METEOROLOGIA

I KLIMATOLOGIA

Ob

O liczanie b

ilansu promi

m eniowa

w nia

powierzchni Ziemi

Wymagana znajomość

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 ęż

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 zależy 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 śnieżną (zima) obliczyć wielkość strumienia promieniowania powierzchni Ziemi L↑

wiedząc, że:

zdolność emisyjna dla trawy ε = 0,97

zdolność emisyjna dla śniegu ε = 0,98

Obliczenia należy wykonać dla przesilenia letniego i zimowego oraz zrównania wiosennego i jesiennego.

Zadania do wykonania Założymy że 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 że:

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 należy 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 ż

u e

e 2

0

2 0

0

0 – 40

4 0

0

0 (

W

(

·

W m-2

m- )

2 .

)

Do naszych obliczeń założymy 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 różnych dniach roku i napisać co wpłynęło na zróżnicowanie ich wartości.

Napisać od czego mogą zależeć wartości salda krótkofalowego i długofalowego oraz wartości bilansu promieniowania powierzchni czynnej?