10. Суммарная радиация. Распределение суммарной солнечной радиации на земной поверхности. Отраженная и поглощенная радиации. Альбедо.

Суммарная радиация (в ккал/см²) - совокупность прямой и рассеянной солнечной радиации, поступающей в естественных условиях на горизонтальную земную поверхность. Спектр С. Р. близок к спектру рассеянной радиации облачного неба, характеризуется слабовыраженной зависимостью от длины волны в области 460—650 мкм и постоянством состава при высотах солнца больших 15°, поскольку изменения в коротковолновой части спектра прямой и рассеянной радиации с изменением высоты солнца происходят в противоположных направлениях.

Географическое распределение годовых и месячных количеств суммарной солнечной радиации по земному шару зонально: изолинии (т. е. линии равных значений) потока радиации на картах не совпадают с широтными кругами. Отклонения эти объясняются тем, что на распределение радиации по земному шару оказывают влияние прозрачность атмосферы и облачность.

Годовые количества суммарной радиации особенно велики в малооблачных субтропических пустынях. Зато над приэкваториальными лесными областями с их большой облачностью они снижены. К более высоким широтам обоих полушарий годовые количества суммарной радиации убывают. Но затем они снова растут — мало в Северном полушарии, но весьма значительно над малооблачной и снежной Антарктидой. Над океанами суммы радиации ниже, чем над сушей.

Отраженная радиация - часть суммарной радиации, теряемая земной поверхностью в результате отражения. При определении планетарного альбедо Земли сюда же относится радиация, отраженная облаками, рассеянная вверх молекулами атмосферных газов и коллоидными частицами, взвешенными в воздухе, и вышедшая из атмосферы в мировое пространство.

Поглощенная радиация - часть суммарной солнечной радиации, поглощенная земной поверхностью. Годовые суммы П. Р. изменяются от 40 ккал вблизи полярного круга до 100 ккал на Средиземноморье и в Средней Азии. Максимальные суммы П. Р. (до 120 ккал) относятся к югу Северной Америки.

Альбедо - безразмерная величина, характеризующая отражательную способность тела или системы тел. А. элемента отражающей поверхности — отношение (в процентах) интенсивности (плотности потока) радиации, отраженной данным элементом, к интенсивности (плотности потока) радиации, падающей на него. При этом имеется в виду диффузное отражение; в случае направленного отражения говорят не об Α., а о коэффициенте отражения. Различается А. интегральное — для радиации во всем диапазоне ее длин волн и спектральное — для отдельных участков спектра.

11. Радиационный баланс земной поверхности. Тепловое излучение земной поверхности.

Радиационный баланс земной поверхности - разность между поглощенной суммарной радиацией и эффективным излучением земной поверхности:

где I—прямая и i — рассеянная солнечная радиация, α — альбедо поверхности, E_s — собственное излучение поверхности, Е_а — встречное излучение атмосферы, δ — относительный коэффициент поглощения длинноволновой радиации земной поверхностью. Выражается в кал/см² горизонтальной поверхности в 1 с (или за любой другой промежуток времени), измеряется балансомером; средние климатологические его величины рассчитываются с помощью эмпирических формул по данным метеорологических наблюдений.

Р. Б. 3. П. может быть положительным и отрицательным. В суточном ходе переход от положительных значений к отрицательным или обратно наблюдается при высотах солнца 10—15°. Месячные, сезонные и годовые его значения (суммы) меняются в широких пределах; годовые от +140 ккал/см²·год и более в тропических океанах и до отрицательных значений в Антарктиде и в глубине Арктики.

Если принять приток солнечной радиации на границу атмосферы за 100 единиц, то в целом для земной поверхности за длительное время поглощенная радиация приближенно составляет —45 единиц (из них прямая + 25 и рассеянная +20), эффективное излучение —15 единиц (собственное излучение —115, поглощенное встречное излучение +100) и Р. Б. 3. П. +30 единиц. Эти 30 единиц возвращаются от земной поверхности в атмосферу нерадиационным путем.

Тепловое излуче́ние земно́й пове́рхности - испускание электромагнитных волн (или радиации) поверхностью Земли. Подавляющая часть радиации излучается земной поверхностью в инфракрасном диапазоне от 4 до 120 мкм. Интенсивность потоков радиации измеряется в единицах энергии на единицу площади в единицу времени – напр. Дж/м² с. По величине излучения, измеряемого инфракрасным датчиком (с самолёта, спутника и т. д.), можно восстановить тем-ру излучающей поверхности (согласно закону Стефана – Больцмана, величина излучения пропорциональна четвёртой степени тем-ры поверхности). Излучение земной поверхности представляет собой одну из важнейших составляющих её радиационного баланса.