2-практическое заниятие. Радиационное равновесие

2-практическое заниятие. Радиационное равновесие

Радиационный баланс земной поверхности — алгебраическая сумма потоков радиации в определенном объёме или на определенной поверхности, то есть разница между поглощенной радиацией и эффективным излучением этой поверхности[1]. Годовые его величины в целом для Земли положительные. Один из климатообразующих факторов, важнейшая характеристика микроклимата посевов и условий их фотосинтеза.

Для земной атмосферы радиационный баланс состоит из положительной части — поглощенной прямой (S') и рассеянной солнечной радиации (D), а также поглощенного длинноволнового излучения (инфракрасного) земной поверхности, и расходной части — потери тепла за счет длинноволнового излучения атмосферы в направлении к земной поверхности (так называемое противоизлучение атмосферы) и в космос[2].

Положительная часть радиационного баланса подстилающей поверхности состоит из поглощенной подстилающей поверхностью прямой и рассеянной солнечной радиации, а также поглощенного противоизлучения атмосферы. Расходная часть состоит из потери тепла подстилающей поверхностью за счет собственного теплового излучения.

Формула радиационного баланса (элементы в Вт/м2)

B = (S' + D — R) — (Eс — b·Ea) = Q·(1-Ak) — Eэф

B — радиационный баланс;

S' — прямое солнечное излучение;

D — рассеянная солнечная радиация;

R — отраженная солнечная радиация

Q — суммарная солнечная радиация;

Eс — излучение земной поверхности;

Ea — противоизлучение атмосферы;

b — коэффициент поглощения подстилающей поверхности;

Ak — альбедо подстилающей поверхности;

Eэф — эффективное излучение подстилающей поверхности

Температура земной поверхности и влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину эффективного излучения, поэтому величина эффективного излучения днем больше, чем ночью, летом больше, чем зимой. В тех районах Земли, где часто наблюдается облачность, эффективное излучение земной поверхности меньше, чем там, где преобладает ясная погода. Потеря тепла поверхностью значительно уменьшается благодаря поглощательной способности атмосферы. При отсутствии атмосферы между приходом солнечного тепла и излучением поверхности земли установилось бы иное равновесие, чем оно существует в настоящее время. Изобретены специальные приборы для измерения радиационного баланса, называемые балансомерами, составлены карты радиационного баланса земной поверхности и др. Возвращаясь к вопросу о количестве притока солнечной энергии к Земле, рассмотрим рассчитанные суммы солнечной радиации для летнего и зимнего солнцестояния при отсутствии атмосферы. Такие данные приведены в таблице 2. Из этой таблицы следует,- что при отсутствии атмосферы в дни летнего солнцестояния Арктика получала бы наибольшее количество солнечного тепла — 1110 кал/см2сут, т. е. больше, чем экваториальная зона, где суточная сумма тепла составляла бы всего лишь 814 кал/см.
Расчеты показывают, что при так называемой идеальной атмосфере (абсолютно сухой и чистой) поверхность земли в высоких и даже средних широтах летом получала бы больше тепла, чем в экваториальной зоне. Согласно расчетам в последних числах июня при отсутствии облаков и при средней прозрачности атмосферы на Северный полюс поступало бы около 670 кал/см2сут, на широту 550—630 кал/см2сут, а в экваториальную зону лишь около 500 кал/см2сут. В экваториальной зоне количество солнечного тепла не испытывает больших сезонных изменений (табл. 2). Суточные суммы его колеблются в пределах 814—869 кал/см2. В то же время в средних широтах от лета к зиме, оно уменьшается в несколько раз, а на Северном полюсе поступление тепла в период сентябрь-март вовсе прекращается. В таблице 4 приведены примеры поступления солнечной радиации за сутки в различных точках Земли в середине лета и величины годовых сумм ее в тех же точках (по Н. П. Русину). Из таблицы следует, например, что на станции «Восток», находящейся близко к центру Южного материка, где небо безоблачное и прозрачное, летом за сутки поступает тепла в 2—2,5 раза больше, чем в умеренных и низких широтах Земли. В действительности же годовая сумма солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в низких и средних широтах составляет большую величину, чем в высоких широтах. Это объясняется углом падения солнечных лучей. Так, при падении лучей солнца под углом 30° количество радиации, поступающей на 1 см2 горизонтальной поверхности, по сравнению с перпендикулярным падением лучей уменьшается в 2 раза, а при высоте солнца 5° — почти в 12 раз. Поэтому поток солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, быстро убывает от экватора к полюсам.

жүктеу/скачать 1.59 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: