Л.Т. Матвеев - Курс общей метеорологии. Физика атмосферы (1115251), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Из табл. 8.4 следует, что облачность всегда вызывает уменьшение Радиапиопиый баланс земной поверхности и атмосоеры П Радиаииоииый режим атмосФеры 202 Таблица 8.4. Суточный ход радиационного баланса и различные сезоны года (квт/мт) Пасмурно Ясно Време, зима осень весна зима осень абсолютной величины радиационного баланса. При заданных вы- соте Солнца (40') и альбедо зависимость /7 от количества облач- ности а иллюстрируют следующие данные; и баллы .
/7 кВт/мт 3 4 5 6 7 8 0,32 0,31 0,30 0,29 0,28 0,26 Увеличение облачности от 3 до 8 баллов вызывает уменьшение В примерно на 20 %. 2 Радиационный баланс атмосферы и системы земная поверхность — атмосфера Приходную часть радиационного баланса атмосферы /7„составляют поглощенное атмосферой излучение земной поверхности (7 и поглощенная ею прямая и рассеянная солнечная радиация 1,) . Теряет тепло атмосфера за счет излучения в направлении к земной поверхности (бВл) и в мировое пространство (В ).
Формулу для радиационного баланса атмосферы можно, таким образом, записать в виде /7л = К~+ Яп — ОВл — В,., Если через Р обозначить функцию пропускания атмосферы для длинноволиовой радиации, то сз'„= (1 — Р) В„ где Во — излучение земной поверхности. Но разность Во в бВл = =В' есть эффективное излучение земной поверхности, а сумма РВо+В =с/ †уходящ в мировое пространство излучение земной поверхности и атмосферы (из потока Во часть (1 — Р)Во поглощается атмосферой, а часть РВо проходит через нее). С учетом 0 4 8 !2 !6 20 — О, 042 — 0,016 0,3!2 0,445 0,277 — 0,035 — О, 047 — О, 047 О, 054 О,!49 0,016 — О, 054 — 0,049 — О, 044 — О, 051 — О, 021 — О, 047 — О, 044 — О, 051 — О, ОЗЗ 0,149 0,32! 0,168 — О, 035 — О, 016 — 0,002 О, 091 0,1 68 0,107 — О, 005 — 0,009 — 0,012 0,016 0,058 0,021 — О, 140 — О, 009 — 0,007 — О, 002 О, 007 О, 000 — 0,005 — 0,007 — 0,005 0,051 0,110 0,%8 — 0,005 указанного формула для радиационного баланса принимает вид /74=В*+а — /7 .
Расчет по этой формуле показал, что радиационный баланс атмосферы на всех широтах в среднем за год отрицателен. Изменение род с широтой характеризуется следующими данными (северное полушарие): <8о........ 0 †10 — 20 йл Вт/ыт ... . †1 — 1!О 20 — 30 30 — 40 40 — 50 50 — 60 60 — 70 — 109 — 92 — 80 — 80 — 93 Формулу для Й. можно записать также в виде В,=/о(1 — г,) — и, т где /,— поток прямой солнечной радиации (на горизонтальную поверхность) на верхней границе атмосферы (инсоляция), г,— альбедо Земли как планеты. Оценим прежде всего среднюю по всему земному шару инсоляцию /', на верхней границе атмосферы.
На Землю за единицу времени поступает количество солнечной энергии, равное произведению солнечной постоянной /*, на площадь поперечного сечения Земли и/7з, т. е. а/7з/'„' (Р— средний радиус Земли). Эта энергия под влиянием вращения Земли распределяется по всей поверхности земного шара, равной 4пйз. Таким образом, среднее значение потока солнечной радиации на горизонтальную поверхность Земли (инсоляция) без учета ослабления ее атмосферой составляет 4 1., = — ж 0,343 кВт/м . Радиационный баланс системы земная поверхность — атмосфера может быть как положительным, так и отрицательным.
В годовом ходе баланс В, в умеренных широтах больше нуля в течение летних месяцев и отрицателен остальное время года. В экваториальной области (от 10 — 15' с. ш. до 10 — 15' ю. ш.) баланс Большой интерес представляет изучение радиационного баланса системы земная поверхность — атмосфера (или Земли как планеты), под которым имеют в виду баланс лучистой энергии в вертикальном столбе, включающем деятельный слой почвы (илн воды) и всю атмосферу. Приходная часть этого баланса состоит из поглощенной земной поверхностью и атмосферой прямой и рассеянной солнечной радиации, расходную часть составляет уходящее излучение (/: В, = (/ + 1) (1 — г) + ߄— с/ радиациоиныя баааис земной иоксркности и атыосфсры 205 8 Таблица 8.5 Радиационный ремни атмосферы 204 Осредненные зв год н по шнротмым зонам значения вльбедо (г,), радиационного баланса ()т.) системы земная поверхность земля — атмосфера н его составляющих (Вт/мз) Широта Е' г Г (! — т) 0, к8м/мт 0,8 Рис.
8.2. Средний за год рвднационный баланс системы земная поверхность — атмосфера по измерениям с ИСЗ в 1962 — 1970 гг. -0,4 -0,8 90ою.щ 50 50 Северное полушарие Южное полушарие Земля в целом — 1,4 240, 8 242,2 7,0 28,0 ' 240,8 247,8 П кВгрят~ 241,5 241,5 28,4 В среднем за год радиационный баланс системы Лз положителен в зоне от экватора до широты около 35' в северном полушарии и около 40 в южном (рис.
8.2). В этой зоне значения )т. над океаном систематически больше, чем над сушей, Рис. 8.3 показывает, что это различие обусловлено влиянием альбедо, которое в тропической зоне над океаном меньше, чем над сушей (сказывается влияние преобладающей большой высоты Солнца в этом зоне, прн которой альбедо водной поверхности мало). Уходяшее излучение сравнительно слабо зависит от широты и практически одинаковое над океаном и сушей во всех широтных зонах.
Вне тропической зоны и субтропиков радиационный баланс системы в среднем за год отрицателен, при этом в Арктике абсолютное значение )с. на 1Π— 15 Вт/мз больше, чем в Антарктике. Объяснить это различие можно влиянием высоты излучающей поверхности: при большей высоте (Антарктика) уменьшается излучение земной поверхности, а вместе с этим н уходящее излучение. Данные табл. 8.5 (построенной по более полным данным) несколько отличаются от данных рис.
8.2 и 8.3. Однако различие между ними не выходит, как правило, за погрешности определения 0,2 50 Рис. 8.3. Средние зв год земельные значения уходящего излучения (/ и альбедо Земли г. по измерениям с ИСЗ в 1962— !970 гг. 0,1 о0 1- ~з ь+з-ь ° з 20 à — океаны; т — материки. )с.
положителен в течение всего года. В среднем за год баланс г(. больше нуля в области от экватора до 35 — 40' (в обоих полушариях), В зонах от широт 35 — 40' до полюсов радиационный баланс Й. в среднем за год отрицателен. т — оксаны. т — материки, 3— зоизаьныс значения 0 50 50 90'сис Основной вклад в приходную часть )с, вносит поглощение солнечной радиации земной поверхностью. Отражение коротковолновой радиации происходит главным образом от облаков, затем от атмосферы и земной поверхности. Ю.ш.90" 90 ЗО О 90 00 90' сщ В последние два десятилетия обширный материал наблюдений за составляющими радиационного баланса получен с помощью метеорологических искусственных спутников Земли (МИСЗ). На рис. 8.2 и 8.3 и в табл, 8.5 приведены сведения о радиационном балансе тс. системы земная поверхность — атмосфера, альбедо Земли г„об уходящем излучении Земли (7, поглощенной 1;(!— — г.) и отраженной 1;г, системой солнечной радиации, полученные по данным измерений с американских МИСЗ за 1962 — 1971 гг.
90 — 80 с. 80 — 70 70 — 60 60 — 50 50 — 40 40 — 30 30 — 20 20 — !0 !Π— 0 0 — 10 ю. 10 — 20 20 — 30 30 — 40 40 — 50 50 — 60 60 — 70 70 — 80 80 — 90 58,9 54,4 45,2 40,7 35,7 30,9 27,2 24,8 25,4 24,1 23,6 25,1 29,6 35,8 42,6 51,3 60,2 61,7 ?1,5 84,6 11?,0 !о4,5 197,4 240,3 276,7 302,6 308,9 314,3 307,4 284,7 244,8 197,1 149,5 104,0 73,8 66,6 174.7 178,2 189,1 201,2 218,3 239,6 258,5 257,1 250,0 258,2 266,7 262,7 244,4 224,4 206,9 189„6 163,3 154,3 — 103,2 — 93,6 — 72,1 — 46,7 — 20,9 0,7 18,2 45,5 58,9 56,1 40,7 22,0 0,4 — 27,3 — 57,4 — 85,6 — 89,5 — 87,7 102,4 100,9 96,5 106,0 109,6 107,4 103,4 99,8 105,2 99,8 95,0 95,4 !02,9 109,9 1!1,0 169,6 !!1,7 107,3 207 206 Радиационный ремню втмосферы П рвднлцнонный баланс земной воверхнестн н втмесферм яз кВлз/мт О,Ю 0,05 Рнс.
84. Мернднонвльные профили Я. в различные сезоны года. 0,05 ОДО у 065 пш.90 60 ЗО 0 ВО 6090с.ш. ! — декабрь — феврвль; У вЂ” март— мвй; 3 — нюнь — август; 4 — сен. тябрь — ноябрь. даются в том и другом полушариях при переходе от лета к осени и от зимы к весне. Летом радиационный баланс положителен (Вз ) О) практически на всех широтах, осенью же В, больше нуля только до широты около 23', а над остальной частью полушария баланс В. отрицателен.
Зимой положительные значения В„сохраняются до широты около 15', в то время как весной область с /1з ) 0 распространяется в обоих полушариях до широты около 55'. Летом значения )тз. на соответствующих широтах в южном полушарии несколько больше, чем в северном, особенно максимальные значения, наблюдаемые на широтах 20 — 23'. Рассмотрим результирующий приток радиации к атмосфере за счет длинноволнового излучения. Этот приток е, ко всему вертикальному столбу равен разности между эффективным излучением земной поверхности В* и уходящим излучением Земли (/еи е,= =В" — 1/ . Приток е, отрицателен, т.
е. атмосфера в целом за счет длинноволнового излучения охлаждается. К. Я. Кондратьевым, В. Суоми и др. установлены статистические связи между е„ и (/ . Оказалось, что коэффициенты корреляции г между в, н (/ достаточно высоки (по модулю), если связь устанавливается для искомых величин, которые для г, составляют около ~5 т)з, а для среднегодовых значений В, не больше 10 Вт/м'. Хотя осредненные по полушариям значения определяются с меньшей погрешностью, однако не следует акцентировать внимание на различиях г„ (/ и /7е в северном и южном полушариях.
Осредненное по всей Земле уходяшее излучение (241,5 Вт/м') соответствует эффективной радиационной температуре 255 К. Радиационный баланс системы /с„ (так же, как величины г„ /,'(1 — «,) и (/ ) в каждой широтной зоне имеет хорошо выраженный годовой ход. С увеличением широты, согласно рис. 8.4, резко возрастает амплитуда годового хода /сз. Наиболее резкие изменения В, наблю- б) в случае ясной погоды е,= — 1,44(/ + 0,199, г= — 0,92 (для лета), е,= — 1,43(/ +0,143, г= — 0,89 (для зимы). Особенно тесная связь между ев и (/ отмечается при сплошной низкой облачности (Ь)з, СЬ), когда эффективное излучение близко к нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
