4.  ZAGREVANJE  ZEMLJINE  POVRŠINE  I  ATMOSFERE  

4.1  OSNOVNI  POJMOVI  O  TEMPERATURI  I  TOPLOTI  

Energija  –  kvan'ta'vna  mera  različi'h  oblika  kretanja  materije  (mehanička,  hemijska,  električna,…)  

Mehanička  energija:  potencijalna  (zbog  položaja  tela  u  polju  neke  potencijalne  sile)  i                          kine'čka  (zbog  kretanja  tela);  

Unutrašnja  energija:  zbir  kine'čke  i  potencijalne  energije  molekula  i  atoma.  

Temperatura  –  odredjena  prosečnom  brzinom  molekula  tela  =>  mera  unutrašnje  kine'čke  energije  tela  Toplota  –  mera  predate  unutrašnje  kine'čke  energije;  prenosi  se  sa  jednog  tela  na  drugo  kada  postoji  

                   razlika  u  temperaturama  

Zakon  očuvanja  energije:  ukupna  energija  izolovanog  sistema  je  konstantna,  energija  se  ne  može  stvori'                        ili  uniš''  već  samo  preći  iz  jednog  oblika  u  drugi.  

I  princip  termodinamike:  dovedena  toplota  nekom  sistemu  odlazi  na  promenu  unutrašnje  energije                          sistema  i  na  rad  koji  taj  sistem  vrši  nad  okolinom.  

Promena  unutrašnje  energije:  promena  unutrašnje  kine'čke  energije  (promena  temperature  tela)  i                        promena  unutrašnje  potencijalne  energije  (promena  strukture,  tj.                          promena  faze/agregatnog  stanja).  

Osetna  toplota  –  dovedena  ili  oduzeta  toplota  koja  uzrokuje  promenu  temperature  tela  Latentna  toplota  –  toplota  koja  se  oslobadja/troši  pri  faznim  prelazima  (kondenzacija  oslobadja)  

Mehanizmi  prenošenja  toplote:  Zračenje  –  prenos  energije  elektromagnetnim  talasima  Kondukcija  (provodjenje)  –  prenos  toplote  molekularnim  putem  (najefikasnije  u  čvrs'm  telima)  Konvekcija  (mešanje)  –  prenos  toplote  premeštanjem  delova  fluida  (voda,  vazduh);  

             u  meteorologiji:  konvekcija  je  ver'kalno  mešanje,  advekcija  horizontalno  

4.2  ENERGETSKI  BILANS  SISTEMA  ZEMLJA-­‐ATMOSFERA  Zemlja  sa  atmosferom  odaje  u  vasionu  isto  toplote  koliko  iz  nje  prima    =>  srednja  godišnja  globalna  temperatura  se  malo  menja.  

100  

aps.    atm.  

glob

alno

=dire

ktno

+difu

zno  

apsorbuje  globalno  i  atmosfersko  dugotalasno  

atmosfersko    

dugotalasno  

površin

a  pred

aje  atmosferi  en

ergiju  osetnom

 (7),  

latentno

m  (2

3)  to

plotom

 i  zračen

jem  (1

17).  

Zemljino  zračenje    apsorbuje  atmosfera  

Zemljino  zračenje    propušta  atmosfera  

atmosfera  zrači  

dugotalasno  na    gore  (64)  i  na  dole  (96).  

Kratkotalasno  zračenje  (100):  površina  i  atm.  reflektuju  (30);  atmosfera  apsorbuje  19,  površina  51.  

dugotalasno  zračenje    koje  odlazi  u  vasionu  

Energetski  bilans  sistema  Zemlja-­‐atmosfera  kao  celine  

Pogleda'  poglavlja  3.3  (slajd  03-­‐10)  i  3.5.1  

Zbog  oblika  i  položaja  Zemlje  raspored  količine  dolazne  i  odlazne  energije  nije  ravnomeran.  Višak  energije  sa  manjih  geografskih  širina  prenosi  se  na  veće  atmosferskom  i  okeanskom  cirkulacijom,  tj.  topli  vazduh  i  voda  se  transportuju  od  ekvatora  prema  polovima  a  hladni  od  polova  ka  ekvatoru.  

   2/3  transporta  vazdušnim  strujanjima  =  1/3  transport  osetne  toplote  +  1/3  transport  latentne  toplote  (transportuje  se  topao  vazduh  i  vodena  para  koja  se  kondenzuje  u  hladnijim  predelima  i  oslobadja  se  dodatna  toplota,  koja  je  potrosena  u  procesu  isparavanja  vode  u  tropskim  predelima)  

Sred

nja  godišnja  vredn

ost  a

psorbo

vano

g  kratkotalasnog  Sun

čevog  i  emito

vano

g  du

gotalasnog  zračen

ja  sistem

a  Zemlja-­‐atm

osfera.  

37°  energetska                                ravnoteža  

Više  energije  dobija  nego  što  gubi  

više  energije  gubi  nego  što  

dobija  

37°    

   1/3  transporta  toplote  morskim  strujama.  

kratkotalasno  

dugotalasno  

višak  energije  

Višak  energije  se  transportuje  vazdušnim    i  okeanskim  strujama    

iz  manjih  ka  višim  širinama  

(Maseni)  specifični  toplotni  kapacitet  (specifična  toplota,  c)  –  količina  toplote  (Q)  koju  treba  doves'  jedinici  mase  da  bi  se  temperatura  promenila  (ΔT)  za  1°C  (toplotni  kapacitet  po  jedinici  mase).    

4.3  TOPLOTNE  KARAKTERISTIKE  ZEMLJINE  POVRŠINE  I  ATMOSFERE  Osobine  koje  odredjuju  način  i  intenzitet  zagrevanja  neke  sredine/tela:  

Albedo  –  refleksivnost  sredine/tela  za  Sunčevo  zračenje  (pogleda'  poglavlje  3.4,  slajd  03-­‐17)  

Dijatermnost  –  propustljivost  sredine/tela  za  Sunčevo  zračenje    (vazduh  najviše  a  za'm  voda  propuštaju  Sunčevo  zračenje  u  dublje  slojeve,  zemljište  ne)  

Toplotni  kapacitet  –  sposobnost  sredine/tela  da  skladiš'  toplotu;  

Q  =  c  m  ΔT  Zapreminski  specifični  toplotni  kapacitet  (zapreminska  specifična  toplota)  –  količina  toplote  koju  treba  doves'  jedinici  zapremine  da  bi  se  temperatura  promenila  za  1°C  (toplotni  kapacitet  po  jedinici  zapremine).  

Toplotna  provodljivost  –  sposobnost  sredine/tela  da  provodi  toplotu;  Koeficijent  toplotne  provodljivos[  =  količina  toplote  koja  u  jedinici  vremena  prodje  kroz  jediničnu  površinu,  pri  temperaturnom  gradijentu  1°C/m.  

Toplotna  difuzivnost  –  sposobnost  sredine/tela  da  provodi  toplotu  u  odnosu  na  sposobnost  da  je  skladiš';  pokazuje  koliko  brzo  može  da  se  menja  temperatura  neke  sredine/tela,  tj.  da  se  greje/hladi.  

Koeficijent  toplotne  difuzivnos[  =                                          =  koeficijent  toplotne  provodljivos'/zapreminska  specifična  toplota  

(voda  ima  mnogo  veću  specifičnu  toplotu  od  zemljišta  i  vazduha  =>  više  je  potrebno  doves'  toplote  vodi  da  bi  se  zagrejala,  tj.  sporije  menja  temperaturu;  more,  jezero,  vlažno  tlo  se  sporije/manje  greje  i  hladi  od  suvog  tla  i  vazduha)  

(toplotna  provodljivost  je  proces  provodjenja  toplote  dominantan  kod  zemljišta,  za'm  kod  vode,  kod  vazduha  najmanja,      difuzivnost  je  najveća  kod  vazduha,  ali  kod  vazduha  i  vode  toplota  se  najviše  prenosi  mešanjem)  

4.4  ZAGREVANJE  I  HLADJENJE  KOPNA  

•  zemljište  ima  malu  specifičnu  toplotu                          =>  brzo  se  zagreva  i  hladi  

•  voda  ima  veću  specifičnu  toplotu  od  vazduha                        =>  vlažno  tlo  (umesto  vazduha  u  porama  zemljišta  je  voda)  se  sporije  zagreva/hladi                  od  suvog  

•  voda  je  bolji  provodnik  toplote  od  vazduha                          =>  vlažno  tlo  (umesto  vazduha  u  porama  zemljišta  je  voda)  bolje  provodi  toplotu  od  suvog  

•  biljni  pokrivač  reflektuje  i  apsorbuje  kratkotalasno  zračenje                            i  apsorbuje  i  emituje  dugotalasno  zračenje        =>  zemljište  sa  vegetacijom  se  manje  zagreva  i  hladi  nego  golo  tlo    

•  sneg  ima  veliki  albedo  za  kratkotalasno  zračenje                              i  veliku  moć  apsorpcije  i  emisije  dugotalasnog  zračenja,                                ima  slabu  toplotnu  provodljivost  i  difuzivnost                        =>  snežni  pokrivač  usporava  zagrevanje  i  hladjenje  zemljišta  ispod,                        sprečava  gubitak  toplote  iz  zemljišta  pri  niskim  (ispod  0°C)    temperaturama  vazd.  (zaš'tno  svojstvo);              kada  je  temp.vazd.  iznad  0°C,  temp.  zemljišta  ispod  je  oko  0°C  jer  sneg  troši  toplotu  na  topljenje.    

Zagrevanje  i  hladjenje  kopna  zavisi  od:    albeda,  mehaničkog  sastava,  vlažnos'  zemljišta,  vegetacionog  i  snežnog  pokrivača.  

4.4.2  Godišnji  hod  temperature  površine  kopna  Tx  

Tn  

Zavisi  najviše  od  bilansa  zračenja.  Za  umerene  geografske  širine  severne  polulopte:  insolacija  >  izračivanje  :  temperatura  raste  (do  jula);  insolacija  =  izračivanje  :  T=Tx  (5  nedelja  posle  najdužeg  dana)  insolacija  <  izračivanje  :  temperatura  opada  (do  zime)  

             T=Tn  tri  nedelje  posle  najkraćeg  dana  

Godišnja  amplituda  (najveća  razlika  sr.  mesečnih  temp.),  zavisi  od:  geografske  širine  (raste  sa  rastom  g.š.),    nadmorske  visine  (raste  sa  porastom  nad.vis.),    ekspozicije  terena  (na  južnim  veća  nego  na  severnim),    vrste  i  stanja  podloge  (veća  kod  terena  koja  se  više  zagrevaju),  oblačnos'  (smanjuje  amplitudu)  i  prozračnos'  atm.  (povećava).    

4.4.1  Dnevni  hod  temperature  površine  kopna  Tx  

Tn  insolacija  >  izračivanje  :  temperatura  raste  (prepodne);  insolacija  =  izračivanje  :  temperatura  =  Tx  (oko  13h)  insolacija  <  izračivanje  :  temperatura  opada  (popodne,  noć)  

             T=Tn  malo  posle  izlaska  Sunca  

Dnevna  amplituda  (Tx  –  Tn),  vrednost  Tx  i  Tn  zavise  od:  geografske  širine,  godišnjeg  doba,  nadmorske  visine,  ekspozicije  terena,  vrste  i  stanja  podloge,  oblačnos'  i  prozračnos'  atmosfere.    (veće  zagrevanje  u  toku  dana  =>  veća  amplituda)  

Zavisi  najviše  od  bilansa  zračenja.  

4.4.3  Promena  temperature  zemljišta  sa  dubinom  Mehanizam  transporta  toplote  u  zemljištu  –  kondukcija  (provodjenje)  

Dnevno  kolebanje  temp.  tla  

Amplituda:  najveća  na  površini,  dubina  promena  zavisi  od  'pa  i  vlažnos'  tla.  

Godišnje  kolebanje  temp.tla  

Dnevno  kolebanje:  do  25-­‐100cm  dubine,  Tx  kasni  2-­‐3h/10cm.  

Godišnje  kolebanje:  do  8-­‐30m  dubine,  Polarni  krajevi  –  najdeblji  sloj,  Umerene  g.š.  –  15-­‐20m,  Tropske  oblas'  –  najplići  sloj,  Tx  i  Tn  kasne  20-­‐30dana/1m.  

Prekrivenost  tla  vegetacijom  ili  snegom  dosta  smanjuju  dnevno  i  godišnje  kolebanje  temperature.  

4.5  ZAGREVANJE  I  HLADJENJE  VODE  

•  voda  ima  najveću  specifičnu  toplotu  (veliki  topl.  kapacitet,  tj.  sposobnost  da  skladiš'  toplotu)  =>  voda  sporije  i  manje  menja  temperaturu  od  kopna                  =>  toplotni  kapacitet  3m  vode  =  toplotnom  kapacitetu  cele  atmosfere  

•  voda  se  može  naći  u  tri  agregatna  stanja  (čvrsto,  tečno,  gasovito)                =>  pri  faznim  prelazima  troši  se  ili  oslobadja  velika  kolišina  toplote  

•  gus'na  vode  se  smanjuje  pri  zaledjivanju;  čista  voda  je  najgušća  na  4°C  

•  morska  voda  ima  drugačije  fizičke  i  hemijske  osobine  od  čiste  vode;                      tačka  mržnjenja  zavisi  od  saliniteta  (prosek  -­‐1.9°C),                                            gus'na  zavisi  od  saliniteta  (srednji  salinitet  je  3.5%),  u  proseku  najgušća  na  -­‐3.5°C    

•  albedo  vode  zavisi  od  upadnog  ugla  zračenja  i  ustalasanos'  površine  

•  voda  propušta  zračenje  u  zavisnos'  od  sastava:  saliniteta,  planktona,  talasne  dužine            (u  moru  propušta  do  10m,  u  čis'm  tropskim  morima  do  nekoliko  100m)  

•  voda  je  slab  provodnik  toplote,  pa  je  dominantan  drugi  način  zagrevanja  dubljih  slojeva      =>  dublji  slojevi  se  zagrevaju  zbog  prodiranja  zračenja  i  ver'kalnih  kretanja  (mešanja)  vode    =>  u  dubljim  slojevima  vode  u  morima  i  okeanima  je  veće  dnevno  i  godišnje  kolebanje                  temperature  nego  u  zemljištu  

4.5.1  Dnevni  hod  temperature  vode  U  toku  dana  dok  traje  insolacija  (pozi[van  bilans  toplote)  •  Morska  voda:  Površinski  sloj  se  zagreva  (toplija  voda  je  lakša)  i  sparava  =>  povećava  se  salinitet  i  koncentracija  ostalih  primesa  =>  postaje  teže  iako  je  toplije  =>  tone  do  dubine  iste  gus'ne  koja  je  manjeg  saliniteta  i  hladnija  =>  na  površinu  dolazi  hladnija  ali  lakša  voda    •  Slatka  voda:  Površinski  sloj  se  zagreva  i  isparava  =>  ima  manje  primesa  od  morske  i  ne  postaje  teži  zbog  isparavanja  već  zbog  zagrevanja  postaje  lakši  i  ostaje  na  površini;  Isparavanje  sa  površinskog  sloja  troši  toplotu  (hladi  se)  i  može  doves'  do  malog  mešanja.  

U  toku  noći  kada  je  nega[van  bilans  toplote  Površinski  slojevi  vode  se  hlade  izračivanjem  =>  postaju  teži  =>  tonu  a  izdiže  se  lakša  toplija  voda  •  Slatka  voda:  Hladjenjem  do  4°C  voda  postaje  gušća/teža,  na  4°C  je  najveća  gus'na  vode,  hladjenjem  ispod  4°C  gus'na  ponovo  opada  =>  ako  se  ohladi  ispod  4°C  prestaje  konvek'vno  mešanje  i  hladan  sloj  ostaje  na  površini,  nastavlja  da  se  hladi  i  zamrzne  se  •  Morska  voda:  Prisustvo  soli  menja  tačku  mržnjenja  vode  i  gus'nu  =>  sprečava  zamrzavanje  slane  vode  u  umerenim  širinama  na  temperaturama  na  kojima  slatka  voda  mrzne  

Dnevna  amplituda  temperature  vode  •  T=Tx  na  površini  vode  oko  15-­‐16h;  T=Tn  na  površini  vode  2-­‐3h  nakon  izlaska  Sunca;  •  Morska  voda:  u  tropskim  oblas'ma  0.5-­‐1°C,  u  umerenim  oblas'ma  0.1-­‐0.2°C,  smanjuje  se  sa  

dubinom  i  oseća  se  do  30m  dubine;  •  Slatka  voda:  je  oko  5°C,  smanjuje  se  sa  dubinom  i  oseća  se  do  10m  dubine.  

U  umerenim  širinama  temperatura  površine:  •  godišnji  minimum  –  februar-­‐mart  •  godišnji  maksimum  –  avgust-­‐septembar  

Godišnje  kolebanje  temperature:  •  u  okeanima  tropskih  širina  –  2-­‐3°C  •  u  okeanima  umerenih  širina  –  5-­‐8°C  •  u  zatvorenim  morima  i  jezerima  –  15-­‐20°C  •  smanjuje  se  sa  dubinom  •  u  okeanima  oseća  se  do  nekoliko  100m  •  u  zatvorenim  morima  i  jezerima  do  60-­‐70m  

razlika  u  sezonskim  temperaturnim  promenama  morskih  i  kopnenih  površina  

toplota  se  prenosi  u  dublje  slojeve  u  vodi  nego  u  tlu  zbog  

propuštanja  zračenja  i  mešanja  

4.5.2  Godišnji  hod  temperature  vode   za  severnu    hemisferu  

okean  

kopno  

4.6  ZAGREVANJE  I  HLADJENJE  VAZDUHA  

Temperatura  atmosfere  menja  se  zbog:    •  apsorpcije  kratkotalasnog  i  dugotalasnog  zračenja,    •  oslobadjanja/trošenja  latentne  toplote  zbog  faznih  prelaza,    •  razmene  osetne  toplote  sa  okolinom  difuzijom  i  konvekcijom  (mešanjem);    (pogleda'  slajd  3,  poglavlje  4.2  Energetski  bilans  sistema  Zemlja-­‐atmosfera)  

Vazduh  najviše  kratkotalasnog  zračenja  propušta  =>  troposfera  se  greje  od  Zemljine  površine.  

laminarni/molekularni  granični  sloj  ≈  cm  (kondukcija  i  difuzija)  

planetarni  granični  sloj  ≈  km  sloj  u  kome  se  oseća  u'caj  podloge;  ver'kalno  mešanje  dominantno  (jača  turbulencija  ako  je  jak  prizemni  vetar  ili  je  veliko  zagrevanje  podloge)  

Slobodna  atmosfera:  toplota  se  prenosi  horizontalnim  mešanjem  (advekcijom)  

Temperatura  vazduha  je  zbog  svojih  radijacionih  i  toplotnih  osobina:    u  odnosu  na  temperaturu  površine  tla  danju  i  le'  niža,  a  noću  i  zimi  viša  (slično  iznad  slatke  vode);  u  odnosu  na  temperaturu  površine  mora  danju  toplijia  i  noću  hladnija.  

4.6.1  Dnevni  hod  temperature  vazduha  

Vazduh  se  zagreva  od  podloge  =>  maksimum  teperature  vazduha  kasni  za  maks.  temp.  podloge.  

•  Tx  podloge  je  oko  13h  =>  Tx  vazduha  je  oko  14h  •  Tn  vazduha  je  pred  izlazak  Sunca  

Dnevna  amplituda  vazduha  zavisi  od  is'h  faktora  kao  dnevna  amplituda  kopna:  •  geografske  širine  (veća  na  manjim  širinama,  najveća  u  suptropskim  oblas'ma)  •  godišnjeg  doba  (veća  le'  nego  zimi)  •  nadmorske  visine  i  ekspozicije  terena  (manja  na  planini,  veća  na  južnim  stranama  nego  na  severnim  )  •  vrste  i  stanja  podloge  (veća  iznad  tamnog  zemljišta  nego  svetlog,  veće  iznad  suvog  nego  vlažnog  )  •  oblačnos'  i  prozračnos'  atmosfere  (manja  kad  je  oblačno)  

§  Dnevni  hod  temperature  vazduha  iznad  kopna  

§  Dnevni  hod  temperature  vazduha  iznad  vode  

Tx  se  javlja  oko  2h  kasnije  nego  Tx  iznad  kopna  =>  Tx  vazduha  iznad  vode  je  oko  15-­‐17h;  Tn  vazduha  iznad  vode  je  oko  2h  ranije  nego  iznad  kopna.  Dnevna  amplituda  vazduha  iznad  vode  je  manja  nego  iznad  kopna.  

4.6.2  Godišnji  hod  temperature  vazduha  Godišnji  tok  temperature  vazduha  usko  je  povezan  sa  godišnjim  tokom  temperature  podloge  i  zavisi  od:  •  geografske  širine,    •  kon[nentalnos[  (udaljenos[  mora),    •  nadmorske  visine  (manja  ampl.  sa  većom  visinom)  •  vrste  i  stanja  podloge,    •  oblačnos'  i  prozračnos'  atmosfere.  

a)  Ekvatorijalni  [p:  2  maksimuma  posle  ravnodnevnica  (maj,  oktobar)  2  minimuma  posle  sols'cija  (januar,  jul)  Amplituda  –  kopno  2-­‐3°C,  obala  1°C,  okean  0.3°C  

b)  Tropski  [p:  1  maksimum,  1  minimum  (posle  sols'cija)  Amplituda  –  raste  sa  g.š.,  kopno  10-­‐20°C,    

         okean  5-­‐10°C              Monsunski  'p:  2  maks.  (glavni  pred  letnji  monsun,  sekundarni  posle)  2  min.  (glavni  zimski,  sekundarni  letnji)  

c)  Tip  umerenih  širina:  1  maksimum  (kopno  –  jul,  okean  –  avgust)  1  minimum  (kopno  –  januar,  okean  –  februar)  Amplituda  –  raste  sa  g.š.  i  sa  kon'nentalnošću,    

   kopno  20-­‐40°C  i  više,  okean  10-­‐15°C  

d)  Polarni  [p:  1  maksimum  (avgust)  1  minimum  (mart)  Amplituda  –  unutr.  kopna  60-­‐65°C,  okean  15-­‐20°C  Grenland,  Antark'k,  Kanadska  ostrva  30-­‐45°C  

4  [pa  godišnjeg  toka  odredjena  geografskom  širinom  

b)  Tropski  'p  

c)  Tip  umerenih            širina  

d)  Polarni  'p  

a)  Ekvatorijalni  'p  

4.6.3  Promena  temperature  vazduha  sa  visinom  u  troposferi  U  troposferi  u  srednjoj  vrednos'  temperatura  opada  sa  visinom:  •  zbog  udaljavanja  od  glavnog  izvora  toplote  (Zemljina  površina)  •  sa  porastom  visine  sastav  vazduha  se  menja  tako  da  mu  raste  emisiona  a  opada  apsorpciona  

moć  (smanjuje  se  sadržaj  vodene  pare  sa  visinom)  •  zbog  dinamičkog  zagrevanja  i  hladjenja  vazduha  zbog  uzlaznih  i  silaznih  kretanja                  

(vazduh  koji  se  podiže:  dolazi  na  mesto  manjeg  pri'ska,  širi  se  i  hladi  se;  vazduh  koji  se  spušta:  dolazi  na  mesto  većeg  pri'ska,  smanjuje  se  zapremina  i  zagreva  se)  

Ver'kalni  temperaturni  gradijent  srednje  atmosfere  ≈  0.6°C/100m  (temperatura  opada  sa  visinom)  

Temperaturna  inverzija  –  temeratura  raste  sa  visinom  Izotermija  –  temperatura  se  ne  menja  sa  visinom  Podela  inverzija  po  visini:    prizemne  i  visinske  

Podela  inverzija  po  načinu  nastanka:    inverzija  hladjenja  i  inverzija  zagrevanja  

Podela  inverzija  po  uzroku  nastanka:  -­‐  radijaciona        (tlo  se  brže  hladi  zračenjem  i  hladi                vazduh  iznad),    -­‐  inverzija  spuštanja        (silazna  kretanja  vazduha  u  atmosferi                što  dovodi  do  zagrevanja  'h  slojeva),    -­‐  frontalna        (pri  nailasku  fronta  i  spajanje  tople  i          hladne  vazdušne  mase)  

inverzija  hladjenja   inverzija  zagrevanja  

radijaciona   inverzija  spuštanja  

frontalna  

Primer  dnevnog  toka  ver[kalnog  temperaturnog  gradijenta:  radijaciona  inverzija  

U  sloju  vazduha  uz  podlogu:  najveća  vrednost  ver'kalnog  temperaturnog  gradijenta  i              njegova  kolebanja  u  vremenu  i  prostoru.  

Dnevni  i  godišnji  tok  ver'kalnog  temperaturnog  gradijenta  (opadanje  temperature  sa  visinom):  najveći  je  kada  je  najintenzivnije  zagrevanje  podloge  (u  toku  dana  i  le'),  najmanji  je  kada  je  zagrevanje  podloge  najmanje  intenzivno  (u  toku  noći  i  zimi).  

Podloga  se  hladi  izračivanjem  brže  od  vazduha    postaje  hladnija  od  vazduha,  najniži  slojevi  vazduha  predaju  toplotu  podlozi  i  hlade  se,  a  za'm  se  u  toku  noći  hlade  i  viši  slojevi.  

Kada  izadje  Sunce  tlo  apsorbuje  kratkotalasno  zračenje  i  zagreva,  postaje  topije  od  vazduha  i  predaje  toplotu  najnižim  slojevima  vazduha,  koji  se  prvi  zagrevaju,  a  za'm  i  viši  slojevi.  

prizemna  inverzija  hladjenja  

visinska  inverzija  

(izraženo  kada  je  vedra  noć,  zbog  čega  je  intenzivno  hladjenje  podloge  izračivanjem)  

4.7  UTICAJ  TOPLOTE  I  TEMPERATURNOG  REŽIMA  NA  BILJNI  SVET  Toplota  je  jedan  od  najvažnijih  ekoloških  činilaca  za  razviće  biljaka,  neophodna  je  biljci  tokom  celog  vegetacionog  perioda  i  reguliše  trajanje  i  tok  svake  fenofaze.  Mera  toplote  je  temperatura  pa  se  toplotni  uslovi  potrebni  za  razvoj  biljke  definišu  preko  klimatoloških  vrednos'  izmerene  temperature  i  izvedenih  veličina  (indeksa)  definisanih  preko  temperature.  

Temperatura  biljke  zavisi  od  temperature  okolnog  vazduha,  ali  i  temperature  zemljišta  zbog  korenovog  sistema.  

4.7.2  Temperaturne  sume  

Temperaturna  suma  odražava  koliko  toplote  će  biljka  primi'  u  toku  svog  razvoja.  

Biološki  minimum  (biološka  nula,  bazna  temperatura)  je  najniža  srednja  dnevna  temperatura  vazduha  na  kojoj  biljka  započinje  svoj  razvoj.  Kada  temperature  u  toku  godine  postanu  veće  od  biološkog  minimuma  počinje  period  vegetacije  i  traje  dok  se  temperature  u  drugoj  polovini  godine  ne  spuste  ispod  biološkog  minimuma  (za  ratarske  kulture  oko  5°C,  za  vinovu  lozu  10°C,  itd…).  

Ak[vne  temperature  su  srednje  dnevene  temperature  vazduha  više  od  biološkog  minimuma.    Efek[vna  temperatura  =  ak'vna  temperatura  –  biološki  minimum  

Za  svaku  sortu  poznata  je  vrednost  biološkog  minimuma  i  potrebna  količina  toplote  za  razvoj  u  toku  vegetacionog  perioda  (suma  ak[vnih  temperatura  za  vegetacioni  period).  Klimatološkom  obradom  izmerenih  temperatura  i  dobijanjem  klimatskih  vrednos'  sume  ak'vnih  temperatura  odredjuje  se  agroklimatski  potencijal  neke  oblas'  za  gajenje  odredjenih  poljoprivrednih  kultura.  

4.7.1  U[caj  temperature  na  životne  funkcije  biljaka  

Kardinalne  tačke  –  kri'čne  vrednos'  temp.  u  okviru  kojih  se  odvijaju  osnovni  fiziološki  procesi:  minimum  (kri'čna  temperatura  ispod  koje  dolazi  do  prekida  fiziološkog  procesa),    op'mum  (najpogodnija  temperatura  za  odvijanje  procesa,  tj.  da'  proces  se  odvija  najintenzivnije),  maksimum  (kri'čna  temperatura  iznad  koje  dolazi  do  prekida  fiziološkog  procesa).  

Za  svaku  sortu  biljke  i  njene  fiziološke  procese  poznate  su  kardinalane  tačke  i  razlikuju  se  u  zavisnos'  od  prilagodjenos'  biljke  na  rast  u  odredjenih  klimatskim  uslovima.  

4.7.3  U[caj  visokih  temperatura  na  vegetaciju  

Visoke  temperature  u  toku  perioda  vegetacije  često  su  praćene  i  deficitom  snabdevanja  vodom  (suša)  i  mogu  doves'  do  oštećenja  biljke  i  u  ranijim  i  u  kasnijim  fazama  razvoja:  povećana  disimilacija  (disanje  biljaka)  i  povećana  potrošnja  ugljenih  hidrata,  što  iscrpljuje  mlade  biljke,  sagorevanje  hlorofila  I  žućenje  lišća,  u  vreme  cvetanja  sprečavanje  oprašivanja,  prevremeno  sazrevanje  plodova,  pojava  ožego'na  na  biljci  i  plodovima.  

Agrotehničke  mere  za  ublažavanje  nega'vnog  u'caja  visokih  temperatura:  navodnjavanje,  pravilna  upotreba  veštačkih  djubriva,…  

4.7.4  U[caj  niskih  temperatura  na  vegetaciju  Kaljenje  –  proces  pripreme  biljke  za  period  mirovanja,  tj.  za  zimu,  čime  s'ču  bolju  otpornost  na  niske  temperature  u  toku  zime.  

Moguće  štete  od  jakih  zimskih  mrazeva:  izmrzavanje,  očtećenja  od  ledene  kore,  uginuće  pod  visokim  snegom,  oštećenja  usled  zimske  suše,…  

4.7.5  Prolećni  i  jesenji  mrazevi  Rani  jesenji  mraz  –javlja  se  na  početku  hladnog  perioda  u  toku  godine;  štetan  ako  se  javi  dok  biljka  nije  završila  period  vegetacije.  Kasni  prolećni  mraz  –  javlja  se  na  kraju  hladnog  perioda  u  toku  godine;  štetan  ako  se  javi  kada  je  biljka  već  ušla  u  period  vegetacije,  kada  je  osetljiva  na  niske  temperature.  

Advek[vni  mraz  –  javlja  se  pri  nailasku  hladne  vazdušne  mase,  zahvata  veću  teritoriju,  pad  temperature  prisutan  u  debljem  sloju  prizemnog  vazduha,  može  traja'  nekoliko  dana.  Radijacioni  mraz  –  javlja  se  zbog  hladjenja  zemljine  površine  izračivanjem  u  toku  noci  koja  hladi  tanji  sloj  vazduha  uz  tlo,  lokalnog  karaktera,  javalja  se  najčešće  u  toku  hladnih  vedrih  noći.  Opasnost  od  mraza  je  najveća  u  kotlinama  i  dolinama  gde  se  stvara  “jezero  hladnog  vazduha”,  jer  je  hladan  vazduh  teži  i  okolni  reljef  sprečava  njegovo  o'canje.  Pri  agroklimatskoj  analizi  obavezno  je  odredi'  klimatološki  srednji  datum  pojave  ranih  jesenjih  i  kasnih  prolećnih  mrazeva  da  bi  se  utvrdio  rizik  za  gajenje  poljoprivredne  kulture.  

4.7.6  Mere  zaš[te  od  mraza  Indirektne  mere  (preduzimaju  se  znatno  pre  pojave  mraza):  izbor  lokacije,  pomeranje  setve  i  sadnje,  izbor  sor',  pravilna  obrada  zemljišta.  Direktne  mere  zasnivaju  se  na  tri  principa:  (1)  očuvanje  toplote  (pokrivanje  biljaka;  zadimljavanje  paljenjem  različi'h  materijala  –  nije  u  upotrebi  zbog  male  efikasnos'  i  zagadjivanja  vazduha;  zamagljivanje  –  stvaranje  veštačke  magle;  navodnjavanje  –  jer  se  vlažno  zemljište  sporije  hladi;  orošavanje  biljaka  –  stvara  se  led  na  biljkama,  oslobadja  latentnu  toplotu  i  ledena  kora  sprečava    hladjenje  biljke),  (2)  dodavanje  toplote  (zagrevanje  pećima),  (3)  mešanje  vazduha  (hladnijeg  prizemnog  vazduha  sa  toplijim  u  višim  slojevima  propelerima  i  helikopterima).  

mraz  –  kada  se  temperatura  vazduha  spus'  ispod  0°C  

Osnovni  pojmovi:  4.  ZAGREVANJE  ZEMLJINE  POVRŠINE  I  ATMOSFERE  Oblici  energije  (potencijalna,  kine'čka,  unutrašnja),  zakon  očuvanja  energije,  I  princip  termodinamike.  

Osetna  toplota  (uzrokuje  promenu  temperature)  i  latentna  toplota  (oslabadja/troši  pri  faznim  prelazima).  

Mehanizmi  prenošenja  toplote:  zračenje,  kondukcija  (provodjenje),  mešanje  (konvekcija,  advekcija).  

Zagrevanje  atmosfere  (poredjano  po  značajnos'):  apsorpcija  Zemljinog  zračenja,  oslobadjanje  latentne  toplote,  apsorpcija  Sunčevog  zračenja,  osetna  toplota  od  podloge.  Hladjenje  atmosfere:  izračivanjem  dugotalasnog  zračenja  (više  na  dole).  

Energetski  bilans:  

Manje  g.š.  primaju  više  enrgije  apsorpcijom  Sunčevog  zračenja  (veći  upadni  ugao),  višak  energije  sa  manjih  g.  š.  prenosi  se  na  veće  atmosferskom  i  okeanskom  cirkulacijom  (topli  vazduh  i  voda  se  transportuju  od  ekvatora  prema  polovima  a  hladni  od  polova  ka  ekvatoru).  

Intenzitet  zagrevanja  odredjuju:  albedo  (refleksivnost),  dijatermnost  (propustljivost  za  zračenje,  zemlja  ne  propušta),  toplotni  kapacitet  (najveći  ima  voda),  toplotna  provodljivost  (jedini  način  transporta  toplote  u  zemljištu),  toplotna  difuzivnost  (najveća  kod  vazduha).  Mešanje  je  dominantan  proces  transporta  toplote  u  fluidima.  

Temperatura  površine  kopna:  maksimalna  oko  13h,  jul,  sa  dubinom  maksimum  pomeren  kasnije  i  slabiji.  

Temperatura  površine  vode:  veći  toplotni  kapacitet  od  zemljišta,  sporije  menja  temperaturu,  maksimalna  oko  15-­‐16h,  avgust-­‐septembar;  manje  amplitude  promene  od  zemljišta  osećaju  se  do  većih  dubina  zbog  propuštanja  zračenja  i  mešanja.  

Temperatura  vazduha:  vazduh  se  najviše  greje  od  podloge,  maskimum  kasni  oko  sat  za  maksimumom  temperature  podloge  (iznad  kopna  oko  14h,  iznad  vode  oko  15-­‐17h);  temperatura  vazduha  opada  sa  visinom;  temperaturna  inverzija  –  temperatura  raste  sa  visinom;    podela  inverzija;  dnevni  tok  ver'kalnog  temperaturnog  gradijenta  (primer  radijacione  inverzije).  Hladniji  vazduh  je  teži  od  toplijeg!   Indeksi  u[caja  temperature  na  biljke,  mraz,…