Total radiasi- adalah jumlah radiasi langsung (pada permukaan horizontal) dan hamburan:
Komposisi radiasi total, yaitu rasio antara radiasi langsung dan difus, bervariasi tergantung pada ketinggian matahari, transparansi atmosfer, dan kekeruhan.
1. Sebelum matahari terbit, radiasi total terdiri seluruhnya, dan pada ketinggian rendah matahari, sebagian besar terdiri dari radiasi yang tersebar.
2. Semakin transparan atmosfer, semakin kecil proporsi radiasi yang tersebar secara total.
3. Tergantung pada bentuk, tinggi dan jumlah awan, proporsi radiasi yang tersebar meningkat ke berbagai derajat. Ketika matahari ditutupi oleh awan tebal, radiasi total hanya terdiri dari radiasi yang tersebar. Dengan awan seperti itu, radiasi yang tersebar hanya sebagian dari penurunan garis lurus, oleh karena itu, peningkatan jumlah dan kepadatan awan, rata-rata, disertai dengan penurunan radiasi total. Tetapi dengan tutupan awan yang kecil atau tipis, ketika matahari benar-benar terbuka atau tidak sepenuhnya tertutup oleh awan, radiasi total akibat peningkatan radiasi hamburan mungkin menjadi lebih besar daripada di langit yang cerah,
Pemantulan radiasi matahari dari permukaan bumi
Radiasi total yang datang ke permukaan apa pun sebagian diserap olehnya dan sebagian dipantulkan. Perbandingan antara jumlah radiasi matahari yang dipantulkan oleh suatu permukaan terhadap total radiasi yang masuk disebut daya pemantulan atau albedo: A=R K /Q
dimana Rk - fluks radiasi yang dipantulkan. Albedo biasanya dinyatakan sebagai pecahan unit atau persentase.
Albedo permukaan bumi tergantung pada sifat dan kondisinya: warna, kelembaban, kekasaran, keberadaan dan sifat tutupan vegetasi. Tanah yang gelap dan kasar memantulkan lebih sedikit daripada tanah yang terang dan halus. Tanah basah mencerminkan kurang dari tanah kering karena mereka lebih gelap. Akibatnya, dengan peningkatan kelembaban tanah, bagian dari radiasi total yang diserap olehnya meningkat. Ini memiliki pengaruh besar, misalnya, pada rezim termal dari ladang irigasi.
Salju yang baru turun adalah yang paling reflektif. Dalam beberapa kasus, albedo salju mencapai 87,%, dan di Kutub Utara dan Antartika, bahkan 98%. Salju yang padat, meleleh, dan lebih tercemar mencerminkan jauh lebih sedikit. Albedo tanah yang berbeda dan tutupan vegetasi berbeda relatif sedikit.
Albedo permukaan alami agak berubah pada siang hari, dengan albedo tertinggi diamati pada pagi dan sore hari, sedangkan albedo sedikit menurun pada siang hari. Hal ini dijelaskan oleh ketergantungan komposisi spektral dari total radiasi pada ketinggian matahari dan reflektifitas yang tidak sama dari permukaan yang sama untuk panjang gelombang yang berbeda. Pada ketinggian matahari yang rendah, fraksi radiasi yang tersebar dalam komposisi radiasi total meningkat, dan yang terakhir dipantulkan dari permukaan kasar lebih kuat daripada permukaan lurus.
Albedo permukaan air rata-rata lebih kecil dari albedo permukaan tanah. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa sinar matahari menembus jauh lebih dalam ke lapisan atas air yang transparan bagi mereka daripada ke dalam tanah. Dalam air mereka tersebar dan diserap. Dalam hal ini, albedo air dipengaruhi oleh tingkat kekeruhannya: untuk air yang tercemar dan keruh, albedonya meningkat secara nyata dibandingkan dengan air murni. Reflektifitas awan sangat tinggi: rata-rata, albedonya sekitar 80 %.
Mengetahui albedo permukaan dan radiasi total, adalah mungkin untuk menentukan jumlah radiasi gelombang pendek yang diserap oleh permukaan tertentu. Nilai 1-A adalah koefisien penyerapan radiasi gelombang pendek oleh permukaan tertentu. Ini menunjukkan bagian mana dari total radiasi yang datang ke permukaan tertentu yang diserap olehnya.
Pengukuran albedo pada area permukaan bumi dan awan yang luas dilakukan dengan satelit buatan Bumi. Informasi tentang albedo awan memungkinkan untuk memperkirakan tingkat vertikalnya, dan pengetahuan tentang albedo laut memungkinkan untuk menghitung ketinggian gelombang.
Dapat dilihat dari rumus Bouguet bahwa, dengan transparansi atmosfer yang tidak berubah, intensitas radiasi matahari langsung bergantung pada massa optik atmosfer, yaitu akhirnya pada ketinggian matahari. Jadi pada siang hari radiasi sinar matahari harus naik dengan cepat pada awalnya, kemudian lebih lambat dari matahari terbit hingga tengah hari, dan perlahan pada awalnya, kemudian menurun dengan cepat dari siang hingga matahari terbenam .
Namun transparansi atmosfer pada siang hari bervariasi dalam batas-batas tertentu. Oleh karena itu, kurva perjalanan radiasi harian, bahkan pada hari yang sama sekali tidak berawan, menunjukkan beberapa ketidakteraturan. Namun, dalam kesimpulan rata-rata, ketidakteraturan kurva diurnal individu dihaluskan, dan perubahan radiasi pada siang hari tampaknya lebih seragam.
Perbedaan intensitas radiasi pada siang hari terutama disebabkan oleh perbedaan ketinggian matahari tengah hari, yang lebih rendah di musim dingin daripada di musim panas. Intensitas minimum dalam garis lintang sedang ah di bulan Desember, saat matahari berada di titik terendah. Tetapi intensitas maksimum tidak di bulan-bulan musim panas, tetapi di musim semi. Faktanya adalah bahwa di musim semi udara paling tidak keruh oleh produk kondensasi dan sedikit berdebu. Di musim panas, debu meningkat, dan kandungan uap air di atmosfer juga meningkat, yang agak mengurangi intensitas radiasi.
Nilai maksimum intensitas radiasi meningkat sangat sedikit dengan menurun garis lintang geografis meskipun matahari terbit. Hal ini dijelaskan oleh peningkatan kadar air, dan sebagian oleh debu udara di garis lintang selatan. Di khatulistiwa, nilai maksimum radiasi tidak jauh melebihi maksimum musim panas dari garis lintang sedang. Namun, di udara kering gurun subtropis (Sahara), nilai hingga 1,58 kal/(cm2 mnt) diamati.
Dengan ketinggian di atas permukaan laut, nilai maksimum radiasi meningkat karena penurunan massa optik atmosfer pada ketinggian matahari yang sama. Untuk setiap 100 M ketinggian, intensitas radiasi di troposfer meningkat 0,01-0,02 kal/(cm2 mnt) Kami telah mengatakan bahwa nilai maksimum intensitas radiasi yang diamati di pegunungan mencapai 1,7 kal/(cm2 mnt) dan lebih banyak lagi.
Intensitas berserakan radiasi, diukur, seperti disebutkan di atas, untuk satuan horisontal permukaan juga berubah pada siang hari.
Ini meningkat sebelum tengah hari karena ketinggian matahari terbit dan berkurang setelah tengah hari. Itu juga tergantung pada transparansi atmosfer; Namun, penurunan transparansi, yaitu. peningkatan jumlah partikel keruh di atmosfer tidak berkurang, tetapi meningkat radiasi yang tersebar. Selain itu, radiasi hamburan bervariasi pada rentang yang sangat luas tergantung pada kekeruhan; radiasi yang dipantulkan oleh awan juga sebagian tersebar, dan oleh karena itu intensitas total radiasi yang dihamburkan meningkat. Untuk alasan yang sama, pantulan radiasi oleh lapisan salju meningkatkan radiasi yang tersebar.
Pada hari tanpa awan, radiasi difus rendah. Bahkan dengan sinar matahari yang tinggi, mis. pada siang hari di musim panas, intensitasnya saat tidak ada awan tidak melebihi 0,1 cal/(cm2·min) Kekeruhan meningkatkan nilai ini sebanyak 3 - 4 kali lipat.
Radiasi difus dengan demikian dapat secara substansial melengkapi radiasi matahari langsung, terutama ketika matahari rendah.
Radiasi yang tersebar tidak hanya meningkatkan pemanasan permukaan bumi. Hal ini juga meningkatkan iluminasi di permukaan bumi. Terutama signifikan, kadang-kadang hingga 40%, total iluminasi meningkat jika ada awan di langit yang tidak menutupi piringan matahari.
Semua radiasi matahari yang datang ke permukaan bumi, langsung dan tersebar bersama-sama, disebut radiasi total. Di bawah intensitas radiasi total yang kami maksud adalah masuknya energinya dalam satu menit per satu sentimeter persegi dari permukaan horizontal yang ditempatkan di bawah langit terbuka dan tidak terlindung dari sinar matahari langsung. Dengan demikian, intensitas radiasi total sama dengan
dosa H + Saya, (55)
di mana Saya adalah intensitas radiasi langsung, Saya - intensitas radiasi yang tersebar, H adalah ketinggian matahari.
Dengan langit yang tidak berawan, radiasi total memiliki variasi harian dengan maksimum sekitar tengah hari dan variasi tahunan dengan maksimum di musim panas. Kekeruhan parsial yang tidak menutupi piringan matahari meningkatkan radiasi total dibandingkan dengan langit yang tidak berawan; kekeruhan penuh, sebaliknya, menguranginya. Rata-rata, kekeruhan mengurangi total radiasi. Oleh karena itu, di musim panas, kedatangan radiasi total pada jam-jam sebelum tengah hari rata-rata lebih besar daripada pada sore hari. Untuk alasan yang sama, itu lebih besar di paruh pertama tahun ini daripada di paruh kedua.
Nilai tengah hari dari total radiasi di bulan-bulan musim panas dekat Moskow dengan langit tak berawan rata-rata 1,12 kal/(cm2 mnt), dengan matahari dan awan - 1,15, dengan awan kontinu - 0,37 kal/(cm2 mnt).
Jatuh di permukaan bumi, radiasi total sebagian besar diserap di bagian atas, lapisan tipis tanah atau air dan berubah menjadi panas, dan sebagian dipantulkan. Jumlah pantulan radiasi matahari oleh permukaan bumi tergantung pada sifat permukaan ini. Perbandingan antara jumlah radiasi yang dipantulkan dengan jumlah total radiasi yang datang pada permukaan tertentu disebut albedo permukaan. Rasio ini dinyatakan sebagai persentase.
Jadi, dari fluks total radiasi total Saya dosa H+ Saya sebagian dipantulkan dari permukaan bumi (Saya dosa H + Saya)SEBUAH, di mana SEBUAH - albedo permukaan. Sisa dari total radiasi (Saya dosa H + Saya) (1-A) diserap oleh permukaan bumi dan digunakan untuk memanaskan lapisan atas tanah dan air. Bagian ini disebut radiasi yang diserap. .
Albedo permukaan tanah umumnya berkisar antara 10 - 30%; dalam kasus chernozem basah, turun menjadi 5%, dan dalam kasus pasir ringan kering bisa naik hingga 40%. Saat kelembaban tanah meningkat, albedo menurun. Albedo tutupan vegetasi - hutan, padang rumput, ladang - berada dalam kisaran 10 - 25%. Untuk salju yang baru turun, albedonya adalah 80 - 90%, untuk salju yang bertahan lama - sekitar 50% dan lebih rendah. Albedo permukaan air yang halus untuk radiasi langsung bervariasi dari beberapa persen pada sinar matahari tinggi hingga 70% pada sinar matahari rendah; itu juga tergantung pada kegembiraan. Untuk radiasi hamburan, albedo permukaan air adalah 5-10%. Rata-rata, albedo permukaan lautan dunia adalah 5 - 20%. Albedo permukaan atas awan - dari beberapa persen hingga 70 - 80%, tergantung pada jenis dan ketebalan tutupan awan; rata-rata adalah 50 - 60%. Angka-angka yang diberikan mengacu pada refleksi radiasi matahari, tidak hanya terlihat, tetapi di seluruh spektrumnya. Selain itu, alat fotometrik mengukur albedo hanya untuk radiasi tampak, yang, tentu saja, mungkin sedikit berbeda nilainya dari albedo untuk seluruh fluks radiasi.
Bagian utama dari radiasi yang dipantulkan oleh permukaan bumi dan permukaan atas awan melampaui atmosfer ke ruang dunia. Juga, bagian dari radiasi yang tersebar, sekitar sepertiganya, masuk ke ruang dunia. Rasio radiasi matahari yang dipantulkan dan dihamburkan yang meninggalkan ruang angkasa dengan jumlah total radiasi matahari yang memasuki atmosfer disebut albedo planet Bumi atau sederhananya albedo bumi .
Albedo planet Bumi diperkirakan 35 - 40%; tampaknya mendekati 35%. Bagian utama dari albedo planet Bumi adalah pantulan radiasi matahari oleh awan.
Jumlah radiasi matahari langsung (S) yang mencapai permukaan bumi di langit yang tidak berawan tergantung pada ketinggian matahari dan transparansi. Tabel untuk tiga zona latitudinal menunjukkan distribusi total bulanan radiasi langsung dengan langit tak berawan (jumlah yang mungkin) sebagai nilai rata-rata untuk bulan-bulan tengah musim dan tahun.
Meningkatnya kedatangan radiasi langsung di bagian Asia disebabkan oleh transparansi atmosfer yang lebih tinggi di wilayah ini. Nilai radiasi langsung yang tinggi di musim panas di wilayah utara Rusia dijelaskan oleh kombinasi transparansi atmosfer yang tinggi dan hari yang panjang
Mengurangi kedatangan radiasi langsung dan secara signifikan dapat mengubah perjalanan harian dan tahunannya. Namun, di bawah kondisi mendung rata-rata, faktor astronomi dominan dan, oleh karena itu, radiasi langsung maksimum diamati pada ketinggian tertinggi matahari.
Di sebagian besar wilayah benua Rusia pada bulan-bulan musim semi-musim panas, radiasi langsung pada jam-jam sebelum tengah hari lebih besar daripada di sore hari. Hal ini disebabkan oleh perkembangan kekeruhan konvektif pada sore hari dan penurunan transparansi atmosfer saat ini dibandingkan dengan pagi hari. Di musim dingin, rasio nilai radiasi sebelum dan sore dibalik - nilai radiasi langsung sebelum tengah hari lebih sedikit karena kekeruhan maksimum pagi hari dan penurunannya di paruh kedua hari itu. Selisih antara nilai radiasi langsung sebelum dan sore hari bisa mencapai 25–35%.
Dalam kursus tahunan, radiasi langsung maksimum jatuh pada Juni-Juli, dengan pengecualian area Timur Jauh, di mana ia bergeser ke Mei, dan di selatan Primorye maksimum sekunder dicatat pada bulan September.
Jumlah maksimum radiasi langsung bulanan di wilayah Rusia adalah 45–65% dari apa yang mungkin terjadi di bawah langit tak berawan, dan bahkan di selatan bagian Eropa hanya mencapai 70%. Nilai minimum diamati pada bulan Desember dan Januari.
Kontribusi radiasi langsung terhadap total kedatangan di bawah keadaan mendung yang sebenarnya mencapai maksimum pada bulan-bulan musim panas dan rata-rata 50–60%. Pengecualian adalah Primorsky Krai, di mana kontribusi terbesar dari radiasi langsung jatuh pada bulan-bulan musim gugur dan musim dingin.
Distribusi radiasi langsung di bawah rata-rata (aktual) kekeruhan di wilayah Rusia sangat tergantung pada . Ini mengarah pada pelanggaran nyata terhadap distribusi zona radiasi pada bulan-bulan tertentu. Ini terutama terlihat di musim semi. Jadi, pada bulan April ada dua maksimum - satu di wilayah selatan dan wilayah Amur, yang kedua - di timur laut Yakutia dan Kolyma, yang juga merupakan hasil dari kombinasi transparansi atmosfer yang tinggi, frekuensi langit cerah yang tinggi, dan panjang hari.
Data yang ditampilkan pada grafik mengacu pada kondisi awan yang sebenarnya.
Saya akan berterima kasih jika Anda membagikan artikel ini di jejaring sosial:
Mencari situs.
Jika atmosfer melewatkan semua sinar matahari ke permukaan bumi, maka iklim setiap titik di Bumi hanya akan bergantung pada garis lintang geografis. Jadi itu diyakini pada zaman kuno. Namun, ketika sinar matahari melewati atmosfer bumi ada, seperti yang telah kita lihat, melemahnya mereka karena proses simultan dari penyerapan dan hamburan. Tetesan air dan kristal es, yang membentuk awan, banyak menyerap dan menyebarkan.
Bagian radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi setelah dihamburkan oleh atmosfer dan awan disebut... radiasi yang tersebar. Bagian dari radiasi matahari yang melewati atmosfer tanpa dihamburkan disebutradiasi langsung.
Radiasi disebarkan tidak hanya oleh awan, tetapi juga di langit yang cerah oleh molekul, gas, dan partikel debu. Rasio antara radiasi langsung dan tersebar bervariasi pada rentang yang luas. Jika, dengan langit cerah dan sinar matahari vertikal, fraksi radiasi yang tersebar adalah 0,1% dari radiasi langsung, maka
di langit mendung, radiasi difus mungkin lebih besar daripada radiasi langsung.
Di bagian bumi yang cuacanya cerah, misalnya di Asia Tengah, sumber utama pemanasan permukaan bumi adalah radiasi matahari langsung. Di mana cuaca mendung mendominasi, seperti, misalnya, di utara dan barat laut wilayah Eropa Uni Soviet, radiasi matahari yang tersebar menjadi penting. Teluk Tikhaya, yang terletak di utara, menerima radiasi hamburan hampir satu setengah kali lebih banyak daripada radiasi langsung (Tabel 5). Di Tashkent, sebaliknya, radiasi difus kurang dari 1/3 radiasi langsung. Radiasi matahari langsung di Yakutsk lebih besar daripada di Leningrad. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa di Leningrad ada lebih banyak hari berawan dan lebih sedikit transparansi udara.
Albedo permukaan bumi. Permukaan bumi memiliki kemampuan untuk memantulkan sinar yang jatuh di atasnya. Jumlah radiasi yang diserap dan dipantulkan tergantung pada sifat-sifat permukaan bumi. Perbandingan antara jumlah energi radiasi yang dipantulkan dari permukaan benda dengan jumlah energi radiasi yang datang disebut albedo Albedo mencirikan reflektifitas permukaan tubuh. Ketika, misalnya, mereka mengatakan bahwa albedo salju yang baru turun adalah 80-85%, ini berarti bahwa 80-85% dari semua radiasi yang jatuh di permukaan salju dipantulkan darinya.
Albedo salju dan es tergantung pada kemurniannya. Di kota-kota industri, karena pengendapan berbagai kotoran di salju, terutama jelaga, albedonya lebih rendah. Sebaliknya, di wilayah Arktik, albedo salju terkadang mencapai 94%. Karena albedo salju adalah yang tertinggi dibandingkan dengan albedo jenis permukaan bumi lainnya, pemanasan permukaan bumi terjadi lemah di bawah lapisan salju. Albedo vegetasi herba dan pasir jauh lebih sedikit. Albedo vegetasi herba adalah 26% dan pasir adalah 30%. Artinya rumput menyerap 74% energi matahari, sedangkan pasir menyerap 70%. Radiasi yang diserap digunakan untuk penguapan, pertumbuhan tanaman dan pemanasan.
Air memiliki daya serap paling tinggi. Laut dan samudera menyerap sekitar 95% energi matahari yang masuk ke permukaannya, yaitu albedo air 5% (Gbr. 9). Benar, albedo air tergantung pada sudut datangnya sinar matahari (VV Shuleikin). Ketika sinar jatuh secara vertikal dari permukaan air murni hanya 2% dari radiasi yang dipantulkan, dan pada posisi rendah matahari - hampir semuanya.
