I KLIMATOLOGIA
Ob
O liczanie b
ilansu promi
m eniowa
w nia
powierzchni Ziemi
zagadnień
promieniowanie powierzchni Ziemi
promieniowanie zwrotne atmosfery
promieniowanie efektywne
bilans promieniowania powierzchni czynnej w pełnym zakresie widma
tem
e pe
p r
e a
r t
a ur
u a
r
a r
a
r d
a i
d ac
a yj
y n
j a
n
prawo Stefana-Boltzmanna
Cel ćwiczenia Przyjmując przeciętne wartości temperatury radiacyjnej powierzchni Ziemi obliczony zostanie strumień promieniowania długofalowego od powierzchni czynnej.
W dalszej kolejności wyznaczone zostanie saldo promieniowania długofalowego, a następnie bilans promieniowania powierzchni czyn
y n
n e
n j
e
j w
w pe
p ł
e ny
n m
y z
ak
a re
r s
e ie
e w
i
w dm
d a.
a
Zadania do wykonania Do obliczenia wielkości strumienia promieniowania długofalowego od powierzchni czynnej L↑ zastosujemy zmodyfikowane prawo Stefana-Boltzmanna.
Zgo
g d
o n
d i
n e
e z
tym
y pr
p a
r w
a e
w m
e na
n t
a ęŜ
ę en
e i
n e
e p
r
p o
r m
o ien
e i
n ow
o a
w n
a i
n a
a e
m
e itow
o a
w n
a e
n g
e o
g
o
przez powierzchnię czynną zaleŜy od temperatury i zdolności emisyjnej danego rodzaju powierzchni: L↑ = ε•δ•T4 (W·m-2)
Zadania do wykonania L↑ = ε•δ•T4 (W·m-2)
gdzie:
L↑ - promieniowanie powierzchni Ziemi (W·m-2) ε
ε
- zdo
d l
o no
n ś
o ć e
m
e isyj
y n
j a
n
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.
Przyjmując zgodnie z ćwiczeniem nr 2 za powierzchnię czynną trawę (wiosna, lato, jesień) i pokrywę śnieŜną (zima) obliczyć wielkość strumienia promieniowania powierzchni Ziemi L↑
wiedząc, Ŝe:
zdolność emisyjna dla trawy ε = 0,97
zdolność emisyjna dla śniegu ε = 0,98
Obliczenia naleŜy wykonać dla przesilenia letniego i zimowego oraz zrównania wiosennego i jesiennego.
Zadania do wykonania ZałoŜymy Ŝe zarejestrowana o godzinie 12.00 czasu miejscowego temperatura radiacyjna powierzchni Ziemi wynosi: podczas przesilenia letniego t = 20,0 °C
po
p d
o c
d zas
a p
r
p z
r es
e ilen
e i
n a
a z
imow
o e
w g
e o
g
o
t =
= -5
- ,
5 0
0 °C
°
podczas zrównania wiosennego t = 5,0 °C
podczas zrównanie jesiennego t = 8,0 °C
Zadania do wykonania Zadanie 2.
Obliczyć saldo promieniowania długofalowego powierzchni czynnej Q wiedząc Ŝe:
L
Q = L↓ – L↑ (W·m-2)
L
gd
g z
d ie:
e
Q – saldo promieniowania długofalowego (W·m-2) L
L↓ - promieniowanie zwrotne atmosfery (W·m-2) L↑ - promieniowanie powierzchni Ziemi (W·m-2) Obliczenia naleŜy wykonać dla przesilenia letniego i zimowego oraz zrównania wiosennego i jesiennego.
Zadania do wykonania Strumień promieniowania zwrotnego atmosfery L↓ w porównaniu z dochodzącym z góry promieniowaniem słonecznym całkowitym K↓ charakteryzuje się stosunkowo niewielką zmiennością, zarówno w czasie jak i w przestrzeni. Obserwowane wartości strumienia L↓ wynoszą na ogół około 324 (W·m-2), a jego wa
w h
a a
h n
a i
n a
a r
o
r c
o zne
n
e c
zy
y d
o
d b
o o
b w
o e
w
e ni
n e
e s
ą
ą d
u
d Ŝ
u e
e 2
0
2 0
0
0 – 40
4 0
0
0 (
W
(
·
W m-2
m- )
2 .
)
Do naszych obliczeń załoŜymy stałą wartość strumienia L↓
L↓ = 324 (W·m-2)
Zadania do wykonania
Zadanie 3.
Obliczyć bilans promieniowania w pełnym zakresie widma: Q* = K↓ - K↑ + L↓ - L↑ = Q + Q (W·m-2) K
L
Wyniki obliczeń przedstawić w tabelce 324
324
324
324
Zadania do wykonania Zadanie 4.
Porównać między sobą obliczone składowe bilansu promieniowania w czterech róŜnych dniach roku i napisać co wpłynęło na zróŜnicowanie ich wartości.
Napisać od czego mogą zaleŜeć wartości salda krótkofalowego i długofalowego oraz wartości bilansu promieniowania powierzchni czynnej?