Радіаційний баланс

Радіаці́йний бала́нс земно́ї пове́рхні — алгебраїчна сума потоків радіації в певному об'ємі, або на певній поверхні, тобто різниця між поглинутою радіацією і ефективним випромінюванням цієї поверхні. Річні його величини в цілому для Землі додатні. Один з кліматотворних факторів, найважливіша характеристика фітоклімату посівів та умов їх фотосинтезу.

Складові частини

Для земної атмосфери радіаційний баланс складається з додатної частини — поглиненої прямої (S') і розсіяної сонячної радіації (D), а також поглиненого довгохвильового випромінювання (інфрачервоного) земної поверхні, і видаткової частини — втрати тепла за рахунок довгохвильового випромінювання атмосфери в напрямку до земної поверхні (так зване противипромінювання атмосфери) й у світовий простір. Додатна частина радіаційного балансу підстильної поверхні складається з поглинутої підстильної поверхнею прямої і розсіяної сонячної радіації, а також поглиненого противипромінювання атмосфери. Видаткова частина складається з втрати тепла підстильної поверхнею за рахунок власного теплового випромінювання.

Формула радіаційного балансу (елементи у Вт/м²):

B = (S' + D — R) — (E_з — b·E_a) = Q·(1-A_k) — E_еф

• B — радіаційний баланс;
• S' — пряме сонячне випромінення;
• D — розсіяна сонячна радіація;
• R — відбита сонячна радіація
• Q — сумарна сонячна радіація;
• E_з — випромінення земної поверхні;
• E_a — противипромінювання атмосфери;
• b — коефіцієнт поглинання підстильної поверхні;
• A_k — альбедо підстильної поверхні;
• E_еф — ефективне випромінювання підстильної поверхні.

Фактори

Радіаційний баланс залежить від висоти сонця над горизонтом, що обумовлено часом доби, порою року, географічною широтою, а також від альбедо земної поверхні, прозорості атмосфери, хмарності.

Динаміка

Вдень радіаційний баланс позитивний, вночі — негативний. Зміна знаку радіаційного балансу на протилежний відбувається приблизно через годину після сходу сонця і за годину до його заходу. Позитивний радіаційний баланс означає надлишок тепла на поверхні землі, який компенсується відтоком енергії у вигляді турбулентних потоків і теплопроводності, витрати тепла на фазові переходи. Від'ємний баланс означає недостачу тепла, що поповнюється потоком енергії з атмосфери та з глибин ґрунту або води. Значення радіаційного балансу, його просторова гетерогенність визначає області прогрівання або охолодження повітря над поверхнею, що впливає на режим атмосферної циркуляції.

Вимірювання

Радіаційний баланс в польових умовах вимірюють за допомогою балансоміра конструкції Ю. Д. Янишевського, що складається з двох платівок (приймачів радіації), встановлених горизонтально: перша — до зеніту, друга — до земної поверхні. Внаслідок різниці радіації, що падає на пластинки, створюється різниця температури, що породжує електричний струм, що реєструється гальванометром.

Значення

Радіаційний баланс є складовою частиною теплового балансу атмосфери і підстильної поверхні. На Землі радіаційний баланс коливається в широких межах: найбільші його значення — в тропічних океанах (до 1 кВт/м²), найменші — в глибинних районах Антарктиди (цілий рік негативні).

Див. також

• Тепловий баланс Землі

Примітки

1. География. Современная иллюстрированная энциклопедия / под ред. проф. А. П. Горкина. — М.: Росмэн, 2006.
2. (рос.) Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь / главный редактор В. К. Месяц. — М.: Советская энциклопедия, 1989.
3. Радиационный баланс // Большая советская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : «Советская энциклопедия», 1969—1978. (рос.).

Джерела

• Радіаційний баланс земної поверхні //  : навч.-метод. посіб. / уклад. О. Г. Лановенко, О. О. Остапішина. — Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2013. — С. 150.