Солнечная радиация и радиационный баланс Земли План

Солнечная радиация и радиационный баланс Земли

План: 1. Понятие о солнечной радиации. 2. Виды солнечной радиации. 3. Физико географические факторы, влияющие на величину радиации. 4. Распределение солнечной радиации на земной поверхности. 5. Альбедо, земное, атмосферное, эффективное излучение. Оранжерейный эффект. 6. Радиационный баланс и его составляющие. 7. Распределение радиационный баланс по земной поверхности.

Солнечная радиация лучистая излучение Солнца, испускаемая в Космос и доходящая до земной поверхности. 1 ккал = 41. 9 м. Дж

Солнечная постоянная – количество лучистой энергии Солнца, поступающей за 1 мин на площадку в 1 см 2, поставленную вне земной атмосферы перпендикулярно к солнечным лучам на среднем расстоянии Земли от Солнца. Составляет: 1, 95 кал/(см 2×мин) или 8. 3 Дж /(см 2×мин)

Фактор мутности отношение прозрачности реальной атмосферы к прозрачности идеальной. Определяется содержанием в атмосфере водяного пара и пыли и всегда больше 1. Показатель убывает с увеличением географической широты и с высотой. Чем больше фактор мутности, тем больше ослабление солнечной радиации в атмосфере.

Напряжение солнечной радиации – это количество энергии, приходящее в единицу времени на единицу площади перпендикулярном солнечным лучам: J 1 = J 0 * рм, где, J 1 – напряжение солнечной радиации, J 0 – солнечная постоянная, р – прозрачность атмосферы, определяемая в десятых долях от единицы, м – длина пути светового луча в атмосфере.

Зависимость длины пути солнечного луча в атмосфере от высоты Солнца над горизонтом Высота Солнца над горизонтом Длина пути солнечного луча в атмосфере, атм 90° 1 40° 1, 55 80° 1, 02 30° 2, 00 70° 1, 06 20° 2, 90 60° 1, 16 10° 5, 60 50° 1, 30 0° 35, 40

Инсоляция – это количество солнечной энергии, которое приходит к земной поверхности. J 2 = J 1 * sin h, где, J 2 – инсоляция, J 1 – напряжение солнечной радиации, h – угол падения солнечных лучей: h = 90˚ f ± а (склонение Солнца)

Интенсивность солнечной радиации зависит от: 1. угла падения солнечных лучей, определяемого географической широтой; 2. длины пути луча в атмосфере, определяемого географической широтой; 3. продолжительности дня; 4. прозрачности атмосферы; 5. подстилающая поверхность и альбедо.

Отраженная радиация Прямая радиация Рассеянная радиация Суммарная радиация Отраженная радиация Поглощенная радиация

Зависимость длины пути солнечного луча в атмосфере от высоты Солнца над горизонтом Высота Солнца над горизонтом Длина пути солнечного луча в атмосфере, атм 90° 1 40° 1, 55 80° 1, 02 30° 2, 00 70° 1, 06 20° 2, 90 60° 1, 16 10° 5, 60 50° 1, 30 0° 35, 40

Количество тепла (к. Дж/см 2∙год) от прямой, рассеянной и суммарной солнечной радиации, поступающего на горизонтальную поверхность Пункт Широта Радиация прямая рассеянная суммарная Бухта Тихая 80° 19΄ 87, 9 146, 5 234, 5 Якутск 62° 01΄ 226, 1 113, 0 339, 1 Павловск 59° 41΄ 167, 5 150, 7 318, 2 Иркутск 52° 16΄ 251, 2 125, 6 376, 8 Воронеж 51° 40΄ 242, 8 171, 7 414, 5 Ташкент 41° 20΄ 431, 2 138, 2 569, 4 Пуна (Индия) 18° 31΄ 858, 3

Суммы суточного тепла (кал/см 2) на разных широтах Географическая широта 21/III 6/V 22/VI 8/VIII 23/IX 8/XI 22/XII 4/II 90° с. ш. – 796 1110 789 – – 80° 160 784 1093 777 158 – – – 70° 316 772 1043 765 312 25 – 25 60° 461 834 1009 826 456 150 51 151 50° 593 894 1020 886 586 295 181 298 40° 707 938 1022 929 698 442 372 447 30° 799 958 1055 949 789 581 480 586 20° 867 952 964 944 857 706 624 712 10° 909 921 900 913 898 813 756 820 0° 923 863 814 856 912 897 869 905 10° 909 783 708 776 898 956 962 965 20° 867 680 585 674 857 986 1030 998 30° 799 560 450 555 789 994 1073 1003 40° 707 426 306 422 698 973 1092 982 50° 593 285 170 282 586 929 1082 937 60° 461 144 48 143 456 866 1078 873 70° 316 24 – 24 312 802 1114 809 80° 160 – – – 158 814 1167 821 90° ю. ш. – – – 826 1185 831

Альбедо – это отношение количества радиации, отраженной от поверхности к количеству падающей на эту поверхность Величина зависит от: цвета, влажности, шероховатости земной поверхности

Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля ( 273˚С) испускает лучистую энергию. Чем выше температура излучающего тела, тем короче длина волн испускаемых им лучей. Радиация Солнца – коротковолновая. Земная радиация длинноволновая. Атмосферная радиация длинноволновая, в т. ч. встречное излучение атмосферы.

Эффективное излучение – это разность между собственным излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы Показатель определяет фактическую потерю тепла земной поверхностью. Показатель тем больше, чем выше температура излучающей поверхности. Влажность воздуха и облака уменьшают его.

Оранжерейный (парниковый) эффект – это способность атмосферы пропускать коротковолновое излучение Солнца (прямую и рассеянную радиацию) и задерживать длинноволновое тепловое излучение Земли

Радиационный баланс (остаточная радиация) атмосферы и подстилающей поверхности – это сумма прихода и расхода лучистой энергии, поглощаемой и излучаемой атмосферой и подстилающей поверхностью.

Составляющие радиационного баланса Приходная часть Расходная часть Суммарная радиация + встречное Альбедо + земное излучение атмосферы ИЛИ Суммарная радиация Эффективное излучение + альбедо

Радиационный баланс – величина зависящая от многих факторов, главные из которых: 1. широта местности, влияющая на суммарную радиацию; 2. характер подстилающей поверхности и увлажнение территории, сказывающееся на альбедо и эффективном излучении;

Распределение величин суммарной радиации по земной поверхности за год, за июнь, за декабрь Год м. Дж/см 2/год Широта Арктические суша 80 90˚ с. ш Субарктические 60 80˚ с. ш. Умеренные 40 60˚ с. ш. Субтропические 30 40˚ с. ш. Тропические 20 30˚ с. ш. Субэкваториальные 10 20˚ с. ш. Экваториальные между 10˚ с. и ю. ш. Субэкваториальные 10 20˚ ю. ш. Тропические 20 30˚ ю. ш. Субтропические 30 40˚ ю. ш. Умеренные 40 60˚ ю. ш. Субантарктические 60 80˚ ю. ш. Антарктические 80 90˚ ю. ш. океан Июнь м. Дж/см 2/мес суша океан Декабрь м. Дж/см 2/мес суша океан

Распределение величин радиационного баланса по земной поверхности за год, за июнь, за декабрь Год м. Дж/см 2/год Широта Арктические суша 80 90˚ с. ш. Субарктические 60 80˚ с. ш. Умеренные 40 60˚ с. ш. Субтропические 30 40˚ с. ш. Тропические 20 30˚ с. ш. Субэкваториальные Экваториальные Субэкваториальные 10 20˚ с. ш. между 10˚ с. и ю. ш. 10 20˚ ю. ш. Тропические 20 30˚ ю. ш. Субтропические 30 40˚ ю. ш. Умеренные 40 60˚ ю. ш. Субантарктические 60 80˚ ю. ш. Антарктические 80 90˚ ю. ш. океан Июнь м. Дж/см 2/мес суша океан Декабрь м. Дж/см 2/мес суша океан

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, сумма потоков тепла, приходящих на земную поверхность и уходящих от нее Выражается уравнением R + P + LE + B = 0, где n n R – радиационный баланс земной поверхности, P – турбулентный поток тепла между земной поверхностью и атмосферой, B – поток тепла от земной поверхности в глубь почвы или воды, LE – затраты тепла на испарение. Соотношение компонентов баланса изменяется во времени и пространстве в зависимости от: n n n свойств подстилающей поверхности, климатических условий, времени года и суток.