Лабораторная работа №6 Исследование влияния атмосферного аэрозоля
на климат Земли
Цель работы – определение степени влияния аэрозоля на распространение электромагнитного излучения в атмосфере.
Впроцессе выполнения работы необходимо решить следующие задачи:
осуществить численное моделирование процесса распространения электромагнитного излучения в атмосфере
оценить степень влияния аэрозоля на температуру подстилающей поверхности.
Порядок выполнения работы
Рассчитать зависимость интенсивности электромагнитного излучения земной поверхности от температуры поверхности по формуле
|
|
|
I |
|
|
T |
4 |
(1) |
|
|
|
|
|
0=δ σ |
0 , |
|
|||
где |
I0 |
– интенсивность теплового излучения поверхности Земли, Вт/м2; |
|||||||
|
δ |
– |
коэффициент серости, равный 0,95; |
|
|||||
|
σ |
– |
постоянная СтефанаБольцмана, равная 5, 67 10−8 , Вт/(м2*К4); |
||||||
|
T 0 |
– температура, К. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитать коэффициент пропускания атмосферы по формуле |
|
|||||||
|
|
|
K АТМ |
= |
I0 |
|
, |
(2) |
|
|
|
|
S0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
K АТМ |
– |
коэффициент пропускания атмосферы; |
|
|||||
|
S 0 |
– солнечная постоянная, равная 1366 Вт/м2. |
|
||||||
|
Рассчитать коэффициент пропускания слоя аэрозоля, мощностью |
z |
|||||||
|
|
|
K АЭР=exp −σАЭР N АЭР z , |
(3) |
|||||
где |
K АЭР |
– коэффициент пропускания слоя аэрозоля; |
|
||||||
|
σАЭР |
– эффективная площадь поперечного сечения частицы аэрозоля, |
|||||||
|
|
|
м2; |
|
|
|
|
|
|
|
N АЭР |
– |
концентрация аэрозоля, м3; |
|
|||||
|
z |
– |
толщина слоя аэрозоля, м. |
|
|||||
Эффективная площадь поперечного сечения частицы аэрозоля
определяется формулой |
|
|
|
|
σ |
r2 |
(4) |
|
АЭР=2 π АЭР , |
|
|
где r 2 |
– радиус частиц аэрозоля, м. |
|
|
АЭР |
|
|
|
Рассчитать суммарный коэффициент пропускания атмосферы и слоя аэрозоля
KСУММ=K АТМ K АЭР . |
(5) |
Рассчитать интенсивность электромагнитного излучения земной поверхности с учетом влияния аэрозольного слоя по формуле
I=KСУММ S 0 . |
(6) |
Рассчитать температуру подстилающей поверхности по формуле
4 |
|
I |
(7) |
|
T = |
|
. |
|
|
δ σ |
|
|||
Определить вклад слоя аэрозоля в изменение температуры подстилающей поверхности. Для чего рассчитать изменение температуры по формуле
T =T −T 0 . |
(8) |
Варианты заданий |
|
Провести расчеты по формулам (1) – (8) при |
следующих значениях |
параметров: |
|
Вариант 1
1)r АЭР=10−7 м;
2)T 0=300 K;
3)N АЭР=108 м3;
4)z от 0 до 3000 м с шагом 100 м.
5)
Вариант 2
1)r АЭР=10−7 м;
2)T 0=300 K;
3) |
N АЭР |
от 108 |
до 109 м3 с шагом 108 |
м3; |
4) |
z=1000 м. |
|
|
|
|
|
|
Вариант 3 |
|
1) |
r АЭР |
от 10−7 |
до 10−6 м с шагом 10−7 |
м; |
2)T 0=300 K;
3)N АЭР=108 м3;
4)z=1000 м.
Вариант 4
1)r АЭР=10−6 м;
2)T 0=280 K;
3)N АЭР=108 м3;
4)z от 0 до 5000 м с шагом 500 м.
Вариант 5
1)r АЭР=10−7 м;
2)T 0=300 K;
3) |
N АЭР |
от 108 |
до 109 м3 с шагом 108 |
м3; |
4) |
z=2000 м. |
|
|
|
|
|
|
Вариант 6 |
|
1) |
r АЭР |
от 10−7 |
до 10−6 м с шагом 10−7 |
м; |
2)T 0=290 K;
3)N АЭР=109 м3;
4)z=2000 м.
Вариант 7
1)r АЭР=10−7 м;
2)T 0=300 K;
3)N АЭР=109 м3;
4)z от 0 до 3000 м с шагом 100 м.
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
цель работы;
порядок выполнения работы;
полученные табличные и графические материалы;
анализ полученных результатов;
выводы по работе.