1.3. Солнечная радиация

Солнечная радиация или лучистая энергия солнца является основным источником тепла и света для поверхности Земли и ее атмосферы. Количественной мерой солнечной радиации, поступающей на поверхность, служит энергетическая освещенность или плотность потока радиации, выраженная в ваттах на метр в квадрате (Вт/м²⁾, т. е. на 1м² в секунду поступает 1 Дж лучистой энергии [5].

Энергетическую освещенность солнечной радиации выражают солнечной постоянной , которую определяют излучательной способностью Солнца и расстоянием между Землей и Солнцем. С помощью спутников и ракет было установлено, что = 1367 Вт/м² с поправкой 0,3 %, при этом среднее расстояние между Землей и Солнцем учитывалось как 149,6 10⁶ км [5].

Солнечная постоянная испытывает колебания из года в год в связи с постоянным изменением солнечной активности.

На освещенное пространство Земли на верхней границе атмосферы поступает количество энергии за год 5,49 ∙ 10²⁴ Дж, примерно равное теплу от сжигания 400 тыс. т каменного угля. Энергия, поступающая от Солнца за 1,5 суток, примерно равна энергии всех электростанций Земли, вырабатываемой в течение года [5].

Интенсивность прямой солнечной радиации зависит от высоты Солнца, прозрачности атмосферы, сезона года, географической широты и экспозиции места. Интенсивность прямой солнечной радиации летом наибольшая – на востоке в 7–8 ч утра, на западе – в 16–17 ч вечера. Часть прямой радиации за счет влияния молекул атмосферных газов и аэрозолей переходит в рассеянную, которая достигает земной поверхности, частично от нее отражается и частично ею поглощается (примерно 20–23 %). Чем больше высота солнца и загрязненность атмосферы, тем больше рассеянная радиация, которую увеличивает облачность. Способствует ее увеличению снежный покров, обладающий большой отрицательной способностью [5].

Различные климатические условия в северных районах Дальнего Востока и Сибири обусловливаются разницей в теплоприходе. В районах северной строительно-климатической зоны пониженный теплоприход объясняется низким стоянием солнца над горизонтом, продолжительной ночью, в связи с чем большое количество тепла, получаемого за счет радиации, теряется на излучение [4]. Снижение теплоприхода связано также с высокой отражательной способностью снега и льда, расходом тепла на их таяние.

Влияние солнечной радиации на температуру элементов учитывают в виде дополнительного нагрева на 10 ^оС освещенного солнцем поверхностного слоя толщиной 15 см [6].

1.4. Снежный покров

Продолжительность периода со снежным покровом приблизительно совпадает с периодом отрицательных температур воздуха. Снежный покров образовывается преимущественно в октябре, таяние снега начинается в апреле-июне.

Исследования показали, что продолжительность сохранения снежного покрова в районах северной строительно-климатической зоны составляет 175–225 дней, а мощность его колеблется в пределах от 40 до 60 см [3].

Влияние снежного покрова на состояние и работу мостов и труб проявляется в следующем: снежный покров является дополнительной временной нагрузкой с интенсивностью 100–150 кг/м² ; мощность снежного покрова определяет объем снегового стока, что осложняет работу малых искусственных сооружений в период весеннего паводка и оказывает влияние на выбор их отверстия; скопление снега в пределах искусственных сооружений оказывает отепляющее влияние на вечномерзлые грунты оснований [3], что способствуя ее деградации и влияя на их устойчивость. Таким образом, влияние снежного покрова является одним из факторов формирования термического режима вечномерзлых грунтов, который необходимо учитывать при проектировании искусственных сооружений.

Максимальная высота снежного покрова отмечается в районах среднего течения Енисея (80–90 см), на Чукотском полуострове она достигает 60–70 см, на побережье – 30–50 см, на островах – 20–25 см. На побережье, где снег откладывается при сильных ветрах, снежный покров имеет высокую плотность.