- •Основы учения об атмосфере. 4 Радиационный баланс Земли и атмосферы
- •Из билетов
- •Из физики
- •Любое тело, температура которого больше абсолютного нуля, излучает тепло
- •Общее количество излучаемой энергии зависит только от температуры тела (закон Стефана-Больцмана)
- •Излучение и поглощение связаны– закон Кирхгофа
- •Плотные излучающие вещества (твердые, жидкие) имеют сплошной спектр
- •Твердые тела и жидкости излучают и поглощают все длины волн (сплошной спектр),
- •Неплотные горячие газы имеют
- •Неплотные холодные газы имеют линейчатый спектр поглощения
- •Спектр поглощения и излучения атома водорода
- •Два механизма поглощения
- •Н20 - пример квантованного изменения
- •Полосы поглощения молекул, состоящих из нескольких атомов растянуты за счет
- •Почему при поглощении квантов излучения происходит нагрев? Ответ – микроволновка!
- •А вот это уже метеорология
- •Атмосфера почти не поглощает видимый солнечный свет.
- •Земля излучает немного меньше, чем черное тело.
- •Это значит, что Солнце нагревает Землю видимым излучением, а Земля излучает в
- •Тепловое излучение атмосферой поглощается и переизлучается
- •Нужно помнить состав атмосферных газов, поглощающих инфракрасную радиацию Земли
- •Справка: что такое фреоны?
- •Так изображается селективное поглощение излучения газами в атмосфере.
- •Излучение Земли идет в инфракрасном диапазоне
- •Главный поглотитель теплового излучения– водяной пар
- •Вторичные поглотители ( делим 5%, оставшихся после поглощения H20).
- •Вклад человечества в изменение состава поглотителей - ничтожен
- •Механизм положительной обратной связи
- •К механизму обратной связи
- •Потеплен- ская страшилка
- •Вернемся к тепловому излучению атмосферы!
- •Солнечная радиация слабо поглощается атмосферой
- •Врезультате наличия поглотителей создается такая картина распределения излучения в
- •Парниковый эффект: вследствие поглощения атмосферой в космос уходит меньше радиации от
- •Еще раз для ясности!
- •Лучистое равновесие – это динамическое равновесие потоков радиации с разными длинами волн
- •Смысл понятия радиационный баланс
- •Парниковый эффект –
- •Напомню, как получается солнечная постоянная?
- •Принцип лучистого равновесия:
- •Формирование равновесной температуры Земли с учетом поглощения плоскостью
- •Равновесная температура с учетом отражения
- •Запомнить!
- •Простейшая схема переноса ДВ радиации в атмосфере
- •Алгебра определения равновесных радиационных температур атмосферы
- •За счет многослойного переизлучения атмосфера отдает
- •Правильно понимай суть атмосферного эффекта,
- •Радиационный баланс по данным наблюдений
- •Составляющие радиационного баланса подстилающей поверхности
- •Как альбедо влияет на радиационный баланс
- •Для измерения радиационного баланса служит актинометрический прибор,
- •Суммарная радиация
- •Радиационный баланс
- •Эффективное излучение
- •Годовой ход составляющих радиационного баланса
- •Ответь себе на вопросы:
- •Суточный ход составляющих радиационного баланс подстилающей поверхности при безоблачном небе
- •Радиационный баланс Земли в целом равен нулю, но для
- •Радиационный баланс Земли
- •Финал: Горька судьба
Тепловое излучение атмосферой поглощается и переизлучается
Длины волн инфракрасного излучения велики по сравнению с размерами молекул атмосферных газов. Поэтому рассеяния или отражения их не происходит
Атмосферные газы только поглощают падающую на них радиацию, их молекулы возбуждаются и излучают свое тепловое излучение
Нужно помнить состав атмосферных газов, поглощающих инфракрасную радиацию Земли
• Водяной пар
• Углекислый газ
• Озон
• Метан
• Окись азота
• Фреоны
Справка: что такое фреоны?
•Фреооны — получают главным образом метана и этана и используют как хладагенты в холодильных машинах (например, в кондиционерах. Известно более 40 разновидностей.
•Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, взрывобезопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген который в годы первой мировой войны использовался как
боевое отравляющее вещество. Устойчивы к действию кислот и щелочей.
•Попадая после использования в атмосферу, они разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.
Высвободившиеся компоненты активно взаимодействуют с озоном в так называемом галогеновом цикле распада атмосферного озона
•Фреоны как поглотители излучения в 1300—8500 раз сильнее,чем углекислого газа.
Так изображается селективное поглощение излучения газами в атмосфере.
Обратите внимание, что азот и кислород не поглощают излучение Зе
Излучение Земли идет в инфракрасном диапазоне
атмосферы.
Спектр излучения земной поверхности по данным спутников (после прохождения атмосферы). Видны полосы поглощения
Главный поглотитель теплового излучения– водяной пар
• Обеспечивает 95% поглощения
• На 99.999% имеет природное происхождение
• Почти не чувствителен к деятельности человека
Вторичные поглотители ( делим 5%, оставшихся после поглощения H20).
Место углекислого газа
• Вклад СО2- 72% (от 5% на все вторичные поглотители)
• Из этих 72% только 2.3% определяются деятельностью человека
Вклад человечества в изменение состава поглотителей - ничтожен
НО!
Чего
боятся
ученые?
Механизм положительной обратной связи
•Концентрация Н20 возрастает с ростом температуры (детали в лекции про Н20)
•Малый вклад человека приводит к росту концентрации малых поглотителей в атмосфере
•Это повышает температуру атмосферы (немного)
•При этом растет содержание Н20
•Это существенно увеличивает температуру атмосферы