Welche Auswirkungen hätte eine warme, sonnige Tropeninsel in Polargewässern?

Angenommen, es gibt eine Insel (ungefähr so ​​groß wie Hawaiis große Insel), die gut im Polarkreis (oder Antarktiskreis) liegt, aber auf magische Weise ein tropisches Regenwaldklima hat (warme Temperaturen, viel Regen und helles Sonnenlicht, selbst wenn). der Rest der Hemisphäre erlebt Polarnacht.)

Das Klima wird auf magische Weise aufrechterhalten und existiert auf diese Weise zumindest schon vor der Evolution des modernen Menschen. Es kann sein, dass es so schon viel länger existiert hat. Zumindest ein Teil der Magie funktioniert, indem eine künstliche Sonne über der Insel aufrechterhalten wird (viel kleiner als die echte Sonne, die sich in der oberen Atmosphäre befindet. Die künstliche Sonne liefert kein nennenswertes Licht oder Wärme außerhalb der unmittelbaren Umgebung der Insel.)

Diese künstliche Sonne scheint nur auf die Insel und das Wasser in beliebiger Entfernung. Nehmen wir an, diese Entfernung beträgt fünf Meilen, nur um der Argumentation willen.

Welche klimatischen Auswirkungen hätte dies auf die Insel (außerhalb des künstlichen Tropenklimas), die lokale Region und die Welt als Ganzes? Ich suche besonders nach Wetter-, Klima- und biologischen Effekten, aber alle anderen bemerkenswerten Effekte würde ich gerne hören.

Es ist magisch – die Wissenschaft ist nicht wirklich anwendbar, also ist der Effekt, was auch immer Sie denken.
@Zeiss Ikon Ich interessiere mich dafür, wie diese Magie mit der realen Klima- und Wetterphysik interagieren könnte und wie das Leben auf diese Bedingungen reagieren könnte.
Mit -1 bewertet, weil es kein Magic-Tag gibt. Jede Antwort muss berücksichtigen, dass die Hitze auf der Insel nicht spezifiziert und unbekannter Herkunft ist. Zum Beispiel könnte eine Insel in der Polarregion aufgrund magischer "vulkanischer" Aktivität warm sein. Aber in diesem Fall würde die Hitze von unten kommen, was der Pflanzenwelt nicht hilft und zu einer Insel führt, die nicht tropisch aussieht. Wenn es eine Art künstliches Sonnenlicht geben würde, müssten Sie erklären, warum diese Sonne nur die Insel und nicht ihre Umgebung beeinflusst. Ein sehr künstliches (magisches, konstruiertes) Szenario, das einen magischen Tag braucht!
Gibt es eine Art Kraftfeld, das unempfindlich gegen Winde und Meeresströmungen ist? Wie weit über die Küste hinaus wirkt sich die Leistung des Sonnenuntergangs aus? Und schließlich, wie viel Wärme und Licht denken Sie, ist "nicht signifikant"? Wie viel Wasser könnte es vernünftig erhitzen, wenn die Insel mitten in der Antarktisströmung liegt?
@Goodies Ich habe das magische Tag hinzugefügt
@elemtilas Es gibt kein Kraftfeld. Vielmehr scheint diese künstliche Sonne nur auf die Insel und das Wasser in beliebiger Entfernung. Nehmen wir an, die Entfernung beträgt fünf Meilen.
Ich tausche meine Stimme, ok
Regen. viel, viel, viel Regen. Permanente massive Konvektionszelle über der Insel, die Tonnen von Wasser entleert. Auch einige Winde, wenn die Luft hereinströmt, und einige Überschwemmungen, wenn der Regen auswäscht.
Was passiert mit dem Wasser rund um die Insel? Ist es magisch warm für die 5 Meilen? Erwärmt es auf magische Weise Meerwasser, das in die Gegend gelangt? Was ist mit Wasser, das sich aus dem Bereich bewegt? Speichert austretendes Wasser die Wärme oder wird sie auf magische Weise wieder abgeführt? Höchstwahrscheinlich gibt es eine Strömung, die an der Insel vorbeifließt und große Wassermengen in das Gebiet ein- und ausfließen. Mit anderen Worten, wird die Wärmeenergie auf magische Weise im betroffenen Bereich gespeichert oder an die Umgebung abgegeben?
@Makyen Nehmen wir vorerst an, dass der einzige magische Effekt die künstliche Sonne ist. Wenn es eine starke Strömung gibt, verlässt jegliche Wärme in diesem Wasser die Insel.

Antworten (2)

Ergebnis

Permanenter Hurrikan, eine Größenordnung stärker als Ihre gewöhnlichen.

Und Sie können "das Auge des Hurrikans" vergessen - das passiert, wenn der Hurrikan über großen Flächen warmen Ozeanwassers Energie sammelt.
In diesem Fall ist es das Zentrum der Sache, wo die Energie in die Luftsäule gepumpt wird - Sie erhalten einen permanent warmen (z ) von allen Seiten einströmend und der Coriolis-"Kraft" unterworfen
(wenn Sie sich erinnern, ist die Stärke des Coriolis-Effekts an den Polen am stärksten, das geht mit dem S ich N ( l A T ich T u D e ) ).
Eine Art Feuertornado , nicht so heiß wie einer über einem Waldbrand, aber ziemlich stark mit der Menge an einfallender Energie (über eine kleine Oberfläche), die er zerstreuen muss.

Produktion

Hawaii hat eine Fläche von 28.311 km² = 28,311e9m². liegt auf 19,8968° nördlicher Breite – im Durchschnitt pro Jahr erhält sie ( Lambertsches Kosinusgesetz ) 94 % des gesamten Energieflusses einer Fläche mit der Sonnenstrahlung bei senkrechtem Einfall.

Die Sonnenkonstante an der Erdoberfläche nach Durchgang durch die Atmosphäre an einem sonnigen Tag beträgt 1025 W/m² .

Die Gesamtleistung, die Ihre Insel erhält, ist 28.311 e 9 M 2 ⋅ 1025 W / M 2 ⋅ 0,94 = 2.73 e 13 W = 27.2 T W

Erster Perspektivenpunkt – die Gesamtleistung, die die Insel erhält, ist:

  • über eine Hiroshima-Bombe, die alle 2,4 Sekunden erkundet wird (und deren Energie sich über das gesamte Gebiet der Insel verteilt)
  • etwa das 12-fache der durchschnittlichen elektrischen Leistung, die 2008 auf der Erde erzeugt wurde (das sind 2311,4 GW = 2,3114 TW )

Verbrauch

Nehmen wir an, die Insel ist in einem Moment ganz grün und üppig (wird nicht lange dauern, versprochen). Ein Teil der Energie wird in die Photosynthese fließen - sagen wir etwa 5% davon (ja, Pflanzen haben eine schreckliche Effizienz bei der Nutzung der Energie - wir haben Glück, wir können wärmer bleiben)

Ein Teil der Energie wird für die Erzeugung des Regens aufgewendet. Oh, warte mal, die gleiche Energie, die in verdunstendes Wasser geht, wird freigesetzt, wenn das Wasser kondensiert und als Regen fällt. Also nein, obwohl es einige Schwankungen geben kann, gibt es im Durchschnitt keinen tatsächlichen Verbrauch, vergessen Sie einfach, dass ich darüber nachgedacht habe.

Ein Teil der Energie wird als Strahlung in das Vakuum des Weltraums entweichen. Das ist wieder ein bisschen 6/117 = 5,1% (siehe "Die Strahlungsbilanz an der Erdoberfläche" und beachten Sie die "Nur 6 dieser 117 Einheiten werden in den Weltraum außerhalb der Erdatmosphäre emittiert").
eigentlich ist das ein nettes Diagramm

Nehmen wir an, ein Teil davon wird von den Einwohnern verbraucht - warte mal, es sei denn, sie verwenden die Energie, um Kraftstoff zu erzeugen (eerrr .... energiereiche Substanzen, die sie als solche exportieren, als Energiesenke), dieser Teil der Energie, die sie "verbrauchen", wird tatsächlich wieder in Wärme umgewandelt. Kein Würfel.

Unterm Strich also. 10 % der Energie, die auf andere Weise als durch Erhitzen der Luft verloren geht. Das bedeutet, dass die restlichen 90 % (= 24,48 TW) der 27,7 TW die Luft über der Insel erwärmen werden. Das wird eine ziemlich beeindruckende Thermik , die Paragleiter dort dürften ihre Freude haben, oder? Nun, nicht wahr?

Außer... dass der Temperaturunterschied zwischen der Insel und dem Rest des zugefrorenen Meeres ringsherum und die Menge kalter Luft, die sich über Ihrer schönen Insel erwärmen möchte! Und das bedeutet einen riesigen Ärger

Zweiter Perspektivenpunkt

Die von einem Orkanwind entwickelte Leistung beträgt mickrige 1,5 Terrawatt . Und Sie haben 16-mal mehr zu zerstreuen in einem Gebiet, das tausendmal kleiner ist als das, das ein Hurrikan überspannt!

Obwohl der Wind nur einen kleinen Teil der Gesamtenergieleistung eines Hurrikans ausmacht, erzeugt er dennoch enorme Energiemengen: etwa 1,5 Terawatt oder etwas mehr als ein Viertel der derzeitigen weltweiten Stromerzeugungskapazität von 5,25 Terawatt.

Was passiert, wenn ein Unterwasservulkan 1–2 TW in den Ozean schüttet – Megaplums, die Asche über 10–150 km3 verteilen.

Fazit, vergessen Sie einfach die Magie, die Natur ist viel mehr, als Ihre Magie sich vorstellen kann.

Was ist mit dem Auge des Hurrikans? Wenn dieser Hurrikan dauerhaft ist und an Ort und Stelle sitzt, wäre das Auge dann nicht relativ ruhig?
@ Globin347 Dieses Auge eines normalen Hurrikans kommt von der Wärmeenergie, die im Sturm von der großen Oberfläche des erhitzten Wassers im Ozean gepumpt wird - Energie befindet sich hauptsächlich an der Peripherie des Auges des Hurrikans. Was Sie hier haben, ist eher ein Schornsteinzug mit dem Feuer in der Mitte; In diesem Zentrum werden die Dinge verrückt spielen, warme Luft nach oben drücken und Klumpenluft von unten ansaugen. In diesem Zentrum haben Sie einen Tornado .
Würden all diese Gewitterwolken das Sonnenlicht daran hindern, den Boden zu erreichen?
@ Globin347 Gelegentlich kann es passieren, aber die Energie kommt weiter (wenn nicht, gefriert die Oberfläche schnell), die Wasserdämpfe absorbieren Wärme ziemlich gut, sodass sie sich ziemlich schnell auflösen. Ich kenne das Wetter bei Ihnen nicht, aber denken Sie an Nebel am Morgen, der "aufsteigt", sobald die Temperatur um ein oder zwei Grad steigt. Außerdem, wie viel Wasser ist auf deiner Insel?
„Nur 6 dieser 117 Einheiten werden in den Weltraum jenseits der Erdatmosphäre emittiert“: Irgendwo muss etwas Kleingedrucktes stehen, weil ich mir absolut sicher bin, dass fast die gesamte Energie schließlich wieder in den Weltraum jenseits der Erdatmosphäre abgestrahlt werden muss ; andernfalls wird die angesammelte Energie nach sehr kurzer geologischer Zeit die Erdoberfläche in ein thermisches Gleichgewicht mit der Sonnenoberfläche bringen. (Nur „ungefähr“ alles, weil eine winzige Energiemenge in Langzeitreservoirs wie Kohleflözen oder Erdölvorkommen gespeichert werden kann.)
@AlexP - mit der aufsteigenden Luft in der Höhe verteilt und nachts zerstreut Diese zweite Sache ist etwas, das sich das "Tropenparadies des Weihnachtsmanns" aufgrund des abrupten Gefälles mit den Umgebungstemperaturen nicht leisten kann. Die niedrige Albedo einer Landoberfläche verwandelt sie in einen nahezu 100% effizienten Licht-Wärme-Transformator - 71% der Wasseroberfläche sind gut für die gesamte Erde, wurden aber im OP nicht angegeben. Die Wasserverdunstung ist ein ziemlich guter Kühlfaktor, aber die Insel ist Land, wie viel Wasser können Sie auf die Insel geben, bis sie keine Insel mehr ist?
Zur Sommersonnenwende am Südpol haben wir eine Sonneneinstrahlung von 450 W/m^2, gemessen mit dem Radiometer LI-200SZ. Das ist etwa die Hälfte dessen, was Sie kalkulieren. Warum sehen wir deshalb keine kleineren Tornados als den, den Sie über dem Südpol beschreiben?
All diese Vergleiche mit Hiroshima usw. erscheinen mir etwas albern, wenn man bedenkt, dass jede normale tropische Insel genau die gleiche Menge an Energie aufnimmt und abgibt und wir darüber keine ständigen Super-Hurrikane sehen. Sie haben Recht, dass es viel kalte Luft gibt, aber die Luftfeuchtigkeit ist im Allgemeinen am Polarkreis sehr niedrig, daher bin ich skeptisch, dass dies zu einem Hurrikan als solchem ​​führen würde, obwohl ich zustimme, dass das Wetter ständig windig und sehr seltsam wäre .
@DJKlomp vielleicht, weil Sie am Südpol keine direkte Sonneneinstrahlung mit Hawaii-Niveaus von einer großen künstlichen Sonne haben, die direkt über einer kleinen Insel hängt, wie vom OP gefordert? Vielleicht auch, weil der Südpol eine Albedo hat, die eine Landinsel nicht erreichen kann?
Ergänzung zu meinem vorherigen Kommentar: Die Hauptenergiequelle für einen Hurrikan ist nicht die direkte Sonneneinstrahlung, sondern die Freisetzung latenter Wärme aus Kondensation. Dadurch wird Energie freigesetzt, die beim Verdunsten dieses Wassers auf einer sehr großen Fläche gesammelt wurde. Die Situation hier wäre ganz anders, weil die magische Sonne nur auf ein paar Quadratmeilen Wasser scheint, also hättest du diese Energiequelle nicht und sie ist vielleicht nicht so energiereich, wie du denkst. (Aber es könnte auch sein, dass man einige Berechnungen anstellen müsste, um es sicher zu wissen.)
@Nathaniel Hiroshima beiseite, auf einer ehrlichen tropischen Insel haben Sie haufenweise Wasser, um die Hitze zu transportieren, und Sie haben Nachtzeiten, in denen diese 6% IR zum Weltraum ohne die kontinuierliche Zufuhr von Energie andauern, nur um die eisige Luft abzuwehren nur zwei Schritte von der tropischen Temperatur entfernt, die Sie halten möchten.
Ich denke, eines können wir sagen, dass das Wetter nicht warm sein wird, es sei denn, die künstliche Sonne ist viel stärker als die echte. Sobald die Luft einige Grad höher als die Umgebungsluft ist, beginnt sie aufzusteigen und saugt mehr arktische Winterluft aus der Umgebung an. Die Luft auf der Insel wird also ständig ein paar Grad höher sein als die Luft um sie herum, aber sehr wahrscheinlich immer noch für einen Großteil des Jahres unter Null liegen.
@Nathaniel zum Nachtrag - diese Wärme wurde immer noch durch Sonneneinstrahlung verursacht, die riesige Mengen Wasser erhitzte, bis sie nicht mehr zurückgehalten werden kann. Und richtige Tornados gibt es auch auf dem Festland .
Ja, aber wir sprechen hier nur von ein paar Quadratmeilen – die Luft nimmt überhaupt nicht viel Feuchtigkeit auf, bevor sie aufsteigt und durch neue trockene, kalte Luft ersetzt wird.
@Nathaniel ja, und diese Sonneneinstrahlung von 1 kW / m² muss irgendwo hinkommen, da die Luft ziemlich transparent ist. Mit dem Mangel an Wasser kann es nur den Boden erwärmen, der die Luft erwärmt. Ohne jegliche Senke (mit Ausnahme der 6 % IR, die in den Weltraum gehen) haben Sie effektiv Winde, die die ganze Zeit über 20 TW Leistung verbrauchen. Ich kann den dynamischen Gleichgewichtspunkt für die Temperatur einfach nicht erraten, es können 500 km / h gefrorene Winde sein oder vielleicht milde 10 ° C bei 300 km / h.
Die gleiche Einstrahlung von 1 kW/m^2 muss an jedem normalen sonnigen Wintertag anderswo auf der Erde irgendwohin gelangen - es braucht nicht unbedingt extremes Wetter, um dies zu tun. (Was nicht heißt, dass es kein extremes Wetter verursachen kann oder in dieser Situation nicht tun würde, nur dass es nicht offensichtlich ist.) Die Energie, die abgeführt werden muss, liegt in Form von Wärme vor, unabhängig von der Temperatur des Bodens , und diese Temperatur bestimmt die Stärke des Systems. Ich vermute, dass der ständige Zustrom von Gefrierluft es relativ niedrig halten wird, aber ich stimme zu, dass das dynamische Gleichgewicht schwer vorherzusagen ist.
„Die gleiche Einstrahlung von 1 kW/m^2 muss an jedem normalen sonnigen Wintertag anderswo auf der Erde irgendwohin gelangen – es braucht nicht unbedingt extremes Wetter, um dies zu erreichen.“ Die Berechnung der Rückseite der Serviette, die ich durchgeführt habe, war möglich, weil das System so stark eingeschränkt war, dass es sich einfach nicht anders entwickeln konnte. Wenn einige Einschränkungen gelockert werden, wird das System zu chaotisch, um eine angemessene Antwort auf WB zu erhalten
"Das Auge des Hurrikans" bedarf meiner Meinung nach einer Klärung. Es ist eine mathematische Tatsache, dass jede wirbelnde Luftmasse immer mindestens einen stationären Punkt in sich hat. Sie könnten (und würden) Aufwärts- oder Abwärtswind haben, aber es wird immer noch einen optimalen Punkt geben, an dem der Wind zumindest horizontal stationär ist, richtig?
@user22917 pragmatisch hilft es nicht viel, wenn der Sweetspot 30m Durchmesser hat und chaotisch über die Map wandert.

Ich nehme an, Sie fragen: "Was passiert, wenn die Magie erschöpft ist?"

Ihre Insel wird mit magischen Mitteln aufrechterhalten. Daher sind die einzigen Wettermuster innerhalb der Grenzen der Magie die durch die Magie definierten. Paradies. Wunderbar!

Außerhalb dieser magischen Grenze haben wir ein normales polares Verhalten. Bären. Tage, die sechs Monate lang sind (Geben oder Nehmen). Kalt. Bären. Gelegentlich gingen Robben und übriggebliebene Ausrüstung von verschiedenen Expeditionen zum Pol verloren. Bären habe ich erwähnt....

Die einzige sinnvolle Frage hier ist, was passiert an der Schnittstelle zwischen diesen beiden Welten? Wenden wir uns für einen Einblick an die guten Leute von Britannica

Luftmassen sind gigantische atmosphärische Volumina mit ganz bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitseigenschaften. Wenn zwei verschiedene Luftmassen in Kontakt kommen, vermischen sie sich nicht. Sie drängen entlang einer Linie, die als Front bezeichnet wird, gegeneinander. Wenn eine warme Luftmasse auf eine kalte Luftmasse trifft, steigt die warme Luft auf, da sie leichter ist. In großer Höhe kühlt es ab und der darin enthaltene Wasserdampf kondensiert. Diese Art von Front nennt man Warmfront. Es erzeugt Nimbostratuswolken, die zu mäßigem Regen führen können. Wenn andererseits eine kalte Luftmasse eine warme Luftmasse einholt, gleitet die kalte Luft unter die warme Luft und drückt sie nach oben. Beim Aufsteigen kühlt die warme Luft schnell ab. Diese als Kaltfront bezeichnete Konfiguration führt zu Cumulonimbus-Wolken, die oft mit starken Niederschlägen und Stürmen einhergehen.

Wenn sich Luftmassen, angetrieben von Winden, bewegen, beeinflussen sie direkt das Wetter in den Regionen, die sie überfliegen. Auf diese Weise tragen sie zur Zirkulation von Wärme und Feuchtigkeit in der Atmosphäre bei.

Dies ist Ihr klassisches Problem eines unbeweglichen Objekts (Ihrer Magie), das auf eine unaufhaltsame Kraft (das Polarklima) trifft. Was bekommst du? Stürme. Was wirst du wahrscheinlich bekommen?

Ein permanenter arktischer Wirbelsturm .

Die Bewohner Ihrer Insel hätten also eine schöne Aussicht direkt nach oben. Aber in allen anderen Richtungen wäre es ein bisschen so, als wäre man von innen in der Truman Show .

"Die Bewohner Ihrer Insel hätten einen schönen Blick direkt nach oben." Das heißt, wenn sie die Aussicht auf einen Tornado von unten lieben.
@AdrianColomitchi Vermutlich verhindert die gleiche Magie, die das Klima aufrechterhält, auch, dass es von einem riesigen permanenten Tornado zerstört wird.
@nick012000 Ich bin nicht ganz davon überzeugt, dass das Klima tatsächlich aufrechterhalten wird, das OP gibt nur das Vorhandensein einer "Sonne" an. Wenn Sie bemerken, habe ich in meiner Antwort nur Berechnungen auf der Grundlage der bereitgestellten Leistung durchgeführt, aber ich habe nichts getan, um die tatsächliche Temperatur in der Nähe des Landes zu berechnen.
@AdrianColomitchi Nicht mein Problem (auch nicht deins). Wenn der OP meine Annahme klären oder korrigieren möchte, steht es ihm frei, dies zu tun. Hätte ich gedacht, dass dieses Detail wichtig ist (es ist meiner Meinung nach nicht der Fall), hätte ich um eine Klärung des Fragepostens gebeten.
Dieses Argument ist meine Schuld. Ich finde es sehr schwierig, alle verschiedenen Teile einer Frage zu spezifizieren. Die Tatsache, dass ich sagte "zumindest ein Teil der Magie funktioniert über eine künstliche Sonne", hilft nicht weiter. Auf jeden Fall wollte ich für diese Frage auf "harte Magie" zurückgreifen, bei der es eine minimale Anzahl magischer Effekte gibt, die einigermaßen gut verstanden werden.
@ Globin347 Mach dir keine Sorgen. Ich denke, das ist mehr Adrian, der versucht, den Wettbewerb um seine Antworten zu untergraben (er hat dies bei ein paar Fragen getan, bei denen er und ich beide geantwortet haben), als jede echte oder eingebildete Schwäche mit Ihrem Beitrag.
Welche Auswirkungen hätte eine warme, sonnige Tropeninsel in Polargewässern?
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