Определение альбедо и радиационного баланса деятельного слоя земной поверхности

Цель работы: изучение конструкции, принципа действия актинометрических приборов и техники измерения радиационного баланса и его составляющих.

3.1. Основные понятия используемые в метеорологии

Лучистая энергия испускаемая солнцем проходит через атмосферу и поступает на поверхность залежи. В метеорологии лучистую энергию солнца принято называть солнечной радиацией. Солнечная радиация является основным источником тепла при испарении воды с поверхности торфяных месторождений. Замеры солнечной радиации – актинометрические наблюдения – проводятся на специализированных станциях.

Слой земной поверхности, в котором поглощается практически все поступающая радиация, называется деятельным слоем. Для поверхности оголенной почвы слой составляет несколько миллиметров, для почвы покрытой растительностью включает и слой занятый растительностью.

Лучистая энергия, поступающая на деятельную поверхность непосредственно от солнца в виде параллельных лучей, называется прямой солнечной радиацией.

На актинометрических стациях измеряется прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную солнечным лучам поверхность (S). солнечная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность (S’) вычисляется по формуле:

S’ = SSin h0,

где h0 – высота солнца над горизонтом.

Часть солнечной радиации, проходят через атмосферу, рассеивается молекулами газов, входящих в состав атмосферы частичками водяного пара (облаками) и твердых веществ, взвешенных в атмосфере. Солнечная радиация, которая приходит на деятельную поверхность после рассеяния в атмосфере, а также отражение облаками называется рассеянной радиацией (D).

Суммарная радиация (Q) складывается из прямой и рассеянной:

Q=S+D.

Часть суммарной радиации, отраженной от деятельной поверхности, называется отраженной радиацией R. Величина характеризующая отраженную способность деятельной поверхности, называется альбедо (А). альбедо определяется отношением отраженной радиацией к приходящей суммарной радиации:

A=R100%/Q.

Наибольшее альбедо имеет поверхность покрытая снегом (70-90%), наименьшее альбедо наблюдается на участках черноземной почвы и темно-бурых торфяных 7-10%.

К земной поверхности поступает также и длинноволновое излучение (встречное) атмосферы Еα. В свою очередь, земная поверхность в зависимости от температуры тоже излучает длинноволновую радиацию (собственное излучение) Ез.

Разность между ними – эффективное излучение:

Еэф = Ез- Еα.

Алгебраическая сумма приходных и расходных составляющих радиации называется радиационным балансом:

В = S’+ D + Еα – R - Ез

или

В= Q(1-А/100)- Еэф.

3.2. Описание актинометрических приборов

Прямая радиация измеряется актинометрами. Они построены на принципе превращения лучистой энергии в тепловую. Приемной частью приборов являются зачерненные тонкие пластинки с поглощающей способностью абсолютно черного тела. Разность температур пластинок и окружающей среды вызывает в термобатареях электродвижущую силу, которая регистрируется чувствительными гальванометрами.

Суммарная радиация замеряется пиранометрами системы Янишевского. Приемной частью служит термобатарея. Спаи батареи поочередно зачернены и выбелены. Разность температур спаев термобатареи приводит к возникновению электродвижущей силы, которая регистрируется гальванометром.

Для измерения суммарной, рассеянной и отраженной радиации предназначен альбедометр. Он состоит из головки пиранометра, карданного подвеса и рукояти. Для измерения рассеянной радиации приемник альбедометра затеняют экраном. Для измерения отраженной радиации головку прибора поворачивают вниз. Для суммарной – вверх.

Радиационный баланс измеряется балансомером. Он имеет две приемные поверхности в виде верхней и нижней зачерненных пластинок толщиной 0,04 мм. Верхняя облучается суммарной радиацией, а также радиацией атмосферы. На нижнюю пластинку попадает отраженная радиация R и излучение земли. К пластинкам прикреплены спаи термоэлементов, посредством которых измеряется температура приемных поверхностей прибора. Возникающий термоток регистрируется чувствительным гальванометром.

Измерения заключаются в снятии отсчетов показаний балансомера и анемометра. По показанию балансомера рассчитывается величина радиационного баланса:

Интересное из раздела

Фитоиндикация лесных фитоцинозов по состоянию сосны обыкновенной
Роль атмосферы в природных процессах огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космического и ультрафио ...

Движение вод Мирового океана
Рис.1. Схема циркуляции вод Мирового океана. Поверхностные течения образуют два больших круговорота, разделенных противотечением в районе экватора. Водоворот северного полушария вращается по ...

Характеристика энергетики как загрязнителя окружающей среды
Понятие «энергетика» включает в себя методы получения и использования различных видов энергии для нужд человеческого общества. Энергетика, или иначе «топливно-энергетический комплекс», - од ...