Расчет радиационного баланса подстилающей поверхности
СКОЛЬКО СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ПОПАДАЕТ НА ЗЕМЛЮ?
Солнце излучает огромное количество энергии - приблизительно 1,1x1020 кВт·ч в секунду. Киловатт·час - это количество энергии, необходимое для работы лампочки накаливания мощностью 100 ватт в течение 10 часов. Внешние слои атмосферы Земли перехватывают приблизительно одну миллионную часть энергии, излучаемой Солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонов (1,5 x 1018) кВт·ч ежегодно. Однако из-за отражения, рассеивания и поглощения ее атмосферными газами и аэрозолями только 47% всей энергии, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017) кВт·ч, достигает поверхности Земли.
Радиационный баланс земной поверхности
Разность между поглощенной суммарной радиацией и эффективным излучением земной поверхности:
где I—прямая и i — рассеянная солнечная радиация, α — альбедо поверхности, Es — собственное излучение поверхности, Еа — встречное излучение атмосферы, δ — относительный коэффициент поглощения длинноволновой радиации земной поверхностью. Выражается в кал/см2 горизонтальной поверхности в 1 с (или за любой другой промежуток времени), измеряется балансомером; средние климатологические его величины рассчитываются с помощью эмпирических формул по данным метеорологических наблюдений.
Р. Б. 3. П. может быть положительным и отрицательным. В суточном ходе переход от положительных значений к отрицательным или обратно наблюдается при высотах солнца 10—15°. Месячные, сезонные и годовые его значения (суммы) меняются в широких пределах; годовые от +140 ккал/см2·год и более в тропических океанах и до отрицательных значений в Антарктиде и в глубине Арктики.
Если принять приток солнечной радиации на границу атмосферы за 100 единиц, то в целом для земной поверхности за длительное время поглощенная радиация приближенно составляет —45 единиц (из них прямая + 25 и рассеянная +20), эффективное излучение —15 единиц (собственное излучение —115, поглощенное встречное излучение +100) и Р. Б. 3. П. +30 единиц. Эти 30 единиц возвращаются от земной поверхности в атмосферу нерадиационным путем.
Рис.3 Радиационный баланс земной поверхности за год (в кал/см2).
Количество солнечной радиации в Европе и странах Карибского бассейна,
кВт·ч/м2 в день.
| Южная Европа | Центральная Европа | Северная Европа | Карибский регион | |
| Январь | 2.6 | 1.7 | 0.8 | 5.1 |
| Февраль | 3.9 | 3.2 | 1.5 | 5.6 |
| Март | 4.6 | 3.6 | 2.6 | 6.0 |
| Апрель | 5.9 | 4.7 | 3.4 | 6.2 |
| Май | 6.3 | 5.3 | 4.2 | 6.1 |
| Июнь | 6.9 | 5.9 | 5.0 | 5.9 |
| Июль | 7.5 | 6.0 | 4.4 | 6.0 |
| Август | 6.6 | 5.3 | 4.0 | 6.1 |
| Сентябрь | 5.5 | 4.4 | 3.3 | 5.7 |
| Октябрь | 4.5 | 3.3 | 2.1 | 5.3 |
| Ноябрь | 3.0 | 2.1 | 1.2 | 5.1 |
| Декабрь | 2.7 | 1.7 | 0.8 | 4.8 |
| ГОД | 5.0 | 3.9 | 2.8 | 5.7 |