- •Российский государственный гидрометеорологический университет
- •Лучистая энергия в атмосфере
- •Содержание занятия
- •1. СОЛНЦЕ. СТРОЕНИЕ СОЛНЦА. ПАРАМЕТРЫ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ. ГЕОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
- •Солнечно-Земные связи
- •Строение Солнца согласно стандартной солнечной модели
- •Солнечно-Земные связи
- •Грануляция на Солнце
- •Хромосфера Солнца
- •Солнечная корона во время полного затмения
- •Проявления солнечной активности
- •Геомагнитное поле
- •Запись магнитной бури
- •Солнечно-Земные связи
- •Параметры солнечной активности
- •Параметры солнечной активности
- •Межпланетное магнитное поле
- •Потоки энергии солнца
- •Потоки энергии солнца
- •2. ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •Солнечное излучение
- •Солнечное излучение
- •Законы излучения абсолютно черного тела
- •3. ИЗЛУЧЕНИЕ СОЛНЦА. СОЛНЕЧНАЯ ПОСТОЯННАЯ
- •Излучение Солнца и Земли
- •Солнечная постоянная
- •Освещенность поверхности Земли солнечной радиацией
- •Солнечное излучение
- •4. ПОТОКИ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ
- •Спектры пропускания атмосферных газов
- •Спектральное изменение функций поглощения
- •Основные полосы поглощения различных атмосферных газов в
- •«ОКНА ПРОЗРАЧНОСТИ» В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ
- •Рассеяние солнечной радиации
- •на границе атмосферы и у земной поверхности
- •Закон ослабления солнечной радиации
- •Уравнение ослабления солнечной радиации
- •Уравнение ослабления солнечной радиации
- •Уравнение ослабления солнечной радиации
- •5.УРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННОГО
- •Радиационный баланс деятельного слоя Земли
- •Радиационный баланс деятельного слоя Земли
- •Введём обозначения:
- •АЛЬБЕДО
- •Радиационный и тепловой баланс деятельного слоя Земли
- •Тепловой баланс деятельного слоя Земли
- •Запись вебинара и ресурсы для самоподготовки доступны
Уравнение ослабления солнечной радиации
Напишем уравнение ослабления солнечной радиации dI = -
αIρds
Интегрируем это уравнение от верхней границы атмосферы, куда радиация входит в точке А с интенсивностью Io, равной
солнечной постоянной, до земной поверхности, куда радиация попадает в точке В с интенсивностью I
Уравнение ослабления солнечной радиации
Интеграл |
в степени экспоненты |
есть масса воздуха, |
||||
проходимая лучами, если площадь поперечного сечения потока |
||||||
радиации |
равна |
единице. Обозначив |
эту оптическую массу |
|||
атмосферы через |
, получим формулу Бугэ. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где р – так |
называемый коэффициент |
прозрачности (также |
средний для лучей всех длин волн). |
какая доля солнечной |
|
Коэффициент |
прозрачности показывает, |
постоянной доходит до земной поверхности при отвесном падении солнечных лучей.
Оптическая масса атмосферы, конечно, зависит от высоты, или зенитного расстояния солнца. При зенитном расстоянии солнца z менее 60° масса атмосферы будет с достаточным приближением
равна secz.
Уравнение ослабления солнечной радиации
Теоретическим путем можно также определить средний коэффициент прозрачности для идеальной атмосферы, не содержащей водяного пара и аэрозольных частичек.
Для идеальной атмосферы средний коэффициент прозрачности около 0,9; в действительных атмосферных условиях на равнине он от 0,70 до 0,85, зимой несколько больше, чем летом.
С возрастанием упругости водяного пара в воздухе коэффициент прозрачности несколько убывает. С широтой коэффициент прозрачности возрастает в связи с убыванием водяного пара и меньшей запыленностью атмосферы в высоких широтах. У экватора он равен в среднем 0,72, а под 75° с. ш. – 0,82.
5.УРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННОГО
ИТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
Радиационный баланс деятельного слоя Земли
Радиационный баланс деятельного слоя Земли
Введём обозначения:
•S – прямая солнечная радиация на площадку, перпендикулярную падающим солнечным лучам; S0 - солнечная постоянная;
•D – рассеянная солнечная радиация;
• Q – суммарная солнечная радиация; Q = S‘ + D, S‘ = S0 sinhо
•hо – высота Солнца;
•A – альбедо;
•S‘ – поток солнечной радиации на горизонтальную поверхность;
•Ез – излучение земной поверхности: Ез = δσT4 ;
•Еа – излучение атмосферы: Еа =σ Ta 4 (с + g√e ), c,g – постоянные;
•δ – излучательно - поглощательная способность поверхности Земли;
•Еэфф = Ез - δЕа – эффективное излучение земной поверхности;
•В – радиационный баланс деятельного слоя Земли.
Все потоки лучистой энергии оцениваются в кВт/М2
АЛЬБЕДО
АЛЬБЕДО – характеризует отражательную способность поверхности по отношению к коротковолновой радиации и равняется:
A = R/Q *100%
Подстилающая поверхность –
или Земная поверхность
Еа
Радиационный и тепловой баланс деятельного слоя Земли
УРАВНЕНИЕ РАДИАЦИОННОГО БАЛАНСА
В = (S‘ + D)(1 - A) + δEa – Eз
Таким образом, величина радиационного баланса показывает количество лучистой энергии, которое он получил в результате поглощения коротковолновой радиации и баланса длинноволновой радиации.
УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА
В = Р + QT + LW
P – поток тепла в почве,
QT – поток тепла в атмосфере,
L – скрытое тепло фазовых переходов воды,
W – скорость фазовых переходов воды, LW – затрата (выделение) тепла на фазовые переходы воды