Летний приток радиации на юге Казахстана
Введение
1 Лучистая энергия Солнца
1.1 Основные законы излучения
1.2 Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
1.3 Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые на актинометрических станциях
2 Физико.географическое и климатическое описание станций
3 Многолетний приток солнечной радиации на юге Казахстана
3.1 Прямая солнечная радиация
3.2 Рассеянная радиация
3.3 Суммарная радиация
4 Особенности месячного поступления прямой солнечной радиации на юг Казахстана
4.1 Вычисление коэффициента прозрачности атмосферы
5 Структура внутрисуточного распределения прямой солнечной радиации
5.1 Расчет статистических характеристик суточных сумм прямой солнечной радиации
5.2 Синоптические условия формирования приземного поля и поля
Н500 суточных сумм прямой солнечной радиации
Выводы
Список использованных источников
Приложение А с.
1 Лучистая энергия Солнца
1.1 Основные законы излучения
1.2 Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
1.3 Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые на актинометрических станциях
2 Физико.географическое и климатическое описание станций
3 Многолетний приток солнечной радиации на юге Казахстана
3.1 Прямая солнечная радиация
3.2 Рассеянная радиация
3.3 Суммарная радиация
4 Особенности месячного поступления прямой солнечной радиации на юг Казахстана
4.1 Вычисление коэффициента прозрачности атмосферы
5 Структура внутрисуточного распределения прямой солнечной радиации
5.1 Расчет статистических характеристик суточных сумм прямой солнечной радиации
5.2 Синоптические условия формирования приземного поля и поля
Н500 суточных сумм прямой солнечной радиации
Выводы
Список использованных источников
Приложение А с.
Проблема исследования в области использования солнечной энергии упоминается в межгосударственных и многосторонних соглашениях по научно-техническому сотрудничеству. Во многих странах разразился энергетический кризис, человечество впервые реально почувствовало, что запасы ископаемого топлива, и прежде всего жидкого (нефти), не беспредельны. Такие динамично развивающиеся страны, как Китай и Индия, уже ощущают дефицит энергоресурсов, сдерживающий развитие их экономик. В области энергетических ресурсов угроза истощения запасов топлива объективно существует, что заставляет заблаговременно изыскивать новые, достаточно мощные источники энергии.
Кроме того, в последние годы весьма остро встал вопрос о защите окружающей среды, поскольку промышленность ведет к необратимым нарушениям существующего в природе равновесия. Современная топливная энергетика играет не последнюю роль в загрязнении воздушного и водного бассейнов вредными выбросами, а также в “тепловом загрязнении” окружающей среды. Таким образом, энергоисточник, призванный заменить ископаемое топливо и обеспечить энергетические потребности, должен быть не только достаточно мощным, но в определенной степени экологически “чистым”.
Нефть, уголь, уран, природные энергоресурсы – основные источники энергии, имеющие, за исключением последних, практически более или менее временные границы своего использования. Предстоящие десятилетия будут связаны со значительными инвестициями, направленными на рост добычи всех видов энергоресурсов и их доставку к местам использования.
Ожидается, что к концу 21 века солнечная энергетика станет доминирующей, доля ее достигнет 86 % от общего объема. Актуальность этой задачи обуславливается и необходимостью изъятия части поступающей на Землю солнечной энергии с целью недопущения ее перегрева.
Оценивая перспективы будущего, мы должны отметить три основные проблемы, стоящие перед человечеством: обеспечение населения пищей, энергией и сохранение природных условий, пригодных для жизни. Решение этих трех задач в значительной степени может быть связано с использованием солнечной энергии. Что касается обеспечения человечества энергией, то солнечное излучение по своим энергетическим ресурсам вполне способно удовлетворить энергетические потребности будущих поколений /1/.
По мнению специалистов, отставание кремниевого производства от уранового связано с многомиллиардными вложениями в долларовом исчислении в развитие атомной энергетики по военным программам, в то время как из-за недостаточности средств кремниевая технология, оставаясь на первоначально низком уровне, сохраняет свои отрицательные черты – высокую энергоемкость, низкую рентабельность, растущие экологические риски.
Кроме того, в последние годы весьма остро встал вопрос о защите окружающей среды, поскольку промышленность ведет к необратимым нарушениям существующего в природе равновесия. Современная топливная энергетика играет не последнюю роль в загрязнении воздушного и водного бассейнов вредными выбросами, а также в “тепловом загрязнении” окружающей среды. Таким образом, энергоисточник, призванный заменить ископаемое топливо и обеспечить энергетические потребности, должен быть не только достаточно мощным, но в определенной степени экологически “чистым”.
Нефть, уголь, уран, природные энергоресурсы – основные источники энергии, имеющие, за исключением последних, практически более или менее временные границы своего использования. Предстоящие десятилетия будут связаны со значительными инвестициями, направленными на рост добычи всех видов энергоресурсов и их доставку к местам использования.
Ожидается, что к концу 21 века солнечная энергетика станет доминирующей, доля ее достигнет 86 % от общего объема. Актуальность этой задачи обуславливается и необходимостью изъятия части поступающей на Землю солнечной энергии с целью недопущения ее перегрева.
Оценивая перспективы будущего, мы должны отметить три основные проблемы, стоящие перед человечеством: обеспечение населения пищей, энергией и сохранение природных условий, пригодных для жизни. Решение этих трех задач в значительной степени может быть связано с использованием солнечной энергии. Что касается обеспечения человечества энергией, то солнечное излучение по своим энергетическим ресурсам вполне способно удовлетворить энергетические потребности будущих поколений /1/.
По мнению специалистов, отставание кремниевого производства от уранового связано с многомиллиардными вложениями в долларовом исчислении в развитие атомной энергетики по военным программам, в то время как из-за недостаточности средств кремниевая технология, оставаясь на первоначально низком уровне, сохраняет свои отрицательные черты – высокую энергоемкость, низкую рентабельность, растущие экологические риски.
1. Бринкворт Б.Д. Солнечная энергия для человека. – М.: Мир, 1976. – 160 с.
2. Перспективы развития солнечной энергетики в Казахстане. Алматы:
Ассоциация вузов РК, Институт мирового рынка, КазНТУ им. К.Сатпаева, 2004. С. 1–18.
3. Эйгенсон М.С. Солнце, погода и климат. – Л.: Гидрометеоиздат, 1963. – 274 с.
4. Кондратьев К.Я. Актинометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 690 с.
5. Белинский В.А. Ультрафиолетовая радиация Солнца и неба. – М.: Издательство МГУ, 1968. – 228 с.
6. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. – М.: Мир, 1977. – 420 с.
7. Фейгельсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 232 с.
8. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 2000. – 730 с.
9. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Мельникова И.Н. Поглощение солнечной радиации облачной и безоблачной атмосферой // Метеорология и гидрология: – 1996. – №2. – С. 14–23.
10. Гуральник И.И., Дубовицкий Г.П., Ларин В.В., Мамиконова С.В. Метеорология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 440 с.
11. Русин Н.П. Прикладная актинометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 232 с.
12. Пивоварова З.И., Стадник В.В. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 158 с.
13. Семенченко В.П. Метеорология. – М.: Наука, 1989. – 358 с.
14. Евневич Т.В., Савиковский И.А. Расчет прямой солнечной радиации и коэффициента прозрачности атмосферы // Метеорология и гидрология: – 1989. – №5. – С. 106–109.
15. Евневич Т.В. О расчете солнечной радиации и естественной освещенности в идеальной атмосфере // Метеорология и гидрология: – 1994. – №2. – С. 41–48.
16. Абакумова Г.М., Горбаренко Е.В., Незваль Е.И., Шиловцева О.А. Изменение солнечной радиации в различных областях спектра и естественной освещенности земной поверхности при безоблачном небе
// Метеорология и гидрология: – 1999. – №3. – С. 49–58.
17. Будыко М.И. Причины естественного изменения климата. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – С. 201–229.
18. Руководство гидрометеорологическим станциям по актинометрическим наблюдениям. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 224 с.
19. Научно-прикладной справочник по климату СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – Кн.1. – Вып.18, Ч.1-6. – 514 с.
20. Головкова Р.Г., Денисова Т.Я., Рахимжанова Г.А. Метеорологические условия абляции на леднике южной экспозиции в Заилийском Алатау
// Труды ГГО, 1968. – Вып.7. – С. 5–31.
21. Полякова С.Е. Основные климатические показатели солнечной радиации на территории Казахстана // Проблемы гидрометеорологии и экологии: – 2001. – С. 177–179.
22. Рекомендации по определению климатических характеристик гелиоэнергетических ресурсов на территории СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 31 с.
23. Полякова С.Е. Статистические закономерности внутрисуточного притока прямой солнечной радиации на территории Казахстана // Материалы Международного Симпозиума 10-11 октября: – 2001. – С. 95 – 99.
24. Чичасов Г.Н. Технология долгосрочных прогнозов погоды. – С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 304 с.
25. Ахмеджанов А.Х., Таланов Е.А., Шестернева О.Г. Особенности распределения осадков при северо-западных вторжениях на территории Южного и Юго-Восточного Казахстана // Гидрометеорология и экология: – 1998. – № 1-2. – С. 59–67.
26. Стадник В.В. Статистические характеристики суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО, 1980. – Вып.412. – С. 41–51.
27. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. – М.: Наука, 1971. – 575 с.
28. Рудак М.С., Гарцман Л.Б. Особенности статистического режима солнечной радиации в средней Азии // Труды САНИГМИ, 1991. – Вып.141 (222). – С. 157–163.
29. Пановский Г.А., Брайер Г.В. Статистические методы в метеорологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – С. 7–8.
30. Сивков С.И. Методы расчета характеристик солнечной радиации. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 232 с.
31. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. О типизации форм циркуляции в умеренных широтах Северного полушария по положению осевой изогипсы высотной фронтальной зоны на поверхности 500 гПа // Метеорология и гидрология: – 1996. – №2. – С. 5–13.
2. Перспективы развития солнечной энергетики в Казахстане. Алматы:
Ассоциация вузов РК, Институт мирового рынка, КазНТУ им. К.Сатпаева, 2004. С. 1–18.
3. Эйгенсон М.С. Солнце, погода и климат. – Л.: Гидрометеоиздат, 1963. – 274 с.
4. Кондратьев К.Я. Актинометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1965. – 690 с.
5. Белинский В.А. Ультрафиолетовая радиация Солнца и неба. – М.: Издательство МГУ, 1968. – 228 с.
6. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. – М.: Мир, 1977. – 420 с.
7. Фейгельсон Е.М. Лучистый теплообмен и облака. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 232 с.
8. Матвеев Л.Т. Курс общей метеорологии. Физика атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 2000. – 730 с.
9. Кондратьев К.Я., Биненко В.И., Мельникова И.Н. Поглощение солнечной радиации облачной и безоблачной атмосферой // Метеорология и гидрология: – 1996. – №2. – С. 14–23.
10. Гуральник И.И., Дубовицкий Г.П., Ларин В.В., Мамиконова С.В. Метеорология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982. – 440 с.
11. Русин Н.П. Прикладная актинометрия. – Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 232 с.
12. Пивоварова З.И., Стадник В.В. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1988. – 158 с.
13. Семенченко В.П. Метеорология. – М.: Наука, 1989. – 358 с.
14. Евневич Т.В., Савиковский И.А. Расчет прямой солнечной радиации и коэффициента прозрачности атмосферы // Метеорология и гидрология: – 1989. – №5. – С. 106–109.
15. Евневич Т.В. О расчете солнечной радиации и естественной освещенности в идеальной атмосфере // Метеорология и гидрология: – 1994. – №2. – С. 41–48.
16. Абакумова Г.М., Горбаренко Е.В., Незваль Е.И., Шиловцева О.А. Изменение солнечной радиации в различных областях спектра и естественной освещенности земной поверхности при безоблачном небе
// Метеорология и гидрология: – 1999. – №3. – С. 49–58.
17. Будыко М.И. Причины естественного изменения климата. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – С. 201–229.
18. Руководство гидрометеорологическим станциям по актинометрическим наблюдениям. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – 224 с.
19. Научно-прикладной справочник по климату СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1989. – Кн.1. – Вып.18, Ч.1-6. – 514 с.
20. Головкова Р.Г., Денисова Т.Я., Рахимжанова Г.А. Метеорологические условия абляции на леднике южной экспозиции в Заилийском Алатау
// Труды ГГО, 1968. – Вып.7. – С. 5–31.
21. Полякова С.Е. Основные климатические показатели солнечной радиации на территории Казахстана // Проблемы гидрометеорологии и экологии: – 2001. – С. 177–179.
22. Рекомендации по определению климатических характеристик гелиоэнергетических ресурсов на территории СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1987. – 31 с.
23. Полякова С.Е. Статистические закономерности внутрисуточного притока прямой солнечной радиации на территории Казахстана // Материалы Международного Симпозиума 10-11 октября: – 2001. – С. 95 – 99.
24. Чичасов Г.Н. Технология долгосрочных прогнозов погоды. – С-Пб.: Гидрометеоиздат, 1991. – 304 с.
25. Ахмеджанов А.Х., Таланов Е.А., Шестернева О.Г. Особенности распределения осадков при северо-западных вторжениях на территории Южного и Юго-Восточного Казахстана // Гидрометеорология и экология: – 1998. – № 1-2. – С. 59–67.
26. Стадник В.В. Статистические характеристики суточных сумм суммарной радиации // Труды ГГО, 1980. – Вып.412. – С. 41–51.
27. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений. – М.: Наука, 1971. – 575 с.
28. Рудак М.С., Гарцман Л.Б. Особенности статистического режима солнечной радиации в средней Азии // Труды САНИГМИ, 1991. – Вып.141 (222). – С. 157–163.
29. Пановский Г.А., Брайер Г.В. Статистические методы в метеорологии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1972. – С. 7–8.
30. Сивков С.И. Методы расчета характеристик солнечной радиации. – Л.: Гидрометеоиздат, 1968. – 232 с.
31. Груза Г.В., Ранькова Э.Я. О типизации форм циркуляции в умеренных широтах Северного полушария по положению осевой изогипсы высотной фронтальной зоны на поверхности 500 гПа // Метеорология и гидрология: – 1996. – №2. – С. 5–13.
Дисциплина: География
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 57 страниц
В избранное:
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 57 страниц
В избранное:
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. АЛЬ–ФАРАБИ
Географический факультет
Кафедра метеорологии
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
ЛЕТНИЙ ПРИТОК РАДИАЦИИ НА ЮГЕ КАЗАХСТАНА
Исполнитель:
студентка 5 курса Н.В. Савоста
Научный руководитель,
к.г.н., доцент С.Е. Полякова
Нормоконтролер Т.П. Шишкина
Допущена к защите
зав. кафедрой В.С.
Чередниченко
Алматы, 2006
РЕФЕРАТ
Дипломная работа общим объемом 59 страниц машинописного текста содержит
11 рисунков, 6 таблиц. Список используемых источников состоит из 31
наименования.
Ключевые слова: солнечная радиация, атмосфера, солнечная постоянная,
радиационный баланс, лучистая энергия, коэффициент прозрачности, фактор
мутности, ультрафиолетовая радиация (УФР).
В данной работе изучены особенности притока радиации при различных
условиях облачности на станциях Айдарлы, Алматы и Балхаш в летние месяцы за
период с 1998 по 2000 года. Рассчитаны фактические суточные суммы прямой
солнечной радиации для каждого года. Рассчитан коэффициент прозрачности
атмосферы. Проведен статистический анализ данных и выявлены синоптические
условия, приводящие к аномальному распределению притока солнечной радиации
на юге Казахстана.
Для написания работы были использованы данные научно-прикладного
справочника по климату СССР за многолетний период и актинометрические
наблюдения за 1998-2000 гг. Для выявления синоптических условий были
рассмотрены среднемесячные приземные поля и поля Н500.
СОДЕРЖАНИЕ
с.
Введение 4
1 Лучистая энергия Солнца 6
1.1 Основные законы излучения 9
1.2 Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли 12
1.3 Рассеяние солнечной радиации в атмосфере 13
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые на
актинометрических станциях 14
2 Физико-географическое и климатическое описание станций 21
3 Многолетний приток солнечной радиации на юге Казахстана 24
3.1 Прямая солнечная радиация 24
3.2 Рассеянная радиация 26
3.3 Суммарная радиация 28
4 Особенности месячного поступления прямой солнечной радиации на юг
Казахстана 31
4.1 Вычисление коэффициента прозрачности атмосферы 40
5 Структура внутрисуточного распределения прямой солнечной радиации
5.1 Расчет статистических характеристик суточных сумм прямой 42
солнечной радиации
5.2 Синоптические условия формирования приземного поля и поля 48
Н500 суточных сумм прямой солнечной радиации
Выводы 50
Список использованных источников 54
Приложение А 55
57
ВВЕДЕНИЕ
Проблема исследования в области использования солнечной энергии
упоминается в межгосударственных и многосторонних соглашениях по научно-
техническому сотрудничеству. Во многих странах разразился энергетический
кризис, человечество впервые реально почувствовало, что запасы ископаемого
топлива, и прежде всего жидкого (нефти), не беспредельны. Такие динамично
развивающиеся страны, как Китай и Индия, уже ощущают дефицит
энергоресурсов, сдерживающий развитие их экономик. В области энергетических
ресурсов угроза истощения запасов топлива объективно существует, что
заставляет заблаговременно изыскивать новые, достаточно мощные источники
энергии.
Кроме того, в последние годы весьма остро встал вопрос о защите
окружающей среды, поскольку промышленность ведет к необратимым нарушениям
существующего в природе равновесия. Современная топливная энергетика играет
не последнюю роль в загрязнении воздушного и водного бассейнов вредными
выбросами, а также в “тепловом загрязнении” окружающей среды. Таким
образом, энергоисточник, призванный заменить ископаемое топливо и
обеспечить энергетические потребности, должен быть не только достаточно
мощным, но в определенной степени экологически “чистым”.
Нефть, уголь, уран, природные энергоресурсы – основные источники
энергии, имеющие, за исключением последних, практически более или менее
временные границы своего использования. Предстоящие десятилетия будут
связаны со значительными инвестициями, направленными на рост добычи всех
видов энергоресурсов и их доставку к местам использования.
Ожидается, что к концу 21 века солнечная энергетика станет доминирующей,
доля ее достигнет 86 % от общего объема. Актуальность этой задачи
обуславливается и необходимостью изъятия части поступающей на Землю
солнечной энергии с целью недопущения ее перегрева.
Оценивая перспективы будущего, мы должны отметить три основные проблемы,
стоящие перед человечеством: обеспечение населения пищей, энергией и
сохранение природных условий, пригодных для жизни. Решение этих трех задач
в значительной степени может быть связано с использованием солнечной
энергии. Что касается обеспечения человечества энергией, то солнечное
излучение по своим энергетическим ресурсам вполне способно удовлетворить
энергетические потребности будущих поколений 1.
По мнению специалистов, отставание кремниевого производства от уранового
связано с многомиллиардными вложениями в долларовом исчислении в развитие
атомной энергетики по военным программам, в то время как из-за
недостаточности средств кремниевая технология, оставаясь на первоначально
низком уровне, сохраняет свои отрицательные черты – высокую энергоемкость,
низкую рентабельность, растущие экологические риски.
Казахстан, обладая достаточным сырьевым, производственным, научно-
техническим потенциалом, имеет хорошие перспективы для создания собственной
кремниевой программы и организации полноценной гелиоэнергетической отрасли.
Для практического использования солнечной энергии благоприятными
факторами являются высокая интенсивность прямой солнечной радиации, большая
продолжительность солнечного сияния и высокая температура воздуха. Оценка
этих ресурсов солнечной энергии позволяет выделить районы, в которых
наиболее целесообразно применять гелиоустановки. Применительно для
территории Казахстана наибольшая продолжительность солнечного сияния и
приток прямой радиации приходится на юго-восточные районы республики
(Айдарлы, Балхаш).
Широкое использование солнечной энергии позволит экономить топливо и
уменьшить загрязнение окружающей среды. При этом имеется в виду
использовать простейшие низкопотенциальные солнечные установки для
хозяйственных нужд (горячего водоснабжения, охлаждения зданий, опреснения
воды, сушки сельскохозяйственных продуктов, отопления культивированных
сельскохозяйственных сооружений) практически на всей территории Казахстана
2.
В данной дипломной работе были изучены особенности притока солнечной
радиации при различных условиях облачности на станциях Айдарлы, Алматы и
Балхаш в летние месяцы за период с 1998 по 2000 года. Рассчитан коэффициент
прозрачности атмосферы. Проведен статистический анализ данных и выявлены
синоптические условия, приводящие к аномальному распределению притока
солнечной радиации.
1 ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
Лучистая энергия Солнца является практически единственным источником
энергии, за счет которой совершаются атмосферные движения и происходят
многие разнообразные процессы в атмосфере и поверхностных слоях земной
коры. Коротко упомянем основные характеристики Солнца как источника
радиации.
Солнце представляет собой сферическое тело (диаметром 1.39·106 км) из
раскаленного газообразного вещества, отстоящее от Земли на расстоянии
~ 1,5·108 км. По наблюдениям с Земли, Солнце делает один оборот
вокруг своей оси примерно за четыре недели. Однако оно вращается не как
твердое тело: экваториальная область совершает каждый оборот за 27 суток, а
полярные районы – за 30 суток.
Поверхность Солнца имеет эффективную температуру ~ 5762 К. Температура
центральных внутренних областей, по разным оценкам, составляет 8·106 –
40·106 К, а их плотность примерно в 80-100 раз превышает плотность воды.
Солнце представляет собой непрерывно действующий термоядерный реактор,
котлом которого являются составляющие его газы, удерживаемые
гравитационными силами 3.
Предполагается, что поверхность Солнца образована гранулами, или
нерегулярными конвективными ячейками, с размерами 1000-3000 км и временем
существования, исчисляемым несколькими минутами. Верхний слой конвективной
зоны называется фотосферой. Она существенно не прозрачна, поскольку
составляющие ее газы сильно ионизированы и способны поглощать и испускать
излучение в непрерывном спектре. Фотосфера является источником большей
части солнечного излучения.
За пределами фотосферы атмосфера Солнца более или менее прозрачна и ее
можно наблюдать во время полного солнечного затмения или с помощью
приспособлений, заслоняющих солнечный диск. Над фотосферой находится слой
более холодных газов толщиной в несколько сотен км, называемый обращающим
слоем. Выше расположен слой толщиной ~ 10 000 км, называемый хромосферой.
Это – газообразный слой с температурой несколько более высокой, чем в
фотосфере, и с более низкой плотностью. Еще дальше от центра находится
корона с очень низкой плотностью и очень высокой (106 К) температурой. Рост
температуры в хромосфере и короне принято объяснять рассеянием энергии
звуковых и других волн, которые возникают в конвективной зоне.
Скорость истечения плазмы вблизи Солнца относительно мала, а затем она
растет и вблизи орбиты Земли достигает нескольких сотен км в секунду. Поток
заряженных частиц – корпускул, летящих от Солнца во всех направлениях,
получил название солнечного ветра.
Солнечная атмосфера, и в частности фотосфера, весьма неоднородна и
неспокойна. В ней наблюдаются факелы, флоккулы, хромосферные вспышки и
другие процессы, являющиеся источниками корпускулярных потоков, более
сильных, чем солнечный ветер. Особенно резко возрастает корпускулярное и
электромагнитное излучение Солнца при хромосферных вспышках
продолжительностью от нескольких минут до нескольких часов.
В фотосфере возникают относительно холодные образования
(температура ~ 4600 К) неправильной формы с очень сильными
магнитными полями, получившие название солнечных пятен. Они обычно
появляются группами в широтных зонах от 35 до 5 ° по обе стороны от
солнечного экватора и существуют от нескольких часов до нескольких месяцев.
Весь комплекс кратко описанных нестационарных явлений в солнечной
атмосфере называют солнечной активностью. Для ее количественной
характеристики используются различные индексы. Наиболее распространенный
среди них – число Вольфа W, пропорциональное сумме общего числа пятен f и
удесятеренного числа их групп g:
(1)
где
k – эмпирический коэффициент.
Числа Вольфа во время минимума солнечной активности изменяются от 0 до
11, а во время максимума – от 40 до 240 4.
Весь спектр излучения Солнца принято делить на ряд областей (в скобках
указаны граничные длины волн λ):
1) гамма-лучи (λ 10-5 мкм),
2) рентгеновское излучение (10-5 λ 10-2 мкм),
3) УФР (0,01 λ 0,39 мкм),
4) видимое излучение спектра, или видимый свет (0,39 λ 0,76 мкм),
который в свою очередь подразделяется на семь цветов (табл.1),
Таблица 1 Длины волн, соответствующие различным цветам
Цвет Интервал длин Цвет Интервал длин
волн, мкм волн, мкм
Фиолетовый 0,390-0,455 Желтый 0,575-0,585
Синий 0,455-0,485 Оранжевый 0,585-0,620
Голубой 0,485-0,505 Красный 0,620-0,760
Зеленый 0,505-0,575
5) инфракрасная радиация (0,76 λ 3000 мкм),
6) радиоволновое излучение (λ 0,3 см).
Выделяют также близкий ультрафиолетовый (0,29-0,39 мкм) и близкий и
близкий инфракрасный (0,76-2,4 мкм) участки спектра.
Излучательная способность Солнца близка к излучательной способности
абсолютно черного тела с температурой ~ 6000 К. Однако излучение Солнца
близко к излучению абсолютно черного тела только в видимой и близких
инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра 5.
Считая Солнце по своим свойствам близким к абсолютно черному телу, можно
оценить температуру Солнца. При этом разные методы дают несколько различные
результаты. Максимум излучательной способности Солнца приходится на видимый
участок спектра, на длину волны λm= 0,4738 мкм. На основании закона Вина
получаем так называемую яркостную температуру Солнца: Tc = 6116 К.
Второй метод определения температуры Солнца основан на формуле для
потока излучения и на понятии солнечной постоянной. Количество солнечной
радиации, поступающее на верхней границе земной атмосферы в единицу времени
на единичную поверхность, перпендикулярную солнечным лучам, при среднем
расстоянии Земли от Солнца, называется солнечной постоянной. Обозначим ее
через I0*.
Международная комиссия по радиации рекомендовала принять в качестве
стандартного значения солнечной постоянной I0*= 1,98 кал(см2·мин) или
I0*= 1,38 кВтм2.
Количество энергии, излучаемой Солнцем, распределяется между различными
участками спектра следующим образом: ультрафиолетовая область – около 9 %,
видимый участок спектра – 47 %, инфракрасная область – 44 %. Однако свыше
99 % этой энергии приходится на участок спектра, заключенный между 0,10 и 4
мкм. Солнечную радиацию по этой причине часто называют коротковолновой, в
отличие от инфракрасной (длинноволновой) радиации Земли и атмосферы, свыше
99 % которой приходится на интервал длин волн от 3-4 до 80-120 мкм.
Распределение солнечной радиации по земному шару при отсутствии
атмосферы или, что практически одно и то же, на верхней границе атмосферы и
изменение ее во времени определяются чисто астрономическими факторами:
вращением Земли вокруг Солнца, наклоном оси вращения Земли по отношению к
плоскости орбиты Земли (эклиптике), суточным вращением Земли.
Поток солнечной радиации на горизонтальную поверхность I'0 называют
инсоляцией. Определим количество солнечной радиации Q, получаемой 1 см2
горизонтальной поверхности в течение суток при отсутствии атмосферы, то
есть суточную инсоляцию. Очевидно, оно равно:
(2)
где
±t0 – моменты восхода и захода Солнца, определяемые из условия sin hc =
0.
Среднее значение суточной инсоляции (мДжм2) при I0*= 1,37 кВт м2.
Суточная инсоляция зависит от широты места и склонения солнца (от времени
года). Инсоляция достигает максимума над северным полюсом. В день зимнего
солнцестояния δ = -23,5 ° суточная инсоляция равна нулю на всех широтах,
расположенных севернее полярного круга φ 66,5 °. С приближением к
экватору инсоляция монотонно растет 6.
1. Основные законы излучения
Изменение теплового состояния тела при наличии одного лишь лучистого
теплообмена определяется разностью между излучаемой и поглощаемой энергией.
Простейшими свойствами обладает так называемое равновесное тепловое
излучение, при котором тело излучает столько же энергии, сколько и
поглощает. Лучистую энергию в метеорологии обычно измеряют в тепловых
единицах – калориях (1 кал = 4,1868 Дж).
Количество энергии, излучаемой телом через единичную поверхность в
единицу времени во всех направлениях (в пределах полусферы), носит название
поверхностной плотности потока излучения. В дальнейшем эту величину будем
называть более кратко – потоком излучения или потоком радиации. Обозначив
поток излучения через F, получим:
(3)
Под потоком радиации будем понимать также количество энергии, которое
проходит через единичную поверхность в единицу времени, хотя эта энергия
поступила от других тел (не связанных с рассматриваемой поверхностью). Для
полной энергетической характеристики потока лучистой энергии необходимо
указать распределение энергии по длинам волн. Для этого выделим в общем,
потоке элементарный участок в интервале длин волн от λ до λ + dλ.
Количество энергии dФλ в интервале от λ до λ + dλ, излучаемой с поверхности
dS, пропорционально dS и dλ:
(4)
Величина Fλ представляет собой спектральную плотность потока излучения
вблизи данной длины волны λ; она носит название монохроматического потока
радиации или излучательной способности тела и измеряется в
кал(см2·мин·мкм).
Полный поток излучения всех длин волн F, очевидно, выразится интегралом:
(5)
На тело падает монохроматический поток радиации Fλ, часть которого
поглощается телом Fλ ', часть отражается (F''λ) и часть проходит сквозь
него (F'''λ). Тогда,
Fλ '+ F''λ+ F'''λ=
Fλ (6)
Разделив обе части этого равенства на Fλ, получим:
(7)
Первый член в левой части этого соотношения называют поглощательной
способностью тела или относительным коэффициентом поглощения (αλ = Fλ '
Fλ), второй – отражательной способностью или альбедо (rλ = F''λFλ) и
третий – относительным коэффициентом пропускания (dλ = F'''λFλ).
Следовательно,
(8)
Эти величины безразмерны и изменяются от 0 до 1. Если для всех длин волн
αλ = 1, то rλ = dλ = 0; это значит, что вся падающая лучистая энергия
полностью поглощается телом. Такие тела называются абсолютно черными или
просто черными.
Если rλ = 1, то αλ = dλ = 0, то есть вся падающая лучистая энергия
отражается. При этом если отражение правильное (то есть подчиняется законам
геометрической оптики), тела называются зеркальными, если же отражение
диффузное – абсолютно белыми.
Введенные коэффициенты αλ, rλ и dλ характеризуют свойства поглощения,
отражения и пропускания тела в целом. Наряду с ними необходимо ввести также
характеристики, которые определяли бы свойства поглощения (ослабления) и
пропускания в слое некоторой конечной толщины 7.
Пусть в слой, содержащий поглощающее радиацию вещество массой m, входит
монохроматический поток Fλ (0). Поток, вышедший из слоя, обозначим через Fλ
(m). Тогда функция поглощения (ослабления) определяется как безразмерное
отношение:
(9)
функция пропускания – как отношение:
(10)
Из соотношений (8) и (9) вытекает, что для функций поглощения и
пропускания всегда выполняется равенство:
(11)
Опыт показал, что между излучательной Fλ и поглощательной αλ
способностями тела имеется вполне определенная связь. Отношение
излучательной способности к поглощательной не зависит от природы тела; оно
является для всех тел одной и той же функцией В (λ,Т) длины волны λ и
температуры Т (закон Кирхгофа):
(12)
Для черного тела αλ = 1. Излучательная способность такого тела, согласно
(11), равна В (λ,Т), то есть:
(13)
Таким образом, функция В (λ,Т) в законе Кирхгофа представляет собой
излучательную способность абсолютно черного тела. Но в природе абсолютно
черных тел не существует. Для всех реальных тел αλ 1. Согласно закону
Кирхгофа, это означает, что все реальные тела излучают энергии меньше, чем
абсолютно черное тело (при той же температуре).
Аналитический вид функции В (λ,Т) был установлен в 1900 г. известным
физиком Планком. Исходя из представлений о квантовом характере процесса
излучения, он для излучательной способности абсолютно черного тела нашел
функцию следующего вида:
(14)
где
с1 = 3,7418·10-16 Вт·м2,
с2 = 1,438786·10-2 м·К – первая и вторая постоянные излучения;
Т – абсолютная температура тела.
Длина волны λm, на которую приходится максимум излучательной способности
абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре Т
(закон смещения длины волны, или закон Вина):
(15)
Здесь с' = 0,28978·10-2 м·К – постоянная.
Полный поток излучения абсолютно черного тела находится с помощью
интеграла:
(16)
Подставив В (λ,Т) по (13) и выполнив интегрирование, найдем:
(17)
где
σ = 5,67032·10-8 Вт(м2·К4) = 8,1566·10-11 кал(см2·мин·К4) есть
постоянная Стефана-Больцмана.
Согласно формуле (16), поток излучения В абсолютно черного тела
возрастает пропорционально четвертой степени абсолютной температуры тела.
Второй закон Вина устанавливает, что максимальная излучательная
способность абсолютно черного тела В (λm,T) возрастает пропорционально
пятой степени абсолютной температуры:
(18)
где
с'' = 1,301·10-5 Вт(м3·К5).
Наряду с понятием абсолютно черного тела вводится понятие серого тела.
Серым телом называют такое тело, поглощательная способность, αλ которого
для всех длин волн одинакова: αλ = α = const. Таким образом, излучательная
способность серого тела при всех длинах волн составляет одну и ту же часть
от излучательной способности абсолютно черного тела, а поток излучения
серого тела F=αB 8.
2. Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
Солнечная радиация, поступившая на верхнюю границу атмосферы Земли,
прежде чем дойти до земной поверхности, претерпевает ряд существенных
изменений. Часть ее рассеивается молекулами воздуха и содержащимися в
атмосфере твердыми и жидкими примесями; частично солнечная радиация
поглощается.
К основным газам, поглощающим солнечную радиацию, относятся водяной пар
(Н2О), озон (О3), углекислый газ (СО2), а также кислород (О2).
Озон (О3). Как показывают наблюдения, солнечная радиация, достигающая
земной поверхности, резко обрывается на длине волны около 0,3 мкм. О3 имеет
большое количество полос поглощения по всему спектру. Наиболее сильная
полоса (полоса Хартлея) приходится на интервал 0,22-0,29 мкм, где
коэффициенты поглощения имеют весьма большие значения (максимум при λ =
0,2553 мкм, где объемный коэффициент поглощения kλ' = 126.5 см-1). В другой
полосе (0,31-0,36 мкм) поглощение О3 значительно слабее: значения kλ' не
превышают 0,79 см-1. В видимом участке спектра имеется достаточно широкая
полоса поглощения О3 (0,44-0,75 мкм), в максимуме которой значение kλ'=
0,0594 см-1. Во всех трех полосах kλ' увеличивается с ростом температуры.
В инфракрасной области на спектрограммах выделяются сильные полосы
поглощения О3 с центрами при 4,75; 9,6 и 14,1 мкм, из которых полоса 9,6
мкм самая сильная.
Основные полосы поглощения молекулярного кислорода приходятся на далекую
ультрафиолетовую область спектра (0,13-0,24 мкм).
Водяной пар (Н2О) и углекислый газ (СО2). Эти газы имеют очень сложный
спектр, полосы, поглощения которого расположены как в видимой, так и в
инфракрасной области. Основные полосы поглощения Н2О приходятся на длины
волн 0,72; 0,81; 0,94; 1,10; 1,38; 1,87; 2,70 и 3,20 мкм, а СО2 – на длины
волн 1,44; 1,60; 2,02; 2,70 и 4,31 мкм.
Поскольку масса Н2О больше, чем других поглощающих газов (СО2, О3), на
его долю приходится основная часть поглощенной радиации.
Солнечную радиацию поглощают также атмосферные примеси (пыль) и капли
облаков и туманов. При сильном замутнении атмосферы (особенно в городах)
поглощение солнечной радиации твердыми примесями может быть значительным.
Такое резкое увеличение замутненности атмосферы чаще всего связано с
лесными и торфяными пожарами 9.
3. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
Атмосфера по отношению к потокам солнечной радиации представляет собой
мутную среду. Понятие мутности связано с наличием в атмосфере различного
рода примесей – атмосферных аэрозолей, представляющих собой взвешенные в
воздухе твердые или жидкие частицы самых различных размеров.
Рассеяние на молекулах и комплексах молекул называют обычно молекулярным
или релеевским (по имени ученого). Рассеяние на аэрозольных частицах
называют аэрозольным.
Геометрическая структура среды характеризуется в основном двумя
безразмерными параметрами: αλ и lλ (α – размер частицы, l – расстояние
между частицами, λ – длина волны падающей радиации). Законы рассеяния
оказываются существенно различными для частиц с α λ и для частиц, размер
которых соизмерим с длиной волны падающей радиации.
Если lλ 1, то частицы можно рассматривать как независимые излучатели.
Физические свойства среды и рассеивающих частиц характеризуются так
называемым комплексным показателем преломления m = n-iχ (n- показатель
преломления, χ- показатель поглощения).
Объемный коэффициент молекулярного рассеяния iλ представляет собой
относительное количество лучистой энергии, рассеянное единичным объемом
воздуха. Согласно теории:
(19)
где
N – число молекул в единице объема.
Энергетическая яркость рассеянной радиации наибольшая в направлениях,
параллельных падающему лучу, и наименьшая в перпендикулярном направлении.
Другая важная особенность молекулярного рассеяния состоит в том, что
энергетическая яркость рассеянной радиации очень сильно зависит от длины
волны (обратно пропорциональна λ4). Возрастанием рассеяния с уменьшением
длины волны объясняется голубой цвет неба: в рассеянной радиации
преобладает синий и голубой цвет.
При аэрозольном рассеянии резко изменяется распределение рассеянной
радиации по направлениям – так называемая индикатриса рассеяния: крупные
частицы рассеивают в основном в направлении падающего луча.
Полный коэффициент рассеяния σλ можно представить как сумму
коэффициентов молекулярного (iλ) и аэрозольного (jλ) рассеяния:
(20)
Все названные коэффициенты зависят от высоты над поверхностью Земли и
длины волны.
До высоты 3 км рассеяние солнечной радиации обусловлено в основном
аэрозолями, и только выше 3 км молекулярная составляющая становится
несколько больше аэрозольной. Нередко наблюдается также увеличение мутности
в области тропопаузы и нижней стратосферы 10.
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые
на актинометрических станциях
Отраженная радиация (R), измеряемая в светлое время суток на
актинометрических станциях, характеризует часть суммарной радиации,
отражаемой подстилающей поверхностью, над которой производятся измерения.
Альбедо, или отражательной способностью какой-либо поверхности, называют
отношение потока отраженной данной радиации к потоку падающей радиации,
выраженное в долях единицы или в процентах. При известном альбедо (А)
отраженная радиация рассчитывается по формуле:
(21)
само же альбедо определяется из соотношения:
(22)
Альбедо снега в среднем составляет 60 %, а при свежевыпавшем снеге может
достигать 90 %. Альбедо водной поверхности сильно зависит от угла падения
солнечных лучей. В целом альбедо водных поверхностей меньше, чем альбедо
суши.
Кроме высоты Солнца альбедо зависит от состояния поверхности (ее цвета,
степени увлажнения и так далее) и облачности. Наименьшие значения альбедо
наблюдаются в околополуденные часы, а в течение года – летом.
В переходные сезоны года для северных зон (тундры, лесотундры, хвойных
лесов) альбедо, полученное по данным наблюдений станций, примерно на
5-10 % выше среднего зонального альбедо. В летние месяцы среднее
широтное альбедо, по данным станций, близко к среднему зональному.
Большой интерес представляют данные об альбедо облаков. Непосредственные
измерения альбедо облаков произведены на самолетах и аэростатах. Альбедо
облаков, согласно измерениям, существенно зависит от вертикальной мощности
(толщины) облачности. Также альбедо зависит от формы облаков. Наибольшими
значениями альбедо характеризуется высоко-кучевая и слоисто-кучевая
облачность 11.
Под радиационным балансом земной поверхности (В) понимается разность
между потоком радиации, приходящим от Солнца и неба, и потоком радиации,
уходящим от самой поверхности.
Поскольку полный радиационный баланс содержит помимо коротковолновой
составляющей (Вк) и длинноволновую составляющую (Вд), его уравнение можно
записать в следующем виде:
(23)
то есть
(24)
или
(25)
где
Ез – эффективное излучение земной поверхности.
Радиационный баланс является очень изменчивой радиационной
характеристикой, так как представляет собой сумму чрезвычайно изменчивых во
времени и пространстве потоков радиации.
Радиационный баланс земной поверхности оказывает существенное влияние на
распределение температуры в почве и приземном слое атмосферы, а также на
процессы испарения и снеготаяния, образование туманов, заморозков,
изменение свойств воздушных масс (их трансформацию). Он изменяется в
зависимости от широты, времени года и суток, погодных условий и так далее.
Расчет баланса производят за различные промежутки времени; он может быть
как положительным, так и отрицательным. Переход радиационного баланса через
нуль от отрицательных значений к положительным и обратно происходит, по
данным наблюдений, при высоте Солнца 10-15 °С. В течение ночи баланс при
отсутствии или постоянном количестве облачности сохраняется практически
неизменным. При наличии снежного покрова промежуток времени, в течение
которого радиационный баланс больше нуля, уменьшается, так как в этом
случае переход баланса через нуль происходит при большей высоте Солнца (20-
25 °С). Отметим, что с моментами перехода баланса через нуль практически
совпадает время установления (вечером) и разрушения (утром) приземных
инверсий температуры.
В Антарктиде вследствие высоких значений альбедо поглощенная радиация
невелика, а радиационный баланс за год на всех станциях, кроме Оазиса
(68 ° 18' ю.ш.), отрицателен. Также анализ данных показал, что на одной и
той же широте баланс океанов больше, чем суши. Объясняется это тем, что
альбедо воды в среднем меньше, чем суши; некоторую роль играет также то,
что температура поверхности воды в среднем ниже температуры поверхности
суши.
Как и все его слагающие, радиационный баланс зависит от высоты Солнца,
облачности, прозрачности атмосферы, вида и характера подстилающей
поверхности, астрономических факторов и так далее.
Для однородных подстилающих поверхностей, альбедо которых одинаково, при
отсутствии облачности радиационный баланс зависит в основном от высоты
Солнца.
Помимо высоты Солнца и альбедо поверхности на величину баланса
существенное влияние оказывает облачность. Это влияние особенно заметно
ночью. При сплошной низкой облачности баланс вообще может быть равен нулю.
В дневное время увеличение общей облачности от 3 до 8 баллов, при одних и
тех же высотах Солнца, приводит к уменьшению радиационного баланса примерно
на 20 %.
Радиационный баланс тесно связан с другими его компонентами и, прежде
всего с суммарной и поглощенной радиацией.
Декадные и месячные значения полного радиационного баланса и суммарной
радиации связаны обычно линейной зависимостью вида:
(26)
где
а' и b' – коэффициенты, носящие локальный характер.
Баланс коротковолновой радиации (Вк) (поглощенной радиации) представляет
собой разность между приходом и расходом суммарной радиации, то есть ту ее
часть, которая поглощается подстилающей поверхностью. Рассчитывается Вк
как разность между суммарной и отраженной радиацией или как произведение
суммарной радиации на долю поглощенной радиации
(1-α), где α – альбедо поверхности, выраженное в долях единицы:
(27)
Баланс коротковолновой (суммарной) радиации, в отличие от общего
радиационного баланса, должен быть всегда положительным, так как альбедо
поверхности меньше 100 % и отраженная радиация должна быть меньше падающей.
Баланс длинноволновой радиации (Вд) представляет собой разность между
приходящими к поверхности и уходящими от нее потоками радиации в области
спектра более 4 мкм. Он определяется как разность между общим радиационным
балансом и балансом коротковолновой радиации:
(28)
Баланс длинноволновой радиации численно равен эффективному излучению
земной поверхности (Еэф), то есть разности между длинноволновой радиацией,
излучаемой подстилающей поверхностью (Еs), и длинноволновой радиацией,
излучаемой атмосферой (Еa). Эффективное излучение имеет знак, обратный
знаку баланса длинноволновой радиации:
(29)
В сумме за год эффективное излучение составляет примерно половину, а в
северных широтах даже 60 % годовой суммы поглощенной радиации. В течение
холодного периода года (на юге 2-4 месяца, а на севере полгода и более)
эффективное излучение превышает поглощенную радиацию, формируя в это время
отрицательный радиационный баланс подстилающей поверхности. Только южнее 45
° с.ш. поглощенная радиация восполняет потери тепла за счет эффективного
излучения в течение всего года 12.
Мерой оценки нагревания или охлаждения той или иной поверхности или
какого-либо объекта в целом под действием интегрального потока радиации или
только его длинноволновой части (в ночные часы) является эффективное
излучение поверхности (Еэф), равное разности потоков длинноволнового
излучения поверхности (Еs) и встречного излучения атмосферы (Еa):
(30)
В связи с тем, что в области длин волн 8-12 мкм тепловая радиация
поглощается водяным паром, содержащимся в атмосфере, при расчетах
эффективного излучения необходимо учитывать еще и влажность воздуха.
Излучение атмосферы носит более сложный характер, чем излучение земной
поверхности. Во-первых, по закону Кирхгофа энергию излучают лишь те газы,
которые ее поглощают, то есть водяной пар, углекислый газ и озон. Во-
вторых, излучение (как и поглощение) каждого из газов носит сложный
избирательный (селективный) характер.
Кроме трех основных, поглощающих инфракрасную радиацию газов, в
атмосфере содержится ряд других газов, имеющие полосы поглощения в
инфракрасной области. Это всевозможные окислы азота, ряд углеводородных
соединений и другие.
Наиболее широкими и интенсивными полосами поглощения в инфракрасной
области спектра обладает водяной пар. В интервале 8,5-12 мкм водяной пар
практически прозрачен для инфракрасной радиации. По этой причине данный
участок спектра называют окном прозрачности атмосферы или просто
атмосферным окном.
Эффективное излучение может быть определено аналогично Еs и по
температуре воздуха:
(31)
где
Е'эф – эффективное излучение поверхности, рассчитанное по температуре
воздуха,
Т – Т0 – разность температур между подстилающей поверхностью и воздухом,
μ – находят по таблице.
Особенно большое влияние на встречное излучение атмосферы и эффективное
излучение земной поверхности оказывает облачность. С увеличением количества
и вертикальной мощности облаков возрастает встречное излучение атмосферы и
уменьшается эффективное излучение. Эффективное излучение тем больше, чем
выше нижняя граница облаков. Экспериментальные данные качественно
подтверждают этот вывод.
Эффективное излучение и его составляющие имеют достаточно хорошо
выраженный суточный и годовой ход. Наиболее выражен суточный ход излучения
земной поверхности. Он близок к излучению абсолютно черного тела при
температуре подстилающей поверхности, поэтому с увеличением температуры
растет и излучение земной поверхности, а вместе с этим и поток эффективного
излучения. Под длинноволновым (тепловым) излучением поверхности принято
понимать излучение в области спектра, лежащей за пределами 4 мкм, с
максимумом в области 8-12 мкм. Для абсолютно черных поверхностей величина
теплового излучения рассчитывается по известной формуле Стефана-Больцмана,
приведенной выше.
Длинноволновое излучение атмосферы эквивалентно излучению черной
полусферы, температура которой постоянно повышается по мере удаления от
зенита к горизонту.
Величину этого излучения определяют:
1) по формуле радиационного баланса:
(32)
2) непосредственно путем расчетов по формуле излучения черного тела,
если известны распределение по высоте температуры и влажности в атмосфере
или хотя бы их средние значения за расчетный период 13.
На практике для характеристики свойств ослабления солнечной радиации в
атмосфере вводят понятие коэффициента прозрачности атмосферы (pλ). Он
представляет собой ту относительную долю солнечной радиации, которая
достигает земной поверхности при положении Солнца в зените:
(33)
Так как Iλ,90 Iλ0, то коэффициент прозрачности всегда меньше единицы.
Коэффициент прозрачности, так же как и оптическая толщина атмосферы (τλ),
характеризует физические свойства воздушной массы, располагающейся над
пунктом наблюдения, с точки зрения влияния ее на поток солнечной радиации.
Чем больше содержание поглощающих газов (главным образом водяного пара) и
больше замутненность атмосферы примесями, тем больше для данной длины волны
τλ и меньше коэффициент прозрачности pλ. Подчеркнем, что коэффициент
прозрачности для монохроматического потока (то есть потока лучей
определенной длины волны) зависит только от физического состояния
вертикального столба воздуха (его замутненности и содержания поглощающих
газов) и не зависит от высоты Солнца (массы m).
Коэффициент прозрачности pλ является функцией длины волны. Наибольших
значений pλ достигает в так называемой идеальной атмосфере, под которой
понимают сухую (лишенную водяного пара) и чистую (без примесей) атмосферу.
Поскольку основным процессом ослабления солнечной радиации в такой
атмосфере является рассеяние, то коэффициент прозрачности с увеличением
длины волны возрастает, так как рассеяние коротких волн более значительно,
чем длинных.
Часто для оценки прозрачности атмосферы пользуются не коэффициентом
прозрачности pλ, который в значительной мере зависит от высоты Солнца, но
мало меняется при изменении прозрачности атмосферы в больших пределах, а
другим параметром – фактором мутности (T).
Фактор мутности менее зависит от числа оптических масс, так как
характеризуется отношением логарифма коэффициента прозрачности реальной
атмосферы к логарифму коэффициента прозрачности атмосферы идеальной (pи),
то есть лишенной аэрозоля:
(34)
Фактор мутности атмосферы всегда больше единицы (Т 1). Кроме того,
фактор мутности очень чувствителен к изменению прозрачности, так как
логарифмы коэффициентов прозрачности меняются в более широких пределах, чем
сами коэффициенты. Фактор мутности Т, так же как и p, зависит от физических
свойств воздушной массы. Согласно новейшим данным Самойленко В.С., в низких
широтах (над океанами) наименьшей прозрачностью обладает экваториальный
воздух, тогда как морской тропический воздух значительно прозрачнее.
В большинстве случаев в летнее время максимальный фактор мутности
наблюдается в околополуденные часы. Причем повышенной запыленностью нижних
слоев атмосферы в эти часы он служит вследствие сильно развитой конвекции.
Зимой в околополуденное время наблюдается минимум фактора мутности,
прозрачность достигает максимума 14.
Естественная освещенность является одной из важных радиационных
характеристик, широко используемых как в исследовательских целях, так и в
практической деятельности многих организаций.
Освещенность представляет собой плотность светового потока, отнесенную к
единице поверхности; ее величина пропорциональна соответствующей плотности
потока коротковолновой солнечной радиации (прямой, рассеянной или
суммарной).
Для расчета освещенности необходимо измеренное или рассчитанное значение
суммарной (Q), прямой (I) или рассеянной (D) солнечной радиации для
вертикальной, горизонтальной или наклонной поверхности любой ориентации за
данный срок, день или середину периода умножить на соответствующий световой
эквивалент, взятый из таблицы.
В практической деятельности различных организаций наиболее часто
используется суммарная освещенность, характеризующая интегральные условия
освещения. Ее интенсивность, как и интенсивность самих значений Q, в
зависимости от времени суток, года или состояния погоды (облачности,
осадков, видимости и так далее) может варьировать в общих пределах 15.
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАНЦИЙ
2.1 Станция Айдарлы
Урочище Айдарлы расположено в Чу-Илийском горно-сопочном пустынном
районе Казахстана. В направлении с запада на юго-восток простирается степь
Жусандала.
На востоке и севере расположены пески Сары-Тау-Кум, на северо-западе –
полоса песков Тау-Кум. На юге и юго-западе урочища рельеф местности
постепенно переходит в крупно-холмистый (северные отроги Чу-Илийских гор).
В 50 км к востоку протекает р. Курты (приток р. Или) с юга на северо-
восток. Других водных объектов вблизи урочища нет.
По характеру почв урочище Айдарлы относится к зоне щебнистых пустынь
мелкосопочника. Почвы бурые пустынно-степные.
Из растительности произрастают травы: полынь, ковыль, джусан и другие.
Крупной древесной растительности нет. Травы используются в осенне-зимний и
весенний периоды хозяйствами отгонного животноводства для выпаса скота.
Посевы культурной растительности не производятся.
Метеорологическая площадка при организации станции в декабре 1947 года
была установлена на ровном открытом месте.
Ближайшие постройки: на северо-западе в 50 м от метеоплощадки,
расположен дом метеостанции высотой 5 м, на расстоянии 10 м к северо-
востоку – двор штаба отгонного животноводства с дувалом и мазанками высотой
до 3 м.
В 1948 году метеостанция была перенесена на 200 м к востоку от
первоначального местоположения. 24 мая 1958 года метеоплощадка была
перенесена на 120 м к западу-северо-западу на несколько возвышенное место
по сравнению со старым.
На расстоянии 20-30 м к западу и северо-западу от площадки находится сад
с высотой деревьев в 3-5 м и поливными огородами. На расстоянии 50-60 м
расположены дома, магазин, в 100 м к югу – колодцы.
Поверхность метеоплощадки покрыта полупустынными травами высотой 10-15
см, выгорающими летом.
Уровень грунтовых вод не одинаков, на метеоплощадке он ниже 8 м, а в 100-
200 м к югу от площадки, в месте расположения колодцев – 4-5 м. В период
весеннего снеготаяния уровень грунтовых вод повышается и выходит из
колодцев на поверхность.
2.2 Станция Алматы
Город Алматы, в 12-15 км на северо-северо-востоке которого находится
станция, расположен у подножья передовой цепи Тяньшанского горного массива
– хребта Заилийского Алатау. Главная линия его протянулась почти в широтном
направлении на расстоянии 40-45 км. Отдельные вершины хребта достигают
высоты 3500-4500 м над уровнем моря и покрыты ледниками. Северные склоны
очень крутые, каменистые, сильно изрезаны ущельями, в средней своей части
склоны покрыты древесной растительностью, в верхней части преимущественно
из тяньшанской ели, ниже растут фруктовые деревья: урюк, вишня, яблони, а
по предгорьям – сады и плодоягодники.
Окружающая местность ровная с небольшим уклоном с юга на север, умеренно
расчлененная небольшими пологими возвышенностями и неглубокими логами, по
которым протекают мелкие реки и горные ручьи. С запада на расстоянии 1-1,5
км протекает неглубокая р. Малая Алматинка за которой в 2-4 км находится
железнодорожный поселок.
К востоку и северо-востоку находятся поля обсаженные древесной
растительностью, а в 2 км протекает небольшая р. Катур-Булак.
Почвы – предгорные, светло-каштановые. Растительный покров представлен
типчаково-полынной растительностью. Древесная растительность распространена
на поливных землях преимущественно искусственными посадками тополя ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
ИМ. АЛЬ–ФАРАБИ
Географический факультет
Кафедра метеорологии
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
ЛЕТНИЙ ПРИТОК РАДИАЦИИ НА ЮГЕ КАЗАХСТАНА
Исполнитель:
студентка 5 курса Н.В. Савоста
Научный руководитель,
к.г.н., доцент С.Е. Полякова
Нормоконтролер Т.П. Шишкина
Допущена к защите
зав. кафедрой В.С.
Чередниченко
Алматы, 2006
РЕФЕРАТ
Дипломная работа общим объемом 59 страниц машинописного текста содержит
11 рисунков, 6 таблиц. Список используемых источников состоит из 31
наименования.
Ключевые слова: солнечная радиация, атмосфера, солнечная постоянная,
радиационный баланс, лучистая энергия, коэффициент прозрачности, фактор
мутности, ультрафиолетовая радиация (УФР).
В данной работе изучены особенности притока радиации при различных
условиях облачности на станциях Айдарлы, Алматы и Балхаш в летние месяцы за
период с 1998 по 2000 года. Рассчитаны фактические суточные суммы прямой
солнечной радиации для каждого года. Рассчитан коэффициент прозрачности
атмосферы. Проведен статистический анализ данных и выявлены синоптические
условия, приводящие к аномальному распределению притока солнечной радиации
на юге Казахстана.
Для написания работы были использованы данные научно-прикладного
справочника по климату СССР за многолетний период и актинометрические
наблюдения за 1998-2000 гг. Для выявления синоптических условий были
рассмотрены среднемесячные приземные поля и поля Н500.
СОДЕРЖАНИЕ
с.
Введение 4
1 Лучистая энергия Солнца 6
1.1 Основные законы излучения 9
1.2 Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли 12
1.3 Рассеяние солнечной радиации в атмосфере 13
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые на
актинометрических станциях 14
2 Физико-географическое и климатическое описание станций 21
3 Многолетний приток солнечной радиации на юге Казахстана 24
3.1 Прямая солнечная радиация 24
3.2 Рассеянная радиация 26
3.3 Суммарная радиация 28
4 Особенности месячного поступления прямой солнечной радиации на юг
Казахстана 31
4.1 Вычисление коэффициента прозрачности атмосферы 40
5 Структура внутрисуточного распределения прямой солнечной радиации
5.1 Расчет статистических характеристик суточных сумм прямой 42
солнечной радиации
5.2 Синоптические условия формирования приземного поля и поля 48
Н500 суточных сумм прямой солнечной радиации
Выводы 50
Список использованных источников 54
Приложение А 55
57
ВВЕДЕНИЕ
Проблема исследования в области использования солнечной энергии
упоминается в межгосударственных и многосторонних соглашениях по научно-
техническому сотрудничеству. Во многих странах разразился энергетический
кризис, человечество впервые реально почувствовало, что запасы ископаемого
топлива, и прежде всего жидкого (нефти), не беспредельны. Такие динамично
развивающиеся страны, как Китай и Индия, уже ощущают дефицит
энергоресурсов, сдерживающий развитие их экономик. В области энергетических
ресурсов угроза истощения запасов топлива объективно существует, что
заставляет заблаговременно изыскивать новые, достаточно мощные источники
энергии.
Кроме того, в последние годы весьма остро встал вопрос о защите
окружающей среды, поскольку промышленность ведет к необратимым нарушениям
существующего в природе равновесия. Современная топливная энергетика играет
не последнюю роль в загрязнении воздушного и водного бассейнов вредными
выбросами, а также в “тепловом загрязнении” окружающей среды. Таким
образом, энергоисточник, призванный заменить ископаемое топливо и
обеспечить энергетические потребности, должен быть не только достаточно
мощным, но в определенной степени экологически “чистым”.
Нефть, уголь, уран, природные энергоресурсы – основные источники
энергии, имеющие, за исключением последних, практически более или менее
временные границы своего использования. Предстоящие десятилетия будут
связаны со значительными инвестициями, направленными на рост добычи всех
видов энергоресурсов и их доставку к местам использования.
Ожидается, что к концу 21 века солнечная энергетика станет доминирующей,
доля ее достигнет 86 % от общего объема. Актуальность этой задачи
обуславливается и необходимостью изъятия части поступающей на Землю
солнечной энергии с целью недопущения ее перегрева.
Оценивая перспективы будущего, мы должны отметить три основные проблемы,
стоящие перед человечеством: обеспечение населения пищей, энергией и
сохранение природных условий, пригодных для жизни. Решение этих трех задач
в значительной степени может быть связано с использованием солнечной
энергии. Что касается обеспечения человечества энергией, то солнечное
излучение по своим энергетическим ресурсам вполне способно удовлетворить
энергетические потребности будущих поколений 1.
По мнению специалистов, отставание кремниевого производства от уранового
связано с многомиллиардными вложениями в долларовом исчислении в развитие
атомной энергетики по военным программам, в то время как из-за
недостаточности средств кремниевая технология, оставаясь на первоначально
низком уровне, сохраняет свои отрицательные черты – высокую энергоемкость,
низкую рентабельность, растущие экологические риски.
Казахстан, обладая достаточным сырьевым, производственным, научно-
техническим потенциалом, имеет хорошие перспективы для создания собственной
кремниевой программы и организации полноценной гелиоэнергетической отрасли.
Для практического использования солнечной энергии благоприятными
факторами являются высокая интенсивность прямой солнечной радиации, большая
продолжительность солнечного сияния и высокая температура воздуха. Оценка
этих ресурсов солнечной энергии позволяет выделить районы, в которых
наиболее целесообразно применять гелиоустановки. Применительно для
территории Казахстана наибольшая продолжительность солнечного сияния и
приток прямой радиации приходится на юго-восточные районы республики
(Айдарлы, Балхаш).
Широкое использование солнечной энергии позволит экономить топливо и
уменьшить загрязнение окружающей среды. При этом имеется в виду
использовать простейшие низкопотенциальные солнечные установки для
хозяйственных нужд (горячего водоснабжения, охлаждения зданий, опреснения
воды, сушки сельскохозяйственных продуктов, отопления культивированных
сельскохозяйственных сооружений) практически на всей территории Казахстана
2.
В данной дипломной работе были изучены особенности притока солнечной
радиации при различных условиях облачности на станциях Айдарлы, Алматы и
Балхаш в летние месяцы за период с 1998 по 2000 года. Рассчитан коэффициент
прозрачности атмосферы. Проведен статистический анализ данных и выявлены
синоптические условия, приводящие к аномальному распределению притока
солнечной радиации.
1 ЛУЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ СОЛНЦА
Лучистая энергия Солнца является практически единственным источником
энергии, за счет которой совершаются атмосферные движения и происходят
многие разнообразные процессы в атмосфере и поверхностных слоях земной
коры. Коротко упомянем основные характеристики Солнца как источника
радиации.
Солнце представляет собой сферическое тело (диаметром 1.39·106 км) из
раскаленного газообразного вещества, отстоящее от Земли на расстоянии
~ 1,5·108 км. По наблюдениям с Земли, Солнце делает один оборот
вокруг своей оси примерно за четыре недели. Однако оно вращается не как
твердое тело: экваториальная область совершает каждый оборот за 27 суток, а
полярные районы – за 30 суток.
Поверхность Солнца имеет эффективную температуру ~ 5762 К. Температура
центральных внутренних областей, по разным оценкам, составляет 8·106 –
40·106 К, а их плотность примерно в 80-100 раз превышает плотность воды.
Солнце представляет собой непрерывно действующий термоядерный реактор,
котлом которого являются составляющие его газы, удерживаемые
гравитационными силами 3.
Предполагается, что поверхность Солнца образована гранулами, или
нерегулярными конвективными ячейками, с размерами 1000-3000 км и временем
существования, исчисляемым несколькими минутами. Верхний слой конвективной
зоны называется фотосферой. Она существенно не прозрачна, поскольку
составляющие ее газы сильно ионизированы и способны поглощать и испускать
излучение в непрерывном спектре. Фотосфера является источником большей
части солнечного излучения.
За пределами фотосферы атмосфера Солнца более или менее прозрачна и ее
можно наблюдать во время полного солнечного затмения или с помощью
приспособлений, заслоняющих солнечный диск. Над фотосферой находится слой
более холодных газов толщиной в несколько сотен км, называемый обращающим
слоем. Выше расположен слой толщиной ~ 10 000 км, называемый хромосферой.
Это – газообразный слой с температурой несколько более высокой, чем в
фотосфере, и с более низкой плотностью. Еще дальше от центра находится
корона с очень низкой плотностью и очень высокой (106 К) температурой. Рост
температуры в хромосфере и короне принято объяснять рассеянием энергии
звуковых и других волн, которые возникают в конвективной зоне.
Скорость истечения плазмы вблизи Солнца относительно мала, а затем она
растет и вблизи орбиты Земли достигает нескольких сотен км в секунду. Поток
заряженных частиц – корпускул, летящих от Солнца во всех направлениях,
получил название солнечного ветра.
Солнечная атмосфера, и в частности фотосфера, весьма неоднородна и
неспокойна. В ней наблюдаются факелы, флоккулы, хромосферные вспышки и
другие процессы, являющиеся источниками корпускулярных потоков, более
сильных, чем солнечный ветер. Особенно резко возрастает корпускулярное и
электромагнитное излучение Солнца при хромосферных вспышках
продолжительностью от нескольких минут до нескольких часов.
В фотосфере возникают относительно холодные образования
(температура ~ 4600 К) неправильной формы с очень сильными
магнитными полями, получившие название солнечных пятен. Они обычно
появляются группами в широтных зонах от 35 до 5 ° по обе стороны от
солнечного экватора и существуют от нескольких часов до нескольких месяцев.
Весь комплекс кратко описанных нестационарных явлений в солнечной
атмосфере называют солнечной активностью. Для ее количественной
характеристики используются различные индексы. Наиболее распространенный
среди них – число Вольфа W, пропорциональное сумме общего числа пятен f и
удесятеренного числа их групп g:
(1)
где
k – эмпирический коэффициент.
Числа Вольфа во время минимума солнечной активности изменяются от 0 до
11, а во время максимума – от 40 до 240 4.
Весь спектр излучения Солнца принято делить на ряд областей (в скобках
указаны граничные длины волн λ):
1) гамма-лучи (λ 10-5 мкм),
2) рентгеновское излучение (10-5 λ 10-2 мкм),
3) УФР (0,01 λ 0,39 мкм),
4) видимое излучение спектра, или видимый свет (0,39 λ 0,76 мкм),
который в свою очередь подразделяется на семь цветов (табл.1),
Таблица 1 Длины волн, соответствующие различным цветам
Цвет Интервал длин Цвет Интервал длин
волн, мкм волн, мкм
Фиолетовый 0,390-0,455 Желтый 0,575-0,585
Синий 0,455-0,485 Оранжевый 0,585-0,620
Голубой 0,485-0,505 Красный 0,620-0,760
Зеленый 0,505-0,575
5) инфракрасная радиация (0,76 λ 3000 мкм),
6) радиоволновое излучение (λ 0,3 см).
Выделяют также близкий ультрафиолетовый (0,29-0,39 мкм) и близкий и
близкий инфракрасный (0,76-2,4 мкм) участки спектра.
Излучательная способность Солнца близка к излучательной способности
абсолютно черного тела с температурой ~ 6000 К. Однако излучение Солнца
близко к излучению абсолютно черного тела только в видимой и близких
инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра 5.
Считая Солнце по своим свойствам близким к абсолютно черному телу, можно
оценить температуру Солнца. При этом разные методы дают несколько различные
результаты. Максимум излучательной способности Солнца приходится на видимый
участок спектра, на длину волны λm= 0,4738 мкм. На основании закона Вина
получаем так называемую яркостную температуру Солнца: Tc = 6116 К.
Второй метод определения температуры Солнца основан на формуле для
потока излучения и на понятии солнечной постоянной. Количество солнечной
радиации, поступающее на верхней границе земной атмосферы в единицу времени
на единичную поверхность, перпендикулярную солнечным лучам, при среднем
расстоянии Земли от Солнца, называется солнечной постоянной. Обозначим ее
через I0*.
Международная комиссия по радиации рекомендовала принять в качестве
стандартного значения солнечной постоянной I0*= 1,98 кал(см2·мин) или
I0*= 1,38 кВтм2.
Количество энергии, излучаемой Солнцем, распределяется между различными
участками спектра следующим образом: ультрафиолетовая область – около 9 %,
видимый участок спектра – 47 %, инфракрасная область – 44 %. Однако свыше
99 % этой энергии приходится на участок спектра, заключенный между 0,10 и 4
мкм. Солнечную радиацию по этой причине часто называют коротковолновой, в
отличие от инфракрасной (длинноволновой) радиации Земли и атмосферы, свыше
99 % которой приходится на интервал длин волн от 3-4 до 80-120 мкм.
Распределение солнечной радиации по земному шару при отсутствии
атмосферы или, что практически одно и то же, на верхней границе атмосферы и
изменение ее во времени определяются чисто астрономическими факторами:
вращением Земли вокруг Солнца, наклоном оси вращения Земли по отношению к
плоскости орбиты Земли (эклиптике), суточным вращением Земли.
Поток солнечной радиации на горизонтальную поверхность I'0 называют
инсоляцией. Определим количество солнечной радиации Q, получаемой 1 см2
горизонтальной поверхности в течение суток при отсутствии атмосферы, то
есть суточную инсоляцию. Очевидно, оно равно:
(2)
где
±t0 – моменты восхода и захода Солнца, определяемые из условия sin hc =
0.
Среднее значение суточной инсоляции (мДжм2) при I0*= 1,37 кВт м2.
Суточная инсоляция зависит от широты места и склонения солнца (от времени
года). Инсоляция достигает максимума над северным полюсом. В день зимнего
солнцестояния δ = -23,5 ° суточная инсоляция равна нулю на всех широтах,
расположенных севернее полярного круга φ 66,5 °. С приближением к
экватору инсоляция монотонно растет 6.
1. Основные законы излучения
Изменение теплового состояния тела при наличии одного лишь лучистого
теплообмена определяется разностью между излучаемой и поглощаемой энергией.
Простейшими свойствами обладает так называемое равновесное тепловое
излучение, при котором тело излучает столько же энергии, сколько и
поглощает. Лучистую энергию в метеорологии обычно измеряют в тепловых
единицах – калориях (1 кал = 4,1868 Дж).
Количество энергии, излучаемой телом через единичную поверхность в
единицу времени во всех направлениях (в пределах полусферы), носит название
поверхностной плотности потока излучения. В дальнейшем эту величину будем
называть более кратко – потоком излучения или потоком радиации. Обозначив
поток излучения через F, получим:
(3)
Под потоком радиации будем понимать также количество энергии, которое
проходит через единичную поверхность в единицу времени, хотя эта энергия
поступила от других тел (не связанных с рассматриваемой поверхностью). Для
полной энергетической характеристики потока лучистой энергии необходимо
указать распределение энергии по длинам волн. Для этого выделим в общем,
потоке элементарный участок в интервале длин волн от λ до λ + dλ.
Количество энергии dФλ в интервале от λ до λ + dλ, излучаемой с поверхности
dS, пропорционально dS и dλ:
(4)
Величина Fλ представляет собой спектральную плотность потока излучения
вблизи данной длины волны λ; она носит название монохроматического потока
радиации или излучательной способности тела и измеряется в
кал(см2·мин·мкм).
Полный поток излучения всех длин волн F, очевидно, выразится интегралом:
(5)
На тело падает монохроматический поток радиации Fλ, часть которого
поглощается телом Fλ ', часть отражается (F''λ) и часть проходит сквозь
него (F'''λ). Тогда,
Fλ '+ F''λ+ F'''λ=
Fλ (6)
Разделив обе части этого равенства на Fλ, получим:
(7)
Первый член в левой части этого соотношения называют поглощательной
способностью тела или относительным коэффициентом поглощения (αλ = Fλ '
Fλ), второй – отражательной способностью или альбедо (rλ = F''λFλ) и
третий – относительным коэффициентом пропускания (dλ = F'''λFλ).
Следовательно,
(8)
Эти величины безразмерны и изменяются от 0 до 1. Если для всех длин волн
αλ = 1, то rλ = dλ = 0; это значит, что вся падающая лучистая энергия
полностью поглощается телом. Такие тела называются абсолютно черными или
просто черными.
Если rλ = 1, то αλ = dλ = 0, то есть вся падающая лучистая энергия
отражается. При этом если отражение правильное (то есть подчиняется законам
геометрической оптики), тела называются зеркальными, если же отражение
диффузное – абсолютно белыми.
Введенные коэффициенты αλ, rλ и dλ характеризуют свойства поглощения,
отражения и пропускания тела в целом. Наряду с ними необходимо ввести также
характеристики, которые определяли бы свойства поглощения (ослабления) и
пропускания в слое некоторой конечной толщины 7.
Пусть в слой, содержащий поглощающее радиацию вещество массой m, входит
монохроматический поток Fλ (0). Поток, вышедший из слоя, обозначим через Fλ
(m). Тогда функция поглощения (ослабления) определяется как безразмерное
отношение:
(9)
функция пропускания – как отношение:
(10)
Из соотношений (8) и (9) вытекает, что для функций поглощения и
пропускания всегда выполняется равенство:
(11)
Опыт показал, что между излучательной Fλ и поглощательной αλ
способностями тела имеется вполне определенная связь. Отношение
излучательной способности к поглощательной не зависит от природы тела; оно
является для всех тел одной и той же функцией В (λ,Т) длины волны λ и
температуры Т (закон Кирхгофа):
(12)
Для черного тела αλ = 1. Излучательная способность такого тела, согласно
(11), равна В (λ,Т), то есть:
(13)
Таким образом, функция В (λ,Т) в законе Кирхгофа представляет собой
излучательную способность абсолютно черного тела. Но в природе абсолютно
черных тел не существует. Для всех реальных тел αλ 1. Согласно закону
Кирхгофа, это означает, что все реальные тела излучают энергии меньше, чем
абсолютно черное тело (при той же температуре).
Аналитический вид функции В (λ,Т) был установлен в 1900 г. известным
физиком Планком. Исходя из представлений о квантовом характере процесса
излучения, он для излучательной способности абсолютно черного тела нашел
функцию следующего вида:
(14)
где
с1 = 3,7418·10-16 Вт·м2,
с2 = 1,438786·10-2 м·К – первая и вторая постоянные излучения;
Т – абсолютная температура тела.
Длина волны λm, на которую приходится максимум излучательной способности
абсолютно черного тела, обратно пропорциональна абсолютной температуре Т
(закон смещения длины волны, или закон Вина):
(15)
Здесь с' = 0,28978·10-2 м·К – постоянная.
Полный поток излучения абсолютно черного тела находится с помощью
интеграла:
(16)
Подставив В (λ,Т) по (13) и выполнив интегрирование, найдем:
(17)
где
σ = 5,67032·10-8 Вт(м2·К4) = 8,1566·10-11 кал(см2·мин·К4) есть
постоянная Стефана-Больцмана.
Согласно формуле (16), поток излучения В абсолютно черного тела
возрастает пропорционально четвертой степени абсолютной температуры тела.
Второй закон Вина устанавливает, что максимальная излучательная
способность абсолютно черного тела В (λm,T) возрастает пропорционально
пятой степени абсолютной температуры:
(18)
где
с'' = 1,301·10-5 Вт(м3·К5).
Наряду с понятием абсолютно черного тела вводится понятие серого тела.
Серым телом называют такое тело, поглощательная способность, αλ которого
для всех длин волн одинакова: αλ = α = const. Таким образом, излучательная
способность серого тела при всех длинах волн составляет одну и ту же часть
от излучательной способности абсолютно черного тела, а поток излучения
серого тела F=αB 8.
2. Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
Солнечная радиация, поступившая на верхнюю границу атмосферы Земли,
прежде чем дойти до земной поверхности, претерпевает ряд существенных
изменений. Часть ее рассеивается молекулами воздуха и содержащимися в
атмосфере твердыми и жидкими примесями; частично солнечная радиация
поглощается.
К основным газам, поглощающим солнечную радиацию, относятся водяной пар
(Н2О), озон (О3), углекислый газ (СО2), а также кислород (О2).
Озон (О3). Как показывают наблюдения, солнечная радиация, достигающая
земной поверхности, резко обрывается на длине волны около 0,3 мкм. О3 имеет
большое количество полос поглощения по всему спектру. Наиболее сильная
полоса (полоса Хартлея) приходится на интервал 0,22-0,29 мкм, где
коэффициенты поглощения имеют весьма большие значения (максимум при λ =
0,2553 мкм, где объемный коэффициент поглощения kλ' = 126.5 см-1). В другой
полосе (0,31-0,36 мкм) поглощение О3 значительно слабее: значения kλ' не
превышают 0,79 см-1. В видимом участке спектра имеется достаточно широкая
полоса поглощения О3 (0,44-0,75 мкм), в максимуме которой значение kλ'=
0,0594 см-1. Во всех трех полосах kλ' увеличивается с ростом температуры.
В инфракрасной области на спектрограммах выделяются сильные полосы
поглощения О3 с центрами при 4,75; 9,6 и 14,1 мкм, из которых полоса 9,6
мкм самая сильная.
Основные полосы поглощения молекулярного кислорода приходятся на далекую
ультрафиолетовую область спектра (0,13-0,24 мкм).
Водяной пар (Н2О) и углекислый газ (СО2). Эти газы имеют очень сложный
спектр, полосы, поглощения которого расположены как в видимой, так и в
инфракрасной области. Основные полосы поглощения Н2О приходятся на длины
волн 0,72; 0,81; 0,94; 1,10; 1,38; 1,87; 2,70 и 3,20 мкм, а СО2 – на длины
волн 1,44; 1,60; 2,02; 2,70 и 4,31 мкм.
Поскольку масса Н2О больше, чем других поглощающих газов (СО2, О3), на
его долю приходится основная часть поглощенной радиации.
Солнечную радиацию поглощают также атмосферные примеси (пыль) и капли
облаков и туманов. При сильном замутнении атмосферы (особенно в городах)
поглощение солнечной радиации твердыми примесями может быть значительным.
Такое резкое увеличение замутненности атмосферы чаще всего связано с
лесными и торфяными пожарами 9.
3. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
Атмосфера по отношению к потокам солнечной радиации представляет собой
мутную среду. Понятие мутности связано с наличием в атмосфере различного
рода примесей – атмосферных аэрозолей, представляющих собой взвешенные в
воздухе твердые или жидкие частицы самых различных размеров.
Рассеяние на молекулах и комплексах молекул называют обычно молекулярным
или релеевским (по имени ученого). Рассеяние на аэрозольных частицах
называют аэрозольным.
Геометрическая структура среды характеризуется в основном двумя
безразмерными параметрами: αλ и lλ (α – размер частицы, l – расстояние
между частицами, λ – длина волны падающей радиации). Законы рассеяния
оказываются существенно различными для частиц с α λ и для частиц, размер
которых соизмерим с длиной волны падающей радиации.
Если lλ 1, то частицы можно рассматривать как независимые излучатели.
Физические свойства среды и рассеивающих частиц характеризуются так
называемым комплексным показателем преломления m = n-iχ (n- показатель
преломления, χ- показатель поглощения).
Объемный коэффициент молекулярного рассеяния iλ представляет собой
относительное количество лучистой энергии, рассеянное единичным объемом
воздуха. Согласно теории:
(19)
где
N – число молекул в единице объема.
Энергетическая яркость рассеянной радиации наибольшая в направлениях,
параллельных падающему лучу, и наименьшая в перпендикулярном направлении.
Другая важная особенность молекулярного рассеяния состоит в том, что
энергетическая яркость рассеянной радиации очень сильно зависит от длины
волны (обратно пропорциональна λ4). Возрастанием рассеяния с уменьшением
длины волны объясняется голубой цвет неба: в рассеянной радиации
преобладает синий и голубой цвет.
При аэрозольном рассеянии резко изменяется распределение рассеянной
радиации по направлениям – так называемая индикатриса рассеяния: крупные
частицы рассеивают в основном в направлении падающего луча.
Полный коэффициент рассеяния σλ можно представить как сумму
коэффициентов молекулярного (iλ) и аэрозольного (jλ) рассеяния:
(20)
Все названные коэффициенты зависят от высоты над поверхностью Земли и
длины волны.
До высоты 3 км рассеяние солнечной радиации обусловлено в основном
аэрозолями, и только выше 3 км молекулярная составляющая становится
несколько больше аэрозольной. Нередко наблюдается также увеличение мутности
в области тропопаузы и нижней стратосферы 10.
1.4 Некоторые радиационные характеристики, измеряемые и получаемые
на актинометрических станциях
Отраженная радиация (R), измеряемая в светлое время суток на
актинометрических станциях, характеризует часть суммарной радиации,
отражаемой подстилающей поверхностью, над которой производятся измерения.
Альбедо, или отражательной способностью какой-либо поверхности, называют
отношение потока отраженной данной радиации к потоку падающей радиации,
выраженное в долях единицы или в процентах. При известном альбедо (А)
отраженная радиация рассчитывается по формуле:
(21)
само же альбедо определяется из соотношения:
(22)
Альбедо снега в среднем составляет 60 %, а при свежевыпавшем снеге может
достигать 90 %. Альбедо водной поверхности сильно зависит от угла падения
солнечных лучей. В целом альбедо водных поверхностей меньше, чем альбедо
суши.
Кроме высоты Солнца альбедо зависит от состояния поверхности (ее цвета,
степени увлажнения и так далее) и облачности. Наименьшие значения альбедо
наблюдаются в околополуденные часы, а в течение года – летом.
В переходные сезоны года для северных зон (тундры, лесотундры, хвойных
лесов) альбедо, полученное по данным наблюдений станций, примерно на
5-10 % выше среднего зонального альбедо. В летние месяцы среднее
широтное альбедо, по данным станций, близко к среднему зональному.
Большой интерес представляют данные об альбедо облаков. Непосредственные
измерения альбедо облаков произведены на самолетах и аэростатах. Альбедо
облаков, согласно измерениям, существенно зависит от вертикальной мощности
(толщины) облачности. Также альбедо зависит от формы облаков. Наибольшими
значениями альбедо характеризуется высоко-кучевая и слоисто-кучевая
облачность 11.
Под радиационным балансом земной поверхности (В) понимается разность
между потоком радиации, приходящим от Солнца и неба, и потоком радиации,
уходящим от самой поверхности.
Поскольку полный радиационный баланс содержит помимо коротковолновой
составляющей (Вк) и длинноволновую составляющую (Вд), его уравнение можно
записать в следующем виде:
(23)
то есть
(24)
или
(25)
где
Ез – эффективное излучение земной поверхности.
Радиационный баланс является очень изменчивой радиационной
характеристикой, так как представляет собой сумму чрезвычайно изменчивых во
времени и пространстве потоков радиации.
Радиационный баланс земной поверхности оказывает существенное влияние на
распределение температуры в почве и приземном слое атмосферы, а также на
процессы испарения и снеготаяния, образование туманов, заморозков,
изменение свойств воздушных масс (их трансформацию). Он изменяется в
зависимости от широты, времени года и суток, погодных условий и так далее.
Расчет баланса производят за различные промежутки времени; он может быть
как положительным, так и отрицательным. Переход радиационного баланса через
нуль от отрицательных значений к положительным и обратно происходит, по
данным наблюдений, при высоте Солнца 10-15 °С. В течение ночи баланс при
отсутствии или постоянном количестве облачности сохраняется практически
неизменным. При наличии снежного покрова промежуток времени, в течение
которого радиационный баланс больше нуля, уменьшается, так как в этом
случае переход баланса через нуль происходит при большей высоте Солнца (20-
25 °С). Отметим, что с моментами перехода баланса через нуль практически
совпадает время установления (вечером) и разрушения (утром) приземных
инверсий температуры.
В Антарктиде вследствие высоких значений альбедо поглощенная радиация
невелика, а радиационный баланс за год на всех станциях, кроме Оазиса
(68 ° 18' ю.ш.), отрицателен. Также анализ данных показал, что на одной и
той же широте баланс океанов больше, чем суши. Объясняется это тем, что
альбедо воды в среднем меньше, чем суши; некоторую роль играет также то,
что температура поверхности воды в среднем ниже температуры поверхности
суши.
Как и все его слагающие, радиационный баланс зависит от высоты Солнца,
облачности, прозрачности атмосферы, вида и характера подстилающей
поверхности, астрономических факторов и так далее.
Для однородных подстилающих поверхностей, альбедо которых одинаково, при
отсутствии облачности радиационный баланс зависит в основном от высоты
Солнца.
Помимо высоты Солнца и альбедо поверхности на величину баланса
существенное влияние оказывает облачность. Это влияние особенно заметно
ночью. При сплошной низкой облачности баланс вообще может быть равен нулю.
В дневное время увеличение общей облачности от 3 до 8 баллов, при одних и
тех же высотах Солнца, приводит к уменьшению радиационного баланса примерно
на 20 %.
Радиационный баланс тесно связан с другими его компонентами и, прежде
всего с суммарной и поглощенной радиацией.
Декадные и месячные значения полного радиационного баланса и суммарной
радиации связаны обычно линейной зависимостью вида:
(26)
где
а' и b' – коэффициенты, носящие локальный характер.
Баланс коротковолновой радиации (Вк) (поглощенной радиации) представляет
собой разность между приходом и расходом суммарной радиации, то есть ту ее
часть, которая поглощается подстилающей поверхностью. Рассчитывается Вк
как разность между суммарной и отраженной радиацией или как произведение
суммарной радиации на долю поглощенной радиации
(1-α), где α – альбедо поверхности, выраженное в долях единицы:
(27)
Баланс коротковолновой (суммарной) радиации, в отличие от общего
радиационного баланса, должен быть всегда положительным, так как альбедо
поверхности меньше 100 % и отраженная радиация должна быть меньше падающей.
Баланс длинноволновой радиации (Вд) представляет собой разность между
приходящими к поверхности и уходящими от нее потоками радиации в области
спектра более 4 мкм. Он определяется как разность между общим радиационным
балансом и балансом коротковолновой радиации:
(28)
Баланс длинноволновой радиации численно равен эффективному излучению
земной поверхности (Еэф), то есть разности между длинноволновой радиацией,
излучаемой подстилающей поверхностью (Еs), и длинноволновой радиацией,
излучаемой атмосферой (Еa). Эффективное излучение имеет знак, обратный
знаку баланса длинноволновой радиации:
(29)
В сумме за год эффективное излучение составляет примерно половину, а в
северных широтах даже 60 % годовой суммы поглощенной радиации. В течение
холодного периода года (на юге 2-4 месяца, а на севере полгода и более)
эффективное излучение превышает поглощенную радиацию, формируя в это время
отрицательный радиационный баланс подстилающей поверхности. Только южнее 45
° с.ш. поглощенная радиация восполняет потери тепла за счет эффективного
излучения в течение всего года 12.
Мерой оценки нагревания или охлаждения той или иной поверхности или
какого-либо объекта в целом под действием интегрального потока радиации или
только его длинноволновой части (в ночные часы) является эффективное
излучение поверхности (Еэф), равное разности потоков длинноволнового
излучения поверхности (Еs) и встречного излучения атмосферы (Еa):
(30)
В связи с тем, что в области длин волн 8-12 мкм тепловая радиация
поглощается водяным паром, содержащимся в атмосфере, при расчетах
эффективного излучения необходимо учитывать еще и влажность воздуха.
Излучение атмосферы носит более сложный характер, чем излучение земной
поверхности. Во-первых, по закону Кирхгофа энергию излучают лишь те газы,
которые ее поглощают, то есть водяной пар, углекислый газ и озон. Во-
вторых, излучение (как и поглощение) каждого из газов носит сложный
избирательный (селективный) характер.
Кроме трех основных, поглощающих инфракрасную радиацию газов, в
атмосфере содержится ряд других газов, имеющие полосы поглощения в
инфракрасной области. Это всевозможные окислы азота, ряд углеводородных
соединений и другие.
Наиболее широкими и интенсивными полосами поглощения в инфракрасной
области спектра обладает водяной пар. В интервале 8,5-12 мкм водяной пар
практически прозрачен для инфракрасной радиации. По этой причине данный
участок спектра называют окном прозрачности атмосферы или просто
атмосферным окном.
Эффективное излучение может быть определено аналогично Еs и по
температуре воздуха:
(31)
где
Е'эф – эффективное излучение поверхности, рассчитанное по температуре
воздуха,
Т – Т0 – разность температур между подстилающей поверхностью и воздухом,
μ – находят по таблице.
Особенно большое влияние на встречное излучение атмосферы и эффективное
излучение земной поверхности оказывает облачность. С увеличением количества
и вертикальной мощности облаков возрастает встречное излучение атмосферы и
уменьшается эффективное излучение. Эффективное излучение тем больше, чем
выше нижняя граница облаков. Экспериментальные данные качественно
подтверждают этот вывод.
Эффективное излучение и его составляющие имеют достаточно хорошо
выраженный суточный и годовой ход. Наиболее выражен суточный ход излучения
земной поверхности. Он близок к излучению абсолютно черного тела при
температуре подстилающей поверхности, поэтому с увеличением температуры
растет и излучение земной поверхности, а вместе с этим и поток эффективного
излучения. Под длинноволновым (тепловым) излучением поверхности принято
понимать излучение в области спектра, лежащей за пределами 4 мкм, с
максимумом в области 8-12 мкм. Для абсолютно черных поверхностей величина
теплового излучения рассчитывается по известной формуле Стефана-Больцмана,
приведенной выше.
Длинноволновое излучение атмосферы эквивалентно излучению черной
полусферы, температура которой постоянно повышается по мере удаления от
зенита к горизонту.
Величину этого излучения определяют:
1) по формуле радиационного баланса:
(32)
2) непосредственно путем расчетов по формуле излучения черного тела,
если известны распределение по высоте температуры и влажности в атмосфере
или хотя бы их средние значения за расчетный период 13.
На практике для характеристики свойств ослабления солнечной радиации в
атмосфере вводят понятие коэффициента прозрачности атмосферы (pλ). Он
представляет собой ту относительную долю солнечной радиации, которая
достигает земной поверхности при положении Солнца в зените:
(33)
Так как Iλ,90 Iλ0, то коэффициент прозрачности всегда меньше единицы.
Коэффициент прозрачности, так же как и оптическая толщина атмосферы (τλ),
характеризует физические свойства воздушной массы, располагающейся над
пунктом наблюдения, с точки зрения влияния ее на поток солнечной радиации.
Чем больше содержание поглощающих газов (главным образом водяного пара) и
больше замутненность атмосферы примесями, тем больше для данной длины волны
τλ и меньше коэффициент прозрачности pλ. Подчеркнем, что коэффициент
прозрачности для монохроматического потока (то есть потока лучей
определенной длины волны) зависит только от физического состояния
вертикального столба воздуха (его замутненности и содержания поглощающих
газов) и не зависит от высоты Солнца (массы m).
Коэффициент прозрачности pλ является функцией длины волны. Наибольших
значений pλ достигает в так называемой идеальной атмосфере, под которой
понимают сухую (лишенную водяного пара) и чистую (без примесей) атмосферу.
Поскольку основным процессом ослабления солнечной радиации в такой
атмосфере является рассеяние, то коэффициент прозрачности с увеличением
длины волны возрастает, так как рассеяние коротких волн более значительно,
чем длинных.
Часто для оценки прозрачности атмосферы пользуются не коэффициентом
прозрачности pλ, который в значительной мере зависит от высоты Солнца, но
мало меняется при изменении прозрачности атмосферы в больших пределах, а
другим параметром – фактором мутности (T).
Фактор мутности менее зависит от числа оптических масс, так как
характеризуется отношением логарифма коэффициента прозрачности реальной
атмосферы к логарифму коэффициента прозрачности атмосферы идеальной (pи),
то есть лишенной аэрозоля:
(34)
Фактор мутности атмосферы всегда больше единицы (Т 1). Кроме того,
фактор мутности очень чувствителен к изменению прозрачности, так как
логарифмы коэффициентов прозрачности меняются в более широких пределах, чем
сами коэффициенты. Фактор мутности Т, так же как и p, зависит от физических
свойств воздушной массы. Согласно новейшим данным Самойленко В.С., в низких
широтах (над океанами) наименьшей прозрачностью обладает экваториальный
воздух, тогда как морской тропический воздух значительно прозрачнее.
В большинстве случаев в летнее время максимальный фактор мутности
наблюдается в околополуденные часы. Причем повышенной запыленностью нижних
слоев атмосферы в эти часы он служит вследствие сильно развитой конвекции.
Зимой в околополуденное время наблюдается минимум фактора мутности,
прозрачность достигает максимума 14.
Естественная освещенность является одной из важных радиационных
характеристик, широко используемых как в исследовательских целях, так и в
практической деятельности многих организаций.
Освещенность представляет собой плотность светового потока, отнесенную к
единице поверхности; ее величина пропорциональна соответствующей плотности
потока коротковолновой солнечной радиации (прямой, рассеянной или
суммарной).
Для расчета освещенности необходимо измеренное или рассчитанное значение
суммарной (Q), прямой (I) или рассеянной (D) солнечной радиации для
вертикальной, горизонтальной или наклонной поверхности любой ориентации за
данный срок, день или середину периода умножить на соответствующий световой
эквивалент, взятый из таблицы.
В практической деятельности различных организаций наиболее часто
используется суммарная освещенность, характеризующая интегральные условия
освещения. Ее интенсивность, как и интенсивность самих значений Q, в
зависимости от времени суток, года или состояния погоды (облачности,
осадков, видимости и так далее) может варьировать в общих пределах 15.
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАНЦИЙ
2.1 Станция Айдарлы
Урочище Айдарлы расположено в Чу-Илийском горно-сопочном пустынном
районе Казахстана. В направлении с запада на юго-восток простирается степь
Жусандала.
На востоке и севере расположены пески Сары-Тау-Кум, на северо-западе –
полоса песков Тау-Кум. На юге и юго-западе урочища рельеф местности
постепенно переходит в крупно-холмистый (северные отроги Чу-Илийских гор).
В 50 км к востоку протекает р. Курты (приток р. Или) с юга на северо-
восток. Других водных объектов вблизи урочища нет.
По характеру почв урочище Айдарлы относится к зоне щебнистых пустынь
мелкосопочника. Почвы бурые пустынно-степные.
Из растительности произрастают травы: полынь, ковыль, джусан и другие.
Крупной древесной растительности нет. Травы используются в осенне-зимний и
весенний периоды хозяйствами отгонного животноводства для выпаса скота.
Посевы культурной растительности не производятся.
Метеорологическая площадка при организации станции в декабре 1947 года
была установлена на ровном открытом месте.
Ближайшие постройки: на северо-западе в 50 м от метеоплощадки,
расположен дом метеостанции высотой 5 м, на расстоянии 10 м к северо-
востоку – двор штаба отгонного животноводства с дувалом и мазанками высотой
до 3 м.
В 1948 году метеостанция была перенесена на 200 м к востоку от
первоначального местоположения. 24 мая 1958 года метеоплощадка была
перенесена на 120 м к западу-северо-западу на несколько возвышенное место
по сравнению со старым.
На расстоянии 20-30 м к западу и северо-западу от площадки находится сад
с высотой деревьев в 3-5 м и поливными огородами. На расстоянии 50-60 м
расположены дома, магазин, в 100 м к югу – колодцы.
Поверхность метеоплощадки покрыта полупустынными травами высотой 10-15
см, выгорающими летом.
Уровень грунтовых вод не одинаков, на метеоплощадке он ниже 8 м, а в 100-
200 м к югу от площадки, в месте расположения колодцев – 4-5 м. В период
весеннего снеготаяния уровень грунтовых вод повышается и выходит из
колодцев на поверхность.
2.2 Станция Алматы
Город Алматы, в 12-15 км на северо-северо-востоке которого находится
станция, расположен у подножья передовой цепи Тяньшанского горного массива
– хребта Заилийского Алатау. Главная линия его протянулась почти в широтном
направлении на расстоянии 40-45 км. Отдельные вершины хребта достигают
высоты 3500-4500 м над уровнем моря и покрыты ледниками. Северные склоны
очень крутые, каменистые, сильно изрезаны ущельями, в средней своей части
склоны покрыты древесной растительностью, в верхней части преимущественно
из тяньшанской ели, ниже растут фруктовые деревья: урюк, вишня, яблони, а
по предгорьям – сады и плодоягодники.
Окружающая местность ровная с небольшим уклоном с юга на север, умеренно
расчлененная небольшими пологими возвышенностями и неглубокими логами, по
которым протекают мелкие реки и горные ручьи. С запада на расстоянии 1-1,5
км протекает неглубокая р. Малая Алматинка за которой в 2-4 км находится
железнодорожный поселок.
К востоку и северо-востоку находятся поля обсаженные древесной
растительностью, а в 2 км протекает небольшая р. Катур-Булак.
Почвы – предгорные, светло-каштановые. Растительный покров представлен
типчаково-полынной растительностью. Древесная растительность распространена
на поливных землях преимущественно искусственными посадками тополя ... продолжение
Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.
Похожие работы
Дисциплины
- Информатика
- Банковское дело
- Оценка бизнеса
- Бухгалтерское дело
- Валеология
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Религия
- Общая история
- Журналистика
- Таможенное дело
- История Казахстана
- Финансы
- Законодательство и Право, Криминалистика
- Маркетинг
- Культурология
- Медицина
- Менеджмент
- Нефть, Газ
- Искуство, музыка
- Педагогика
- Психология
- Страхование
- Налоги
- Политология
- Сертификация, стандартизация
- Социология, Демография
- Статистика
- Туризм
- Физика
- Философия
- Химия
- Делопроизводсто
- Экология, Охрана природы, Природопользование
- Экономика
- Литература
- Биология
- Мясо, молочно, вино-водочные продукты
- Земельный кадастр, Недвижимость
- Математика, Геометрия
- Государственное управление
- Архивное дело
- Полиграфия
- Горное дело
- Языковедение, Филология
- Исторические личности
- Автоматизация, Техника
- Экономическая география
- Международные отношения
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда
