainotilassa osa sinne tänne liikkuvista vesimolekyyleistä joutuu takaisin haihduttavalle pinnalle, mutta pinnalta irtoaa saman verran uusia vesimolekyylejä ilmaan. Tällöin pinnan läheinen ilma on [[kylläisyys|kylläinen]] vesihöyrystä. Varsinainen haihdunta vaatii [[energia]]a eli vesimolekyylien suurempia nopeuksia. Tämän voi havaita esimerkiksi suihkun jälkeen tuntuvana kylmyytenä: haihtuminen sitoo [[energia]]a [[iho]]lta.<ref>[http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleevaporation.html The Water Cycle: Evaporation] The Water Cycle - Water Science for Schools USGS</ref>
Jatkuva haihdunta edellyttää lisäksi ilman pystysuuntaista sekoittumista, sillä muuten haihduttavan pinnan läheinen ilma tulisi nopeasti vesihöyrystä kylläiseksi.
 
==Haihtuminen ilmastotieteessä ==
 
<!--evaporation, transpiration, evatranspiration, evapotranspiration-->
===Teoreettinen haihtuminen===
 
Haihtumisella on ilmastotieteessä merkitystä. Haihtuminen vie kasveilta veden ja sitä voi käyttää [[kuivuusraja|kuivuusrajojen]] määrittelyissä. Jos haihtuminen on sademäärää suurempi, kyseessä on kuiva alue, esimerkiksi aavikko. Teoreettinen haihtuminen on eri kuin todellinen haihtuminen. Yleensä kasvit ja maaperä eivät haihduta ilmaan niin paljon kuin ilmaan mahtuisi.
Teoreettinen haihtuminen (evapotranspiraatio) on kääntäen verrannollinen lämpötilaan eli ''E=F(1/T)'' ja on sitä pienempää, mitä suurempi on ilman [[suhteellinen kosteus]].
Haihtuminen siis riippuu ilmaan mahtuvasta vesihöyrymäärästä ja siellä jo olevasta vesihöyrymäärästä. Koko ilmaan mahtuva vesihöyrymäärä riippuu [[kylläisen vesihöyryn paine|kylläisen vesihöyryn paineesta]]. Kylmässä, kosteassa ilmassa tapahtuu vähemmän haihtumista kuin kuumassa ja kuivassa.
 
===Käytännön haihtuminen===
 
Haihtumiseen vaikuttaa maaperä, vesistöjen ja kasvillisuuden määrä ja laatu. Puut, varsinkin havupuut, haihduttavat enemmän kuin matalajuurinen lyhyt kasvillisuus.<ref>[http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleevapotranspiration.html The Water Cycle: Evapotranspiration] The Water Cycle - Water Science for Schools USGS</ref>
 
===Haihtumisen laskentayhtälöistä===
 
Haihtumisen laskenta on vaikeaa, koska siihen vaikuttavat monet tekijät, ja siksi on olemassa lukuisia menetelmiä. Penmanin yhtälön muunnelmat lienevät tarkimpia. Suurin mahdollinen haihtuminen ''potentiaalinen evapotranspiraatio'' '''PET''' tai '''PPT''' on ilmastotieteessä merkittävä. Se riippuu lämpötilasta ja pilvisyydestä, joka vähentää lämmittävää suoraa Auringon säteilyä. Haihtuminen ei voi olla koskaan PET:ia suurempi. Kuivuusindeksi (aridisuusindeksi) on sademäärä jaettuna PET:llä.<ref name="biome">{{Verkkoviite | Osoite = http://www.unep.org/geo/gdoutlook/016.asp | Nimeke =Ezcurra: The Desert Biome: A Global Perspective | Viitattu =11.12.2008 | Kieli = {{en}}}}</ref>
 
YK käyttää Penman-Monteithin yhtälöä, mutta Yhdysvaltain kuivilla seuduilla käytetään Blaney-Criddlen yhtälöä, joka on epätarkka kosteammilla alueilla.<ref>[http://www.ce.utexas.edu/prof/maidment/GISHydro/seann/explsoil/method.htm#PartVB2b b. SCS Blaney-Criddle] Seann M. Reed: Soil Water Budget</ref>
 
Tunnetaan myös Makkinkin ja Hargreavesin yhtälöt ja Jensen-Haisen yhtälöt. Yksinkertainen Makkinkin menetelmä on aina vaa'attava tietylle paikkakunnalle.
<!-- tunnettuja kaavoja myös
PRIMAULT formula, ROHWER formula, PENMAN
Meier, Thornthwaite, Bouchet, Papadakis-->
 
===Penmanin yhtälö===
 
Penmanin yhtälöllä lasketaan haihtuminen avoveden pinnasta. Haihtumista on tässä yhtälössä Auringon energian takia. Sitä käytetään monissa tarkimmissa haihtumisyhtälöissä, joista lasketaan jonkin seudun kuivuutta eli aridisuutta. Penmanin yhtälöstä on monta eri versiota, joista yksi tässä.
 
:<math>E=\frac{m R_n + \rho_a c_p C_{at} \delta e}{\lambda_v \left(m + \gamma \right) }
</math>
 
jossa:
 
:''m'' = Kylläisen vesihöyryn painekäyrän jyrkkyys (Pa K<sup>-1</sup>)
 
:''R''<sub>n</sub> = Auringon [[nettosäteily]] (W m<sup>-2</sup>)
 
:''&rho;''<sub>a</sub> = ilman tiheys (kg m<sup>-3</sup>)
 
:''c''<sub>p</sub> = ilman [[ominaislämpökapasiteetti]] (J kg<sup>-1</sup>)
 
:''C''<sub>at</sub> = ilman [[lämmönjohtavuus]] konduktanssi (m s<sup>-1</sup>)
 
:&delta;''e'' = vesihöyryn paineen maksimi <!--deficit--> (Pa)
 
:''&lambda;''<sub>v</sub> = höyrystymisen vapauttama [[latentti lämpö]] (J kg<sup>-1</sup>)
 
:''&gamma;'' = [[psykrometri|psykrometrinen]] vakio (Pa K<sup>-1</sup>) 0,66
 
Jos kaavassa käytetään SI-yksiköitä, se tuottaa haihtumiselle E tuloksen yksikössä ' kg/(m²·s), vesikilogrammaa neliömetriltä sekunnissa.
 
===Penman-Monteithin kaava===
 
Penmanin-Monteithin menetelmä (PM) on YK:n maatalousjärjestö FAO:n suosittelema tarkka laskentakaava haihtumisen laskemiseen.<ref>{{Verkkoviite | Osoite= http://www.fao.org/docrep/X0490E/x0490e06.htm#TopOfPage | Nimeke = Chapter 2 - FAO Penman-Monteith equation | Julkaisija =FAO | Kieli ={{en}} | Viitattu = 9.9.2011}}</ref>
 
<!--
:<math>T={2\pi\over{\sqrt{G*M}}}a^{3\over{2}}</math>
-->
 
:<math>ET_0 ={ 0,408 \Delta(R_n-G)+\gamma*(900/(T+273))*U_2(e_a-e_d) \over { \Delta+\gamma*(1+0,34*U_2 ) } } </math>
 
Jossa
 
*ET<sub>o</sub> = Kasvin vertailuhaihtuminen (mm/päivä)
*R<sub>n</sub> = Nettosaäteily kasvin pinnalle (MJ/m<sup>2</sup>/päivä)
*G = Maaperän lämpövirta (MJ/m2/päivä)
*T = Keskimääräinen päivälämpötila (°C)
*U<sub>2</sub> = Keskimääräinen tuulennopeus 2 m:n korkeudessa (m/s)
*(e<sub>a</sub>-e<sub>d</sub>) = [[Vesihöyryn osapaine]]en kyllästysvaje <!--deficit--> (KPa)
*D = Vesihöyryn painekäyrän jyrkkyys (KPa/°C)
*g = Psykrometrinen vakio(= 0,66) (KPa/°C]
*e<sub>a</sub> = Kylläisen vesihöyryn paine lämpötilassa T (KPa)
*e<sub>a</sub> = 0,611*exp(17,27T/(T + 237,3))
*T = Lämpötila (°C)
*e<sub>d</sub> = RH * e<sub>a</sub> eli todellinen vesihöyryn paine (KPa)
*RH = Suhteellinen kosteus
*Jyrkkyys (engl. ''slope'') = (409,8*e<sub>a</sub>)/(T+237,3)
*R<sub>n<sub> = R<sub>ns</sub> - R<sub>nl</sub>
*R<sub>ns</sub> = Sisään tuleva auringon nettosäteily (MJ/m<sup>2</sup>/päivä)
*R<sub>nl</sub> = Ulosmenevä pitkäaaltoinen nettosäteily (MJ/m<sup>2</sup>/päivä)
*R<sub>ns</sub> = (1 - alfa)*R<sub>s</sub>
*R<sub>s</sub> = Sisään tuleva Auringon säteily(MJ/m<sup>2</sup>/päivä)
*alfa = [[albedo]] ali valonheijastuskyky
**ruoho 0,23 (tai 0,26)
**alfalfa-heinä 0,19-0,25
**tammimetsä 0,175
**mäntymetsä 0,14 (0,10-10,12)
**pelto (vehnä ja ohra) 0,10-0,25 <!--rye -->
**vesi 0,05-0,1
**kuiva maa 0,18
**märkä maa 0,11
*R<sub>nl</sub> = f*2,45*1E-9*[0,34-0,14*sqrt( (e<sub>x</sub>)*[T<sub>kx</sub>^4*T<sub>kx</sub>^4] ) ]
*f = Säätö pilvipeitteelle= 0,1 + 0,9(n/N).
*T<sub>kx</sub> = Päivän suurin lämpötila (kelviniä K)
*n=Monta auringonpaisteista tuntia päivässä
*N=päivän kokonaispituus tuntia
 
Keskimääräinen tuulen nopeus on yleensä 80-160 km/päivä.
 
===Thorthwaiten menetelmä ===
 
[[C. W. Thornthwaite]]n tutkimusryhmä kehitti vuonna 1948 kokemusperäisen menetelmän haihtumisen laskemiseksi käyttämällä Yhdysvalloissa tehtyjä lysimetrihavaintoja.<ref>[http://www.ce.utexas.edu/prof/maidment/GISHydro/seann/explsoil/method.htm#PartVB2a Thornthwaite Empirical Approach] Seann M. Reed Soil-moisture budget</ref> Menetelmää ei voi soveltaa muunlaiseen ympäristöön yhtä hyvin kuin fysikaalisesti perusteltua Penmanin ja Monteithin yhtälöä <ref>[http://www.int-res.com/abstracts/cr/v28/n2/p123-132/ Comparison of the Thornthwaite method and pan data with the standard Penman-Monteith estimates of reference evapotranspiration in China] IRCR</ref>
<!--
Lämpötila esittää lämpötilan lisäksi myös tuulta, kosteutta, kasvillisuutta ja maaperää.
-->
Tuloksena haihtuminen mm kuukaudessa ('''ei mm vuodessa!''')<ref>[http://www.nrri.umn.edu/gla/pet.htm An Assessment of Potential Evapotranspiration] Great Lakes Ecological Assesment</ref>
 
:<math>E ={C*10*((10*T)/I)^a}</math>
 
jossa
 
*C=kuukausittainen auringonpaisteen leveyskerroin, normaalisti 1,6
<!-- sunsihine duration-->
*E = Haihtuminen milliä kuukaudessa (mm/kuukausi)
*T = Kuukauden keskilämpötila (°C)
*I = ‘Lämpöindeksi’ 12 kuukaudelle vuodessa kaavasta I = (T/5)^1,514
*a = 6,75 x [[Tieteellinen merkintätapa|1E-7]]*I^3 - 7,71 x 1E-5*I^2 + 1,792 x 1E-2*I + 0,49239
 
Tämä yhtälö antaa yleensä liian suuria arvoja toukokuulle,
kesäkuulle ja heinäkuulle Intiassa.
 
====Lämpöindeksin arvoja====
 
Kuukauden lämpötila/lämpöindeksi I
 
*10 °C → I= 2,9
*12 3,8
*14 4,8
*16 5,8
*18 7,0
*20 8,2
*22 9,4
*24 10,8
*26 12,1
*28 13,6
*30 15,1
 
====Penmanin PET Thonhwaiten PET:stä====
 
Tästä saadaan Penmanin PET eli suurin mahdollinen teoreettinen haihtuminen, Euroopan ja Sudanin oloihin.
 
:PET(P) = 1,3 * PET(T) - 0,428 * sademäärä + 246
 
*PET(P) = Penmanin haihtuminen
*PET(T) = Thornhwaiten haihtuminen
 
===Blaney-Criddlen menetelmä===
 
USA:ssa melko kuivilla alueille käytetty menetelmä, ei soveltune Suomen oloihin.{{lähde|vai tarvitaanko koko kommenttia}}
 
:U = KP (0,46*T + 8,13)
 
*U = Kuukausittainen veden käyttö (mm/kuukausi)
*K = Kuukausittainen veden kulutuskerroin (yksikötön vakio)
*P = Maksimimäärä päivän tunteja vuodessa, riippuu paikan leveysasteesta
*T = Kuukauden keskilämpötila (o C)
 
===Hargreavesin menetelmä===
 
Hargreavesin menetelmä ruohostolle, virhe 11,3 %.
 
:ETp(mm/päivä)=a*Ra*(TD^(1/2))*(Ta+17,8)
 
:a=0,0023
:TD lämpötilaerotus päivän kuumimman ja kylmimmän hetken välillä
:Ra Auringon säteily muutettuna haihtumisyksiköiksi, otetaan taulukosta tai lasketaan FAO:n suosittelemalla yhtälöllä
:Ta päivän keskilämpötila
 
===Makkinkin menetelmä===
 
Virhe 3,9%, mutta vaatii paikkakuntakohtaisen säädön.
 
:ETp=0,61*(&Delta;/&Delta;+&gamma;)*(Rs/&lambda;)-0,12
 
:Rs cal cm2-1, kokonaisauringonsäteily
:&Delta; mbar/C vesihöyrynpainekäyrän jyrkkyys
:&gammaM mbar/C prsykrometrinen vakio
:&lambda; latentti lämpö cal g-1
:P ilmakehän paine mbar
 
Makkinkin menetelmä saksaan ja alankomaihin.
 
ETp=0,7*(&Delta;/&Delta;+&gamma;)*(Rs/&lambda;)
 
== Katso myös==
Rivi 199 ⟶ 14:
== Lähteet ==
{{Viitteet}}
 
 
[[Luokka:Termodynamiikka]]
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Haihtuminen”