Основы теоретической атмосферной оптики. Тимофеев Ю.М - 135 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

135
Раздел 8. Радиационная энергетика системы атмосфера–
подстилающая поверхность
8.1. Солнечная инсоляция на верхней границе атмосферы
Радиационным балансом (РБ) или балансом лучистой энергии системы называется
разность между поглощенной ею радиацией и собственным ее излучением. В
метеорологии и физике атмосферы рассматривается радиационный баланс различных
систем: поверхности, атмосферы, системы атмосфера – подстилающая поверхность.
Начнем с анализа важной компоненты радиационного баланса (РБ) – приходящей от
Солнца радиации на верхней границе атмосферы
.
Инсоляция Q – это поток солнечного излучения, падающий на единичную
горизонтальную площадку, в течение заданного отрезка времени
)(
12
tt
−
:
∫
↓
=
2
1
)(
t
t
dttFQ . (8.1.1)
Эти потоки можно рассматривать вблизи подстилающей поверхности, на различных
уровнях в атмосфере и т. д. Подчеркнем, что эти потоки относятся ко всему спектру
солнечного излучения (формула (2.2.11)). Естественно начать рассмотрение с инсоляции
на верхней границе атмосферы, т.к. эта величина определяет величины энергии,
приходящей от Солнца на различных широтах
и в различное время года. Поток
солнечного излучения на верхней границе атмосферы определяется формулой
)(cos)(
0
tFtF
θ
↓↓
= , (8.1.2)
где
↓
0
F – поток на перпендикулярную направлению распространения солнечного
излучения единичную площадку на верхней границе атмосферы,
θ
– зенитный угол
Солнца в рассматриваемой точке и в рассматриваемое время. Если учесть, что расстояние
между Землей и Солнцем меняется при движении Земли по орбите, то можно записать
0
2
2
0
0
S
r
r
F ⋅=
↓
, (8.1.3)
где r
0
и r – среднее и мгновенное расстояния Земли от Солнца, S
0
– поток солнечного
излучения, соответствующий среднему расстоянию (солнечная постоянная для Земли).
Относительные изменения солнечного потока на верхней границе атмосферы
0
00
S
SF
d
−
=
↓
приведены в табл. 8.1 для различных месяцев года.
Таблица 8.1. Относительные изменения (d, в %) потока
↓
0
F на верхней границе
атмосферы в зависимости от номера месяца N.
N
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
d
3.4 2.8 1.8 0.2 –1.5 –2.8 –3.5 –3.1 –1.7 –0.3 1.6 1.8
Отметим, что зимой в северном полушарии Земля получает от Солнца почти на 7 %
больше энергии, чем летом.

Страницы