Суммарная радиация

Всю солнечную радиацию, приходящую к земной поверхно­сти, прямую и рассеянную вместе, называют суммарной радиа­цией. Под интенсивностью суммарной радиации будем понимать приток ее энергии за одну минуту на один квадратный сантиметр горизонтальной поверхности, помещенной под открытым небом и незатененной от прямых солнечных лучей. Таким образом, ин­тенсивность суммарной радиации равна

где I — интенсивность прямой радиации, i — интенсивность рас­сеянной радиации, h — высота солнца.

При безоблачном небе суммарная радиация имеет суточный ход с максимумом около полудня и годовой ход с максимумом летом. Частичная облачность, не закрывающая солнечный диск, увеличивает суммарную радиацию по сравнению с безоблачным небом; полная облачность, напротив, ее уменьшает. В среднем облачность уменьшает суммарную радиацию. Поэтому летом приход суммарной радиации в дополуденные часы в среднем больше, чем в послеполуденные. По той же причине в первую половину года он больше, чем во вторую.

Полуденные значения суммарной радиации в летние месяцы под Москвой при безоблачном небе в среднем 1,12 кал/см² мин, при солнце и облаках 1,15, при сплошной облачности 0,37 кал/см² мин.

Отражение солнечной радиации. Поглощенная радиация.

Альбедо Земли

Падая на земную поверхность, суммарная радиация в большей своей части поглощается в верхнем, тонком слое почвы или воды и переходит в тепло, а частично отражается. Величина отражения солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности. Отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах.

Итак, из общего потока суммарной радиации Isinh+i от­ражается от земной поверхности часть его (Isinh + i)А, где А — альбедо поверхности. Остальная часть суммарной радиации (Isinh + i) (1- А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание верхних слоев почвы и воды. Эту часть называют поглощенной радиацией.

Альбедо поверхности почвы в общем заключается в преде­лах 10-30%; в случае влажного чернозема оно снижается до 5%, а в случае сухого светлого песка может повышаться до 40%. С возрастанием влажности почвы альбедо снижается. Альбедо растительного покрова — леса, луга, поля — заключается в пре­делах 10—25%. Для свежевыпавшего снега альбедо 80—90%, для давно лежащего снега — около 50% и ниже. Альбедо глад­кой водной поверхности для прямой радиации меняется от не­скольких процентов при высоком солнце до 70% при низком солнце; оно зависит также от волнения. Для рассеянной радиа­ции альбедо водных поверхностей 5—10%. В среднем альбедо поверхности мирового океана 5—20%. Альбедо верхней поверхности облаков — от нескольких процентов до 70—80% в зависимости от типа и мощности облачного покрова; в среднем же оно 50-60%, в целом Земли – 35-40 %.тся к отражению солнечной радиа­ции не только видимой, но во всем ее спектре. Кроме того, фо­тометрическими средствами измеряют альбедо только для ви­димой радиации, которое, конечно, может несколько отличаться по величине от альбедо для всего потока радиации.

Деятельная поверхность (слой)

Деятельной поверхностью называется поверхность, в которой практически полностью усваивается поглощенная радиация. В качестве поглощенной может выступать коротковолновая и длинноволновая радиация, поглощение которой происходит по-разному, поэтому мощность деятельного слоя может изменяться.

Так для коротковолновой радиации, вследствие ее относительно высокой проницаемости, деятельный слой может составлять несколько миллиметров для песка и почвы, несколько десятков сантиметров – при снежном покрове, несколько метров или десятков метров – для воды. Для длинноволновой радиации деятельный слой при снежном покрове и водной поверхности измеряется долями миллиметров, возрастая до нескольких сантиметров при вспаханном поле.

Растительный покров весь представляет собой деятельный слой для коротковолновой и длинноволновой радиации, а в случает редкого травостоя деятельный слой распространяется и на поверхность почвы.

В просветы между облаками на деятельную поверхность будут попадать не только потоки прямой солнечной и рассеянной радиации, но часть отраженной от облаков суммарной радиации. Все эти радиационные потоки, дойдя до растительного покрова, частично отражаются от него, частично проникают к поверхности почвы, часть их траться на прогрев растений и на обеспечение фотосинтеза. Рассеянная радиация при этом частично проникает к почве сквозь растительный покров вследствие прозрачности листьев.

В зависимости от размеров городов, особенностей их планировки, соотношения старых и новых микрорайонов, роль горизонтальных и вертикальных деятельных поверхностей будет различной, но в каждом городе создается сложная система радиационных потоков и их контрастов из-за интенсивного преобразования структуры природных ландшафтов.

Выпадение снега зимой и формирование устойчивого снежного покрова приводит к появлению новой деятельной поверхности, отличающейся высокой однородностью.

Радиационный режим отдельных участков характеризуется их отражательными, поглощательными и излучательными свойствами, а также способностью деятельного слоя пропускать падающую радиацию.

Микроклиматические особенности радиационного режима отдельных участков проявляются и наибольшей силой при безоблачной погоде.