SNC03579

r» osiąga swoje maksimum dobowe. W dalszej części doby bilans radiacyjny jest ujemny straty energii na wypromieniowanie są większe od przychodów wynikających z pochu niania promieniowania całkowitego i temperatura powierzchni Ziemi spada. Spadą ten trwa aż do wschodu Słońca następnego dnia. Bieg dobowy bilansu radiacyjnego i temperatury jest często zakłócony innymi czynnikami. Zmiany temperatury mogą byt inne. niż wynikałoby to z bilansu radiacyjnego, na skutek napływu mas powietrza znacz, nie różniących się termicznie od aktualnie zalegających nad danym obszarem. Dobowy bieg bilansu radiacyjnego, a w konsekwencji również temperatury, może zostać zmieniony poprzez zmiany zachmurzenia. Wzrost zachmurzenia w dzień zmniejsza dopływ promieniowania i powoduje spadek maksymalnej temperatury dobowej. Wzrost za. chmurzenia w nocy zmniejsza ilość energii efektywnie wypromieniowanej z powierzchni, powodując wzrost minimalnej temperatury dobowej. Bieg temperatuiy może zostać zakłócony przez intensywny opad deszczu. Chłodna woda obniża nieco temperaturę powierzchni, a dodatkowy spadek temperatury występuje po opadzie na skutek wzmożonego parowania.

przesilenie    przesilenie

letnie    zimowe

Rys. 3. ll. Roczny bieg zmian emisji i absorpcji promieniowania i jego wpływ na roczny bieg temperatury

Roczny bieg dobowych sum bilansu radiacyjnego jest dodatni w cieplej porze roku, a ujemny w chłodnej (rys. 3.11). Zmiany znaku następują kilka tygodni po przesileniu letnim (wtedy bilans staje się ujemny) i po przesileniu zimowym (wówczas bilans radiacyjny spada poniżej zera). Gdy bilans radiacyjny jest ujemny, temperatura obniża się, gdy jest dodatni, temperatura wzrasta.

Bilans radiacyjny Ziemi jako całości jest dodatni, a atmosfery ujemny. Pewna porcja energii jest bowiem przekazywana z Ziemi do atmosfery drogą przewodnictwa

Tab. 3.3. Bilans radiacyjny Ziemi i atmosfery

i- Obiekt	Przychody	Straty	Bilans
i Ziemia	51+96=147	117	+30
1 Atmosfera	19+111=130	160	-30

cząsteczkowego i turbulencyjnego oraz transportu ciepła utajonego. Największy udział w nieradiacyjnym transporcie energii ma ciepło utajone, znacznie mniejszy przewodnictwo turbulencyjne, a najmniejszy przewodnictwo cząsteczkowe (rys. 3.9).

3.4. Efekt cieplarniany

Efekt cieplarniany odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu na Ziemi warunków pozwalających na rozwój życia. Dzięki obecności w atmosferze gazów absorbujących długofalowe promieniowanie Ziemi i emitujących następnie promieniowanie, którego część dociera z powrotem do powierzchni, w dolnej troposferze panuje temperatura znacznie wyższa niż ta, jaka występowałaby przy ich braku. Średnia temperatura powierzchni Ziemi byłaby wówczas wynikiem równowagi radiacyjnej między promieniowaniem słonecznym absorbowanym przez powierzchnię Ziemi /„, a promieniem emitowanym /,. Promieniowanie absorbowane przez powierzchnię Ziemi /„ wyraża się wzorem gdzie: itR² - powierzchnia koła o promieniu równym ziemskiemu, prostopadła do kierunku padania promieniowania słonecznego o natężeniu / (równemu stałej słonecznej 1353 W • nr²),A - całkowite albedo Ziemi oceniane na 0,30 (lub 30%). Ziemia emituje promieniowanie całą swą powierzchnią, a całkowita energia jest proporcjonalna do czwartej potęgi średniej temperatury powierzchni w skali bezwzględnej. Stąd ilość wy-promieniowanej energii wynosi

I_e = 4nR² oT⁴

W warunkach równowagi radiacyjnej

Wówczas

Temperatura, zwana temperaturą radiacyjną łub efektywną Ziemi, wynosi jedynie -18,9°C. Jest ona ok. 33° niższa od obecnie panującej. Świat w temperaturze średniej -18,9°C byłby prawdopodobnie całkowicie skuty lodem. Naturalny efekt cieplarniany umożliwił rozwój na Ziemi życia w jego obecnej postaci. Wśród gazów przyczyniających się do powstania efektu cieplarnianego największy udział ma para wodna (21°C), w następnej kolejności dwutlenek węgla (7°C) i ozon (2°C) (Burroughs, 2001).

W obecności gazów szklarniowych część promieniowania emitowanego przez powierzchnię Ziemi jest absorbowana przez atmosferę, a następnie emitowana częściowo w kierunku Ziemi. Dlatego do Ziemi dociera nie tylko promieniowanie słoneczne, lecz także promieniowanie zwrotne atmosfery. Dzięki tej dodatkowej energii temperatura powierzchni ziemi jest znacznie wyższa, a różnica między rzeczywistą a radiacyjną temperaturą Ziemi określa wartość naturalnego efektu cieplarnianego.