METEOROLOGIA
I KLIMATOLOGIA
Obliczanie bilansu promieniowania
Obliczanie bilansu promieniowania
powierzchni Ziemi
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
ęŜ
enie promieniowania emitowanego
Zgodnie z tym prawem nat
ęŜ
enie promieniowania emitowanego
przez powierzchni
ę
czynn
ą
zale
Ŝ
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
Ŝ
n
ą
(zima) obliczy
ć
wielko
ść
strumienia promieniowania powierzchni Ziemi L
↑
wiedz
ą
c,
Ŝ
e:
zdolno
ść
emisyjna dla trawy
ε
= 0,97
zdolno
ść
emisyjna dla
ś
niegu
ε
= 0,98
Obliczenia nale
Ŝ
y wykona
ć
dla przesilenia letniego i zimowego
oraz zrównania wiosennego i jesiennego.
Zadania do wykonania
Zało
Ŝ
ymy
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
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
Ŝ
e 200 – 400 (W
·
m
-2
).
wahania roczne czy dobowe nie s
ą
du
Ŝ
e 200 – 400 (W
·
m
-2
).
Do naszych oblicze
ń
zało
Ŝ
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
Ŝ
nych dniach roku i napisa
ć
co
wpłyn
ę
ło na zró
Ŝ
nicowanie ich warto
ś
ci.
Napisa
ć
od czego mog
ą
zale
Ŝ
e
ć
warto
ś
ci salda krótkofalowego i
długofalowego oraz warto
ś
ci bilansu promieniowania powierzchni
czynnej?