Сумарна радіація

Під сумарною радіацією розуміють суму розсіяної та прямої радіації на горизонтальну поверхню, що досягає земної поверхні одночасно. Таким чином, інтенсивність сумарної радіації

. (5.1)

В ясний, безхмарний день сумарна радіація складається із прямої сонячної радіації на горизонтальну поверхню та розсіяної радіації. При хмарній погоді, коли Сонце закрите хмарами, сумарна радіація складається тільки з розсіяної. Для практичних цілей найбільше значення має вивчення саме сумарної радіації, а не окремо прямої та розсіяної.

Склад сумарної радіації, тобто співвідношення між прямою та розсіяною радіацією, може змінюватися в широких межах залежно від висоти Сонця, прозорості атмосфери, широти місця та ін. До сходу Сонця все надходження радіації, хоча й незначне, обумовлене однією розсіяною радіацією. З моменту сходу Сонця пряма та розсіяна радіація збільшуються, але перша швидше, і вже при незначній висоті Сонця (близько 8°) величини їх вирівнюються, потім частка розсіяної радіації зменшується до полудня, після чого зміни йдуть у зворотному порядку.

Чим прозоріша атмосфера, тим менше значення розсіяної радіації в загальній величині сумарної та тим раніше, тобто при меншій висоті Сонця, відбувається вирівнювання величин цих двох радіацій.

Якщо при малій висоті Сонця сумарна радіація складається майже цілком з розсіяної радіації, то при висоті Сонця рівній і безхмарному небі остання становить лише 10-20 %. Співвідношення між прямою сонячною та розсіяною радіаціями для безхмарного дня наочно видно з рис. 5.1, на якому показане це співвідношення по вимірюваннях Н.Н.Калітіна для різних пунктів спостереження: Павловська, Ялти, Нальчика та «Кругозору» на горі Ельбрус ( h = 3200 м).

Рис. 5.1 Співвідношення між прямою та розсіяною радіаціями

З цього рисунка видно, що для спостережного пункту «Кругозір», де прозорість атмосфери більша, а інтенсивність розсіяної радіації невелика, вирівнювання величин радіації відбувається вже при висоті Сонця близько . Для Павловська, де прозорість атмосфери менше, вирівнювання відбувається при висоті Сонця . У Нальчику величини прямої сонячної та розсіяної радіаціями вирівнюються при . В Ялті, де в день спостереження прозорість повітря була дуже малою, величини радіації вирівнялися лише при .

Таким чином, дійдемо висновку, що при різній прозорості атмосфери, навіть для безхмарного неба, величина розсіяної радіації становить значний відсоток від величини сумарної.

Склад сумарної радіації неоднаковий для різних пунктів земної кулі. Навесні йулітку прямої сонячної радіації всюди більше, ніж розсіяної. Узимку та восени на півночі виходить більше розсіяної радіації, а на півдні – прямої. Зі зменшенням широти добові суми сумарної радіації збільшуються, причому чим південніше місце, тим більш рівномірно розподіляється радіація протягом року. Так, коливання місячних величин для Павловська (φ = 60°) становлять 12-407 кал/см², для Вашингтона (φ = 38°,9) вони вже менші 142-486 кал/см², а для Такубаї (φ = 19°) 307-556 кал/см².

Річні суми сумарної радіації при переміщенні з півночі на південь збільшуються. Однак в окремі місяці на півночі в умовах Арктикиможна одержати величину сумарної радіації навіть більшу, ніж у південніших пунктах. Наприклад, у Бухті Тиха в травні сумарна радіація виходить на 27 % більше, ніж у Павловську, та тільки на 3 % менше, ніж у Феодосії, а в червні тут же радіації більше на 30 %, ніж у Павловську, і більше на 5%, ніж у Феодосії. Пояснюється це тим, що в Бухті Тиха в ці місяці безперервний полярний день, тобто Сонце не заходить за обрій.

3.8. Відбиття сонячної радіації (альбедо)

Сумарна радіація, що досягає земної поверхні, не поглинається нею повністю, а частково відбивається від Землі в атмосферу. Відбиття радіації відбувається також від поверхні хмар.

Відношення величини усього потоку короткохвильової радіації , відбитого даною поверхнею в усіх напрямках, до потоку радіації Q, який падає на цю поверхню, називається альбедо (А) даної поверхні. Ця величина показує, яка частина падаючої на поверхню променистої енергії відбивається від неї. Часто величину альбедо виражають у відсотках. Тоді

(5.2)

Альбедо земної поверхні залежить від властивостей і стану цієї поверхні, її кольору і шорсткості, від наявності та характеру рослинного покриву. Темні та шорсткі ґрунти відбивають менше, ніж світлі та гладенькі. Зволоження ґрунтів також впливає на її відбиваючу здатність. Вологі ґрунти відбивають менше, ніж сухі, так як вони більш темні. В таблиці 5.2 приведені величини альбедо різних видів земної поверхні у відсотках.

Таблиця 5.2

Альбедо різних видів підстилаючої поверхні

Вид поверхні	Альбедо (%)
Сніг свіжий	84-95
Сніг, який лежав	46-60
Сухий чорнозем
Гумус
Поверхня піщаної пустелі	28-38
Парове поле (сухе)	8-12
Вологе виоране поле
Свіжа (зелена) трава
Суха трава
Жито та пшениця на різних стадіях зрілості	10-25
Ліс ялинковий і сосновий	10-18

Із цієї таблиці видно, що найбільшу відбиваючу здатність має сніг, який щойно випав. У окремих випадках спостерігалася величина альбедо снігу до 87%, а в умовах Арктики навіть до 95%. Сніг, який пролежав, почав танути та тим більш забруднений сніг відбиває вже значно менше.

Альбедо різних ґрунтів і рослинного покриву, як видно з цієї ж таблиці, відрізняється порівняно мало.

Альбедо водної поверхні для прямої та розсіяної радіації буде різним. Для розсіяної радіації альбедо води складає в середньому близько 8-10 %. Альбедо води для прямої сонячної радіації залежить від висоти Сонця: при зменшенні висоти Сонця величина альбедо зростає. Так при прямовисному падінні променів відбивається тільки близько 2-5 %. Якщо Сонце знаходиться низько над обрієм, то відбивається 30-70 %.

На відбивальну здатність води впливає ступінь її помутніння. Мутна вода відбиває більше, ніж прозора.

Дуже велика відбиваюча здатність у хмар. У середньому альбедо хмар складає близько 80%.

Знаючи величину альбедо поверхні та значення сумарної радіації, можна визначити кількість прямої та розсіяної радіації, яка поглинається даною поверхнею. Якщо А – альбедо, то величина являє собою коефіцієнт поглинання даної поверхні, що показує, яка частина падаючої на цю поверхню радіації нею поглинається.

Дата добавления: 2014-01-04