Суточный и годовой ход прямой и рассеянной солнечной радиации

4. Суточный и годовой ход прямой и рассеянной солнечной радиации

В течение года энергетическая освещенность прямой солнечной радиацией в полуденное время изменяется в зависимости от высоты Солнца над горизонтом. Поэтому минимальные значения в умеренных широтах приходятся на декабрь, когда высота наименьшая. В Минске средняя энергетическая освещенность в декабре составляет 0,58 кВт/м². в весенние месяцы энергетическая освещенность растет и достигает максимальных значений в майский полдень. В Минске в среднем 0,84 кВт/м² (в июне – 0,82 кВт/м²). Причина: уменьшение прозрачности атмосферы в летние месяцы. Абсолютный максимум интенсивности I' приходились также на май 1,01 кВт/м².

В реальных условиях облачности энергетическая освещенность I' во все месяцы уменьшается по сравнению с безоблачным небом. Максимальные значения интенсивности I' изменяются в зависимости от географического положения места наблюдения: по мере приближения к тропическим и субтропическим широтам (на 10–15%) и несколько убывают на экваторе (высокая влажность).

Энергетическая освещенность прямой солнечной радиацией зависит от высоты места наблюдения над уровнем моря: в тропосфере на каждые 100 м высоты поток I' увеличивается на 0,007-0,014 КВт/м². Максимум потока радиации наблюдается в Сахаре (1,1 кВт/м²), в горах освещенность достигает 1,2 кВт/м².

В течение суток поток прямой солнечной радиации I' возрастает от восхода Солнца до полудня и убывает после полудня.

Интенсивность рассеянной солнечной радиации i зависит от:

1. 
   прозрачности атмосферы: уменьшение прозрачности увеличивает количество рассеянной радиации;
   
2. 
   от облачности: отраженная облаками радиация тоже рассеивается;
   
3. 
   от характера земной поверхности: отражение снеговым покровом также увеличивает рассеянную радиацию.
   

В безоблачную погоду только в утренние и вечерние часы зимних месяцев интенсивность рассеянной солнечной радиации больше прямой, в остальное время преобладает прямая радиация, которая в летний полдень превосходит рассеянную в 4–4,5 раза, в зимний полдень – в 2–2,5 раза.

Максимальные значения интенсивности рассеянной солнечной радиации наблюдаются при мощной кучевой облачности и Солнце, свободном от облаков, когда они достигают в Минске 0,65–0,68 КВт/м². В среднем на территории Республики Беларусь полуденная интенсивность рассеянной солнечной радиации в течение года изменяется от 0,06 до 0,34 КВт/м², возрастая от декабря до июня и убывая к декабрю.

5. Суммарная радиация

I_s=I sin h₀ + i

При безоблачном небе суммарная солнечная радиация I_s имеет суточный ход с максимумов в полдень и годовой ход с максимумом летом.

В среднем в реальных условиях облачности энергетическая освещенность суммарной радиации уменьшается по среднему с безоблачным небом, но это в среднем. Наибольшие значения наблюдаются не при ясном небе, а при хорошо развитой кучевой облачности и солнце, свободном от облаков, в околополуденные часы летних месяцев. Благодаря сильному рассеянию солнечной радиации кучевыми облаками, приходит и не ослабленная радиация и радиация, рассеянная облаками (фокусировка солнечного излучения).

Максимальные значения суммарной радиации на земной поверхности составляют 1,3–1,32 КВт/м², что близко к величине солнечной постоянной I₀.

Интенсивность суммарной радиации при ясном небе в г. Минске минимальна в декабре (0,20 КВт/м²). Постепенно увеличиваясь, достигает максимума в июне (0,86 КВт/м²), затем вновь уменьшается. При средней величине облачности энергетическая освещенность суммарной радиации уменьшается и составляет в декабре 0,08 КВт/м^2,, в июне – 0,61 КВт/м².

(http://www.varson.ru/images/Geography_jpeg_big/geogr2priroda7.jpg)

Радиационный баланс

1. Отраженная, поглощенная радиация.

2. Излучение земной поверхности, эффективное излучение.

3. Радиационный баланс земной поверхности.

4. Географическое распределение солнечной радиации и радиационного баланса.

1. Отраженная, поглощенная радиация

Большая часть солнечной радиации, достигшей земной поверхности, поглощается в верхнем слое воды или почвы. Часть солнечной энергии отражается от земной поверхности. Величина отражения зависит от характера этой поверхности. Для характеристики отражательной способности поверхности используется альбедо.

Альбедо (А) – отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность. Выражается в процентах или долях единицы (40% – 0,40).

Альбедо поверхности Земли зависит от цвета и характера конкретной поверхности. Почва имеет альбедо 10–30% (зависит от степени увлажнения: влажный чернозем 5%, сухой светлый песок – 40%); растительный покров – 10–25% (зависит от типа леса: 12–15% еловые и сосновые леса; 17–20% дубовые и березовые); с/х угодья 18–20% в период всходов, колошения и развития ботвы, до 25–28% при цветении. Альбедо снега изменяется в широких пределах: 80–90% для свежего снега, 40–60% для давно лежащего снега. Альбедо водной поверхности находится в зависимости от высоты Солнца (от 2 до 70%). Облака в зависимости от типа и мощности имеют разные значения альбедо, в среднем 50–60%. Асфальт – 10–20%.

Альбедо имеет суточный ход, особенно хорошо выраженный в ясную погоду: альбедо уменьшается при увеличении высоты Солнца. В пасмурные дни, когда нет определенного направления распространения солнечной радиации, суточный ход альбедо практически отсутствует. Альбедо имеет суточный ход, зависит от степени увлажнения и характера поверхности, может изменяться от сезона к сезону и от одного дня к другому, но средние месячные значения альбедо в бесснежный период достаточно устойчивы. В месяцы со снежным покровом значения альбедо изменяются достаточно сильно. Это связано с неустойчивостью снежного покрова (появлением, таянием, загрязнением, увлажнением и др.).

Итак, из общего потока суммарной радиации, отражается от земной поверхности часть его, количество отраженной радиации можно выразить как: (I·sin h₀+i)·А.

Остальная часть радиации, равная (I·sin h₀+i)·(1–А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание почвы и воды. Эта часть радиации называется поглощенной радиацией.

Большая часть радиации, отраженной земной поверхностью и верхней поверхностью облаков, уходит за пределы атмосферы в мировое пространство. К отраженной радиации добавляется и 1/3 часть уходящей рассеянной радиации.

Отношение уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающей к атмосфере, называется планетарным альбедо Земли, или альбедо Земли.

В целом планетарное альбедо Земли оценивается в 31%. Остальную часть планетарного альбедо составляет отражение солнечной радиации облаками.

жүктеу/скачать 8.34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: