7.5. Суточный и годовой ход эффективного излучения

Эффективное излучение и его составляющие имеют достаточно хорошо выраженный суточный и годовой ход. Наиболее выражен суточный ход излучения земной поверхности В_о Поток B₀ близок к излучению абсолютно черного тела при температуре земной по­верхности, поэтому с увеличением температуры (в суточном или го­довом ходе) возрастает и B₀ , а вместе с этим и поток эффективного излучения В* , поскольку δВ_А в формуле для В* изменяется в тече­ние суток и года в значительно меньшей степени, чем B₀ .

Большое влияние на эффективное излучение оказывает облач­ность. В табл. 7.6 приведены данные по годовому ходу эффективно­го излучения для трех пунктов при безоблачном и облачном небе. Наибольшие значения эффективного излучения при безоблачном небе наблюдаются, как правило, в летние месяцы, когда температу­ра земной поверхности достигает максимума. Однако простой годо­вой ход эффективного излучения (с одним максимумом и одним ми­нимумом) не наблюдается, что объясняется влиянием распределе­ния температуры и влажности воздуха по высоте на излучение ат­мосферы.

Таблица 7.6. Годовой ход эффективного излучения (Вт/м²)

Эффективное излучение и амплитуда его суточного и годового хода при наличии облачности уменьшаются. Общая тенденция к увеличению эффективного излучения в летние месяцы по сравне­нию с зимними наблюдается и при наличии облачности, однако го­довой ход эффективного излучения при наличии облаков, как пра­вило, значительно сложнее, чем при их отсутствии.

Глава 8

Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы

Приток тепла в виде лучистой энергии является важнейшей со­ставной частью общего притока тепла, под влиянием которого изме­няется термический режим атмосферы и земной поверхности. Ба­лансом лучистой энергии, или радиационным балансом тела назы­вается разность между поглощенной им радиацией и собственным излучением. Наиболее полно к настоящему времени исследован ра­диационный баланс земной поверхности, атмосферы в целом и сис­темы земная поверхность—атмосфера (т. е. Земли как планеты). Сведения о балансе отдельных слоев атмосферы (тропосферы, стра­тосферы, пограничного слоя и др.) еще нельзя признать сколько-ни­будь полными.

8.1. Радиационный баланс земной поверхности

Приходная часть радиационного баланса R земной поверхности состоит из поглощенных частей прямой солнечной (1 - г)I и рассе­янной (1 — r)i радиации, а также части излучения атмосферы δВ_A. Расходной частью R является лишь излучение земной поверхности В_0. Таким образом,

Или

Где r – альбедо, В* - эффективное излучение земной поверхности.

Радиационный баланс земной поверхности оказывает существенное влияние на распределение температуры в почве и приземном слое атмосферы, а также на процессы испарения и снеготаяния, образование туманов и заморозков, изменение свойств воздушных масс (их трансформацию).

Радиационный баланс изменяется в зависимости от широты, времени года и суток, погодных условий и т. д. Расчет баланса про­изводят за различные промежутки времени (минуту, сутки, месяц, сезон, год и т. д.), он может быть как положительным, так и отрица­тельным.

Суточный ход радиационного баланса, его коротковолновой (R_к = (1 - r)(I΄ + i)) и длинноволновой (В* ) составляющих по данным наблюдений в полупустыне приведен на рис. 8.1.

Рис. 8.1. Суточный ход радиационного баланса R и его коротко­волновой R_K = (1 - г)(/' + i) и длинноволновой В * составляющих (юг Казахстана, июль 1952 г.) Стрелки — моменты восхода и захода Солнца.

Переход радиационного баланса через нуль (R = 0), от отрица­тельных значений к положительным и обратно, происходит, по дан­ным наблюдений, при высоте Солнца 10—15°. В течение ночи радиа­ционный баланс при отсутствии или постоянном количестве облач­ности сохраняется практически постоянным.

Кроме высоты Солнца и альбедо, на радиационный баланс и его изменение наиболее сильное влияние оказывает облачность. В днев­ное время при положительном радиационном балансе появление об­лачности ведет к уменьшению суммарной радиации и эффективного излучения. Однако, поскольку уменьшение суммарной радиации значительно больше, чем уменьшение эффективного излучения, то радиационный баланс при появлении облачности уменьшается. При отрицательном радиационном балансе (ночью и зимой) появление облачности сопровождается уменьшением эффективного излу­чения, а вместе с этим и абсолютного значения радиационного ба­ланса.