Náttúrufræðingurinn - 2009, Page 72

Náttúrufræðingurinn
72
hluta sólgeislunarinnar. Endurkast-
ið er mjög háð sólarhæðinni, eins
og sést á 6. mynd. Því lægri sem sól
er á lofti þeim mun meira verður
endurkastið eða speglunin og þar
með minni sólarorka sem nýtist til
upphitunar vatnsins.
Sólarhæðin er mest um 49° á
hádegi um sumarsólstöður. Endur-
kastið er þá aðeins lítilsháttar
miðað við hvað það verður við mun
lægri sólarhæð. Af þessu má ráða
að hamli ekki skýjafar mögulegu
björtu sólskini snemmsumars hitna
yfirborðslögin fljótt og hitaskiptalag
myndast í yfirborði vatnsins. En
vatnið, rétt eins og annað yfirborð
jarðar, nýtur einnig innrauðs ljóss
sem skýin og andrúmsloftið geisla
frá sér. Sú geislun vegur að mestu
upp, en þó ekki alveg, þá ósýnilegu
innrauðu geisla sem vatnið sendir
stöðugt frá sér, jafnt daga sem
nætur. Þegar dregur ákveðið úr
inngeislun sólar síðla sumars eða
snemma hausts leiðir útgeislunin
að endingu til þess að vatnið tekur
að kólna (7. mynd).
Geislunarjafnvægið R má setja
upp á eftirfarandi hátt:
R = Qs (1-A) + Qh - I
Qs – Inngeislun sólar
A – Endurkastsstuðull (Albedo),
sem er á bilinu 0 til 1.
Qh – Geislun frá lofthjúpi og skýjum
I – Útgeislun jarðar á innrauða
sviðinu, einnig nefnt jarðljós.
R – Samsvarar þeim varma sem
nýtist til upphitunar vatnsins
eða þeim varma sem tapast
við kólnun þess.
Varmi frá Þingvallavatni glatast
ekki eingöngu við útgeislun. Tvö
önnur ferli valda því að vatnið kóln-
ar. Beint hitatap á sér stað alla daga
þegar skynvarmi (H) tapast út í um-
hverfið. Skynvarminn er ekki alltaf
auðskilinn, en hann er til dæmis sá
hiti sem leggur frá grónu Þingvalla-
hrauninu á sólríkum sumardegi og
finnst greinilega sé t.d. hönd lögð
létt á mosaþembu. Hitt hitaferlið
á sér stað þegar vatn gufar upp
úr vatnsborðinu. Uppgufun krefst
varma, sem tekinn er úr umhverfinu
og leiðir með beinum hætti til kóln-
unar á vatninu. Gufunarvarminn
(L), eins og hann er kallaður, getur
orðið umtalsverður við ákveðin veð-
urskilyrði sem gerð verður betri
grein fyrir síðar.
Varmajöfnuðurinn samsvarar
geislunarjöfnuðinum R sem þá má
skrifa:
R = H + L + F0 = Qs (1-A) + Qh – I
H – Skynvarmi
L – Gufunarvarmi
F0 – Varmaleiðni um yfirborð
Hér er horft framhjá öðrum lið-
um sem í sumum stöðuvötnum
geta skipt máli, svo sem varma-
leiðni um vatnsbotn, en sá þáttur
getur verið afgerandi í grunnum
vötnum og þar sem botnset er
verulegt, t.d. í Mývatni.9 Einnig má
nefna að varmainnstreymi af völd-
um jarðhita skiptir máli fyrir mörg
stöðuvötn hérlendis. Þá er litið
framhjá núningsvarma við hreyf-
ingu vatnssameindanna. Þingvalla-
vatn er stöðuvatn en engu að síður
eru þónokkrir straumar í vatninu,
eins og fyrr er greint frá. Þeir eru þó
litlir í samanburði við þá hreyfingu
sem kemst á yfirborðslög vatns-
ins þegar vindur blæs og kröpp
alda myndast. Í þeim tilvikum má
ætla að núningsvarminn skipti
einhverju máli.
Flesta daga tapar Þingvallavatn
skynvarma. Fyrir kemur, einkum
síðla hausts og að vorlagi þegar
hlýir vindar blása við vatnsborðið,
að vatnið þiggur varma við beina
snertingu við hlýjan vindinn. Skyn-
varmi frá lofti til vatns er þrátt fyrir
allt lítill. Á köldum og vindasömum
haustdögum verður varmatap Þing-
vallavatns aftur á móti æði mikið
þegar varmaleiðni út í andrúms-
loftið er veruleg, bæði með flæði
skynvarma og gufunarvarma eins
og sýnt er á 8. mynd.
Þegar kemur fram á haustið
kólnar Þingvallavatn jafnt og þétt.
Margt kemur þar til. Þáttur sólgeisl-
unar í upphitun vatnsins stöðvast að
mestu þegar líður á september, þó
svo að sólar njóti stundum í ríkum
mæli að haustlagi. Þegar sól stendur
lágt speglast mestöll geislun í burtu
eins og áður er getið. Hauststormar
koma af stað kröftugri blöndun nið-
ur á mikið dýpi og á endanum allt til
botns. En enginn þáttur er samt jafn-
afgerandi og þegar kaldir og þurrir
norðanvindar blása um vatnið. Þá
tapast gríðarmikill hiti úr vatninu
út í umhverfið í formi skynvarma
og ekki síður gufunarvarma. Þeim
mun meira verður hitatapið sem
loftið er kaldara og veðurhæð meiri.
Frostkalt loftið ofan af Bláskógaheiði
og af slóðum Skjaldbreiðar endur-
nýjast stöðugt þegar vindur blæs
að ráði. Hitamunur lofts og vatns
getur hæglega orðið tíu stig.
8. mynd. Þegar kaldur og fremur þurr vindur blæs yfir vatnið tapast varmi, Fo. Hitinn berst
í loftið með flæði skynvarma (H) og gufunarvarma (L). Gufunarvarminn er allajafna meiri
og samsvarar uppgufun úr vatninu. Hér er horft framhjá þáttum geislunar. – Dry and
cold northerly winds cool the lake through latent and sensible heat losses. Teikn./Drawing:
Þórunn Jónsdóttir.