- •Каўрыга п.А., 2004
- •Прадмова
- •Раздзел 1 уводзіны
- •Прадмет вывучэння метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.1. Атмасфера
- •1.2. Надвор’е
- •1.3. Кліматалогія
- •1.4. Кліматаўтварэнне
- •1.5. Народнагаспадарчае значэнне метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.6. Задачы метэаралогіі і кліматалогіі
- •Кліматычныя рэсурсы
- •1.8. Сувязь метэаралогіі з іншымі навукамі Дыферэнцыяцыя дысцыпліны
- •1.9. Асноўныя этапы гісторыі метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.9.1. Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі ў Расіі і ссср
- •Даследаванні метэаралогіі і кліматалогіі на Беларусі
- •Метады даследаванняў у метэаралогіі і кліматалогіі
- •1.11. Арганізацыя метэаралагічных назіранняў Служба надвор’я
- •Класіфікацыя гідраметэаралагічных станцый
- •Метэаралагічныя элементы і вымяральныя велічыні
- •1.11.1. Метэаралагічныя назіранні ў Рэспубліцы Беларусь
- •Тыпы метэаралагічных станцый Рэспублікі Беларусь (паводле даных Белгідрамета)
- •1.11.2. Міжнароднае супрацоўніцтва ў галіне метэаралогіі
- •Раздзел 2 будова атмасферы і хімічны склад паветра
- •2.1. Будова атмасферы
- •2.2. Хімічны склад паветра
- •Хімічны склад сухога паветра каля зямной паверхні, %
- •Змяненні ўтрымання со2 ў атмасферы
- •Раздзел 3 фізічныя ўласцівасці паветра
- •3.1. Ціск паветра
- •3.2. Тэмпература паветра
- •3.3. Шчыльнасць паветра. Ураўненне стану газаў
- •3.4. Змяненне атмасфернага ціску з вышынёю
- •Змяненне ціску паветра з вышынёю
- •3.5. Асноўнае ўраўненне статыкі атмасферы
- •3.6. Бараметрычная формула
- •3.7. Барычная ступень
- •Барычная ступень (м/гПа) у залежнасці ад ціску і тэмпературы
- •3.8. Адыябатычныя працэсы ў атмасферы
- •Вільгацеадыябатычны градыент пры розных тэмпературах і ціску
- •3.9. Патэнцыяльная тэмпература
- •3.10. Вертыкальнае размеркаванне тэмпературы Тэрмічная стратыфікацыя атмасферы
- •3.11. Змяненні патэнцыяльнай тэмпературы ў залежнасці ад яе вертыкальнага градыента (стратыфікацыі)
- •3.12. Стратыфікацыя і вертыкальная раўнавага насычанага паветра
- •Спектр сонечных электрамагнітных хваляў (паводле б.А. Семенчанка, 2002)
- •4.2. Энергетычная і прыродная асветленасць
- •4.3. Сонечная пастаянная
- •4.4. Прамая сонечная радыяцыя
- •4.5. Паглынанне сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •4.6. Рассеянне сонечнай радыяцыі
- •4.7. Закон аслаблення сонечнай радыяцыі ў атмасферы
- •Табліца 4.2 Залежнасць масы атмасферы ад вышыні Сонца (табліца Бемпарада)
- •Такім чынам, пры праходжанні сонечнымі промнямі m мас колькасць прамой радыяцыі каля паверхні Зямлі складзе
- •4.9. Сумарная радыяцыя
- •4.10. Адбітая і паглынутая сонечная радыяцыя
- •Табліца 4.3 Інтэгральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •Табліца 4.4 Спектральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
- •4.12. Доўгахвалевая радыяцыя зямной паверхні і атмасферы
- •4.13. Цяплічны (парніковы) эфект атмасферы
- •4.14. Радыяцыйны баланс зямной паверхні
- •Табліца 4.5 Залежнасць радыяцыйнага балансу ад вышыні Сонца і альбеда ў яснае надвор’е
- •4.15. Радыяцыйны баланс планеты Зямля
- •4.16. Размеркаванне сонечнай радыяцыі на верхняй мяжы атмасферы
- •Табліца 4.6 Вышыня сонца (º) ў дні летняга і зімовага сонцастаяння і дні раўнадзенстваў на асноўных геаграфічных шыротах
- •Табліца 4.7 Паступленне сонечнай радыяцыі (кВт/м2) ў дні раўнадзенстваў і сонцастаянняў (паводле с.П. Хромава, 2001)
- •4.17. Геаграфічнае размеркаванне сумарнай радыяцыі
- •4.18. Геаграфічнае размеркаванне радыяцыйнага баланса
- •Табліца 4.8 Радыяцыйны баланс у межах прыродных зон (мДж/м2 у год)
- •Табліца 4.9
- •4.19. Цеплавы баланс зямной паверхні
- •Раздзел 5 цеплавы рэжым атмасферы і падсцілаючай паверхні
- •5.1. Віды цеплаабмену атмасферы з навакольным асяроддзем
- •5.2. Цеплавы баланс сістэмы Зямля – атмасфера
- •Баланс сонечнай радыяцыі ў атмасферы і на зямной паверхні
- •Цеплавы баланс зямной паверхні і атмасферы
- •Цеплавы баланс атмасферы
- •5.3. Адрозненні ў цеплавым рэжыме глебы і вадаёмаў
- •5.4. Распаўсюджванне цяпла на глыбіню глебы
- •Характарыстыка тэмпературы паветра
- •5.6. Гадавая амплітуда тэмпературы паветра і кантынентальнасць клімату
- •5.7. Тыпы гадавога ходу тэмпературы паветра
- •Сярэднямесячныя тэмпературы паветра
- •5.8. Зменлівасць сярэдніх месячных і гадавых тэмператур
- •Сярэдняя месячная і гадавая тэмпература паветра (оС) і крайнія яе значэнні ў асобныя гады (мс Горкі Магілёўскай вобласці, 1881-1997)
- •5.9. Інверсіі тэмпературы
- •5.10. Геаграфічнае размеркаванне тэмпературы прыземнага слоя атмасферы
- •5.11. Тэмпература шыротных кругоў
- •Сярэднія шыротныя тэмпературы (паводле с.П. Хромава)
- •Сярэдняя тэмпература паветра (оС)
- •Раздзел 6 водны рэжым атмасферы
- •6.1. Выпарэнне і насычэнне вадзяной пары
- •6.2. Уласцівасці пругкасці насычэння
- •Змяненні пругкасці насычэння (е) у залежнасці ад тэмпературы (t)
- •Пругкасць насычэння для лёду Ел і вады Ев пры аднолькавай тэмпературы t °с
- •6.3. Закон выпарэння
- •6.4. Выпаральнасць
- •6.5. Геаграфічнае размеркаванне выпарэння і выпаральнасці
- •6.6. Характарыстыкі вільготнасці паветра
- •6.7. Сутачны і гадавы ход парцыяльнага ціску вадзяной пары
- •6.8. Сутачны і гадавы ход адноснай вільготнасці
- •6.9. Геаграфічнае размеркаванне парцыяльнага ціску вадзяной пары і адноснай вільготнасці
- •6.10. Кандэнсацыя вадзяной пары ў атмасферы
- •6.11. Ядры кандэнсацыі
- •6.12. Воблакі
- •6.13. Мікрафізічны склад (структура) воблакаў
- •6.14. Міжнародная класіфікацыя воблакаў
- •6.15. Генетычная класіфікацыя воблакаў
- •6.16. Геаграфічнае размеркаванне воблачнасці
- •6.18. Туманы--утварэнне і геаграфічнае размеркаванне
- •6.18. Атмасферныя ападкі
- •6.19. Гідраметэаралагічная ацэнка ўвільгатнення тэрыторыі
- •6.20. Водны баланс Зямлі
- •Водны баланс сусветнага акіяну, мацерыкоў і зямнога шара (Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли, 1974)
- •6.21. Снегавое покрыва
- •Размеркаванне снегавога покрыва на Браслаўскім узвышшы
- •Характарыстыка снегавога покрыва ў разнастайных умовах Браслаўскага ўзвышша
Табліца 4.3 Інтэгральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
Паверхня |
А |
Паверхня |
А |
Свежы снег Вільготны снег Забруджаны снег Гліністыя глебы Пясчаныя глебы Асушаны тарфянік |
90 70 50 25 40 8 |
Збожжавыя культуры Бульба Хваёвы лес Лісцёвы лес Пустыня Стэп |
15 20 15 18 30 25 |
Велічыня альбеда залежыць таксама ад вышыні Сонца. На адной і той жа паверхні найбольшыя значэнні альбеда адзначаюцца раніцай і ўвечары, а ў поўдзень альбеда памяншаецца.
Аднак розныя даўжыні хваляў сонечнага спектра ад адной і той жа паверхні адбіваюцца па-рознаму, г. зн., што кожная хваля мае сваю адбівальную здольнасць – сваё альбеда. У табл. 4.4, паводле дадзеных Б.А. Семенчанка (2002), прыведзена спектральнае альбеда розных тыпаў падсцілаючай паверхні. Можна засведчыць, што з павялічэннем даўжыні хвалі ў сонечным спектры альбеда паверхні ўзрастае.
Табліца 4.4 Спектральнае альбеда (%) розных тыпаў падсцілаючай паверхні
Паверхня |
λ, мкм |
||||||
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
Чарназём Пясок белы Зялёная трава Снег свежы Снег мокры Воблакі |
2 - 2 85 62 67 |
3 34 4 90 67 66 |
5 40 6 90 69 66 |
7 46 6 90 67 65 |
9 49 40 89 62 63 |
12 54 39 86 51 61 |
13 - 38 78 42 60 |
Вызначаюць планетарнае альбеда зямлі, якое складае 30 %. Пад ім разумеюць адносіны адбітай і рассеянай сонечнай радыяцыі, якая накіроўваецца ў космас, да агульнай колькасці радыяцыі (сонечнай пастаяннай), што паступае ў атмасферу.
4.12. Доўгахвалевая радыяцыя зямной паверхні і атмасферы
4.12.1. Выпраменьванне зямной паверхні. Зямная паверхня як усякае цела, нагрэтае да тэмпературы вышэй абсалютнага нуля, выпраменьвае доўгахвалевую электрамагнітную радыяцыю. Гэту зямную радыяцыю называюць уласным выпраменьваннем зямной паверхні. Адпаведна закону Стэфана-Больцмана, выпраменьванне абсалютна чорнага цела прапарцыянальна абсалютнай тэмпературы ў чацвёртай ступені Т:
Еа.ч.ц.= σТ4 (4.9)
дзе пастаянная σ=5,7·10-8Вт/(м2 К4).
Аднак Зямля не з’яўляецца абсалютна чорным целам. Пагэтаму выпраменьванне Зямлі крыху менш выпраменьвання абсалютна чорнага цела пры той жа тэмпературы. Адносны каэфіцыент выпраменьвання δ для розных тыпаў падсцілаючай паверхні хістаецца ад 0,85 да 0,99.
Найбольшай выпраменьвальнай здольнасцю валодае снег (δ =0,986). У сярэднім для Зямлі δ =0,95. З улікам δ выпраменьванне Зямлі Es вызначаецца пры дапамозе формулы:
Es=δσТ4 (4.9)
Пры сярэдняй тэмпературы зямной паверхні 288К інтэнсіўнасць зямнога выпраменьвання складае 373 Вт/м2.
Абсалютныя тэмпературы на Зямным шары змяняюцца ад 190 да 350К. Адпаведна гэтым тэмпературам уласнае выпраменьванне Зямлі адносіцца да доўгахвалевага інфрачырвонага выпраменьвання з даўжынямі хваляў 4 – 120 мкм. 99 % цеплавой энергіі гэтага спектра прыходзіцца на інтэрвал даўжынь хваляў ад 4 да 40 мкм, а максімум энергіі – на 10 – 15 мкм.
На аснове тэмпературных кантрастаў падсцілаючай паверхні развіваецца дыстанцыйнае зандзіраванне Зямлі пры дапамозе штучных спадарожнікаў. Розная ступень нагрэтасці паверхні і энергетычная яркасць у інфрачырвоным дыяпазоне дазваляе выяўляць розныя элементы ландшафта, складаць разнастайныя тэматычныя карты (глебы, расліннасці, рэльефу, увільготненасці і г.д.).
4.12.2. Сустрэчнае выпраменьванне атмасферы. Атмасфера, паглынуўшы частку сонечнай радыяцыі (23 %) і ўласнае выпраменьванне зямной паверхні, атрымаўшы цяпло шляхам турбулентнай цеплаправоднасці і пры кандэнсацыі вадзяной пары, награецца вышэй абсалютнага нуля. У гэтым выпадку атмасфера сама выпраменьвае нябачную інфрачырвоную доўгахвалевую радыяцыю. Гэту радыяцыю называюць сустрэчным выпраменьваннем атмасферы Еа, інакш супрацьвыпраменьваннем.
70 % атмасфернай радыяцыі вяртаецца да зямной паверхні, а 30 % уходзіць у сусветную прастору. Зямная паверхня амаль поўнасцю паглынае сустрэчнае выпраменьванне атмасферы.
Асноўным паглынальнікам зямнога выпраменьвання ў атмасферы з’яўляюцца вадзяная пара, дыаксід вугляроду, азон і іншыя газы. Аднак інтэнсіўнасць сустрэчнага выпраменьвання перш за ўсё карэлюе з утрыманнем у атмасферы вадзяной пары. Так, над экватарам, дзе атмасфернае вільгацеўтрыманне максімальнае на Зямлі, сустрэчнае выпраменьванне складае 0,35 – 0,42 кВт/м2, а ў палярных шыротах яно памяншаецца да 0,21 кВт/м2.
Паводле дадзеных А.Х. Хргіана (1978), каля 20 % патока сустрэчнага выпраменьвання атмасферы фарміруецца ў ніжнім слоі атмасферы, магутнасцю 1 м, а 35 % - у слоі магутнасцю 6 м. Гэтыя дадзеныя сведчаць, што асноўнымі фактарамі, якія вызначаюць паток сустрэчнага выпраменьвання, з’яўляюцца тэмпература і ўтрыманне вадзяной пары.
Патрэбна зазначыць, што сустрэчнае выпраменьванне атмасферы дапаўняе паглынутую сонечную радыяцыю і з’яўляецца крыніцай энергіі для зямной паверхні.
4.12.3. Эфектыўнае выпраменьванне. Сустрэчнае выпраменьванне часцей за ўсё некалькі менш, чым зямное. Гэта тлумачыцца тым, што тэмпература атмасферы ніжэй, чым тэмпература зямной паверхні. Рознасць паміж уласным выпраменьваннем зямной паверхні і сустрэчным выпраменьваннем атмасферы называецца эфектыўным выпраменьваннем Ее:
Ее= Es – Еа (4.10)
Эфектыўнае выпраменьванне існуе цэлыя суткі. Днём яно кампенсуецца паглынутай радыяцыяй, таму зямная паверхня днём цяплей, чым уначы.
Эфектыўнае выпраменьванне зямной паверхні залежыць ад яе тэмпературы, а таксама ад тэмпературы і вільготнасці паветра. З павялічэннем тэмпературы падсцілаючай паверхні эфектыўнае выпраменьванне павялічваецца, а пры павялічэнні тэмпературы і вільготнасці паветра – памяншаецца.
Звычыйна эфектыўнае выпраменьванне дадатнае. Зрэдку бываюць выпадкі, што пры магутных тэмпературных інверсіях і пры тэмпературы воблакаў вышэй, чым тэмпература падсцілаючай паверхні, эфектыўнае выпраменьванне становіцца адмоўным. Гэта значыць, што зямная паверхня награецца доўгахвалевай радыяцыяй атмасферы.
Паводле Б.А. Сяменчанка (2002), у сярэднім у безхмарнае надвор’е эфектыўнае выпраменьванне змяняецца ў межах 70 – 140 Вт/м2. Максімальныя значэнні эфектыўнага выпраменьвання назіраюцца над сушай днём і дасягаюць 280 – 300 Вт/м2. Над акіянамі ў трапічных шыротах эфектыўнае выпраменьванне складае каля 80 Вт/м2, хістаючыся ад 56 да 115 Вт/м2.