CloudSat и парадокс осадков
Решил просчитать по оптимизационной модели АэроГЭС различные конкретные точки на Земле, используя данные NASA со спутника CloudSat и ретроспективного анализа MERRA-2. Для этого мне надо было в первую очередь получить статистику по водности облаков (LWC). Поиск привел к очень интересной дискуссии на форуме NASA, в которой обсуждалось как раз ( Read more... )
"Но энергия на то, чтобы поднять эту тонну на высоту 2 км примерно в 100 раз меньше, чем энергия на испарение." Подъем воды в виде пара, грубо говоря, не требует никакой энергии. С точки зрения термодинамики это просто процесс расширения (в данном случае, всплытия более легкого влажного воздуха в область меньших давлений), при котором не тратиться энергия, а наоборот, совершается работа по подъему этой воды. Это аналогично процессу расширения нагретого пара на ТЭС или АЭС в турбине, которое заканчивается конденсацией этого пара в конденсаторе (т.е. в облаке). Завершается этот цикл Ренкина сжатием конденсата в насосе - тут выпадением дождя в область более высокого давления на поверхность земли. При этом эффективность такого цикла грубо оценивется формулой Карно, т.е. разница температур между землей и облаком делить на температуру на поверхности в Кельвинах, грубо для облака на высоте 5 км это ~ 30/300 = 10%. Это и было основой для моих исходных оптимистических оценок.
Анализ спутниковых данных показал, что далеко не вся вода конденсируется в облако на такой максимальной высоте. а реально облака размазаны довольно равномерно по всем высотам (что можно было понять и по анализу суточных графиков аэрологических диаграмм, где разница между точкой росы и температурой все время меняется в течение суток), причем коэффициент заполнения облаками (величина обратная скважности) оказался неожидано низким (всего лишь несколько процентов для каждого уровня высоты). Ранее я на основе массы источников приводил цифру 60-70%, которая, видимо, основана на грубых визуальных оценках из космоса, не учитывающих неравномерность облачности по высоте. Таким образом интегральная эффективность АэроГЭС значительно снижается.
"153 млрд тонн воды" - это примерно в 83 раза меньше, чем общий объем водяного пара в атмосфере, который оценивается в 1.27e15 (и, кстати, именно по нему рассчитывается период пребывания воды в атмосфере в 7-10 дней) - т.е. мы снова упираемся в эту же разницу на порядки между влажностью атмосферы (и соответствующие осадки 1 м в год) и водностью облаков.
Reply
Leave a comment