METEOROLOGIA

I KLIMATOLOGIA

Obliczanie bilansu promieniowania

Obliczanie bilansu promieniowania
powierzchni Ziemi

Wymagana znajomo

ść

zagadnie

ń

promieniowanie powierzchni Ziemi

promieniowanie zwrotne atmosfery

promieniowanie efektywne

bilans promieniowania powierzchni czynnej w pełnym zakresie
widma

temperatura radiacyjna

temperatura radiacyjna

prawo Stefana-Boltzmanna

Cel

ć

wiczenia

Przyjmuj

ą

c przeci

ę

tne warto

ś

ci temperatury radiacyjnej

powierzchni Ziemi obliczony zostanie strumie

ń

promieniowania

długofalowego od powierzchni czynnej.

W dalszej kolejno

ś

ci wyznaczone zostanie saldo promieniowania

długofalowego, a nast

ę

pnie bilans promieniowania powierzchni

czynnej w pełnym zakresie widma.

czynnej w pełnym zakresie widma.

Zadania do wykonania

Do obliczenia wielko

ś

ci strumienia promieniowania

długofalowego od powierzchni czynnej L

↑

zastosujemy

zmodyfikowane prawo Stefana-Boltzmanna.

Zgodnie z tym prawem nat

ęż

enie promieniowania emitowanego

Zgodnie z tym prawem nat

ęż

enie promieniowania emitowanego

przez powierzchni

ę

czynn

ą

zale

ż

y od temperatury i zdolno

ś

ci

emisyjnej danego rodzaju powierzchni:

L

↑

=

ε

•

δ

•T

4

(W

·

m

-2

)

Zadania do wykonania

L

↑

=

ε

•

δ

•T

4

(W

·

m

-2

)

gdzie:

L

↑

- promieniowanie powierzchni Ziemi (W

·

m

-2

)

ε

- zdolno

ść

emisyjna

ε

- zdolno

ść

emisyjna

δ

- stała Stefana-Boltzmanna 5,669•10

-8

(W

·

m

-2

·

K

-4

)

T - temperatura radiacyjna powierzchni Ziemi (K)

T (K) = t (°C) + 273,15

Zadania do wykonania

Zadanie 1.
Przyjmuj

ą

c zgodnie z

ć

wiczeniem nr 2 za powierzchni

ę

czynn

ą

traw

ę

(wiosna, lato, jesie

ń

) i pokryw

ę

ś

nie

ż

n

ą

(zima) obliczy

ć

wielko

ść

strumienia promieniowania powierzchni Ziemi L

↑

wiedz

ą

c,

ż

e:

zdolno

ść

emisyjna dla trawy

ε

= 0,97

zdolno

ść

emisyjna dla

ś

niegu

ε

= 0,98

Obliczenia nale

ż

y wykona

ć

dla przesilenia letniego i zimowego

oraz zrównania wiosennego i jesiennego.

Zadania do wykonania

Zało

ż

ymy

ż

e zarejestrowana o godzinie 12.00 czasu

miejscowego temperatura radiacyjna powierzchni Ziemi wynosi:

podczas przesilenia letniego t = 20,0 °C
podczas przesilenia zimowego t = -5,0 °C

podczas przesilenia zimowego t = -5,0 °C
podczas zrównania wiosennego t = 5,0 °C
podczas zrównanie jesiennego t = 8,0 °C

Zadania do wykonania

Zadanie 2.
Obliczy

ć

saldo promieniowania długofalowego powierzchni

czynnej Q

L

wiedz

ą

c

ż

e:

Q

L

= L

↓

– L

↑

(W

·

m

-2

)

gdzie:

gdzie:

Q

L

– saldo promieniowania długofalowego (W

·

m

-2

)

L

↓

- promieniowanie zwrotne atmosfery (W

·

m

-2

)

L

↑

- promieniowanie powierzchni Ziemi (W

·

m

-2

)

Obliczenia nale

ż

y wykona

ć

dla przesilenia letniego i zimowego

oraz zrównania wiosennego i jesiennego.

Zadania do wykonania

Strumie

ń

promieniowania zwrotnego atmosfery L

↓

w porównaniu

z dochodz

ą

cym z góry promieniowaniem słonecznym całkowitym

K

↓

charakteryzuje si

ę

stosunkowo niewielk

ą

zmienno

ś

ci

ą

,

zarówno w czasie jak i w przestrzeni. Obserwowane warto

ś

ci

strumienia L

↓

wynosz

ą

na ogół około 324 (W

·

m

-2

), a jego

wahania roczne czy dobowe nie s

ą

du

ż

e 200 – 400 (W

·

m

-2

).

wahania roczne czy dobowe nie s

ą

du

ż

e 200 – 400 (W

·

m

-2

).

Do naszych oblicze

ń

zało

ż

ymy stał

ą

warto

ść

strumienia L

↓

L

↓

= 324 (W

·

m

-2

)

Zadania do wykonania

Zadanie 3.
Obliczy

ć

bilans promieniowania w pełnym zakresie widma:

Q* = K

↓

- K

↑

+ L

↓

- L

↑

= Q

K

+ Q

L

(W

·

m

-2

)

Wyniki oblicze

ń

przedstawi

ć

w tabelce

324
324

324

324

Zadania do wykonania

Zadanie 4.

Porówna

ć

mi

ę

dzy sob

ą

obliczone składowe bilansu

promieniowania w czterech ró

ż

nych dniach roku i napisa

ć

co

wpłyn

ę

ło na zró

ż

nicowanie ich warto

ś

ci.

Napisa

ć

od czego mog

ą

zale

ż

e

ć

warto

ś

ci salda krótkofalowego i

długofalowego oraz warto

ś

ci bilansu promieniowania powierzchni

czynnej?