Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы




Радиационный баланс земной поверхности (РБЗП) – разность между поглощенной суммарной солнечной радиацией и эффективным излучением земной поверхности:

R = (I·sin h0+i)·(1–А) – Ее

Выражается в ккал на 1 см2 горизонтальной поверхности в 1 с, измеряется балансомером. Средние климатологические величины радиационного баланса земной поверхности рассчитываются с помощью эмпирических формул по данным метеонаблюдений.

Попытки рассчитать количество поступающей солнечной радиации на земную поверхность относятся к середине XIX века, после того, как были созданы первые актинометрические приборы. Однако только в 1940-е гг. началась широкая разработка проблемы изучения радиационного и теплового баланса. Этому способствовало широкое развитие актинометрической сети станций в послевоенные годы, особенно в период подготовки к МГГ (1957–58 гг.). Только в СССР число актинометрических станций к началу МГГ достигло 200. На этих станциях проводили измерения коротковолновой радиации Солнца, определяли радиационный баланс земной поверхности. На ряде станций были организованы наблюдения за температурой и влажностью воздуха на разных высотах, что позволило произвести вычисления затрат тепла на испарение и турбулентный теплообмен.

Помимо систематических актинометрических наблюдений на станциях в последние годы проводятся экспериментальные работы по исследованию радиационных потоков в свободной атмосфере.

Используя материалы наблюдений и экспериментальных исследований, сотрудники Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова под руководством М.И. Будыко в начале 1950-х гг. впервые построили серию карт составляющих теплового баланса для всего земного шара. Они были опубликованы в 1955 г. Атлас содержал карты распределения суммарной солнечной радиации, радиационного баланса, затраты тепла на испарение и турбулентный теплообмен в среднем за каждый месяц и год. Новая серия карт, уточненных и дополненных, была издана в 1963 г., данная серия карт составила «Атлас теплового баланса земного шара».

Радиационный баланс земной поверхности может быть положительным, т.е. земная поверхность получает больше тепла, чем отдает, и отрицательным.

Суточный ход радиационного баланса в Минске характеризуется следующими показателями. Во все месяцы баланс переходит через 0 утром после восхода Солнца при высоте Солнца 6–8º, вечером – перед заходом при высоте 7–10º.

Таким образом, в течение 50–80 мин. в утренние и вечерние часы, когда Солнце над горизонтом, деятельная поверхность теряет посредствам излучения больше, чем получает от Солнца.

При наличии снежного покрова радиационный баланс переходит к положительным значениям только при высоте солнца около 20–25º, т.к. поглощение снегом суммарной солнечной радиации малó вследствие большого альбедо снега.

В ночные часы радиационный баланс равен эффективному излучению, поэтому он за очень редким исключением отрицательный. Интенсивность баланса в течение всего темного времени меняется мало, его средние значения летом составляют -0,03…-0,04 кВт/м2, зимой -0,01…-0,02 кВт/м2. В ясные ночи эффективное излучение растет и R= -0,06 кВт/м2. В пасмурную погоду ночной баланс приближается к нулю.

В дневные часы быстро растет коротковолновая часть баланса, увеличивается и весь баланс. Отметим, что увеличивается и эффективное излучение (растет температура поверхности). В дневные часы июня эффективное излучение в среднем в 2–2,5 раза больше, чем в ночные, и около полудня составляет 0,09–0,10 кВт/м2. Аналогично и в другие месяцы, т.е. днем в результате излучения земля теряет больше энергии, чем ночью, но эти дневные потери полностью перекрываются энергией поступающей коротковолновой радиации (речь идет о средних значениях, но бывают зимние дни, когда в дневное время баланс отрицательный). Интенсивность баланса достигает максимума в полдень, летом – несколько раньше. В летние месяцы дополуденные суммы баланса больше послеполуденных, что соответствует такой же асимметрии дневного хода суммарной радиации, вызванной различием количества облаков до и после полудня. В среднем полуденная интенсивность радиационного баланса в июне около 0,40 кВт/м2. Облачность в большинстве случаев уменьшает и суммарную радиацию, и эффективное излучение. Но поскольку суммарная радиация уменьшается сильнее, то уменьшается и баланс. Днем в пасмурную погоду баланс меньше, чем при ясном небе. Наибольшая интенсивность его наблюдается не при безоблачном небе, а тех случаях, когда облачность закрывает небо вблизи зенита, а солнце остается открытым. При этом суммарная радиация велика, а эффективное излучение сильно уменьшается, соответственно растет баланс. Наблюдавшиеся максимальные значения интенсивности баланса составляют 0,55–0,60 кВт/м2.

Годовой ход суточных сумм радиационного баланса (как и месячный) носит плавный характер с максимумом в июне и минимумом в январе. В Минске переход от отрицательных значений суточных сумм радиационного баланса к положительным происходит в конце второй декады февраля, а обратный – в начале второй декады ноября. На юге республики на 3–5 дней раньше и позже соответственно. В течение года средние суточные суммы радиационного баланса в Минске увеличиваются от -0,71 МДж/м2 в январе до 11,05 МДж/м2 в июне. Максимальная суточная сумма (до 1990 г.) наблюдалась в июле и составляла 19,76 МДж/м2, минимальная – в феврале и ноябре 4,86 МДж/м2.

Радиационный баланс атмосферы– алгебраическая сумма потоков радиации, поглощаемой и излучаемой атмосферой.

Приходной частью радиационного баланса атмосферы является поглощенная атмосферой прямая и рассеянная солнечная радиация и длинноволновое излучение земной поверхности. Расходная часть состоит из собственного излучения атмосферы к земной поверхности (встречное излучение) и в мировое пространство (уходящая длинноволновая радиация).

Ra = E0 +Ia – E,

где E0 – излучение земной поверхности; E – уходящая радиация земной поверхности и атмосферы; Ia – солнечная радиация, поглощенная атмосферой.

Поглощение солнечной радиации в атмосфере сравнительно мало, и радиационный баланс атмосферы определяется потоками земного излучения и уходящей радиации. Т.к. поток уходящей радиации больше потока эффективного излучения, радиационный баланс атмосферы всегда отрицателен. В целом за длительное время на Земле в среднем приближенные оценки составляющих радиационного баланса атмосферы таковы. Если за 100% принять поток солнечной радиации на границе атмосферы, то E0 = +15%, E= -65%, Ia = +20%.

Таким образом, Ra = 15+20 – 65 = -30% (около 70 ккал/см2 в год)

Отрицательный радиационный баланс атмосферы компенсируется на 75% приходом тепла конденсации и на 25% турбулентным переносом тепла от земной поверхности.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 1942. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.02 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7