Солнечная радиация и ее влияние на природные и хозяйственные процессы
1.2 Рассеянная солнечная радиация
Приход рассеянной радиации на земную поверхность может достигать нескольких десятых долей кал/см2 · мин. Наблюдаются следующие зависимости.
1. Чем больше высота солнца, тем больше поток рассеянной радиации.
2. Чем больше в атмосфере рассеивающих частичек, тем большая доля солнечной радиации рассеивается. Следовательно, поток рассеянной радиации увеличивается при увеличении замутненности атмосферы.
3. Поток рассеянной радиации значительно увеличивается при наличии светлых и относительно тонких облаков, представляющих собой хорошо рассеивающую среду. Особенно велико влияние облаков, освещаемых солнцем сбоку (высококучевых, кучевых). Под влиянием такой облачности рассеянная радиация может увеличиваться в 8-10 раз по сравнению с ее приходом при ясном небе. При сплошной облачности среднего и особенно верхнего яруса рассеянная радиация в 1,5-2 раза больше, чем при ясном небе. Только при очень мощной сплошной облачности и при выпадении осадков рассеянная радиация меньше, чем при ясном небе.
4. Приход рассеянной радиации зависит от характера деятельной поверхности, в первую очередь от ее отражательной способности, так как радиация, отраженная от поверхности, вторично рассеивается в атмосфере и часть ее вновь попадает на поверхность, где добавляется к первично рассеянной радиации. Особенно заметно увеличивает рассеянную радиацию снежный покров, отражающий до 70-90% падающих на него прямых и рассеянных лучей. Чем меньше высота солнца, тем сильнее увеличивается рассеянная радиация за счет вторичного рассеивания. Так, снежный покров увеличивает поток рассеянной радиации на 65% при положении солнца у горизонта и на 12% при высоте солнца 50°.
5. С увеличением высоты над уровнем моря рассеянная радиация при ясном небе уменьшается, так как уменьшается толща вышележащих рассеивающих слоев атмосферы. Но при наличии облаков рассеянная радиация в подоблачном слое атмосферы увеличивается с высотой.
Суточный и годовой ход рассеянной радиации при безоблачном небе параллелен ходу прямой радиации. Но утром рассеянная радиация появляется раньше, чем прямая. Затем по мере поднятия солнца над горизонтом она увеличивается, достигает максимума в 12 - 13 часов, после чего начинает уменьшаться и в момент окончания сумерек обращается в нуль. В годовом ходе максимум рассеянной радиации при ясном небе наблюдается в июле, минимум - в январе. Так же прост годовой ход рассеянной радиации при сплошной облачности. Однако описанный суточный и годовой ход рассеянной радиации сильно нарушается и усложняется при переменной облачности.
Суммы рассеянной радиации, приходящей на земную поверхность, за любой промежуток времени определяют по записи регистрирующих приборов или путем расчета по результатам наблюдений в отдельные сроки.
Суточные суммы рассеянной радиации в основном зависят от высоты солнца и продолжительности дня. Поэтому они растут с уменьшением широты и от зимы к лету. Большое влияние на приход рассеянной радиации оказывают прозрачность воздуха и облачность.
Рассеянная радиация играет особенно значительную роль в высоких широтах и в зимние месяцы. Это хорошо видно, например, из табл. 3, в которой наряду с суммами рассеянной радиации (? D) приведены для сравнения суммы прямой радиации (? S?), приходящей на горизонтальную поверхность.
Таблица 3 Сезонные и годовые суммы прямой (на горизонтальную поверхность) и рассеянной радиации (кал/см2)
Пункт |
Сумма радиации |
Зима |
Весна |
Лето |
Осень |
Год |
% |
|
Якутск (ц = 62°) |
? S? |
1,6 |
19,1 |
22,4 |
5,1 |
50,2 |
57 |
|
? D |
2,6 |
13,8 |
15,4 |
5,5 |
37,3 |
43 |
||
Павловск (ц = 59,7°) |
? S? |
0,9 |
15,1 |
22,7 |
4,1 |
42,8 |
56 |
|
? D |
2,2 |
11,4 |
14,6 |
5,0 |
33,2 |
44 |
||
Карадаг (ц = 40°) |
? S? |
4,5 |
22,0 |
36,7 |
14,0 |
77,2 |
64 |
|
? D |
6,5 |
14,0 |
13,6 |
8,4 |
42,5 |
36 |
Как видно из табл. 3, в зимние месяцы суммы рассеянной радиации повсюду больше, чем суммы прямой радиации, особенно в высоких широтах, где в это время даже полуденные высоты солнца невелики. В летнее время рассеянная радиация тоже играет большую роль в районах со значительной облачностью (Якутск, Павловск). В годовых суммах лучистой энергии доля рассеянной радиации в высоких широтах и в районах с большим количеством облаков превышает 50%. Например, в Архангельске она составляет 56%, в Санкт-Петербурге 51% и т. д. [5, с. 57]