Что такое эффективное излучение. Расчет эффективного излучения земной поверхности
Земная поверхность, поглощая солнечную энергию и нагреваясь, сама становится источником излучения тепла в атмосферу и мировое пространство. Согласно закону Стефана - Больцмана, чем выше температура участка поверхности, тем больше его излучение. В отличие от коротковолновой солнечной (прямой и рассеянной) и отраженной радиации, собственное излучение земной поверхности длинноволновое, тепловое (Е эф). Большая часть земного излучения задерживается атмосферой благодаря водяному пару, диоксиду углерода и отчасти озону. Поглощая его, а также некоторую часть солнечной радиации, атмосфера нагревается и сама излучает тепло. Атмосферное излучение тоже длинноволновое. Большая часть его направлена обратно к земной поверхности и носит название встречного излучения атмосферы (Е а). Оно является для земной поверхности дополнительным источником тепла к поглощаемой солнечной радиации. Разность между излучением земной поверхности и встречным излучением атмосферы называется эффективным излучением (Е эф). Оно показывает фактическую потерю тепла земной поверхностью.
Эффективное излучение зависит от ряда факторов, и прежде всего от температуры подстилающей поверхности: чем она выше, тем больше эффективное излучение. Поэтому оно значительнее днем, но перекрывается суммар-
ной солнечной радиацией. Ночью же, когда оно остается без компенсации, температура поверхности и воздуха понижается. На эффективное излучение существенно влияют влажность воздуха и облачность: в пасмурную погоду оно мало, в ясную - велико. Снижает его и растительность. Зависит излучение и от абсолютной высоты местности: в горах, где малая плотность воздуха, благодаря чему днем велика прямая солнечная радиация, а ночью незначительно встречное излучение, эффективное излучение весьма велико. Это приводит к большому суточному перепаду температур.
Наибольшего значения эффективное излучение достигает в области тропических пустынь, что обусловлено высокой температурой подстилающей поверхности, безоблачным небом и сухостью воздуха. Меньшие и примерно одинаковые величины потери тепла за счет эффективного излучения наблюдаются в экваториальных и умеренных широтах, самые наименьшие - в полярных странах.
Способность атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать благодаря парниковым газам земное излучение называют парниковым или оранжерейным эффектом. Он оказывает смягчающее влияние на температуру Земли. Поскольку водяной пар - основная поглощающая и излучающая часть воздуха, он является важным звеном не только влагооборота, но и теплооборота Земли.
Альбедо Земли Процентное отношение солнечной радиации, отданной земным шаром (вместе с атмосферой) обратно в мировое пространство, к солнечной радиации, поступившей на границу атмосферы. Отдача солнечной радиации Землей слагается из отражения от земной поверхности, рассеяния прямой радиации атмосферой в мировое пространство (обратного рассеяния) и отражения от верхней поверхности облаков. А. 3. в видимой части спектра (визуальное)-около 40%. Для интегрального потока солнечной радиации интегральное (энергетическое) А. 3. около 35%. В отсутствие облаков визуальное А. 3. было бы около 15%.
Излучение земной поверхности - тепловое инфракрасное, не воспринимаемое глазом излучение земной поверхности с длинами волн от 3 до 80 мкм. Поток собственного излучения земной поверхности направлен вверх и почти целиком поглощается атмосферой, нагревая ее. За счет собственного излучения земная поверхность теряет тепло. Атмосфера Земли поглощает земное излучение и снова возвращает большую его часть к Земле (встречное излучение).
Эффективное излучение земной поверхности - разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы.
23.Тепловой баланс земной поверхности
Тепловой баланс земной поверхности - алгебраическая сумма всех видов прихода и расхода тепла на поверхность суши и океана. Характер теплового баланса и его энергетический уровень определяют особенности и интенсивность большинства экзогенных процессов. Основными составляющими теплового баланса океана являются:
Радиационный баланс;
Затрата тепла на испарение;
Турбулентный теплообмен между поверхностью океана и атмосферой;
Вертикальный турбулентный теплообмен поверхности океана с нижележащими слоями; и
Горизонтальная океаническая адвекция.
24. Теплопроводность почвы. Законы Фурье.
Пористость - порошкообразное измельчение массы - сильно затрудняет проведение тепла в почве, так как прикосновение отдельных частичек ее в высшей степени несовершенно, а лежащий между ними воздух обладает очень слабою теплопроводимостью. Влияние воды на передачу тепла в глубь почвы может быть разъяснена двумя следующими случаями. Во-первых, если почва только влажна, т. е. все водяные частички удерживаются большой капиллярной силой, вследствие чего затрудняется их циркуляция, то вода не может играть заметной роли при распределении теплоты в такой почве. В этом случае влажная почва относительно распределения теплоты по почвенным слоям будет действовать почти как сухая, т. е. как дурной проводник теплоты.
Теплопроводность влажной почвы больше, чем сухой, так как вода до некоторой степени вытесняет частицы воздуха, обладающие наислабейшею способностью проводить теплоту; притом почва теряет и свою пористость. Во-вторых, если почва настолько мокрая, что вода до некоторой степени может циркулировать, то подобная почва при нагревании сверху не передает нагретых водяных частичек в более глубокие горизонты; они находятся уже в положении самом благоприятном - устойчивого равновесия. Но если почва будет охлаждаться сверху, вследствие ли холодного ветра или лучеиспускания в мировое пространство, то охлажденные верхние частички жидкости получат стремление опускаться вниз, на место более теплых и глубже лежащих; вследствие чего охлаждение почвы будет чувствоваться на большей глубине, чем нагревание ее, но именно потому, что при охлаждении почвы участвуют большие массы частичек воды, в ней не обнаруживаются при этом такие крайности, как при противоположном явлении.
Перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц. Приводит к выравниванию температуры тела. Обычно количество переносимой энергии, определяемое как плотность теплового потока, пропорционально градиенту температуры -закон Фурье.
ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ - разность между излучением земной поверхности и противоизлучением атмосферы. Измеряется пиргеометром. Эффективное излучение один из элементов теплового баланса земной поверхности. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция… … Экологический словарь
эффективное излучение - Разность собственного излучения земной поверхности и поглощенного ею встречного излучения атмосферы … Словарь по географии
эффективное излучение - efektyvioji spinduliuotė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Kūno savosios ir atsispindėjusios spinduliuotės suma. atitikmenys: angl. effective radiation vok. effektive Strahlung, f rus. эффективное излучение, n pranc. radiation effective, f … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
эффективное излучение - сумма собственного и отраженного излучения тела. Смотри также: Излучение тепловое излучение собственное излучение селективное излучение …
Излучение - 1. Распространение в пространстве волны какой либо природы или потоки каких либо частиц. Классическая теория излучения (Макснелла) объяснила очень многие характерные черты электромагнитного излучения, однако не смогла дать… … Энциклопедический словарь по металлургии
Тепловое излучение земной поверхности. Т. к. земная поверхность имеет сравнительно низкую температуру, она излучает электромагнитные волны длиной от 3 до 80 мкм, относящиеся к инфракрасной, не воспринимаемой глазом, области спектра. За… … Большая советская энциклопедия
тепловое излучение - излучение в диапазоне X = 0,4 800 мкм, включающее видимое и инфракрасное излучение. ; Смотри также: Излучение эффективное излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
собственное излучение - излучение (1.) тела, определенное его физическими свойствами и температурой, без учета отраженного излучения; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
селективное излучение - излучение в пределах только отдельных интервалов длин волн. Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
рентгеновское излучение - электромагнитное излучение с длиной волны между ультрафиолетовым и γ излучением; Смотри также: Излучение эффективное излучение тепловое излучение собственное излучение … Энциклопедический словарь по металлургии
Земная поверхность, поглощая коротковолновую суммарную радиацию, в то же время теряет тепло путем длинноволнового излучения. Это тепло частично уходит в мировое пространство, а в значительной части поглощается атмосферой, создавая так называемый «парниковый эффект». В этом поглощении большое участие принимают водяной пар, озон и углекислый газ, а так же пыль. Вследствие поглощения излучения Земли атмосфера нагревается и, в свою очередь, приобретает способность излучения длинноволновой радиации. Часть этого излучения достигает земной поверхности. Таким образом, в атмосфере создаются два потока длинноволновой радиации, направленных в противоположные стороны. Один из них, направленный вверх, состоит из земного излучения Е з , а другой поток, направленный вниз, представляет радиацию атмосферы Е а . Разность Е з –Е а называют эффективным излучением Земли Е эф. Оно показывает фактическую потерю тепла земной поверхностью. Так как температура атмосферы чаще всего ниже температуры земной поверхности, поэтому в большинстве случаев, эффективное излучение больше 0. Это означает, что вследствие длинноволнового излучения земная поверхность теряет энергию. Лишь при очень сильных инверсиях температуры зимой, а весной при таянии снега и при большой облачности излучение меньше нуля. Такие условия наблюдаются, например, в области Сибирского антициклона.
Величина эффективного излучения определяется в основном температурой подстилающей поверхности, температурной стратификацией атмосферы, влагосодержанием воздуха и облачностью. Годовые величины Е эф наземном шаре изменяются по сравнению с суммарной радиацией значительно меньше (от 840 до 3750 МДж/м 2). Это обусловлено зависимостью эффективного излучения от температуры и абсолютной влажности. Повышение температуры способствует росту эффективного излучения, но одновременно оно сопровождается ростом влагосодержания, которое уменьшает это излучение. Наибольшие годовые суммы Е эф приурочены к областям тропических пустынь, где оно достигает 3300–3750 МДж/м 2 . Такой большой расход длинноволновой радиации здесь обусловлен высокой температурой подстилающей поверхности, сухим воздухом и безоблачным небом. На тех же широтах, но на океанах и в пассатных областях, из-за уменьшения температуры, повышения влажности и увеличения облачности Е эф – вдвое меньше и составляет около 1700 МДж/м 2 в год. По тем же причинам на экваторе Е эф еще меньше. Наименьшие потери длинноволновой радиации наблюдаются в полярных районах. Годовые суммы Е эф в Арктике, Антарктике составляют около 840 МДж/м 2 . В умеренных широтах годовые значения Е эф изменяются в пределах 840–1250 МДж/м 2 на океанах, 1250–2100 МДж/м 2 на суше (Алисов Б.П., Полтараус Б.В., 1974).
Разность между собственным излучением и встречным называется эффективным излучением Е е:
Е е = Е s – Е а
Эффективное излучение (E e) – чистая потеря лучистой энергии (тепла) с земной поверхности. Оно имеет место и днем, и ночью. Но днем оно компенсируется поглощенной солнечной радиацией (полностью или частично). В ясные дни оно больше, чем в облачные, так как облачность увеличивает встречное излучение Е а.
Эффективное излучения пропорционально произведению Т 3 ΔТ, где Т – абсолютная температура земной поверхности, ΔТ – разность между температурой земли и воздуха.
Исходя из этой формулы, можно утверждать, что эффективное излучение в летние месяцы больше, чем в холодное время года. Вторая причина этого – уменьшение облачности.
Благодаря тому, что атмосфера поглощает длинноволновое излучение земной поверхности, земля не охлаждается так сильно. Этот эффект отепления называется оранжерейным или парниковым эффектом .
Падая на земную поверхность, суммарная радиация в большей своей части поглощается в верхнем тонком слое почвы или в более толстом слое воды и переходит в тепло, а частично отражается. Величина отражения солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности. Отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах.
Итак, из общего потока суммарной радиации (Ssinh Q + D) отражается от земной поверхности часть его (Ssinh Q + D)A, где А - альбедо поверхности. Остальная часть суммарной радиации (Ssin h Q + D) (1 - А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание верхних слоев почвы и воды. Эту часть называют поглощенной радиацией.
Альбедо поверхности почвы меняется в пределах 10-30%; у влажного чернозема оно снижается до 5%, а у сухого светлого песка может повышаться до 40%. С возрастанием влажности почвы альбедо снижается. Альбедо растительного покрова - леса, луга, поля - заключается в пределах 10-25%. Альбедо поверхности свежевыпавшего снега составляет 80-90%, давно лежащего снега - около 50% и ниже. Альбедо гладкой водной поверхности для прямой радиации меняется от нескольких процентов при высоком Солнце до 70% при низком; оно зависит также от волнения. Для рассеянной радиации альбедо водных поверхностей равно 5-10%. В среднем альбедо поверхности Мирового океана составляет 5-20%. Альбедо верхней поверхности облаков - от нескольких процентов до 70-80% в зависимости от типа и мощности облачного покрова - в среднем 50-60%.
Приведенные цифры относятся к отражению солнечной радиации не только видимой, но и во всем ее спектре. Фотометрическими средствами измеряют альбедо только для видимой радиации, которое, конечно, может несколько отличаться от альбедо для всего потока радиации.
Характер распределения планетарного альбедо, полученного по наблюдениям с метеорологических спутников, обнаруживает резкий контраст между значениями альбедо в высоких и средних широтах Северного и Южного полушарий за пределами 30-й параллели. В тропиках наиболее высокие значения альбедо наблюдаются над пустынями, такими как Сахара, в зонах конвективной облачности над Центральной Америкой и над акваториями океанов во внутритропической зоне конвергенции (например, в восточной части экваториальной зоны Тихого океана).
В Южном полушарии наблюдается зональный ход изолиний альбедо вследствие более простого распределения суши и океана. Наиболее высокие значения альбедо находятся в полярных широтах, где преобладают снежные и ледяные поля.
Преобладающая часть радиации, отраженной земной поверхностью и верхней поверхностью облаков, уходит за пределы атмосферы в мировое пространство. Также уходит в мировое пространство часть (около одной трети) рассеянной радиации.
Отношение уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающей к атмосфере, носит название планетарного альбедо Земли, или альбедо Зеши.
В целом планетарное альбедо Земли оценивается в 31%. Основную часть планетарного альбедо Земли составляет отражение солнечной радиации облаками.
1. Предмет, задачи и методы метеорологии и климатологии
2. История развития метеорологии и климатологии
3. Воздушные массы и франты в тропосферы
4. Химический склад воздуха. Строение атмосферы
5. Суточный и годовой ход температуры воздуха и его изменения с высотой
6. Суточный и годовой ход температуры почвы и его изменения с глубиной
7. Адиабатические процессы в атмосферы
8. Суточный и годовой ход упругости (парциального давления) водяной поры и относительной влажности
9. Суточные и годовые шатания температуры в почве и в больших водоемах
10. Заморозки, условия возникновения и меры борьбы с ими
11. Коэффициент прозрачности и фактор мутности в атмосферы
12. Континентальность климата. Индексы континентальности
13. Температурные инверсии (приземные, в свободной атмосферы и фронтальные)
14. Конденсация водяной поры в атмосферы
15. Наземные гидрометеоры, условия их образования
16. Радиационный баланс земной поверхности и атмосферы
17. Спектральный склад солнечной радиации
18. Облака, их генезис, строение и международная классификация
19. Влияние суши и море на распределение температуры воздуха
20. Муссоны тропических и внетропических широт
21. Условия образования туманов, их типы
22. Солнечная постоянная
23. Упругость насыщения водяной поры над разными поверхностями (над льдом, водою, выпуклой, вогнутой и плоской поверхностями)
24. Годовой и суточный ход прямой и рассеянной солнечной радиации
25. Тепловой режим почвы и водоемов
26. Характеристики влажности воздуха
27. Виды осадков, которые выпадают из облаков и их образование
28. Закон ослабления солнечной радиации
29. Физические свойства снежного покров, его климатическое значение
30. Барическое поле. Карты барической топографии. Изобалы
31. Эффективное излучение. Поглощенная радиация и альбедо Земли
32. Уравнение состояния газов
33. Основное уравнение статики атмосферы. Использование барометрической формулы
34. Изменение солнечной радиации в атмосферы и на земной поверхности
35. Адиабатические изменения состояния в атмосферы
36. Поглощение солнечной радиации в атмосферы
37. Рассеянная солнечная радиация в атмосферы. Закон Релея
38. Распространение тепла в глубину почвы. Законы Фурье
39. Пседоабиабатический процесс. Образование фенов
40. Силы, которые влияют на скорость и направление проветриваю
41. Стратификация атмосфера и ее вертикальное равновесие
42. Барический закон ветра
43. Барические системы
44. Общая циркуляция атмосферы, ее свойства и значение для формирования климата
45. Искусственное воздействие на облака
46. Климатообразующие процессы
47. Атмосферное давление, единицы его измерения
48. Географические факторы климата
49. Циклоны и антициклоны, условия образования и погода в их
50. Тепловой баланс системы Земля-атмосфера
51. Тепловой баланс земной поверхности
52. Причины изменения температуры воздуха
53. Потенциальная температура
54. Непериодические изменения температуры воздуха. Температура воздушных масс
55. Конденсация в атмосферы. Ядра конденсации
56. Роль географической широты в формирования климата
57. Мировая метеорологическая организация. Мировая служба погоды. Международные эксперименты
58. Водяная пора в воздухе. Влагооборот на Земле
59. Методы исследований в метеорологии и климатологии. Гидрометеорологическая служба Беларуси
60. Барическая степень. Барический градиент
От исп. Viento di pasada – ветер перехода; ветер, благоприятствующий переходу. В эпоху парусного флота пассаты, именно благодаря постоянству с успехом использовались мореплавателями
Жители Западной Европы знают, что «погода приходит с запада», поэтому спальные районы городов – западные, а промышленные – восточные.
В июле она распологается между 35° с.ш. и 5° ю.ш.; в январе – между 15° с.ш. и 25° ю.ш.; р <1013гПа; параллель с самым низким атмосферным давлением в июле – 15° с.ш., в январе – 5–10º ю.ш.
