Общо и радиационна баланс

Известно е, че слънчевите лъчи навлизат в земната атмосфера, претърпяват съществени промени, което води до намаляване на радиация. В тази част на слънчевата радиация се абсорбира и разпръснати от атмосферата и облаците, някои се отразява веднага. В допълнение, слънчева радиация, което е преминало през атмосферата, частично отразява и повечето от земната повърхност.

От общо 100% от слънчевата енергия, която пада върху горната граница на атмосферата на Земята (слънчева константа), 50% достига повърхността на земята. От тях, 7% веднага усеща. Останалите 43% от слънчевата константа, достигнал повърхността на земята, той се абсорбира и се трансформира в топлина. 15% като горещи вълни се отделят в атмосферата и се загрява. Останалите 28% се повърхност баланс топлина земята (без въздух); 23% се изразходват за физическа изпаряване, потене, фотосинтеза, и 5% е турбулентен пренос на топлина между повърхността и атмосферата.

Слънчевата радиация влиза земната повърхност под формата на пряка и разсеяна радиация.

радиация баланс на активната повърхност на който настъпва потока на слънчевата енергия преобразуване, или радиация единица geosystem баланс се изчислява по формулата:

R = (I + S) (1 - A) - Eef. където

R - радиация баланс, I - директно излъчване, S - разсеяна радиация, А - албедо £ EFF - ефективно дълговълнова радиация. Директното и разсеяна радиация (I + S) за образуване на общото излъчване (Q). Следователно, радиация баланс може да се изписва като: R = Q (1 - A) - Eef.

Основната трудност за определяне компонентите на радиация баланс не. Хидрометеорологична натрупали богат материални наблюдения на слънчевата радиация, фокусирани в наръчници върху климата. Въпреки това, получените данни за actinometric стандарт активната повърхност (ливади по обширна гора и степни зони). На physicogeographical болници за определяне на компонентите баланс радиация обикновено се използват специално оборудване.

В зависимост от съотношението на получаването-консуматив компоненти (структура) баланс радиация баланс стойност е положителен, ако повърхността поглъща повече радиация от изпраща (поток насочена към повърхността на ландшафта) и отрицателен, ако повърхността поглъща радиация по-малко от изпраща (поток се насочва от повърхността пейзаж в атмосферата

Помислете за компонентите на радиация баланс.

Общо радиация е част от входящия радиация баланс. Количеството на общия радиация идва към повърхността зависи от ъгъла на падане на слънчева светлина и продължителност осветление и състоянието на атмосферата - помътняване и облак характер, влажност, прах и т.н. Този факт е добре подкрепена от разпределението на общото излъчване на повърхността на земята. Годишни общите стойности на радиация варират 55-60 ккал / cm2 за слънчасване количества, надвишаващи 220 ккал / cm2. В тропическите ширини, общата радиация достигне максималната си стойност, която се пада на зоната за високо налягане на северните и южните полукълба. Най-високи стойности на общия радиационен се срещат в тропическите и пустинен рамките обясни предимно изобилие директна радиация при ниска влажност на въздуха и облачността.

В същото време в мусонни тропическите ширини и екваториални ширини, тъй като на общите стойности на радиация на висока влажност и облачна покривка на западат. Така че, на брега на Гвинейския залив, е 100 ккал / cm2 година. При високи ширини лято общо количество радиация увеличава от полюс на полярен колело, което е свързано с леки условия и влажност на въздуха. Зимни ширина ефект води до значителни разлики в потока на общото излъчване, особено в средните и високите географски ширини. Почти всички географски ширини зони приток на слънчевата радиация на земята поради облачна покривка при 15-30% повече, отколкото през океана (с изключение на priekvatorilnye зона, тук на земята получава 9-10% повече от водите на океаните, което е свързано с различни всеки ден преместване на облака: облачен ден над океана по-малко от над земята през нощта - точно обратното). Като цяло, за цялата земя повърхността на Земята получава 8-9% повече слънчева радиация от водите на океаните.

Заедно с разлики в размера на входящите слънчева радиация между големи области, има и разлики в индекса на това и между малките природни комплекси (морфологични части ландшафта). Тези разлики са свързани, на първо място, ситуацията в релефните елементи и относително язовирите. Хоризонтални повърхности и склонове ориентирани по различен начин по отношение на слънцето и с различна писта, защото несходство ъгли на падане на слънчевата светлина и времето осветление директна светлина произвеждат различни количества общо радиация. При понижено елементи облекчение и крайбрежни области поради влажност се увеличава, по-малко общо радиация влиза отколкото в сухи области.

Наблюдават се най-ярките различия между различно ориентираните склонове, особено в броя на входящите директна слънчева светлина, делът на които в бистрите безоблачни дни може да бъде 80-90% от общото излъчване. Така например, в субтропичния и умерените ширини на годишния размер на пряката радиация експозиция на северните и южните склонове различава с повече от два пъти. Равен брой директно излъчване влиза нежните склонове на север и на юг, разположени съответно на 65 и 52, 62 и 48, 54 и 400s.sh. Ситуацията в различно експозициите на облекчение, тъй като премахва тези раздели един от друг на разстояние от 1500 км по протежение на меридиан. На стръмни склонове такива сравнения показват още по-големи контрасти: северните склонове получават много по-директно излъчване както на юг, отделени от тях най-40-450 ширина. Това означава, че ширина стръмен слона София (60 паралел) при получаване на прякото излъчване е лицето на север паралели 15, т.е. а от друга писта за около 130 ккал / cm2 година (Shcherbakov, 1974). Почти същото количество пряка слънчева радиация, получени през годината, по стръмните северните склонове в тропиците и южните - в района на Арктика. Въпреки разсеяна радиация на всички писти идва по-равномерно, все още разлики, дължащи се на неравномерен приток на преки радиация, оказват съществено влияние върху стойността на общия радиация. Според броя на общите радиационни различно ориентирани склонове варира в широки граници (Shcherbakov, 1974).

Неравномерното разпределение на слънчевата радиация в обхвата на геосистеми се дължи предимно на различни земни форми. Според Anton Drozdov, относителните разлики в пристигане на слънчевата радиация между пистите и хоризонталната повърхност 560 N (Kurskiy болница) варира в широки граници: южно изложение се спуска с наклон 200 произведени 20-50% от слънчевата радиация е по-голяма от хоризонтална повърхност, както и северните склонове - в колкото по-малък.

Ефективно излъчване се състои от две взаимно противоположни потоци - дълговълнова радиация земната повърхност (или природен комплекс) и дълговълнов counterradiation атмосфера. Ефективно излъчване се изчислява по формулата:

£ EFF = Es - Ed. където

Es - топлинното излъчване на земната повърхност (или вътрешна радиация пейзаж сложни), АЗ - топлинното излъчване на атмосферата на активната повърхност (или контра-лъчение).

Ефективно излъчване се определя по два метода. Пряко от pyrgeometer и чрез изчисления с използване на метеорологични данни. Ефективна радиация под безоблачно небе може да се определя от закона на Стефан - Болцман.

ΔσT4 Е0 = (0.254 - 0,0066e), където

Е0 - ефективно излъчване с безоблачно небе, δ - коефициент характеризиращи контрастни свойства изучаване повърхности от черни свойства на тялото. Според M.I.Budyko (1971), δ коефициент варира малко в различни природни условия и може да се приема като 0.95; σ - е константа на Stefan - Болцман равно 5,67h10-5 ерг / cm2 х с х grad4 или 8,14h10-11 кал / см2 х мин х grad4; Т - абсолютна температура (в К), д - абсолютна влажност на въздуха, в мм живачен стълб.

Отчитане на ефектите от височина облак и изобилие от следната формула:

Е = Е0 (1 - CN). където

Е - ефективното излъчване в реални условия с оглед на помътняване, п - помътняване на фракции от 1; в - съотношението на височината (наслояване) облаците. M.I.Budyko. основава на работата N.A.Efimovoy (1961), препоръчва следните стойности: свързване = 0.15-0.20; р = 0,50-0,60; СН = 0.70-0.80. Тук комуникация, SS, CH - стойности на коефициентите за горната част на облака, средни и ниски нива.

В случая, когато температурата на въздуха е значително различен от активното температурата на повърхността N.A.Efimova (1961), предложен формула за изчисляване на ефективната радиация, тази разлика взема предвид:

Е = Е0 (1 - CN) + 4δσT3 (За -T) където

След това - температурата на активната повърхност, в К.

Този метод се прилага в геофизичните обсерватории основните променливи за изчисляване на ефективния радиация за 1850 точки (1600 от тях на континентите и 250 - в океаните) свят.

Количеството на ефективно облъчване зависи от температурата и влажността, свързани помежду си - с повишаване на температурата увеличава абсолютна влажност. Но увеличаването на температурата и влажността не причинява съответните промени в степента на ефективно излъчване като температура и влажност влияние тази стойност с противоположни посоки. Затова ефективното радиация е относително малки промени в пространството. Най-високата годишна стойност на сумата от ефективното излъчване ограничава до тропическите райони на пустинята, където тя достига 80-90 ккал / cm2; kontinetalnyh в области, то е по-голямо, отколкото при влажен климат. Така например, в Централна Азия пустини ефективно радиация достига средно 60-70 ккал / cm2 и морски и влажен мусонен умерен климат тя се намалява до 30-35 ккал / cm2.

Разликите в степента на ефективното излъчване между малки площи, дължащи се на законите дадени, и тази стойност варира за мокри крайбрежните райони Низин склонове определени експозиции, сухи петна и т.н. В допълнение, ефективната радиация зависи от топлинен капацитет lithogenic база пейзаж - колкото по-голям е, по-малко нагряване и въздействието на радиацията.

Най-важната характеристика на активната повърхност геофизични разграничаване един от друг терен, е неговото отражение или албедо. A = D / Q, където D - късовълново облъчване отразено, Q - общо излъчване.

Съотношението на радиация, отразена от земята като цяло (облаците и на земната повърхност) на радиация, получена от външната граница на атмосферата се нарича планетарен албедо. Размерът му се оценява на 30-35%.

Умишлено и непреднамерено трансформация изменението често е свързана с промени в албедо на активната повърхност. Един пример на умишлено трансформация може да действа snezhnikov повърхност потъмняване и ледена въглищен прах или други вещества с ниски стойности албедо да се увеличи печалбата на абсорбира радиация и топенето на ледниците и сняг полета. Последните са силовите източниците на планинските реки. Експерименталната дейност в тази насока са били държани в планините на Централна Азия, Българската академия на науките Институт по география и дава положителни резултати.

Когато активните промени повърхностните албедо наблюдавани превръщане в микро - сайта и местния климат. Можете да дадете пример за превръщането на глобалния климат чрез промяна на албедото. M.I.Budyko (1974) показва, че в случай на намаляване на албедото на полярните ледници 62-30% от ледената покривка на Централния Арктика ще изчезне и това ще доведе до глобално затопляне през зимата на Арктика при 200 ° С, а през лятото - с няколко градуса.

Тъй като всички компоненти на радиация баланс географски променливи, тогава стойността на радиация баланс на присъщата променливост на същото. Големи разлики в степента на радиация баланс могат да бъдат проследени между водната повърхност и повърхността на земята. При прехода на сушата контурите на радиация баланси не са свързани, тъй като радиация баланс на морето е 20-25% повече от сушито на това място. Като цяло, разпределението на радиация баланс зависи от географската ширина. В същото време средната годишна стойност на радиация баланс е положителен навсякъде освен основната повърхността на ледника. В умерен и висока стойност ширина радиация баланс увеличава с намаляването на ширина и в тропически и екваториални неговото разпределение в цялата условията на влажност се определя като облак и при ниска влажност високи стойности на ефективното излъчване и албедо доведе до намаляване на радиация баланс. Същият ефект причинява много големи облаци. Най-високата стойност наблюдава в благоприятна комбинация от облаци и области на влага и типични за савана и гори периодично навлажнена субекваториален.

Като цяло, радиация баланс като хетерогенен за по-малки области, тъй като неговите компоненти. Както е отбелязано по-горе фактори и главно геофизични свойства lithogenic база ландшафта и получената хидратация на растителност и са причина за величина разлики радиация баланс ландшафта комплекси. Един пример, показващ разликата в големината на радиация баланс между морфологични части от пейзажа са резултатите от наблюдения върху Kharanor болница. Тук всеки съобщества върху повърхността на почвата има свои фигури радиация баланс. Тези различия, като цяло, на възраст и в хода на радиация баланс във времето. Радиационна баланс на горния трева ниво варира между съобщества в 20-22%, растителност и геофизични свойства пейзаж lithogenic база допринесе за повишаване на разликата в степента на радиация баланс между естествени комплекси и на повърхността на почвата, тези разлики се увеличават с до 120 -20-22 125, т.е. почти шест пъти.

Според други проучвания морфологичните разлики между частите на ландшафта на радиация баланс са отбелязани граници. Въпреки това, тези разлики в размера, така че тя не е по-малък разликите в радиация баланс, които се провеждат между големи територии, включително между природните зони.

Около половината от общия излъчване на фотосинтетично активна радиация (PAR), който е главния захранващ поток за растителността, като се използва PAR важни физиологични процеси - на фотосинтеза. PAR се изчислява по формулата

PAR = 0,40 I + 0,62 S, където директно излъчване I-, S - разсеяна радиация.

FAS идва пейзаж повърхност част от общата лъчение се разпространява равномерно като не само в големи площи, но в малки естествени комплекси: plakor - 305 низин - 251, север наклон - 246, южен склон - 323 ккал / cm2 ( Yu.L.Rauner и др. 1972 г.).

Общо радиация в планински терен. Общоизвестно е, че общата радиация увеличава с височината. В този случай, промените радиационни градиенти всеки 100 m се различават значително както по височина над морското равнище, както и в зависимост от сезона.

Текуща настройка градиенти промени радиация се усложнява от, от една страна, в тази мрежа actinometric станция в планинските райони е рядко, и второ, различни съотношения на пряка и разсеяна радиация, причинени от неравно облачността в планинските райони и като следствие - различен общия радиационен и неговите градиенти.

Според N.N.Vygodskaya (1981), на височина мащаб експозиция, експозицията и стръмния наклон е видно от следните зависимости: а) вертикалните наклони общо излъчване 100 м interlatitudinal съизмеримо с градиентите в промените на зона ширина от 10; б) разликата в общия радиационен плитко и стръмни склонове interlatitudinal съизмеримо с разликите в интензивността си за зони ширина 4 - 200; в) крайна mezhekspozitsionnye контрастира рамките на високи води, съизмерим с interlatitudinal в диапазона 20-320 на всички географски ширини на северните склонове малка обща радиационна характеристика, съответстващи на тази на 11-250 северна ширина от средната зона. Южните склонове получават радиация колкото хоризонтална повърхност намира на 2 - 60 до южната част на средната ширина регион.

Тези констатации са уникални за определени региони и за горната граница на съобщества (biogeocoenose). В действителност, PTC с добре развита растителност имат способността да неутрализират разликите експозиционни. Това е очевидно, например, в букови гори. Въпреки букови дървета, които растат по склоновете 20 - 300 или повече, горните листата на дървото, които са основните радиационни приемници се поставят в хоризонтално положение, а не успоредно на склона.