radiație totală și echilibru radiații

Este cunoscut faptul că razele solare care intră în atmosfera Pământului, suferi modificări substanțiale, ceea ce duce la reducerea radiațiilor. În această parte a radiației solare este absorbită și împrăștiate prin atmosferă și nori, o parte este reflectată departe. În plus, radiația solară care a trecut prin atmosferă, parțial reflectată și cea mai mare parte suprafața pământului.

Dintr-un total de 100% din energia solară care se încadrează la limita superioară a atmosferei Pământului (constanta solara), 50% ajunge la suprafața pământului. Dintre acestea, 7% reflectă imediat. 43% rămasă constantă solară, a ajuns la suprafața pământului, ea absorbită și transformată în căldură. 15%, ca valurile de căldură sunt emise în atmosferă și se încălzește. Restul de 28% este echilibrul suprafață căldura Pământului (fără aer); 23% sunt cheltuite pentru evaporarea fizică, transpirației, fotosinteză, iar 5% este de transfer termic turbulent între suprafață și atmosferă.

Radiația solară intră suprafața pământului sub formă de radiații directe și împrăștiate.

Echilibrul de radiație al suprafeței active pe care se produce fluxul de conversie a energiei solare, sau echilibrul unitate geosistem radiație se calculează cu formula:

R = (I + S) (1 - A) - Eef. unde

R - echilibru radiație, I - radiația directă, S - radiația împrăștiată, A - albedo £ eff - eficiente de radiație de undă lungă. Radiația directă și împrăștiată (I + S) pentru a forma o radiație totală (Q). Prin urmare, balanța de radiație poate fi scrisă ca: R = Q (1 - A) - Eef.

Dificultatea principală pentru determinarea componentelor de echilibru radiații nr. Hidrometeorologice acumulat nenumărate observații semnificative de radiații solare concentrate în manuale asupra climei. Cu toate acestea, datele obținute pentru actinometric suprafață standard, (pajiști sub păduri extinse și zonele de stepă). La spitale physicogeographical pentru determinarea componentelor de echilibru de radiații în mod obișnuit echipamente speciale utilizate.

În funcție de raportul dintre componente primire consumabil (structura) valoarea de bilanț radiații echilibru este pozitiv în cazul în care suprafața absoarbe mai mult de radiatii trimite (flux direcționat către suprafața peisajului) și negativ în cazul în care suprafața absoarbe radiația mai mică decât trimite (fluxul este direcționat de la suprafață peisaj în atmosferă

Luați în considerare componentele de echilibru radiații.

radiație totală este o parte a balanței de radiații de intrare. Cantitatea totală de radiații vine la suprafață depinde de unghiul de incidență a luminii solare și durata de iluminare, precum și starea atmosferei - nebulozitate și nor caracter, umiditate, praf, etc. Acest fapt este bine susținută de distribuția radiației totale pe suprafața pământului. Valorile anuale totale de radiații variază de la 55-60 ° C kcal / cm2 la cantități mai mari de 220 kcal expunere la soare / cm2. La latitudini tropicale, radiația totală atinge valoarea sa maximă, care se încadrează în zona de înaltă presiune a emisferelor de nord și de sud. Cele mai mari valori ale radiațiilor totale apar în tropicale și deșert intra explicat în primul rând abundență radiații directe la umiditate scăzută și nebulozitate.

În același timp, în musonice latitudini tropicale și latitudini ecuatoriale din cauza valorilor totale de radiații de umiditate ridicată și nebulozitatea sunt în scădere. Deci, pe coasta Golfului Guineei, este de 100 ani kcal / cm2. La latitudini mari verii cantitatea totală de radiație crește de la polul roții polare, care este asociat cu condițiile de lumină și umiditate atmosferică. efect de latitudine de iarnă duce la diferențe semnificative în fluxul radiației totale, în special în latitudinile medii și înalte. Aproape toate zonele latitudinale aflux de radiații solare pe teren din cauza norului de acoperire la 15-30% mai mult decât peste ocean (cu excepția zonei priekvatorilnye, aici terenul devine 9-10% mai mult decât apele oceanelor, care este asociat cu diferite de zi cu zi muta nor: zi innorata peste ocean mai puțin asupra terenurilor pe timp de noapte - dimpotrivă). În general, pentru întreaga suprafață de teren a Pământului primește radiații 8-9% mai mult decât solară apele oceanelor.

Împreună cu diferențe în cantitățile de radiații solare de intrare între zonele mari, există, de asemenea, diferențe în ceea ce indicele de acest lucru și între complexele naturale mici (părți morfologice peisaj). Aceste diferențe sunt legate, în primul rând, situația în elementele de relief și relativ rezervoare. Suprafețele orizontale și pante orientate în mod diferit în raport cu soare și având o pantă variabilă, pentru că unghiurile nesimilaritate de incidență a luminii solare și a timpului de iluminare directă a luminii produse diferite cantități de radiații totale. La elementele de relief reduse și a zonelor de coastă, datorită umidității crește, radiația totală mai intră decât în ​​zonele uscate.

Au fost observate Diferențele cele mai izbitoare între pante orientate în mod diferit, mai ales în numărul de radiații solare directe primite, ponderea care, în zilele senine clare poate fi 80-90% din radiația totală. De exemplu, în latitudini subtropicale și temperate din valoarea anuală a expunerii la radiații directe a pantele de nord și de sud diferă cu mai mult de două ori. Același număr de radiații directe intră pantele blânde ale nord și sud, respectiv, situat la 65 și 52, 62 și 48, 54 și 400s.sh. Situația din expunerile în diferite moduri de relief, deoarece înlătură aceste secțiuni una față de cealaltă la o distanță de 1500 de km de-a lungul meridianului. Pe pante abrupte astfel de comparații arată contraste chiar mai mari: pantele de nord primesc mult radiații directe ca la sud, separat de ele la latitudinea 40-450. Acest lucru înseamnă că elefant rece la București latitudine (60 paralele) la primirea radiației directe este fața nordică paralelele 15, adică iar pe cealaltă pantei pentru aproximativ 130 ani kcal / cm2 (Shcherbakov, 1974). Aproape aceeași cantitate de radiații solare directe primite în cursul anului pe pantele de nord abrupte la tropice și de sud - în zona Cercului Arctic. Deși radiații împrăștiate pe toate pantele vine mai uniform, diferențele încă din cauza aflux inegale de radiații directe, afectează în mod semnificativ valoarea radiației totale. Conform numărului de radiații totale pante orientate în mod diferit variază foarte mult (Shcherbakov, 1974).

distribuția neuniformă a radiației solare în intervalul de geosisteme se datorează în primul rând la o varietate de forme de relief. Potrivit lui Anton Drozdov, diferențele relative sosirea radiației solare între pante și suprafața orizontală 560 N (Spital Kurskiy) variază în limite largi: expunere sudică pante cu înclinație 200 a produs 20-50% din radiația solară este mai mare decât suprafața orizontală, iar pantele de nord - în măsura mult mai mică.

radiația efectivă este compusă din două fluxuri reciproc antitetice - longwave radiația suprafața Pământului (sau complex natural) și longwave atmosferă counterradiation. radiație efectivă se calculează cu formula:

£ = Es EFF - Ed. unde

Es - radiație termică a suprafeței pământului (sau intrinsecă complex peisaj radiații), Ea - radiație termică a atmosferei la suprafața activă (sau o contra-radiație).

radiația efectivă este determinată prin două metode. Direct de pyrgeometer și prin calcule folosind date meteorologice. radiația efectivă sub cerul fără nori poate fi determinată de legea lui Ștefan - Boltzmann.

ΔσT4 E0 = (0,254 - 0,0066e) în care

E0 - radiații eficiente, cu un cer fără nori, δ - coeficientul ce caracterizează proprietățile de contrast care studiază suprafețele de proprietăți ale corpului negru. Potrivit M.I.Budyko (1971), δ coeficient variază puțin în diferitele condiții naturale și pot fi luate ca 0,95; σ - este constanta lui Stefan - Boltzmann egal 5,67h10-5 erg / cm2 x cu x grad4 sau 8,14h10-11 cal / cm2 x min x grad4; T - temperatura absolută (în K), e - umiditatea absolută a aerului, în mmHg.

Contabilizarea efectelor de înălțime nor și abundență prin următoarea formulă:

E = E0 (1 - cn). unde

E - radiația efectivă în condiții reale, în vederea nebulozitate, n - nebulozitate în fracțiuni de 1; c - raportul înălțimii () de aplicare a straturilor nori. M.I.Budyko. bazat pe activitatea N.A.Efimovoy (1961), recomandă următoarele valori: legarea = 0,15-0,20; ss = 0,50-0,60; CH = 0,70-0,80. Aici, comunicare, ss, CH - valori ale coeficienților pentru nivelurile nor de sus, de mijloc și de jos.

În cazul în care temperatura aerului este substanțial diferită de temperatura de suprafață activă N.A.Efimova (1961), formula propusă pentru calcularea efectivă radiație, această diferență ia în considerare:

E = E0 (1 - cn) + 4δσT3 (To -T) unde

Apoi - temperatura suprafeței active, în K.

Această metodă se aplică în observatoare geofizice principalele variabile pentru calcularea efectivă radiație pentru 1850 de puncte (1600 dintre ele pe continente si 250 - in oceane) glob.

Cantitatea de radiație efectivă depinde de temperatura și umiditatea, interconectate - cu creșterea temperaturii crește umiditatea absolută. Dar creșterea temperaturii și umidității nu provoacă modificări în magnitudinea radiațiilor eficiente ca influență a temperaturii și umidității această valoare cu direcții opuse corespunzătoare. Prin urmare, este eficient radiația schimbări relativ mici în spațiu. Cea mai mare valoare anuală a sumei radiației efective limitate la zonele deșertice tropicale, în cazul în care acesta ajunge la 80-90 kcal / cm2; kontinetalnyh în zone este mai mare decât într-un climat umed. De exemplu, în deserturile Asiei Centrale radiația efectivă atinge o medie de 60-70 kcal / cm2, și marine și musonice umede cu climat temperat este redus la 30-35 kcal / cm2.

Diferențele în amploarea radiației efective între zone mici datorită legilor dat, iar această valoare variază în funcție de zonele umede de coastă nisinei pante anumite expuneri, plasturi uscate, etc. În plus, radiația efectivă depinde de capacitatea de căldură peisajul de bază lithogenic - cu atât mai mare este, cu atât mai puțin de încălzire și impactul asupra radiațiilor.

Cea mai importantă caracteristică a geofizic suprafață activă distinge unul de la un alt teren, este de reflexie sau Albedoul său. A = D / Q, unde D - radiația reflectată unde scurte, Q - radiația totală.

Raportul dintre radiația reflectată de pământ ca un întreg (nori și suprafața Pământului), la radiația primită la limita exterioară a atmosferei este numită albedo planetar. Dimensiunea sa este estimată la 30-35%.

transformare climatică și neintenționată intențional este adesea asociată cu modificări în albedoul suprafeței active. Un exemplu de transformare intenționată poate acționa snezhnikov înnegrirea suprafață și praf de cărbune glacial sau alte substanțe cu valori scăzute albedo pentru a crește câștigul radiației absorbite și topirea ghețarilor și câmpuri de zăpadă. Acestea din urmă sunt sursele de alimentare ale râurilor de munte. Lucrările experimentale în această direcție au avut loc în munții din Asia Centrală, Institutul de Geografie al Academiei Române, și a dat rezultate pozitive.

În cazul în care activ își schimbă albedo de suprafață observate de conversie în micro - site-ul și climatului local. Puteți da un exemplu de transformare a climei globale prin schimbarea albedo. M.I.Budyko (1974) arată că, în cazul reducerii albedo a calotelor polare 62-30% din capacul de gheață din regiunea arctică Centrale va dispărea și va provoca încălzirea globală în timpul iernii arctice la 200C, iar vara - cu câteva grade.

Deoarece toate componentele echilibrului radiațiilor variabile geografic, atunci valoarea balanței de radiație a variabilității inerente a acestora. Diferențe mari în amploarea soldului radiații poate fi urmărită între suprafața apei și suprafața de teren. În tranziția de la mare să aterizeze contururile de echilibru radiații nu sunt unite, pentru că echilibrul de radiații de la mare este de 20-25% mai mult decât sushi în acest loc. În general, distribuția de echilibru radiații depinde de latitudinea. În același timp, valoarea medie anuală a soldului radiații este pozitiv pretutindeni, cu excepția suprafeței mari, a ghetarului. În valoare temperată și ridicată echilibru radiație latitudine creștere cu scădere latitudine, și în tropicale și ecuatoriali distribuția sa în toate condițiile de umidificare se determină ca nor și la umiditate scăzută valori ridicate ale radiației efective și plumb albedo la o reducere a soldului radiații. Același efect provoacă nori foarte mari. Cea mai mare valoare observată într-o combinație favorabilă de nori și zone de umiditate și tipică savană și păduri umezită periodic subecuatoriala.

În general, balanța de radiații ca eterogenă pentru suprafețe mai mici, ca și componentele sale. La fel cum sa menționat mai sus factori și proprietăți în principal geofizice peisaj de bază lithogenic și rezultat hidratarea vegetației și sunt cauza complexelor echilibru peisaj diferente de magnitudine de radiații. Un exemplu care arată diferența în magnitudinea echilibrului radiații între părți morfologice ale peisajului sunt rezultatele observațiilor asupra spital Kharanor. Aici, fiecare facies de pe suprafața solului are propriile sale cifre echilibru radiații. Aceste diferențe, în general, în vârstă și în cursul balanței de radiații în timp. echilibru radiație la nivelul iarba superior variază între facies în termen de 20-22%, acoperire cu vegetație și proprietăți geofizice peisajului bază lithogenic au contribuit la creșterea diferenței în magnitudinea echilibrului radiație între complexele naturale și pe suprafața solului, aceste diferențe cresc cu până la 120 -20-22 125, și anume de aproape sase ori.

Conform altor studii diferențele morfologice între părți ale peisajului asupra echilibrului radiații sunt limitele marcate. Cu toate acestea, aceste diferențe în dimensiune, astfel încât aceasta nu este inferior diferențele în balanța de radiații, care se desfășoară între teritorii mari, inclusiv între zonele naturale.

Aproximativ jumătate din radiația totală de radiație activă fotosintetică (PAR), care este principala fluxul de putere pentru vegetație, deoarece este utilizat pentru PAR importante procese fiziologice - fotosintezei. PAR se calculează cu formula

PAR = I + 0,40 0,62 S, unde I- radiația directă, S - împrăștiate radiații.

FAS vine la partea de suprafață a peisajului radiația totală este distribuită uniform ca nu numai în zonele mari, dar in cadrul complexelor naturale mici: plakor - 305 nisin - 251, nord pantă - 246, panta sudică - 323 kcal / cm2 ( Yu.L.Rauner și colab., 1972).

radiatii totala pe teren muntos. Este cunoscut, în general, că radiația totală crește cu înălțimea. În acest caz, modificările de radiații gradienții de la fiecare 100 m variază foarte mult, atât în ​​înălțime deasupra nivelului mării, și în funcție de anotimp.

Setarea curentă gradienții modificări de radiații este complicată, în primul rând, prin aceea că rețeaua de stații de actinometric în zone muntoase este rară, și, în al doilea rând, diferite rapoarte de radiații directe și împrăștiate cauzate de inegal nebulozitate în zonele montane și ca o consecință - radiații total diferit de și gradienți sale.

Potrivit N.N.Vygodskaya (1981), înălțimea de expunere la scară, expunerea și prăvăliș panta este evident din următoarele relații: a) gradienti verticală totală de radiație 100m interlatitudinal proporțională cu gradientii în schimbările de fus latitudine de 10; b) diferența de mică adâncime de radiație totală și pante abrupte interlatitudinal proporționale cu diferențele de intensitate pentru zonele cu lățime de 4 - 200; c) mezhekspozitsionnye extremă contrastează într-o mare creștere proporțională cu interlatitudinal în intervalul 20-320 la toate latitudinile pantelor nordice mai mici caracteristice radiației totale corespunzătoare celei a 11-250 latitudine nordică a zonei medii. Pantele sudice primesc radiatii la fel de mult suprafață orizontală situat la 2-60 în sudul regiunii latitudine mijlocie.

Aceste descoperiri au fost unice pentru anumite regiuni și pentru limita superioară a faciesurilor (biogeocoenose). De fapt, PTC cu vegetație bine dezvoltate au capacitatea de a neutraliza diferențele de expunere. Acest lucru este evident, de exemplu, în păduri de fag. Desi fagi care cresc pe pante de 20 - 300 sau mai mult, frunzele superioare ale copacului, care sunt principalele receptoare de radiație sunt dispuse orizontal, nu paralel cu panta.