Расчет поглощенной радиации

Пусть I_s0 – суммарная (прямая плюс рассеянная) радиация при безоблачном небе, падающая за сутки на единицу площади горизонтальной поверхности на уровне моря, при влажности воздуха, соответствующей среднеширотному значению. Она зависит от широты места и времени года и может быть определена по таблицам А.П. Браславского (табл. 2.2 – 2.4) [70].

Общее выражение для суммарной солнечной радиации, поглощенной деятельной поверхностью, может быть записано в виде:

I_sр= I_s – I_отр ,

I_sр= I_s0 C (1–А). (2.5)

Напомним, что I_s= I_s0 C – интенсивность суммарной радиации, приходящей на деятельную поверхность; С – эмпирический коэффициент, учитывающий влияние облачности, влажности воздуха, высоты местности и др.;

I_отр – радиация, отраженная деятельной поверхностью; А – альбедо рассматриваемой поверхности (коэффициент отражения), равное отношению количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность.

Отражательная способность обусловлена особенностями поверхностей, такими как: цвет, структура, степень увлажнения и др. Альбедо гладкой водной поверхностидля прямой радиации меняется от нескольких процентов при высоком солнце, до максимально возможной при низком стоянии солнца над горизонтом; для прямой радиации альбедо водных поверхностей при отвесном падении солнечных лучей 2 – 5 %, в среднем альбедо мирового океана 5 – 20 %. Альбедо верхней поверхности облаков – от нескольких процентов до 70 – 80 % в зависимости от типа и мощности облачного покрова, среднее значение составляет 50 – 60 %, основные значения альбедо приведены в табл. 2.5.

Для условий снеготаяния в диапазоне 45 – 60° с.ш. П.П. Кузьмин рекомендует определять параметр С по формуле:

С=1 – 0,67N_h – 0,14(N_о– N_h), (2.6)

где N_о и N_H – количество общей и нижней облачности соответственно, доли единицы.

Из этой зависимости следует, что при сплошной нижней облачности (N_H = 1), когда общая облачность также равна единице (N_о=1), радиация на горизонтальную поверхность составляет 33 % радиации при безоблачном небе (С = 0,33). При сплошной облачности только верхнего яруса (N_о=l, N_H=0) радиация составляет 86 % радиации при безоблачном небе (С = 0,86).

Для расчета теплообмена в любой период года А.П. Браславский, взамен зависимостей (2.6) дал иное выражение:

где К_е – коэффициент, учитывающий влияние на I_sр отклонения влажности воздуха в данном пункте от его среднеширотного значения для территории СНГ; K_z – коэффициент, учитывающий влияние на I_sр высоты данного пункта над уровнем моря (в большинстве случаев при расчетах среднемесячного значения I_sр дляпунктов, расположенных на высоте до 3000 м над уровнем моря, можно К_е и K_z принимать равными единице); n – коэффициент, характеризующий относительную плотность облачного покрова (изменяющийся от 0.85 до 1.0); К_Hи К_В+С– коэффициенты (табл. 2.6 и 2.7), характеризующие задерживающую способность облаков нижнего, верхнего и среднего ярусов в отношении суммарной солнечной радиации (табл. 2.6); N_о и N_H –соответственно общая и нижняя облачность в десятибалльной системе; g– доля повторно рассеянной и повторно отраженной облаками по направлению к Земле коротковолновой радиации, опреде­ляемой по формуле:

g = 0,3+0,05N_H + 0,042 (N_о – N_H).

Таблица 2.2

Суммарная радиация при безоблачном небе (широта 50°) кал/час см²

Таблица 2.3

Суммарная радиация при безоблачном небе (широта 55°) (R_п + R_р)_о кал/час см²

Таблица 2.4

Суммарная радиация при безоблачном небе (широта 60°) кал/час см²

Таблица 2.5