Felület | Jellegzetes | Albedó, % |
Talajok | ||
fekete talaj | száraz, sík felület frissen szántott, nedves | |
agyagos | száraz nedves | |
homokos | sárgás fehéres folyami homok | 34 – 40 |
Növénytakaró | ||
rozs, búza teljes érettségben | 22 – 25 | |
ártéri rét buja zöld fűvel | 21 – 25 | |
száraz fű | ||
erdő | lucfenyő | 9 – 12 |
fenyő | 13 – 15 | |
nyír- | 14 – 17 | |
Hóréteg | ||
hó | száraz friss nedves tiszta finomszemcsés nedves vízben áztatott, szürke | 85 – 95 55 – 63 40 – 60 29 – 48 |
jég | folyó kékes-zöld | 35 – 40 |
tengeri tejszín kék. | ||
vízfelület | ||
a Nap magasságában 0,1° 0,5° 10° 20° 30° 40° 50° 60-90° | 89,6 58,6 35,0 13,6 6,2 3,5 2,5 2,2 – 2,1 |
A földfelszínről és a felhők felső felszínéről visszaverődő közvetlen sugárzás túlnyomó része a légkörön túl világtér. A szórt sugárzás körülbelül egyharmada a világűrbe is kijut. Az összes tükrözött és szórakozott napsugárzást a légkörbe jutó napsugárzás teljes mennyiségéhez ún a Föld planetáris albedója. A Föld bolygóalbedóját 35-40%-ra becsülik. Ennek fő része a napsugárzás felhők általi visszaverődése.
2.6. táblázat
Mennyiség függősége NAK NEK n a szélességi foktól és az évszaktól függően
Szélességi kör | Hónapok | |||||||
III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | x | |
0.77 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.76 | 0.78 | |
0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.76 | 0.78 | |
0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.75 | 0.75 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
0.78 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
0.78 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | |
0.78 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | |
0.79 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | |
0.79 | 0.77 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.78 | 0.81 | |
0.80 | 0.77 | 0.77 | 0.76 | 0.76 | 0.77 | 0.79 | 0.82 | |
0.80 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.79 | 0.83 | |
0.81 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | 0.83 | |
0.82 | 0.78 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.80 | 0.84 | |
0.82 | 0.79 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.78 | 0.81 | 0.85 | |
0.83 | 0.79 | 0.78 | 0.77 | 0.77 | 0.79 | 0.82 | 0.86 |
2.7. táblázat
Mennyiség függősége NAK NEK b+c a szélességtől és az évszaktól függően
(A.P. Braslavsky és Z.A. Vikulina szerint)
Szélességi kör | Hónapok | |||||||
III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | x | |
0.46 | 0.42 | 0.38 | 0.37 | 0.38 | 0.40 | 0.44 | 0.49 | |
0.47 | 0.42 | 0.39 | 0.38 | 0.39 | 0.41 | 0.45 | 0.50 | |
0.48 | 0.43 | 0.40 | 0.39 | 0.40 | 0.42 | 0.46 | 0.51 | |
0.49 | 0.44 | 0.41 | 0.39 | 0.40 | 0.43 | 0.47 | 0.52 | |
0.50 | 0.45 | 0.41 | 0.40 | 0.41 | 0.43 | 0.48 | 0.53 | |
0.51 | 0.46 | 0.42 | 0.41 | 0.42 | 0.44 | 0.49 | 0.54 | |
0.52 | 0.47 | 0.43 | 0.42 | 0.43 | 0.45 | 0.50 | 0.54 | |
0.52 | 0.47 | 0.44 | 0.43 | 0.43 | 0.46 | 0.51 | 0.55 | |
0.53 | 0.48 | 0.45 | 0.44 | 0.44 | 0.47 | 0.51 | 0.56 | |
0.54 | 0.49 | 0.46 | 0.45 | 0.45 | 0.48 | 0.52 | 0.57 | |
0.55 | 0.50 | 0.47 | 0.46 | 0.46 | 0.48 | 0.53 | 0.58 | |
0.56 | 0.51 | 0.48 | 0.46 | 0.47 | 0.49 | 0.54 | 0.59 | |
0.57 | 0.52 | 0.48 | 0.47 | 0.47 | 0.50 | 0.55 | 0.60 | |
0.58 | 0.53 | 0.49 | 0.48 | 0.48 | 0.51 | 0.56 | 0.60 |
A földfelszínt érő teljes sugárzást a talaj és a víztestek részben elnyelik és hővé alakulnak, az óceánokban és tengerekben párolgásra fordítják, részben visszaverődnek a légkörbe (visszavert sugárzás). Az elnyelt és a visszavert sugárzó energia aránya a talaj természetétől és a sugarak vízfelületre való beesési szögétől függ. Mivel az elnyelt energiát szinte lehetetlen mérni, a visszavert energiát határozzuk meg.
A szárazföldi és vízfelületek visszaverő képességét nevezzük albedó. Kiszámítása az adott felületre beeső visszavert sugárzás %-ában történik, a sugarak beesési szögével (pontosabban a szög szinuszával) és az általuk áthaladó atmoszféra optikai tömegeinek mennyiségével együtt, ill. az éghajlat kialakulásának egyik legfontosabb bolygótényezője.
A szárazföldön az albedót a természetes felületek színe határozza meg. A teljesen fekete test minden sugárzást elnyel. A tükör felülete a sugarak 100%-át visszaveri és nem képes felmelegedni. A valódi felületek közül a tiszta hónak van a legnagyobb albedója. Az alábbiakban a földfelületek albedója látható természetes zónák szerint.
A különböző felületek tükrözőképességének klímaalkotó értéke rendkívül magas. A magas szélességi körök jégzónáiban a napsugárzás már az áthaladáskor gyengült nagyszámú az atmoszféra optikai tömegei és a felszínre hullottak alatt hegyesszög, örök hó tükrözi.
A vízfelszín albedója a közvetlen sugárzáshoz attól függ, hogy a napsugarak milyen szögben esnek rá. A függőleges sugarak mélyen behatolnak a vízbe, és az elnyeli a hőjüket. A víz ferde sugarai úgy verődnek vissza, mint a tükörről, és nem melegítik fel: a vízfelszín albedója 90″ napmagasságnál 2%, 20°-78%-os napmagasságnál.
Felszíntípusok és zonális tájak Albedo
Friss száraz hó……………………………………………… 80-95
Nedves hó………………………………………………………………….. 60-70
Tengeri jég………………………………………………………….. 30-40
Tundra hótakaró nélkül…………………………….. 18
Stabil hótakaró a mérsékelt égövi szélesség 70
Ugyanaz az instabil…………………………………………………………….. 38
Tűlevelű erdő nyáron……………………………………………. 10-15
Ugyanaz, stabil hótakaróval……….. 45
Lombhullató erdő nyáron………………………………………………………. 15-20
Ugyanez, ősszel sárga levelekkel………………….. 30-40
Rét………………………………………………………………………………… 15-25
Sztyepp nyáron…………………………………………………………
Különböző színű homok…………………………………….. 25-35
Sivatag…………………………………………………………….. 28
Savannah V száraz évszak………………………………………………………… 24
Ugyanez az esős évszakban………………………………………. 18
Az egész troposzféra……………………………………………………………… 33
A Föld egésze (bolygó)……………………………………….. 45
A szórt sugárzásnál az albedó valamivel kisebb.
Mivel a földgömb területének 2/3-át az óceán foglalja el, az asszimiláció napenergia a vízfelület fontos klímaformáló tényezőként működik.
A szubpoláris szélességi körökben lévő óceánok az őket elérő Nap hőjének csak egy töredékét veszik fel. Ezzel szemben a trópusi tengerek szinte az összes napenergiát elnyelik. A vízfelszín albedója a sarki országok hótakarójához hasonlóan elmélyíti az éghajlatok zonális differenciálódását.
A mérsékelt égövben a felületek tükrözőképessége fokozza az évszakok közötti különbségeket. Szeptemberben és márciusban a Nap egy magasságban van a horizont felett, de a március hidegebb, mint a szeptember, mivel a napsugarak visszaverődnek a hótakaróról. Az első sárga levelek ősszel, majd fagy és átmeneti hó megjelenése növeli az albedót és csökkenti a levegő hőmérsékletét. Az alacsony hőmérséklet okozta tartós hótakaró felgyorsítja a lehűlést és tovább csökkenti a téli hőmérsékletet.
A földfelszínt érő teljes sugárzást nem nyeli el teljesen, hanem részben visszaverődik a földről. Ezért a napenergia beérkezésének kiszámításakor figyelembe kell venni a földfelszín visszaverő képességét. A sugárzás a felhők felszínéről is visszaverődik. Az adott felületről minden irányban visszavert Rk rövidhullámú sugárzás teljes fluxusának és az erre a felületre eső Q sugárzás fluxusának arányát ún. albedó(A) egy adott felületről. Ezt az értéket
megmutatja, hogy a felületre eső sugárzási energia mekkora része verődik vissza róla. Az albedót gyakran százalékban fejezik ki. Akkor
(1.3)
táblázatban Az 1.5-ös szám megadja a különböző típusú földfelszín albedóértékeit. táblázatban szereplő adatokból. Az 1,5-ös szám azt mutatja, hogy a frissen esett hó a legnagyobb fényvisszaverő képességgel rendelkezik. Egyes esetekben a hóalbedó aránya elérte a 87%-ot, sarkvidéki és antarktiszi körülmények között pedig akár 95%-ot is. A tömött, megolvadt és különösen szennyezett hó sokkal kevésbé tükröződik vissza. Különböző talajú és növényzetű albedó, a táblázat szerint. 4. számú, viszonylag keveset különböznek. Számos tanulmány kimutatta, hogy az albedó értéke gyakran változik a nap folyamán.
Ahol legmagasabb értékeket az albedót reggel és este figyelik meg. Ez azzal magyarázható, hogy az érdes felületek visszaverő képessége a napsugarak beesési szögétől függ. A napsugarak puszta előfordulásával mélyebbre hatolnak a növénytakaróba, és ott elnyelődnek. A nap alacsony magasságában a sugarak kevésbé hatolnak be a növényzetbe, és nagyobb mértékben verődnek vissza annak felszínéről. A vízfelületek albedója átlagosan kisebb, mint a szárazföldek albedója. Ez azzal magyarázható, hogy a napsugarak (a napspektrum rövidhullámú zöld-kék része) nagyrészt behatolnak a felső, számukra átlátszó vízrétegekbe, ahol szétszóródnak és elnyelődnek. Ebben a tekintetben a víz visszaverő képességét a zavarosság mértéke befolyásolja.
táblázat 1.5
Szennyezett és zavaros víz esetén az albedó észrevehetően megnő. A szórt sugárzás esetében a víz albedója átlagosan 8-10%. Közvetlen napsugárzás esetén a vízfelszín albedója a nap magasságától függ: a nap magasságának csökkenésével az albedó nő. Így a sugarak függőleges beesése esetén csak körülbelül 2-5% verődik vissza. Amikor a nap alacsonyan van a horizont felett, 30-70%-a visszaverődik. A felhők visszaverő képessége nagyon magas. Átlagosan a felhő albedó körülbelül 80%. A felületi albedó értékének és a teljes sugárzás értékének ismeretében meg lehet határozni az adott felület által elnyelt sugárzás mennyiségét. Ha A albedó, akkor az a = (1-A) érték egy adott felület abszorpciós együtthatója, amely megmutatja, hogy az erre a felületre beeső sugárzás mekkora részét nyeli el.
Például, ha a teljes sugárzási fluxus Q = 1,2 cal/cm 2 perc esik a zöld fű felületére (A = 26%), akkor az elnyelt sugárzás százaléka
Q = 1 - A = 1 - 0,26 = 0,74 vagy a = 74%,
és az elnyelt sugárzás mennyisége
V elnyelés = Q (1 - A) = 1,2 · 0,74 = 0,89 cal/cm2 · perc.
A vízfelszín albedója nagymértékben függ a napsugarak beesési szögétől, mivel a tiszta víz a Fresnel-törvény szerint visszaveri a fényt.
A Nap zenitjén a nyugodt tenger felszíni albedója 0,02. Ahogy a Nap zenitszöge nő Z P albedó növekszik és eléri a 0,35 at Z P= 85. A tenger zavarása változáshoz vezet Z P , és jelentősen csökkenti az albedóértékek tartományát, mivel az összességében nő Z n ferde hullámfelületet érő sugarak megnövekedett valószínűsége miatt A hullámok nem csak a hullámfelületnek a napsugarakhoz viszonyított dőléséből adódnak, hanem a vízben légbuborékok képződése miatt is. Ezek a buborékok nagymértékben szórják a fényt, növelve a tengerből kilépő szórt sugárzást. Ezért a nagy tengeri hullámok során a hab és a fehérsapkák megjelenésekor mindkét tényező hatására megnő az albedó A szórt sugárzás különböző szögekben éri el a vízfelszínt A különböző irányú sugarak intenzitása a Nap magasságának változásával változik. amelyen, mint ismeretes, a napsugárzás szóródásának intenzitása függ a felhőtlen égbolttól. Ez függ a felhők égbolt eloszlásától is. Ezért a szórt sugárzás tengerfelszíni albedója nem állandó. De ingadozásának határai szűkebbek, 0,05-től 0,11-ig. Következésképpen a vízfelület albedója a teljes sugárzásra a Nap magasságától, a közvetlen és diffúz sugárzás arányától, valamint a tengerfelszíni zavaroktól függően változik. szem előtt tartva, hogy az északi részek Az óceánokat nagyrészt tengeri jég borítja. Ebben az esetben a jég albedóját is figyelembe kell venni. Mint ismeretes, a földfelszín nagy területeit, különösen a középső és a magas szélességi fokokon felhők borítják, amelyek erősen visszaverik a napsugárzást. Ezért a felhőalbedó ismerete nagyon érdekes. A felhőalbedó speciális méréseit repülőgépekkel és léggömbökkel végezték. Megmutatták, hogy a felhők albedója függ alakjuktól és vastagságuktól.A legnagyobb értékekkel az altocumulus és stratocumulus felhők albedója rendelkezik.Például 300 m vastagságnál az albedó Ac a 71-73% Sc tartományba esik. - 56-64%, vegyes felhők Cu - Sc - körülbelül 50%.
A felhőalbedóra vonatkozó legteljesebb adatok Ukrajnában. Az albedó és a p transzmissziós függvény függése a felhő vastagságától a mérési adatok rendszerezésének eredménye, és a táblázatban látható. 1.6. Mint látható, a felhővastagság növekedése az albedó növekedéséhez és a transzmissziós függvény csökkenéséhez vezet.
Átlagos albedó a felhőkre utca 430 m átlagos vastagságnál 73%-nak felel meg a felhőknél SVal velátlagos vastagsága 350 m - 66%, és ezeknek a felhőknek az áteresztőképességi függvényei 21, illetve 26%-kal egyenlők.
A felhők albedója a földfelszín albedójától függ r 3 , amely felett a felhő található. Fizikai szempontból egyértelmű, hogy minél több r 3 , annál nagyobb a visszavert sugárzás fluxusa, amely felfelé halad át a felhő felső határán. Mivel az albedó ennek a fluxusnak a bejövőhöz viszonyított aránya, a földfelszín albedójának növekedése a felhők albedójának növekedéséhez vezet. A felhők fényességének mérése Az ezekből az adatokból kapott felhőalbedó átlagértékeit az 1.7. táblázat tartalmazza.
1.7 táblázat - Különböző formájú felhők átlagos albedóértékei
Ezen adatok szerint a felhőalbedó 29 és 86% között mozog. Figyelemre méltó az a tény, hogy a gomolyfelhők más felhőformáihoz képest kis albedóval rendelkeznek (a gomolyfelhők kivételével). Csak a vastagabb cirrostratus felhők verik vissza jelentős mértékben a napsugárzást (r=74%).
17/81. oldal
Teljes sugárzás, napsugárzás visszaverődése, elnyelt sugárzás, PAR, Föld albedó
A Föld felszínére érkező összes napsugárzást – közvetlen és diffúz – teljes sugárzásnak nevezzük. Így a teljes sugárzás
K = S? bűn h + D,
Ahol S- energia megvilágítás közvetlen sugárzással,
D– szórt sugárzás általi energiamegvilágítás,
h– a Nap magassága.
A felhőtlen égbolt alatt a teljes sugárzás napi ingadozást mutat, dél körüli maximummal, éves ingadozást nyáron maximummal. A napkorongot nem fedő részleges felhőzet növeli a teljes sugárzást a felhőtlen égbolthoz képest; a teljes felhősödés éppen ellenkezőleg, csökkenti azt. Átlagosan a felhőzet csökkenti a teljes sugárzást. Ezért nyáron a délutáni összsugárzás átlagosan nagyobb, mint délután.
Ugyanezen okból magasabb az első félévben, mint a másodikban.
S.P. Khromov és A.M. A Petrosyants a Moszkva melletti nyári hónapokban felhőtlen égbolt mellett a teljes sugárzás déli értékeit adja meg: átlagosan 0,78 kW/m2, Nappal és felhőkkel 0,80, folyamatos felhőkkel 0,26 kW/m2.
A földfelszínre esve a teljes sugárzás többnyire a felső vékony talajrétegben vagy egy vastagabb vízrétegben nyelődik el és hővé alakul, részben visszaverődik. A napsugárzás visszaverődésének mértéke a Föld felszíne ennek a felületnek a természetétől függ. A visszavert sugárzás mennyiségének és az adott felületre eső teljes sugárzás mennyiségének arányát felületi albedónak nevezzük. Ezt az arányt százalékban fejezzük ki.
Tehát a teljes sugárzás teljes fluxusából ( S bűn h + D) egy része visszaverődik a földfelszínről ( S bűn h + D)És hol A– felszíni albedó. A teljes sugárzás többi része
(S bűn h + D) (1 – A) elnyeli a földfelszín és felmelegszik felső rétegek talaj és víz. Ezt a részt elnyelt sugárzásnak nevezik.
A talajfelszín albedója 10-30%-on belül változik; nedves csernozjomban 5%-ra csökken, száraz világos homokban pedig akár 40%-ra is emelkedhet. A talaj nedvességtartalmának növekedésével az albedó csökken. A növényzet - erdők, rétek, szántók - albedója 10-25%. A frissen hullott hó felületének albedója 80-90%, a régóta tartó hó 50% körüli és ennél alacsonyabb. A sima vízfelület albedója közvetlen sugárzás esetén néhány százaléktól (ha a Nap magasan áll) 70%-ig (ha alacsonyan áll) változik; az izgalomtól is függ. Szórt sugárzás esetén a vízfelületek albedója 5-10%. A Világóceán felszíni albedója átlagosan 5-20%. A felhők felső felületének albedója a felhőtakaró típusától és vastagságától függően néhány százaléktól 70-80%-ig terjed – átlagosan 50-60% (S.P. Khromov, M.A. Petrosyants, 2004).
A megadott ábrák a napsugárzás visszaverődésére vonatkoznak, nemcsak láthatóan, hanem annak teljes spektrumában. A fotometriai eszközök csak látható sugárzás esetén mérik az albedót, ami természetesen kis mértékben eltérhet a teljes sugárzási fluxus albedójától.
A földfelszínről és a felhők felső felületéről visszavert sugárzás túlnyomó része a légkörön túl a világűrbe kerül. A szórt sugárzás egy része (kb. egyharmada) a világűrbe is kikerül.
Az űrbe kikerülő visszavert és szórt napsugárzás és a légkörbe jutó teljes napsugárzás arányát a Föld planetáris albedójának nevezzük. A Föld albedója.
Összességében a Föld bolygó albedóját 31%-ra becsülik. A Föld bolygóalbedójának fő része a napsugárzás felhők általi visszaverődése.
A közvetlen és visszavert sugárzás egy része részt vesz a növényi fotoszintézis folyamatában, ezért ún. fotoszintetikusan aktív sugárzás(PAR). PAR – a fotoszintézis és a növények termelési folyamata szempontjából legaktívabb rövidhullámú (380-710 nm) sugárzás egy részét direkt és szórt sugárzás egyaránt képviseli.
A növények 380-710 nm hullámhossz-tartományban képesek közvetlen napsugárzást fogyasztani, és az égi és földi objektumokról visszaverődnek. A fotoszintetikusan aktív sugárzás fluxusa megközelítőleg fele a napenergia fluxusának, azaz. a teljes sugárzás fele, gyakorlatilag időjárási viszonyoktól és helytől függetlenül. Bár, ha az európai viszonyokra jellemző a 0,5-ös érték, akkor az izraeli viszonyokra valamivel magasabb (kb. 0,52). Nem mondható azonban el, hogy a növények egyformán használnák a PAR-t egész életük során és a bennük különböző feltételek. A PAR felhasználásának hatékonysága eltérő, ezért javasoltam a „PAR kihasználtsági együttható” mutatót, amely a PAR felhasználás hatékonyságát és a „Phytocenosis hatékonyságát” tükrözi. A fitocenózisok hatékonysága jellemzi a növénytakaró fotoszintetikus aktivitását. Ez az opció talált a legtöbbet széles körű alkalmazás az erdészektől az erdei fitocenózisok felmérésére.
Hangsúlyozni kell, hogy a növények maguk is képesek PAR-t képezni a növénytakaróban. Ez a levelek napsugarak felé való elrendeződésének, a levelek forgásának, a különböző méretű és dőlésszögű levelek eloszlásának köszönhetően a fitocenózisok különböző szintjein, pl. az úgynevezett vegetációs architektúrán keresztül. A növénytakaróban a napsugarak sokszor megtörnek és visszaverődnek a levélfelületről, így kialakítva saját belső sugárzási rendszerét.
A növénytakarón belül szórt sugárzásnak ugyanolyan fotoszintetikus jelentősége van, mint a növénytakaró felületére érkező direkt és diffúz sugárzásnak.
Tartalomjegyzék |
---|
Klimatológia és meteorológia |
DIDAKTIKUS TERV |
Meteorológia és klimatológia |
Légkör, időjárás, éghajlat |
Meteorológiai megfigyelések |
Kártyák alkalmazása |
Meteorológiai Szolgálat és Meteorológiai Világszervezet (WMO) |
Klímaképző folyamatok |
Csillagászati tényezők |
Geofizikai tényezők |
Meteorológiai tényezők |
A napsugárzásról |
A Föld termikus és sugárzási egyensúlya |
Közvetlen napsugárzás |
A napsugárzás változása a légkörben és a földfelszínen |
A sugárzás szórásával kapcsolatos jelenségek |
Teljes sugárzás, napsugárzás visszaverődése, elnyelt sugárzás, PAR, Föld albedó |
A földfelszín sugárzása |
Ellensugárzás vagy ellensugárzás |
A földfelszín sugárzási egyensúlya |
A sugárzási mérleg földrajzi megoszlása |
Légköri nyomás és barikus tér |
Nyomásrendszerek |
Nyomás ingadozások |
Levegőgyorsulás barikus gradiens hatására |
A Föld forgásának eltérítő ereje |
Geosztróf és gradiens szél |
A szél nyomás törvénye |
Frontok a légkörben |
A légkör termikus rezsimje |
A földfelszín hőegyensúlya |
A talajfelszín hőmérsékletének napi és éves változása |
A légtömeg hőmérséklete |
Éves levegő hőmérséklet tartomány |
Kontinentális éghajlat |
Felhők és csapadék |
Párolgás és telítettség |
páratartalom |
A levegő páratartalmának földrajzi eloszlása |
Kondenzáció a légkörben |
Felhők |
Nemzetközi felhő osztályozás |
A felhőzet, napi és éves ciklusa |
Felhőkből hulló csapadék (csapadék osztályozás) |
A csapadékrendszer jellemzői |
A csapadék éves lefolyása |
A hótakaró éghajlati jelentősége |
Légköri kémia |
A Föld légkörének kémiai összetétele |
A felhők kémiai összetétele |
Az üledékek kémiai összetétele |
A csapadék savassága |
Általános légköri keringés |
Teljes sugárzás
A Föld felszínére érkező összes napsugárzást teljes napsugárzásnak nevezzük.
Q = S sin h c + D (34)
ahol S a közvetlen sugárzás besugárzása, h c a Nap magassága, D a diffúz sugárzás besugárzása.
Felhőtlen égbolt alatt a teljes napsugárzás napi ingadozása dél körül éri el a maximumot, éves ingadozása pedig nyáron. A napkorongot nem fedő részleges felhősödés a felhőtlen égbolthoz képest növeli a teljes sugárzást, a teljes felhősödés éppen ellenkezőleg, csökkenti. Átlagosan a felhőzet csökkenti a sugárzást. Ezért nyáron a délutáni órákban nagyobb az összsugárzás érkezése, mint a délutáni órákban, az év első felében pedig több, mint a másodikban. A teljes sugárzás déli értékei a nyári hónapokban Moszkva közelében felhőtlen égbolt esetén átlagosan 0,78, nyílt Napnál és felhőkkel 0,80, összefüggő felhők esetén 0,26 kW/m2.
A teljes sugárzási értékek eloszlása a világon eltér a zónától, amit a légköri átlátszóság és a felhőzet hatása magyaráz. A teljes sugárzás maximális éves értéke 84*10 2 – 92*10 2 MJ/m2 és sivatagokban figyelhető meg. Észak-Afrika. Az egyenlítői erdők erős felhős területein a teljes sugárzás értéke 42*10 2 – 50*10 2 MJ/m2-re csökken. Mindkét félteke magasabb szélességére a teljes sugárzás értékei csökkennek, a 60. szélességi kör alatt 25 * 10 2 - 33 * 10 2 MJ/m 2. De aztán újra nőnek - egy kicsit az Északi-sarkvidék és jelentősen az Antarktisz felett, ahol a kontinens központi részein 50 * 10 2 - 54 * 10 2 MJ / m 2. Az óceánok felett általában a teljes sugárzás értékei alacsonyabbak, mint a megfelelő szárazföldi szélességeken.
Decemberben a déli félteke sivatagjaiban figyelhető meg a legmagasabb összsugárzási érték (8*10 2 – 9*10 2 MJ/m2). Az Egyenlítő felett a teljes sugárzás értéke 3*10 2 – 5*10 2 MJ/m2-re csökken. Az északi féltekén a sugárzás gyorsan csökken a sarki régiók felé, és az Északi-sarkkörön túl nulla. BAN BEN Déli félteke a teljes sugárzás dél felé 50-60 0 S-re csökken. (4 * 10 2 MJ/m 2), majd az Antarktisz központjában 13 * 10 2 MJ/m 2 -re nő.
Júliusban a legmagasabb összsugárzási értékek (9*10 2 MJ/m 2 felett) Afrika északkeleti részén és az Arab-félszigeten figyelhetők meg. Az egyenlítői régióban a teljes sugárzás értékei alacsonyak és megegyeznek a decemberi értékekkel. A trópusoktól északra a teljes sugárzás lassan 60 0 N-ra csökken, majd az Északi-sarkvidéken 8 * 10 2 MJ/m 2 -re nő. A déli féltekén az Egyenlítőről érkező teljes sugárzás gyorsan csökken dél felé, és az Északi-sarkkör közelében nulla értéket ér el.
A felszínre érve a teljes sugárzás részben elnyelődik a felső vékony talaj- vagy vízrétegben és hővé alakul, részben visszaverődik. A napsugárzás földfelszínről való visszaverődésének feltételeit az érték jellemzi albedó, egyenlő az aránnyal visszavert sugárzás a bejövő fluxusra (a teljes sugárzásra).
A = Q neg / Q (35)
Elméletileg az albedó értékek 0-tól (teljesen fekete felület) 1-ig (abszolút fehér felület) változhatnak. A rendelkezésre álló megfigyelési anyagok azt mutatják, hogy az alatta lévő felületek albedóértékei széles tartományban változnak, és változásaik lefedik a különböző felületek reflexiós értékeinek szinte teljes lehetséges tartományát. BAN BEN kísérleti tanulmányok Az albedó értékeket szinte minden elterjedt természetes felszín alatt találták meg. Ezek a vizsgálatok elsősorban azt mutatják, hogy a napsugárzás szárazföldi és vízi elnyelésének feltételei jelentősen eltérnek egymástól. A legmagasabb albedóértékek a tiszta és száraz hónál figyelhetők meg (90-95%). De mivel a hótakaró ritkán teljesen tiszta, az átlagos hóalbedó a legtöbb esetben 70-80%. Nedves és szennyezett hó esetén ezek az értékek még alacsonyabbak - 40-50%. Hó hiányában a földfelszín legmagasabb albedója egyes sivatagi területekre jellemző, ahol a felszínt kristályos sóréteg borítja (kiszáradt tavak alja). Ilyen körülmények között az albedó 50%. Kevés értéknél kisebb albedó a homokos sivatagokban. A nedves talaj albedója kisebb, mint a száraz talaj albedója. A nedves csernozjomok esetében az albedó értékek rendkívül kicsik - 5%. A folyamatos növényborítású természetes felületek albedója viszonylag kis határok között - 10 és 20-25% között - változik. Ugyanakkor az erdők (főleg a tűlevelűek) albedója a legtöbb esetben kisebb, mint a réti növényzet albedója.
A víztesteken a sugárzás abszorpciójának feltételei eltérnek a földfelszíni abszorpció feltételeitől. A tiszta víz viszonylag átlátszó a rövidhullámú sugárzás számára, aminek következtében a felső rétegekbe behatoló napsugarak sokszor szétszóródnak, és csak ezt követően nyelődnek el jelentősen. Ezért a napsugárzás elnyelésének folyamata a Nap magasságától függ. Ha magas, akkor a beérkező sugárzás jelentős része áthatol a felső vízrétegeken, és főként elnyelődik. Ezért a vízfelszín albedója néhány százalék, amikor a Nap magasan van, és amikor a Nap alacsony, az albedó több tíz százalékra nő.
A Föld-légkör rendszer albedója összetettebb természetű. A légkörbe jutó napsugárzás a légkör visszaszórása következtében részben visszaverődik. Felhők jelenlétében a sugárzás jelentős része visszaverődik a felületükről. A felhőalbedó rétegük vastagságától függ, átlagosan 40-50%. Felhők teljes vagy részleges hiányában a Föld-légkör rendszer albedója jelentősen függ magának a Föld felszínének albedójától. A bolygóalbedó földrajzi eloszlásának jellege a műholdas megfigyelések szerint jelentős különbségeket mutat az északi és a déli félteke magas és középső szélességi albedói között. A trópusokon a legmagasabb albedó értékek a sivatagok felett, a konvektív felhők zónáiban figyelhetők meg. Közép-Amerikaés az óceánok felett. A déli féltekén az északi féltekével ellentétben az albedóban zónális eltérés figyelhető meg a szárazföld és a tenger egyszerűbb eloszlása miatt. A legmagasabb albedóértékek a sarki szélességeken találhatók.
A földfelszínről és a felhők felső határáról visszavert sugárzás túlnyomó része a világűrbe kerül. A szórt sugárzás harmada is eltűnik. Az űrbe kikerülő visszavert és szórt sugárzás arányát a teljes légkörbe jutó napsugárzás mennyiségéhez ún. A Föld bolygó albedója vagy A Föld albedója. Értékét 30%-ra becsülik. A bolygó albedójának nagy része a felhők által visszavert sugárzásból származik.