7.3. Полуэмпирические формулы для расчета излучения атмосферы и эффективного излучения земной поверхности

Земная поверхность, поглощая коротковолновую радиацию, од­новременно теряет энергию путем длинноволнового излучения. Зна­чительная часть излучения земной поверхности поглощается атмо­сферой. Атмосфера, в свою очередь, излучает длинноволновую радиацию, часть которой, направленная к земной поверхности, называется встречным излучением или противоизлучением атмо­сферы.

Поток встречного излучения атмосферы В_А представляет собой количество длинноволновой радиации, поступающей от атмосферы в единицу времени на единичную площадь земной поверхности. По­скольку земная поверхность не является абсолютно черным телом, то она поглощает часть поступившего потока, равную δВ_А.

Разность между собственным излучением земной поверхности B₀ и поглощенной ею частью встречного излучения атмосферы на­зывают эффективным излучением земной поверхности.

Обозначая эффективное излучение через В^* , получаем: В*=В₀-δВ_А.

Температура атмосферы, как правило, ниже температуры земной поверхности, поэтому в большинстве случаев B₀ > δB_А и, следова­тельно, В* > 0, т. е. вследствие длинноволнового излучения земная поверхность почти всегда теряет энергию. Лишь в редких случаях очень сильных инверсий температуры и большой влажности возду­ха эффективное излучение может оказаться отрицательным (В* < 0). Эффективное излучение оказывает большое влияние на температурный режим земной поверхности, играет существенную роль в образовании радиационных заморозков и туманов, при снего­таянии и пр.

Эффективное излучение сильно зависит от содержания водяного пара в атмосфере и наличия облачности. О тесной связи между В* и давлением водяного пара е вблизи поверхности Земли свидетельст­вуют, например, данные наблюдений в С.-Петербурге:

Как видим, с увеличением е эффективное излучение В* уменьшает­ся. Объясняется это тем, что увеличивается встречное излучение ат­мосферы В_А.

7.4. Влияние облачности на встречное и эффективное излучение

Особенно большое влияние на встречное излучение атмосферы и эффективное излучение земной поверхности оказывает облачность. С увеличением количества и вертикальной протяженности облаков возрастает встречное излучение атмосферы и уменьшается эффек­тивное излучение.

По данным наблюдений в Одессе, эффективное излучение В* за­висит от формы облаков следующим образом

Кроме того, эффективное излучение существенно зависит от ко­личества облаков п:

Теоретический учет влияния облачности на эффективное излуче­ние представляет большие трудности. Однако можно воспользовать­ся приближенными соотношениями. Облако толщиной в несколько сотен метров практически можно рассматривать как черное тело: оно поглощает всю падающую на него инфракрасную радиацию. Лишь вблизи нижней и верхней границ наблюдаются слои, которые по своим свойствам излучения и поглощения отличаются от абсо­лютно черного тела (в них радиация поглощается частично), но тол­щина этих слоев составляет для облаков нижнего и среднего ярусов несколько десятков метров. Если вертикальная протяженность об­лака превышает эти значения, то в первом приближении облако в целом можно отнести к черному телу.

.