Радиационный режим атмосферы

Излучение Солнца (солнечная радиация) служит основным источником энергии многих процессов, происходящих на Земле, прежде всего, процессов, происходящих в биосфере.

Элементы радиационного баланса.Агрометеорологическая оценка солнечной энергии требует дифференцированного учета всех видов радиации, а именно: прямой солнечной радиации, рассеянной радиации и суммарной радиации. По существу необ­ходим учет радиационного баланса, определяющего условия обеспеченности биологических процессов теплом и светом. Солнечная радиация структурно состоит из электромагнитных волн и корпускулярной радиации. Электромагнитные волны солнечной радиации подразделяются на три вида: ультрафиолетовые(коротковолновые), видимые и инфракрасные (длинноволновые).

Прямая радиация представляет собой поток солнечных лу­чей, непосредственно падающих на поверхность земли. Ее интен­сивность измеряется в калориях на квадратный сантиметр по­верхности в единицу времени (кал/см² мин) и зависит от высоты солнца, состояния атмосферы (наличия в ней облачности, пыли, водяного пара, газов и др.) и времени года.

Молекулы газов, входящих в состав атмосферы, частички водяного пара (облака), пыль, взвешенная в атмосфере, рассеи­вают часть солнечной радиации. Солнечная радиация, дошедшая до нижних слоев атмосферы и поверхности почвы после рассея­ния атмосферой, а также отраженная облаками, называется рассеянной радиацией.

Общий приход прямой солнечной и рассеянной радиации называется суммарной радиацией. Суммарная радиация в нашей полосе составляет около 100 кило калорий в год на каждый квадратный сантиметр земной поверхности.

Свет, и тепло, получаемые растениями от Солнца, являются результатом действия не только прямой, но и рассеянной радиа­ции, т. е. результатом действия суммарной радиации. Суммар­ная радиация служит основной приходной частью радиацион­ного баланса. При определении величины суммарной радиации за длительный промежуток времени необходимо также учиты­вать длину дня. Это особенно важно для северных районов в летний период.

Прямую солнечную, рассеянную и суммарную радиацию на­зывают коротковолновой радиацией, в отличие от радиации, излучаемой атмосферой и поверхностью почвы, называемой длинноволновой.

Часть суммарной радиации, отраженной от деятельной по­верхности, называется отраженной радиацией, а величина, ха­рактеризующая отражательную способность поверхности, назы­вается альбедо. Альбедо выражается отношением отраженной радиации к суммарной радиации.

Поверхность свежевыпавшего снега имеет большое альбедо (до 90%); поверхность черноземной почвы характеризуется не­большим альбедо (7—10%); поверхности почвы, покрытые рас­тительностью, имеют различные альбедо, зависящие от густоты и цвета растительного покрова.

Таким образом, на деятельной поверхности непрерывно на­блюдается приходо-расход лучистой энергии. Приход состоит из прямой радиации S', рассеянной радиа­ции D и излучения атмосферы Е_а. Расход слагается из отраженной радиации R_K и R_n (к — коротковолновая, д — длинноволновая радиация) и излучения деятельной поверхности Е₃. Разность между приходом и расходом радиации называется радиационным балансом деятельной по верхности и обозначается буквой В.

Уравнение радиационного баланса имеет вид:

B = S' + D + E_a - R_K - R_a - E₃.

Отметим, наконец, что земная поверхность, поглощая солнечную радиацию, становится источником тепла для приземного слоя атмосферы. Земля сама излучает лишь длинноволновую радиацию.