3 страница. Газы антропогенного происхождения являются при­чиной образования кислотных осадков и смога.

2. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Газы антропогенного происхождения являются при­чиной образования кислотных осадков и смога.

Кислотные осадки - серная и азотная кислоты, обра­зующиеся при растворении в воде диоксида серы и азота и выпадающие на поверхности земли вместе с дождем, тума­ном, снегом и пылью. Попадая в озера, кислотные осадки нередко приводят к гибели рыбы и других живых организ­мов и растений. Они также могут вызывать повреждение листвы, а часто - гибель растений, ускорять коррозию ме­таллов и разрушение зданий. Кислотные дожди большей частью наблюдаются в районах с развитой промышленно­стью. Несмотря на то, что дождевые капли быстро удаля­ются из атмосферы, они все же распространяются на сотни километров от производящих выбросы тепловых станций* промышленных предприятий.

Среди вредных веществ, содержащихся в воздухе горо­дов, имеется большая группа, обладающая канцерогенными свойствами. К ним в первую очередь относятся бензапирен и другие ароматические углеводороды, поступающие в ат­мосферу от котельных промышленных предприятий и с выхлопными газами автотранспорта.

Исследования показали, что возникновение раковых за­болеваний у людей происходит в результате суммирования небольших доз канцерогенов в течение длительного времени.

С увеличением численности мирового парка автомоби­лей растет валовой выброс вредных продуктов. Состав от­работанных газов двигателей автомобилей зависит от ре­жима их работы. При разгоне и торможении увеличивается выброс токсических веществ (СО, SO_x, СН, N, бензапирена и др.). Мировым парком автомобилей с двигателями внут­реннего сгорания ежегодно в атмосферу выбрасывается 260 млн т оксида углеводородов, 40 млн т летучих углево­дородов, 20 млн т оксидов азота.

Вредное влияние на здоровье человека оказывают соединения свинца, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. Присутствие свинца в крови человека воз­растает с увеличением его содержания в воздухе, что при­водит к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, к нарушению обменных процессов.

Интенсивное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах при благоприятствующих метео­рологических условиях приводит к образованию ядовитого тумана - смога - в двух разновидностях.

Дымовой (или лондонский) смог представляет собой смесь тумана и дыма, содержит примеси продуктов неполного сгорания или отходов химического производст­ва. Этот вид смога, характерный для Лондона, обычно на­блюдается в осенне-зимнее время. Смог крайне вреден для живых организмов. Во время смога ухудшается самочувст­вие людей, резко увеличивается число легочных и сердеч­но-сосудистых заболеваний. Сернистый газ, входящий в состав смога, вызывает катар верхних дыхательных путей, бронхит. Продолжительный смог может стать причиной повышенной смертности, особенно среди страдающих за­болеваниями сердца и дыхательных путей.

Более опасный вид смога - фотохимический (лос- анджелесский), наблюдающийся в теплое время года, на­пример, в Нью-Йорке, Бостоне, Детройте, Чикаго, Милане, Мадриде и других городах. Он представляет собой едкие газы, пары и аэрозоли повышенной концентрации в нижних слоях атмосферы, без тумана. Особую роль играют в этом случае выбросы выхлопных газов в атмосферу большого города. В результате фотохимических реакций при воздей­ствии ультрафиолетовой солнечной радиации на газовые выбросы химической промышленности и транспорта соз­даются вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности. Наряду с сильным физиологическим действием резко уменьшается видимость, города окутыва­ются желто-синей мглой.

Фотохимический смог вызывает раздражение глаз, сли­зистых оболочек носа и горла, обострение легочных и раз­личных хронических заболеваний, приводит к болезни и гибели домашних животных, растений. Он вызывает корро­зию металлов, растрескивание красок, резиновых и синте­тических изделий, порчу одежды.

Благоприятными метеорологическими условиями для образования смога обоих разновидностей являются призем­ные температурные инверсии, отсутствие ветра и дождя.

С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, являющегося защитным экра­ном от ультрафиолетового излучения Солнца. Слой с по­вышенной концентрацией озона (озоносфера) находится в стратосфере на высоте от 10 до 50 км. Однако максимум содержания озона приходится на слой 20-25 км.Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеты, где появились так на­зываемые озоновые дыры. В 1987 г. зарегистрирована рас­ширяющая год от года (темпы расширения - 4 % в год) озоновая дыра над Антарктидой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике. Наблюдениями в течение 1969-1986 гг. установ­лено, что наибольшее уменьшение общего количества озо­на в зоне 53-64° ю.ш. наблюдалось в зимние месяцы. Опас­ность истощения озонового слоя состоит в том, что может снизиться поглощение губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения. По мнению ученых, одной из причин истощения озонового слоя является применение людьми хлорфторуглеродов (фреонов), которые широко ис­пользуются в быту и производстве в виде аэрозолей. В 1990 г. мировое производство озоноразрушающих веществ состав­ляло более 1300 тыс. т. Хлорфторуглероды, попадая в атмо­сферу, разлагаются в стратосфере с выделением атомов хло­ра, которые как катализаторы, ускоряют процесс превра­щения озона в кислород. В нижних слоях атмосферы фреоны могут сохраняться в течение десятилетий. Отсюда они по­ступают в стратосферу, где в настоящее время их содержа­ние ежегодно увеличивается на 5 %. Предполагается, что одной из причин истощения озонового слоя может быть и сведение лесов, как продуцентов кислорода на Земле.

3. РОЗА ВЕТРОВ

При разработке генеральных планов застройки тер­риторий, включающих промышленно-энергетические ком­плексы, автомагистрали, карьеры и другие объекты, яв­ляющиеся источниками загрязнения атмосферы, необходи­мо учитывать скорости и направления преобладающих ветров относительно населенных районов.

Наглядное представление о ветровом режиме в задан­ном районе дает роза ветров, являющаяся графическим изображением распределения повторяемости ветров по на­правлениям восьми румбов.

б С Рис. 1.28. Розы ветров

На практике находят применение несколько вариантов графического изображения распределения ветров.

Роза ветров строится по данным многолетних наблюде­ний и в зависимости от поставленной задачи может охва­тывать тот или иной период (месяц, сезон, год, навигация).

На рис. 1.28,а показана роза повторяемости ветров по градациям скоростей по восьми румбам. Обычно принима­ют интервалы скоростей: 0-4; 5-9; 10-14; 15-19 м/с и т.д.

Повторяемость каждого интервала скоростей для каждо­го румба выражают в процентах от общего количества из­мерений характеристик ветра на метеорологической стан­ции за период, для которого строится роза.

Выбрав масштаб для повторяемости, из центра описы­вают окружность, радиус которой равен проценту повто­ряемости: штиль можно рассматривать как ветер с нулевой скоростью с направлением по всем румбам.

От этой окружности по румбам последовательно откла­дывают отрезки, соответствующие повторяемости приня­тых интервалов скоростей. Концы отрезков для каждого интервала соединяют прямыми. При отсутствии штиля по­строение графика делается из центра. Площади графика, соответствующие интервалам скоростей, окрашивают в различные цвета или обозначают различной штриховкой.

Кроме рассмотренного графика строят также розу по­вторяемости ветров по направлениям независимо от скоро­стей (рис. 1,28, б), а также розы повторяемости средних или максимальных скоростей ветра по направлениям.

Слово «климат» происходит от греческого «климатос», что означает наклон. Имеется в виду наклон солнечных лу­чей к земной поверхности. Греки считали, что климат зави­сит от полуденной высоты Солнца над горизонтом, т.е. от географической широты места.

В действительности климат данной местности является результатом суммарного воздействия ряда климатообра­зующих факторов.

В отличие от погоды определений климата известны де­сятки. Климат данной местности можно определить как характерный для нее многолетний режим погоды, обуслов­ленный солнечной радиацией, ее преобразованием в дея­тельном слое земной поверхности и связанной с ними циркуляцией атмосферы и океанов. Климат, в отличие от погоды, обладает относительной устойчивостью и явля­ется важной физико-географической характеристикой местности.

Для изучения климата используются многолетние на­блюдения на метеорологических станциях.

В зависимости от пространства, на котором формируют­ся определенные климатические условия, различают: мак­роклимат - климат крупных географических зон планетар­ного масштаба; мезоклимат и микроклимат - климат дан­ной местности.

Климатология - это наука, занимающаяся изучением процессов формирования климата.Обычно климатологию подразделяют на общую клима­тологию и климатографию, изучающую климатические ус­ловия различных мест земного шара. Под климатографией понимают также совокупность сведений о климатах земно­го шара или большей его части (климатография мира, Рос­сии, Азии и др.). Климатология тесно связана с астрономи­ей, метеорологией, географией, гидрологией. Будучи свя­занной с физическими процессами в атмосфере, чем зани­мается метеорология, климатология одновременно является и географической наукой, поскольку климат есть один из компонентов географической среды и понимание климати­ческих явлений возможно лишь при учете географических факторов, взаимно связанных с климатом.

Климатология имеет большое практическое значение. Данные о климате используются различными отраслями народного хозяйства. В связи с этим образовались разделы климатологии: микроклиматология, климаты городов, аг­роклиматология, лесная, транспортная, строительная меди­цинская климатологии.

4. КЛИМАТООБРАЗОВАНИЕ

1. КЛИМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

И КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЕ ФАКТОРЫ

По современным представлениям, формирование климата происходит не только под воздействием внешних источников энергии, главным из которых по отношению к Земле является Солнце, но и в результате преобразования и усвоения этой энергии путем обмена масс и энергии внутри климатической системы за несколько десятилетий.

В климатическую систему Земли входят: атмосфера, гидросфера, криосфера, литосфера и биосфера. Данные компоненты характеризуются определенными физически­ми свойствами - различной отражательной способностью, теплоемкостью, теплопроводностью, способностью к под­вижности. Эти свойства, масса и распространенность на Земле определяют инерционность компонента климатиче­ской системы и его способность оказывать влияние на дру­гие компоненты и через них - на формирование климата и поддержание его свойств на протяжении того или иного промежутка времени.

Атмосфера - наиболее подвижная и всепроникающая среда, находящаяся в любой точке земной поверхности, - является центральным звеном климатической системы. Че­рез нее человек воспринимает воздействия других компо­нентов системы, так как он окружен атмосферой. Состав­ляющие ее газы находятся в состоянии непрерывного об­мена с другими звеньями климатической системы.

В атмосфере непрерывно образуются динамические возмущения - от мелкомасштабных вихрей до крупномас­штабных циклонов, антициклонов. Чем крупнее динамиче­ское образование в атмосфере, тем более продолжительным является его воздействие на климатические характеристи­ки. В целом продолжительность таких воздействий может составлять от секунд до суток, недель, последствия этих воздействий могут сохраняться в атмосфере месяцы и годы.

Гидросфера, основная масса которой (до 97,2 %) сосре­доточена в водах Мирового океана, по площади занимает 70,8 % поверхности Земли. По массе гидросфера превыша­ет массу атмосферы в 275 раз, а по объему она меньше поч­ти в 300 раз. Гидросфера - очень подвижная среда, хотя и уступает в этом атмосфере. Средняя скорость движения воды в океане на 2-3 порядка меньше скорости движения частиц воздуха в атмосфере.

Воды океана находятся в непрерывном движении: по­верхностные и глубинные волны, течения, подъем и опус­кание воды. Многие течения являются результатом обмена энергии с воздушной средой. При большой массе и тепло­емкости воды океана обладают большой тепловой и меха­нической инерцией и являются основным аккумулятором солнечной энергии на Земле.

Соотношение теплоемкости воды и воздуха таково, что при изменении температуры воздуха на 1 °С в результате теплообмена атмосферы и океана средняя температура океана изменится всего лишь на 0,001 °С. Или при охлаж­дении стометрового слоя океана на 0,1 °С воздух над ним нагреется на 6 °С.

Важная особенность воды как элемента климатической системы состоит в том, что она в диапазоне температур, наблюдаемых на земном шаре, может переходить из одного фазового состояния в другое и через это активно участвует в массо- и энергообмене между звеньями климатической системы, между океаном и сушей, криосферой и биосферой.

Обладая большой инерцией, океан оказывает значитель­ное влияние на глобальный климат Земли, определяя его характеристики в зависимости от участвующей в процессе толщины слоя океанской воды, от недель до тысяч лет.

Криосфера покрывает до 10 % поверхности планеты и представлена ледниками, морскими льдами, снежным по­кровом. Для нее характерны большая отражательная спо­собность и низкая теплопроводность.

Основная масса ледников сосредоточена ,в Антарктиде (до 90 % по площади), на Арктику приходится 6 %, на гор­ные ледники континентов - 2 %. Скорость движения лед­ников на 2-3 порядка меньше скорости движения воды в океане. Наибольшие площади занимают морские льды и снежный покров, хотя их масса в сотни раз меньше массы ледников. Границы морских льдов и снежного покрова весьма подвижны. В течение года, они продвигаются то в сторону экватора, то к полюсам.

Морские льды и снежный покров, являющиеся наиболее подвижной составляющей криосферы, определяют свойст­ва климата на протяжении сезонов, до десятков, сотен, воз­можно, тысяч лет. Ледниковые покровы при большей инерции, например Антарктиды, могут определять свойст­ва климата на протяжении от тысяч до сотен тысяч лет.

Литосфера — весьма консервативный компонент кли­матической системы. Физические характеристики суши в результате процессов почвообразования, эрозии, выветри­вания, пустынивания, тектонической деятельности могут меняться в течение десятков (до тысячи) лет. Вместе с тем увлажнение может сильно изменить свойства суши, вклю­чая отражательную способность, за короткое время.

В течение десятков и сотен миллионов лет, в результате дрейфа материков, возможны изменения облика планеты глобального масштаба, последствием чего могут быть глу­бокие изменения климатической системы. Скорость дрейфа материков на 2-3 порядка меньше скорости движения ледников.

Биосфера как компонент климатической системы ока­зывает на климат различное влиянйе и в различных мас­штабах времени, воздействуя на вегетацию растительного покрова, смену растительных сообществ, расширение и со­кращение площадей, занятых растительностью, изменение количества биомассы.

Без внешних источников энергии климатическая систе­ма мертва. Главнейшим источником энергии, приводящим в движение весь механизм климатической системы, являет­ся Солнце. Количество усвоенной планетой солнечной энергии в целом определяется соотношением отраженной и поступающей от Солнца энергии, т.е. планетарным альбе­до. Роль же климатической системы состоит в перераспре­делении энергии между отдельными составляющими кли­матической системы. Поэтому глобальный климат Земли определяется не только режимом поступающей от Солнца энергии, а результатом сложных, многочисленных взаимо­связей между звеньями климатической системы, каждый компонент которой, оказывая воздействия на остальные компоненты (прямая связь), сам находится под их воздей­ствием (обратная связь). Обратные связи могут быть поло­жительными и отрицательными. При положительной об­ратной связи происходит усиление причины, породившей процесс, а при отрицательной - ослабление. Это приводит к сложности и неоднозначности связей между компонентами внутри климатической системы и, следовательно, к неодно­значности конечного результата их взаимодействия, в связи с чем при одних и тех же условиях поступления солнечной радиации на Земле могут формироваться различные климаты.

Климатическая система является саморегулирующейся. Возмущения системы, вызванные внешними или внутрен­ними причинами, со временем затухают, и система прихо­дит в равновесное состояние. Однако, как и в любой по­добной системе, могут возникать автоколебания, приводя­щие к периодическим изменениям климата. Так обстоит дело с климатообразованием глобального масштаба.Локальные климаты различных географических районов являются результатом совместного действия ряда факто­ров, именуемых климатообразующими факторами, важ­нейшими из которых являются:

1) солнечная радиация;

2) свойства подстилающей поверхности;

3) циркуляция атмосферы и океанические течения;

4) рельеф местности.

2. СОЛНЕЧНАЯ РАДИАЦИЯ

КАК КЛИМАТООБРАЗУЮЩИЙ ФАКТОР

Солярный климат Земли. Если бы на Земле не было атмосферы, а ее поверхность была однородной, то климат земного шара определялся бы только количеством тепла получаемого земной поверхностью от Солнца. В таком слу­чае климат зависел бы исключительно от географической широты, определяющей высоту Солнца, и для всех точек, находящихся на одной широте, был бы одинаковым.

Соответственно этому под солярным (солнечным) кли­матом понимают распределение солнечной радиации на земной поверхности при отсутствии атмосферы в зависи­мости только от широты места <р и склонения Солнца 6© (времени года). Исходной величиной при расчете солярно­го климата является солнечная постоянная - плотность (ин­тенсивность) солнечной радиации на перпендикулярную к лучам поверхность при отсутствии атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца.

Интенсивность солнечной радиации на горизонтальную поверхность определяется по формуле:

So = Sb-sin А©,

где So - интенсивность солнечной радиации на перпендику­лярную к лучам поверхность, кВт /м², А© - высота Солнца.

Суточная амплитуда интенсивности солнечной радиа­ции на горизонтальную поверхность зависит от полуденной высоты Солнца для районов, где нет полярного дня, а для зон, расположенных за полярным кругом во время поляр­ного дня, суточная амплитуда интенсивности солнечной радиации зависит от разности полуденной и полуночной высот Солнца. Поэтому суточная амплитуда интенсивности солнечной радиации на экваторе наибольшая и уменьшает­ся с широтой до нуля на полюсах, где высота Солнца в те­чение суток практически может быть принята неизменной. Соответственно этому и суточная амплитуда температуры должна быть наибольшей на экваторе и нулевой на полюсах.

Солярный климат Земли определяется не только интен­сивностью радиации, но и количеством солнечной энергии, поступающей на горизонтальную поверхность за сутки (су­точная сумма радиации), за летнее и зимнее полугодия (по­лугодовые суммы) и за год (годовые суммы).

Суточные суммы радиации. В течение года суточные суммы радиации на экваторе имеют два максимума (в дни равноденствия - 22 марта и 23 сентября) и два минимума (в дни солнцестояния - 21 июня и 22 декабря). Это же отно­сится и к зоне, прилегающей к экватору 15° с. ш. и 15° ю. щ.

Такой годовой ход суточных сумм солнечной радиации объясняется тем, что солнце дважды в течение года пересе­кает экватор (в дни равноденствия), когда склонение Солн­ца составляет 8е = 0°, и, следовательно, его полуденная вы­сота имеет наибольшее значение {h_e= 90°), а в дни солнце­стояний Солнце находится над северным или южным тро­пиком при 5© = ±23,4° и полуденная высота Солнца имеет наинизшее значение (Л© = 66,6°).

Во внетропических широтах в году имеются один мак­симум (в день летнего солнцестояния) и один минимум (в день зимнего солнцестояния). Зимой различие суточных сумм между экватором и высокими широтами максималь­ное, летом - минимальное. В соответствии с этим следует ожидать аналогичного поведения в годовом ходе градиента температуры экватор-полюс.

Годовая амплитуда суточных сумм радиации наимень­шая на экваторе, увеличивается с широтой и максимально­го значения достигает на полюсах (там летом полярный день, зимой полярная ночь).

В летнюю Половину года в связи с быстрым увеличени­ем продолжительности дня в полярных районах происходит рост суточных сумм радиации. Уже с середины мая суточ­ные суммы в районе северного Полюса становятся больше экваториальных, а в день летнего солнцестояния северный полюс получает суточную сумму, превышающую эквато­риальную сумму на 36 %.

В южном полушарии различие между летними и зимни­ми суточными суммами радиации больше, чем в северном. Это объясняется изменением расстояния Земли до Солнца при ее движении по орбите. Поэтому, если бы поверхность Земли была однородной, то годовая амплитуда темпе­ратуры в южном полушарии была бы больше, чем в север­ном. Однако из-за большей океаничности южного полуша­рия и континентальности северного годовая амплитуда приземной температуры воздуха в южном полушарии меньше, чем в северном (соответственно 5,0 и 13,4°).

Полугодовые и годовые суммы радиации. Любая широ­та северного полушария за свое летнее астрономическое полугодие получает радиации столько же, сколько анало­гичная широта южного полушария в течение своего летнего полугодия. То же относится и к зимним суммам радиации.

В летнее полугодие количество радиации в меридио­нальном направлении изменяется сравнительно мало. В летнее полугодие максимальные полугодовые суммы ра­диации приходятся на тропические районы (между 20 и 30° широты). С увеличением широты количество радиация уменьшается, и полюсы получают за летнее полугодие 83 % радиации от экваториальной суммы.

Зимние полугодовые суммы с широтой сильно убывают. Особенно большая скорость изменения радиации между широтами 40-50° и 50-60°. Поэтому на этот пояс прихо­дятся наибольшие горизонтальные градиенты температуры, с которыми связана активность атмосферной циркуляции.

Разность между летними и зимними суммами радиации с увеличением широты быстро растет, достигая наиболь­шей величины на полюсах. За год полюсы получают 42 % от годовой суммы радиации, поступающей к экватору.

Солярный климат дает тот крайний предел возможных сумм солнечной радиации, которую получала бы земная поверхность при абсолютно прозрачной атмосфере или при ее отсутствии. Вместе с тем он объясняет важнейшие черты в годовом ходе и распределении температуры воздуха и в развитии атмосферной циркуляции на разных широтах зем­ного шара.

Географическое распределение солнечной радиации. Пройдя через мощный слой атмосферы, частично погло­щенная и рассеянная воздушной средой солнечная радиа­ция достигает земной поверхности в виде прямой Sy и рас­сеянной радиации D, суммарная радиация равна их сумме:

Q=Sy+D.

Поступление суммарной радиации на земную поверх­ность зависит от прозрачности атмосферы, количества и плотности облаков, широты места и времени года. На рис. 2.1 показана карта распределения годовых сумм суммарной ра­диации на земном шаре, из рассмотрения которой видно, что величины сумм меняются от 2400 до 8000 мДж/м² в год.

Наибольшие суммы приходятся на пустыни, располо­женные в субтропических поясах высокого давления, где преобладает безоблачная или малооблачная погода с про­свечивающими облаками. Сюда относятся пустыни Север­ной Африки, Аравийского полуострова, Северной Америки (Калифорнийская пустыня), пустыня Намиб в Южной Аф­рике, пустыня Атакама в Южной Америке, пустыни Авст­ралии. Несколько меньшие значения годовой суммарной радиации, из-за наличия облаков, отмечаются в районах влажных тропических лесов в бассейнах Амазонки в Юж­ной Америки, Конго в Экваториальной Африке, в Индоне­зии. По той же причине меньшие суммы радиации-наблю­даются во внутритропической зоне океанов, особенно вблизи экватора.

В умеренных широтах обоих полушарий отмечается уменьшение годовых сумма суммарной радиации от низких широт к высоким, причем это распределение близко к зо­нальному, особенно это относится к акваториям океанов южного полушария. Значительные отклонения от зональ­ного распределения наблюдаются в северном полушарии в районах повышенной циклонической деятельности и, сле­довательно, плотных облаков. Сюда относятся районы за­падного побережья Канады, северной части Европы. Нару­шение зональности отмечается и в области муссонной цир­куляции (Индостан, восточное и юго-восточное побережье Азиатского континента).

Особенно быстро суммарная радиация убывает к полю­сам зимних полушарий. Причиной этого является умень­шение полуденной высоты Солнца и уменьшение продол­жительности дня.

В летнем полушарии на всех широтах устанавливаются большие величины суммарной радиации, наибольшие зна­чения - в районах субтропических пустынь. Большое коли­чество суммарной радиации летом наблюдается также в полярных районах, где небольшая высота Солнца компен­сируется большой продолжительностью дня, особенно это относится к внутренней Антарктиде, где преобладает мало­облачная погода.

Географическое распределение радиационного и теп­лового баланса подстилающей поверхности. Радиацион­ный баланс подстилающей поверхности равен разности между приходом коротковолновой солнечной радиацией и длинноволновым эффективным излучением, выражая та­ким образом усвоенную подстилающей поверхностью лу­чистую энергию, которая преобразуется в тепло.

Радиационный баланс является важным климатическим фактором, поскольку от него зависит термическое состояние подстилающей поверхности и расположенных над ней слоев воздуха, интенсивность испарения, таяния снега и льда, им определяются физические свойства воздушных масс.

Уравнение радиационного баланса:

В=Q - R_K-£эф= Q(l-А_к) - £эф,

где Q - суммарная солнечная радиация, зависит от высоты Солнца и, следовательно, от широты места, прозрачности атмосферы, количества и плотности облаков; R_K - отражен­ная коротковолновая радиация, характеризуемая альбедо А_к, зависит от отражательной способности подстилающей по­верхности (шероховатости, цвета, увлажнения, д ля воды - от высоты Солнца, волнения и др.); Еэф - эффективное излуче­ние, равное разности между длинноволновым излучением подстилающей поверхности Е₃ и встречным длинноволно­вым излучением атмосферы ^ зависит от содержания твер­дых частиц, водяного пара в атмосфере, облачности.

Сочетание этих факторов и определяет географическое распределение радиационного баланса на земной поверх­ности.

В целом для земного шара годовые суммы радиацион­ного баланса положительны, за исключением ледяных мас­сивов Гренландии и Антарктиды. Но это не означает, что с годами температура земной поверхности должна повы­шаться. Избыток лучистой энергии, поглощаемый подсти­лающей поверхностью и преобразуемый в тепло, расходу­ется на испарение, нагрев воздуха, так что в целом имеет место тепловое равновесие земли как планеты.

На рис. 2.2 представлена карта географического распре­деления годовых сумм радиационного баланса земной по­верхности.

На земном шаре годовые суммы радиационного баланса изменяются в широких пределах - от 5000 мДж/м² и более в тропических районах до отрицательных величин в цен­тральной Арктике, Гренландии и внутренней Антарктиде (до - 400 мДж/м²).

На океанах радиационный баланс больше, чем на суше в тех же широтах, что связано с большей поглощающей спо­собностью вод океанов. Наибольшие значения годовых сумм радиационного баланса (свыше 5000 мДж/м²) прихо­дятся на воды Аравийского моря, Бенгальского залива, близкие значения относятся к тропическим водам Тихого и Атлантического океанов.

На материках во внутритропической зоне распределение радиационного баланса более неравномерно по сравнению с океанами. Наибольшие значения (до 3000-3500 мДж/м²) приходятся на влажные тропические леса Африки, Южной Америки, наименьшие соответствуют субтропическим пус­тыням (Сахара, Намиб в Африке, Атакама в Южной Аме­рике, пустыни Австралии). Это объясняется повышенной отражательной способностью подстилающей поверхности, высоким эффективным излучением при сухом воздухе и малой облачности.

Во внетропических широтах распределение годовых сумм радиационного баланса близко к зональному, с уменьшением значений от низких широт к высоким. При­чем искривление изолиний (или их разрыв) происходит при переходе с океанов на сушу, особенно это заметно в север­ном полушарии, где сильнее сказывается влияние материков.