Oglej si enostaven model učinka tople grede.
Model je narejen s programom NetLogo
.Poglej/shrani:
To je model o pretoku energije na Zemlji, konkretno o pretoku toplotne energije. Zemlja je obarvana z roza barvo, površje planeta pa predstavlja ozek črn pas. Nad njim
je modra atmosfera in na vrhu črno vesolje. Atmosferi lahko dodajamo oblake in molekule ogljikovega dioksida (CO2). Molekule CO2 predstavljajo toplogredne pline, ki blokirajo infrardečo svetlobo, ki jo oddaja Zemlja. Oblaki blokirajo prispele in odbite sončne žarke in s tem vplivajo na segrevanje ali ohlajanje planeta.
Tok rumenih puščic proti tlom predstavlja sončno energijo. Nekaj sončne svetlobe se odbije od oblakov, še več pa se je lahko odbije od Zemljinega površja.
Če Zemlja absorbira sončno svetlobo, se spremeni v rdečo piko, ki predstavlja toplotno energijo. Vsaka pika predstavlja energijo ene rumene puščice sončne svetlobe. Rdeče pike se naključno premikajo po Zemlji in njena temperatura je povezana s celotnim številom rdečih pik.
Včasih se rdeče pike spremenijo v infrardečo (IR) svetlobo, ki se giblje proti vesolju in odnaša energijo. Verjetnost, da rdeča pika postane IR svetloba, je odvisna od Zemljine temperature. Če je Zemlja mrzla, se le malo rdečih pik spremeni v IR svetlobo; če pa je Zemlja vroča, se spremeni večina. IR energijo predstavljajo piščice barve magneta. Vsaka nosi enako energijo kot rumena puščica in rdeča pika. IR svetloba gre skozi oblake, ne more pa preko molekul CO2.
Obstaja povezava med številom rdečih pik v Zemlji in temperaturo Zemlje. To je zato, ker se Zemljina temperatura poveča, ko naraste celotna toplotna energija. Toplotno energijo dodaja sončna svetloba, ki doseže Zemljo, in IR svetloba, ki se odbije na Zemljo. Termalno energijo odnaša IR svetloba, ki jo emitira Zemlja. Ravnovesje teh določa energijo Zemlje, ki je sorazmerna z Zemljino temperaturo.
V tem modelu je seveda veliko poenostavitev. Zemlja nima povsod enake temperature, enakega albeda in enake nagnjenosti k segrevanju. Nekaj vidne svetlobe absorbira CO2 in nekaj IR svetlobe prodre skozi oblake. Noben model ni povsem natančen. Pomembno pa je, da model na nek način reagira kot sistem, ki naj bi ga modeliral. Ta model to počne in tako kaže, kako CO2 in drugi plini, ki absorbirajo IR svetlobo, povzročajo vpliv tople grede.
Drsnik SONČNA SVETLOBA nadzira, koliko sončne energije vstopi v Zemljino atmosfero. Vrednost 1.0 ustreza našemu Soncu. Višje vrednosti omogočajo, da vidimo, kaj bi se zgodilo, če bi bila Zemlja bližje Soncu ali če bi Sonce postalo svetlejše.
Drsnik ALBEDO nadzira, koliko sončne energije, ki pride na Zemljo, se absorbira. Če je albedo 1.0, Zemlja odbije vso sončno svetlobo. To bi se lahko zgodilo, če bi Zemlja zmrznila, in je označeno z belim površjem. Če je albedo nič, Zemlja absorbira vso sončno svetlobo. To je označeno s črnim površjem. Zemljin albedo je okrog 0.6.
Z gumboma lahko dodaš in odstraniš oblake. Oblaki blokirajo sončno svetlobo, ne pa IR svetlobe.
Lahko dodaš in odstraniš toplogredne pline, ki jih predstavljajo molekule CO2. CO2 blokira IR svetlobo, ne pa sončne svetlobe. Gumba dodajata in odvzemata molekule v skupinah po 25 do 150.
Temperatura Zemlje je povezana s količino energije na Zemlji. Več rdečih pik kot vidiš, topleje je.
Opazuj eno puščico sončne svetlobe. Lažje bo, če upočasniš model z drsnikom, ki je na vrhu. Lahko uporabiš tudi gumb OPAZUJ ŽAREK.
Kaj se zgodi s puščico, ko zadene Zemljo? Opiši njeno nadaljnjo pot. Ali pobegne Zemlji? Kaj se zgodi potem? Ali imajo vse puščice podobno pot?
1. Igraj se z modelom. Spremeni albedo in poženi model. Modelu dodaj oblake in CO2 in potem opazuj eno puščico sončne svetlobe. Kolikšno največjo temperaturo na Zemlji lahko dosežeš?
2. Poženi model s svetlim Soncem, a brez oblakov in CO2. Kaj se zgodi s temperaturo? Morala bi se hitro dvigniti in potem umiriti pri okrog 50 stopinjah. Zakaj neha naraščati? Zakaj se še kar naprej giblje okrog 50 stopinj? Spomni se, da je temperatura odvisna od števila rdečih pik na Zemlji. Ko je temperatura konstantna, je približno enako prihajajočih rumenih puščic in odhajajočih puščic IR svetlobe. Zakaj?
3. Raziskuj vpliv albeda, vse drugo konstantno pa naj bo konstantno. Ali naraščanje albeda poveča ali zmanjša Zemljino temperaturo? Ko eksperimentiraš, se prepričaj, da model teče dovolj dolgo, da se temperatura ustali.
4. Raziskuj vpliv oblakov, vse drugo pa naj bo konstantno.
5. Raziskuj vpliv dodajanja 100 molekul CO2. Kaj je vzrok spremembi, ki jo opaziš? Zdaj sledi eni puščici sončne svetlobe.
Poskusi dodati nekaj drugih faktorjev, ki vplivajo na Zemljino temperaturo. Dodaš lahko npr. zelena področja in potem pogledaš, kaj se zgodi, ko jih ljudje uničijo. Lahko bi poskusil modelu dodati tudi spremenljiv albedo, namesto da je enaka vrednost za cel planet. Lahko bi imel ledenike z visokim albedom in morja z nizkim albedom in potem ocenil, kaj se zgodi, ko se ledeniki stopijo v morja.
Upoštevaj, da so oblaki pravzaprav narejeni iz veliko majhnih okroglih želvic.
Daisyworld
Ta model temelji na prvotni verziji, ki jo je leta 2005 ustvaril Robert Tinker za projekt TELS.
Če želite navesti ta model v akademskih publikacijah, uporabite: Tinker, R. and Wilensky, U. (2007). NetLogo Climate Change model. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/ClimateChange. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.
V drugih publikacijah uporabite: Copyright 2007 Uri Wilensky. All rights reserved. See http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/ClimateChange for terms of use.