Расчетная часть Задание 1

1. Рассчитать по данным актинометрических наблюдений интенсивность инсоляции, суммарную радиацию, интенсивность ФАР, радиационный баланс земной поверхности, поглощательную способность поверхности, количество тепла, получаемое водной поверхностью. Исходные данные взять согласно ва­рианту, вычисления проводить с точностью до сотых.

2. Написать вывод, где указать: 1) будет ли земная поверхность нагреваться или охлаждаться при данном радиационном балансе? 2) какой тип распределения температуры в почве будет иметь место (тип инсоляции или тип излучения)? 3) будет ли проходить процесс фотосинтеза при данной интенсивности ФАР?

S=0,87кВт/м², h₀=47⁰, D=0,13 кВт/м², Еэф=0,09 кВт/м², поверхность – трава зеленая.

Решение:

Приход прямой радиации на земную поверхность зависит от угла паде­ния солнечных лучей. Поток прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность (S') или интенсивность инсоляции вычисляется по формуле:

=0,87*sin47=0,87* 0,7313 =0,64 кВт/м².

Суммарная радиация (Q), поступающая в естественных условиях на гори­зонтальную поверхность, рассчитывается по формуле:

Q = S'+D,

где S'— прямая солнечная радиация, приходящая на горизонтальную по­верхность, Вт/м ;

D— рассеянная солнечная радиация, Вт/м ;

Q = S'+D=0,64+0,13=0,77 кВт/м².

Для расчёта фотосинтетически активной радиации (ФАР) используют формулу Росса и Тооминга:

Qфap=0,43 S' + 0,57D=0,43*0,64+0,57*0,13=0,35.

Альбедо (А) данной подстилающей поверхности или отражательная спо­собность определяется выражением

A = (R_K/Q)*100%.

Альбедо зеленой травы А=26.

Зная альбедо поверхности, отражённую радиацию (R_K) рассчитывают по формуле:

Rк = А*Q / 100 %=26*0,77/100=0,2 кВт/м².

Часть суммарной радиации поглощённая земной поверхностью, называется поглощённой солнечной радиацией (В_к). Поглощательная способность поверхно­сти или количество тепла, получаемое поверхностью, вычисляется по формуле:

В_к = Q-R_к=0,77-0,2=0,57 кВт/м².

Уравнение радиационного баланса (В) имеет следующий вид:

B = Q-R_K - Е_ЭФ,

где Q — суммарная солнечная радиация, Вт/м²;

R_K — отраженная солнечная радиация, Вт/м²;

В=0,77-0,2-0,09=0,48 кВт/м².

Выводы:

1. Так как радиационный баланс положительный, то деятельный слой земли нагре­вается (день, лето), поверхность почвы теплее нижележащих слоев, поток тепла направлен от поверхности в глубь почвы.

2. Такой тип распределения температуры в почве называют типом инсоляции.

3. Процесс фотосинтеза происходит при интенсивности ФАР, превышаю­щей компенсационную точку, то есть при ФАР выше 0,020 – 0,035 кВт/м². При уве­личении интенсивности ФАР от компенсационной точки до 0,210 – 0,280 кВт/м², продуктивность фотосинтеза возрастает, при дальнейшем увеличении - фотосинтез не возрастает.

В нашем случае Q_фap=0,35, т.е. процесс фотосинтеза происходит.

Задание 2

1. По данным таблицы 5 согласно варианту, построить кривую стратифи­кацию при следующем распределении температуры воздуха с высотой: до 500 м - 1,2, от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, от 1000 до 1500 м - -0,5 (табл.5), от 1500 м до 2000 м – 0,6.

2. Указать, в каком слое наблюдается инверсия.

Решение:

Вертикальным градиентом температуры воздуха (ВГТ) называется её из­менение на каждые 100 метров высоты. ВГТ выражается формулой:

ВГТ=.

где - разность температур воздуха на нижнем и верхнем уровнях, °С; - разность высот, м.

Зная вертикальный градиент температуры, легко определить температуру на любом уровне, если известна температура на нижнем уровне.

Графическое изображение распределения температуры с высотой называют кривой стратификации. При построении кривой стратификации в масшта­бе по вертикальной оси откладывают высоту (z, м), а по горизонтальной – температуру (t⁰C). Точки, соответствующие значениям температуры на разных высотах, соединяют отрезками прямой и получают ломаную линию, характеризующую распределение температуры с высотой.

Так как от 500 до 1000 м - слой изотермии при температуре t=13, то и .

Если z_н=0, то .