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1 単位について I 単位系と MK 単位 単位 について知識が無いと どんなことが起きるか? 例.Gy v μv mv μv/hr 例 2. 熱輸送に関する境界層抵抗 : r Ha 7. 4 u と r Ha は 同じもの例 3. 水圧とエネルギー u フラックス という概念 木と金属はどちらが冷たいか? ( 触る人の体温 木と金属が置かれている環境は同じ ) Ca e r ra F gc s Ca rs esat(ts) Cs re C s C r a 濃度勾配とフラックス C F K z 連続条件 保存則 C t F z 温度とは分子運動の激しさを表現する数量 : 分子運動の無い状態を 0 とする 温度の測り方 気体の表現 理想気体の状態方程式: Rとは何か? 式の意味を掴む P V Tの単位を考える PV nrt

2 湿度 君は 水蒸気 を見たことがあるか? 色々な湿度 : () 水蒸気圧 (hpa) (2) 絶対湿度 (kg/m 3 ) (3) 比湿 (kg/kg) (4) 相対湿度 (%) (5) 飽差 (kpa) 飽和湿度 水蒸気圧 (kpa) 温度 ( ) 気温 5 の湿度 90% はジメジメしてるのか? ティーテンスの式 esat 7.5T T 乾燥空気の密度 : i i V Pi V nirt P P P 2 PM i i 2 RT V では 湿潤空気の密度は? (P は大気圧で既知とする ) W V P M RT P P em RT W e まず 微分 について学びましょう 濃度勾配とフラックス 連続条件 保存則 C t F K C z F z 降水 = 全ての水文現象の源 降水は単なる量の問題ではない その時空間変動をどう捉えるか? (Hornberger et al, 998. Elements of Physical Hyrology ) 2

3 そもそも雨ってどんな機器で測るのか? (Hornberger et al, 998. Elements of Physical Hyrology ) 転倒マス雨量計 Raar observations of the June 27, 995, storm in the Rapian River basin, central Virginia. NEXRAD tracke the center of the storm (a). Total rainfall accumulations (mm) were calculate base on the time series of raar images (b). This intense storm prouce an average of 344 mm (3.5 inches) over the catchment an cause extensive flooing throughout the basin. ource: mith, Baeck, et al. (996). (Hornberger et al, 998. Elements of Physical Hyrology ) (Hornberger et al, 998. Elements of Physical Hyrology ) 放射 : いくつかの基本 黒体放射の放射スペクトル密度 (Plankの分布則) 2 2 hc E b (, T) 5 [exp ( hc / kt) ] 放射スペクトル (W/m 2 /μm) (Hornberger et al,998. Elements of Physical Hyrology ) 3

4 黒体放射体の単位表面積から射出される全放射エネルギー (tefan-boltzmannの法則) 4 放射スペクトル (W/m 2 /μm) B T 放射スペクトル密度が最大となる波長 (Wien の変位則 ) 2897 T 放射スペクトル (kw/m 2 /μm) 太陽定数 : 365 W/m 2 大気圏外 海水面大気路程.5 大気圏上端と海水面における太陽放射スペクトル短波長の吸収は主にオゾン 長波長の吸収は主に水蒸気による 放射スペクトル (W/m 2 /μm) 288 K 黒体 大気 CO2 による R n 4 ( a) R R L Ts 長波放射短波放射長波放射短波放射 水蒸気による水蒸気による黒体と大気から射出される熱放射スペクトル 森林地 裸地 R n H E G 純放射 :Rn 顕熱 :H 潜熱 :λe 地中貯熱 :G 循環の大本は太陽エネルギー 4

5 光合成に関係する放射 :PAR( nm) 関係しない放射 :NIR( nm) 0.9 PAR=VI NIR スペクトル吸収率 pectral Absorptivity 分光吸収率 human 人の手 han ネコネコ white ( ( 白 ) cat ) ステラーカケス tellar jay black ( 黒 ) ハコヤナギの葉 aspen leaf 波長 ((μm) ƒκm) Wave length ( m) Ishia et al. (200: Tree Physiology 2, 497) 幸運なことに PAR 0. 5R NIR 5R 光子エネルギーと波長の関係 (Plank の式 ) 例えば 550 nm では e (W/m 2 ) 9 hc e J PPFD: 光合成光量子フラックス密度 (μmol/m 2 s) PPFD R μmol の光子 ( 個 ) の持つエネルギーは 0.27 J/ mol 2.3R μmol/j W/m 2 Irraiance 放射度 (W/m (W/m2) 2 ) 直達放射と散乱放射 total 全放射 =0.75 = 晴天全放射 beam total 直達放射 曇天 800 直達放射 600 beam 散乱放射 iffuse iffuse 散乱放射 olar 太陽天頂角 Zenith Angle ( 度 (egrees) ) olar 太陽天頂角 Zenith Angle ( 度 (egrees) ) Irraiance 放射度 (W/m (W/m2) 2 ) 葉冠内の放射の伝わり方を考える 太陽高度角 葉傾斜角分布 + 葉面積密度分布 直達成分 日射 散乱成分 NIR VIIBLE VIIBLE NIR (Ⅰ) (Ⅱ) (Ⅲ) (Ⅳ) 日向葉 : (Ⅰ)+(Ⅱ)+(Ⅲ)+(Ⅳ) 日陰葉 : (Ⅲ)+(Ⅳ) 5

6 直達光 散乱光 下向き (a) z+z i) ii) I N ( z z) ( I ) N ( z z) N iv) N A N ( z z) canopy b b ( z z) 面積 L 太陽高度角 β LG leaf z 上向き (b) z+z i) I N (z) iii) ( I ) N ( z) N iv) iii) N A N ( z z)n ( I ) N ( z z) canopy b LG leaf sin b (z) z ii) N ( I ) N ( z) 6

太陽放射量

太陽放射量 放射 大槻恭一 1. 放射収支 地表面における放射収支 (radiation balance) は次式で表され, 正味の放射量は純放射 (net radiation) と呼ばれている. R L L (1) n t r d u ここに,Rn は純放射 (W m - ),t は全天日射 (W m - ),r は反射日射 (W m - ), Ld は下向き長波放射 (W m - ),Lu は上向き長波放射

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