معادلة التوازن الحراري لسطح الأرض لها الشكل. قيمة التوازن الحراري للأرض في الموسوعة السوفيتية العظيمة ، bse. شاهد ما هو "التوازن الحراري لسطح الأرض" في القواميس الأخرى

التوازن الحراري للأرض والغلاف الجوي و سطح الأرضعلى مدى فترة طويلة ، يكون توازن الحرارة صفراً ، أي أن الأرض في حالة توازن حراري. الأول - إشعاع الموجة القصيرة ، والثاني - إشعاع الموجة الطويلة ، والثالث - التبادل غير الإشعاعي.

الإشعاع الكهرومغناطيسي الإشعاع أو الإشعاع هو شكل من أشكال مادة أخرى غير المادة. حالة خاصة من الإشعاع هي الضوء المرئي ؛ لكن الإشعاع يشمل أيضًا أشعة جاما التي لا تراها العين ، والأشعة السينية ، والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ، وموجات الراديو ، بما في ذلك موجات التلفزيون.

خصائص الموجات الكهرومغناطيسية ينتشر الإشعاع في جميع الاتجاهات من مصدر الباعث على شكل م موجات كهرومغناطيسية مع سرعة الضوء في فراغ حوالي 300000 كم / ث. الطول الموجي هو المسافة بين الحد الأقصى المجاور (أو الحد الأدنى). م تردد التذبذب هو عدد التذبذبات في الثانية.

الأطوال الموجية الأشعة فوق البنفسجية - الطول الموجي من 0.01 إلى 0.39 ميكرون. إنه غير مرئي ، أي لا تدركه العين. الضوء المرئي المحسوس بالعين بأطوال موجية 0.40 0.76 ميكرون. الموجات حول 0.40 ميكرومتر أرجوانية ، الموجات حول 0.76 ميكرون حمراء. بين 0.40 و 0.76 ميكرون هو ضوء كل ألوان الطيف المرئي. الأشعة تحت الحمراء - الموجات> 0.76 ميكرون وما يصل إلى عدة مئات من الميكرونات غير مرئية للعين البشرية. من المعتاد في علم الأرصاد الجوية التمييز بين إشعاع الموجات القصيرة والموجات الطويلة. تسمى الموجة القصيرة الإشعاع في نطاق الطول الموجي من 0.1 إلى 4 ميكرون. ص

الأطوال الموجية عندما يتحلل الضوء الأبيض بواسطة منشور إلى طيف مستمر ، فإن الألوان الموجودة فيه تنتقل تدريجياً من بعضها إلى آخر. من المقبول عمومًا أنه ضمن حدود معينة من الأطوال الموجية (نانومتر) يحتوي الإشعاع على الألوان التالية: 390-440 - بنفسجي 440-480 أزرق 480-510 - أزرق 510-550 - أخضر 550-575 أصفر-أخضر 575-585 أصفر 585- 620 - برتقالي 630-770 - أحمر

إدراك الطول الموجي إن العين البشرية هي الأكثر حساسية للإشعاع الأخضر المصفر بطول موجي يبلغ حوالي 555 نانومتر. هناك ثلاث مناطق إشعاع: الأزرق البنفسجي (الطول الموجي 400-490 نانومتر) ، الأخضر (الطول 490-570 نانومتر) الأحمر (الطول 580-720 نانومتر). هذه المناطق الطيفية هي أيضًا مناطق الحساسية الطيفية السائدة لمستقبلات العين وثلاث طبقات من فيلم التصوير الفوتوغرافي الملون.

امتصاص الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي يمتص الغلاف الجوي حوالي 23٪ من الإشعاع الشمسي المباشر. الامتصاص انتقائي: تمتص الغازات المختلفة الإشعاع في أجزاء مختلفة من الطيف وبدرجات مختلفة. يمتص النيتروجين R أطوال موجية صغيرة جدًا في الجزء فوق البنفسجي من الطيف. طاقة الإشعاع الشمسي في هذا الجزء من الطيف لا تكاد تذكر ، لذا فإن امتصاص النيتروجين ليس له أي تأثير عمليًا على تدفق الإشعاع الشمسي. يمتص الأكسجين أكثر ، ولكن القليل جدًا أيضًا - في قسمين ضيقين من الجزء المرئي من الطيف وفي الجزء فوق البنفسجي. الأوزون يمتص الأشعة فوق البنفسجية والمرئية. يوجد القليل جدًا منه في الغلاف الجوي ، لكنه يمتص الأشعة فوق البنفسجية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي بقوة بحيث لا تُلاحظ الموجات الأقصر من 0.29 ميكرون على الإطلاق في الطيف الشمسي بالقرب من سطح الأرض. يصل امتصاصه للأوزون للإشعاع الشمسي إلى 3٪ من الإشعاع الشمسي المباشر.

امتصاص الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي ، يُمتص ثاني أكسيد الكربون بقوة في طيف الأشعة تحت الحمراء ، لكن محتواه في الغلاف الجوي صغير جدًا ، لذا فإن امتصاصه للإشعاع الشمسي المباشر يكون صغيرًا بشكل عام. بخار الماء هو الامتصاص الرئيسي للإشعاع ، ويتركز في طبقة التروبوسفير. تمتص الإشعاع في المناطق المرئية والقريبة من الأشعة تحت الحمراء من الطيف. تمتص الغيوم والشوائب الجوية (جزيئات الهباء الجوي) الإشعاع الشمسي في أجزاء مختلفة من الطيف ، اعتمادًا على تكوين الشوائب. يمتص بخار الماء والهباء الجوي حوالي 15٪ ، ويغيب 5٪ من الإشعاع.

التوازن الحراري للأرض يمر الإشعاع المتناثر عبر الغلاف الجوي وينتشر بفعل جزيئات الغاز. يبلغ هذا الإشعاع 70٪ في خطوط العرض القطبية و 30٪ في المناطق المدارية.

ويعود التوازن الحراري للأرض 38٪ من الإشعاع المتناثر إلى الفضاء. يعطي اللون الأزرق للسماء وينشر الضوء قبل غروب الشمس وبعده.

توازن حرارة الأرض مباشر + منتشر = إجمالي R 4٪ ينعكس في الغلاف الجوي 10٪ ينعكس على سطح الأرض 20٪ يتم تحويله إلى طاقة حرارية 24٪ ينفق على تسخين الهواء إجمالي فقد الحرارة عبر الغلاف الجوي 58٪ من تلقى كل شيء

حركة الهواء الأفقي حركة الهواء في اتجاه أفقي. يمكننا التحدث عن التأخير: الكتل الهوائية ، والحرارة ، وبخار الماء ، ولحظة الحركة ، ودوامة السرعة ، وما إلى ذلك. تسمى الظواهر الجوية التي تحدث كنتيجة للتأفق العرضي: ضباب عرضي ، وعواصف رعدية عرضية ، وصقيع عرضي ، وما إلى ذلك.

ألبيدو 1. بمعنى واسع ، انعكاس السطح: الماء ، الغطاء النباتي (الغابات ، السهوب) ، الأراضي الصالحة للزراعة ، السحب ، إلخ. على سبيل المثال ، البيدو من تيجان الغابات هو 10 - 15٪ ، العشب - 20-25٪ ، الرمل - 30 - 35٪ ، الثلج المتساقط حديثاً - 50 - 75٪ أو أكثر. 2. البياض من الأرض - النسبة المئوية للإشعاع الشمسي المنعكس من الكرة الأرضية مع الغلاف الجوي إلى الفضاء العالمي ، إلى الإشعاع الشمسي الذي وصل إلى حدود الغلاف الجوي. A = O / P تحدث عودة الإشعاع من الأرض عن طريق الانعكاس من سطح الأرض وغيوم إشعاع الموجة الطويلة ، فضلاً عن تشتت إشعاع الموجة القصيرة المباشر بواسطة الغلاف الجوي. سطح الثلج لديه أعلى انعكاسية (85٪). تبلغ نسبة بياض الأرض حوالي 42٪

عواقب الانعكاس عندما تتوقف العملية العادية للحمل الحراري ، تلوث الطبقة السفلية من الغلاف الجوي. دخان الشتاء في مدينة شنغهاي ، تكون حدود التوزيع العمودي للهواء مرئية بوضوح

انعكاس درجة الحرارة يؤدي غرق الهواء البارد إلى خلق حالة مستقرة من الغلاف الجوي. لا يمكن للدخان المنبعث من المدخنة التغلب على الكتلة الهوائية الهابطة

مسار ضغط الهواء الجوي. 760 ملم طن. فن. = 1033 جم باسكال التغير اليومي للضغط الجوي

الماء في الغلاف الجوي الحجم الكلي هو 12 - 13 ألف كيلومتر مكعب من بخار الماء. التبخر من سطح المحيط 86٪ تبخر من سطح القارات 14٪ تتناقص كمية بخار الماء مع الارتفاع ، لكن شدة هذه العملية تعتمد على: درجة حرارة السطح والرطوبة وسرعة الرياح والضغط الجوي

خصائص الرطوبة الجوية رطوبة الهواء هي كمية بخار الماء في الهواء. رطوبة الهواء المطلقة - محتوى بخار الماء (جم) لكل 1 م 3 من الهواء أو ضغطه (مم زئبق) الرطوبة النسبية - درجة تشبع الهواء ببخار الماء (٪)

خصائص الرطوبة الجوية الحد الأقصى للتشبع بالرطوبة هو الحد الأقصى لمحتوى بخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة. نقطة الندى - درجة الحرارة التي يشبع بها بخار الماء الموجود في الهواء (τ)

خصائص الرطوبة الجوية التبخر - التبخر الفعلي من سطح معين عند درجة حرارة معينة. التبخر - أقصى قدر ممكن من التبخر عند درجة حرارة معينة

خصائص رطوبة الغلاف الجوي التبخر يساوي التبخر على سطح الماء ، وأقل بكثير على الأرض. في درجة حرارة عاليةتزداد الرطوبة المطلقة ، وتبقى الرطوبة النسبية كما هي إذا لم يكن هناك ماء كافٍ.

خصائص الرطوبة الجوية في الهواء البارد ، مع انخفاض الرطوبة المطلقة ، يمكن أن تصل الرطوبة النسبية إلى 100٪. يسقط الهطول عند الوصول إلى نقطة الندى. في المناخات الباردة ، حتى مع الرطوبة النسبية المنخفضة جدًا.

أسباب التغيرات في رطوبة الهواء 1. ZONALITY تنخفض الرطوبة المطلقة من خط الاستواء (20 - 30 مم) إلى القطبين (1-2 مم). الرطوبة النسبية تتغير قليلا (70-80٪).

أسباب التغيرات في رطوبة الهواء 2. المسار السنوي للرطوبة المطلقة يتوافق مع مجرى درجات الحرارة: كلما كانت درجة الحرارة أكثر دفئًا ، ارتفعت

التصنيف الدولي للسحابات تنقسم السحب إلى 10 أشكال رئيسية (أجناس) وفقًا لـ مظهر خارجي. في الأجناس الرئيسية ، هناك: الأنواع ، والأصناف ، وخصائص أخرى ؛ وكذلك الأشكال الوسيطة. g تقاس الغيوم بالنقاط: 0 - غائم ؛ 10- السماء مغطاة بالكامل بالغيوم.

التصنيف الدولي للسحابة الأجناس الاسم الروسي الاسم اللاتيني I Cirrus Cirrus (Ci) II سحب ركامية (Cc) III سمحاقية طبقية (Cs) IV سحب ركامية متوسطة (Ac) V Altostratus (As) VI Nimbostratus (Ns) VII طبقية ركامية طبقية ركامية (Sc) VIII Stratus Stratus (St) IX Cumulus (Cu) X Cumulonimbus Cumulonimbus (Cb) ارتفاع المرحلة H = 7-18 كم H = 2-8 كم H = حتى 2 كم

غيوم الطبقة السفلى. غيوم ستراتوستراتوس لها نفس منشأ Altostratus. ومع ذلك ، فإن طبقتها هي عدة كيلومترات. توجد هذه السحب في الطبقات الدنيا والمتوسطة والعليا في كثير من الأحيان. تتكون في الجزء العلوي من قطرات صغيرة ورقاقات ثلجية ، في الجزء السفلي يمكن أن تحتوي على قطرات كبيرة ورقاقات ثلجية. لذلك فإن طبقة هذه السحب لها لون رمادي غامق. الشمس والقمر لا يشرقان من خلاله. كقاعدة عامة ، يتساقط المطر الملبد بالغيوم أو الثلج من غيوم الستراتوسينيمبوس ، ويصل إلى سطح الأرض.

سحب متوسطة سحب ركامية متوسطة - طبقات من السحب أو نتوءات بيضاء أو اللون الرمادي(أو كليهما في نفس الوقت). هذه غيوم رقيقة إلى حد ما ، تحجب الشمس إلى حد ما. تتكون الطبقات أو الحواف من أعمدة مسطحة ، وأقراص ، ولوحات ، وغالبًا ما يتم ترتيبها في صفوف. تظهر فيها الظواهر البصرية - التيجان ، التقزح اللوني - تلوين قزحي لحواف السحب الموجهة نحو الشمس. تشير إيريسا إلى أن السحب الركامية تتكون من قطيرات صغيرة جدًا وموحدة ، وعادة ما تكون فائقة البرودة.

غيوم متوسطة الظواهر البصرية في السحب سحب ركامية متوسطة تيجان في السحب تقزح السحاب Halo

السحب العليا هذه هي أعلى سحب في طبقة التروبوسفير ، وتتشكل على الأكثر درجات الحرارة المنخفضةوتتكون من بلورات ثلجية بيضاء وشفافة وتحجب أشعة الشمس قليلاً.

طور تكوين السحب ماء (قطيرات) تتكون فقط من قطرات. يمكن أن توجد ليس فقط في درجات حرارة موجبة ، ولكن أيضًا في درجات حرارة سالبة (-100 درجة مئوية وأقل). في هذه الحالة ، تكون القطرات في حالة فائقة التبريد ، وهو أمر معتاد جدًا في ظل الظروف الجوية. ج سحب مختلطة تتكون من مزيج من السحب فائقة التبريد وبلورات الجليد. يمكن أن توجد ، كقاعدة عامة ، في درجات حرارة من -10 إلى -40 درجة مئوية. سحب جليدية (بلورية) تتكون فقط من جليد وبلورات. تسود ، كقاعدة عامة ، في درجات حرارة أقل من 30 درجة مئوية.

من أجل تقييم درجة التسخين والتبريد بشكل صحيح لأسطح الأرض المختلفة ، وحساب التبخر ، وتحديد التغيرات في محتوى الرطوبة في التربة ، وتطوير طرق للتنبؤ بالتجميد ، وكذلك تقييم تأثير أعمال الاستصلاح على الظروف المناخية في طبقة الهواء السطحي ، هناك حاجة إلى بيانات عن التوازن الحراري لسطح الأرض.

يستقبل سطح الأرض الحرارة بشكل مستمر ويفقدها نتيجة التعرض لمجموعة متنوعة من تدفقات الموجات القصيرة والموجات الطويلة. يمتص سطح الأرض بدرجة أكبر أو أقل الإشعاع الكلي والإشعاع المضاد ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض وإصدار إشعاع طويل الموجة ، مما يعني أنه يفقد الحرارة. القيمة التي تميز فقدان حرارة الأرض
السطح هو الإشعاع الفعال. إنه يساوي الفرق بين الإشعاع الذاتي لسطح الأرض والإشعاع المضاد للغلاف الجوي. نظرًا لأن الإشعاع المضاد للغلاف الجوي دائمًا ما يكون أقل إلى حد ما من إشعاع الأرض ، فإن هذا الاختلاف إيجابي. في النهار ، يتم حظر الإشعاع الفعال بواسطة إشعاع الموجة القصيرة الممتص. في الليل ، في غياب الإشعاع الشمسي قصير الموجة ، يعمل الإشعاع الفعال على خفض درجة حرارة سطح الأرض. في الطقس الغائم ، بسبب زيادة الإشعاع المضاد للغلاف الجوي ، يكون الإشعاع الفعال أقل بكثير مما هو عليه في الطقس الصافي. تبريد أقل وليليًا لسطح الأرض. في خطوط العرض الوسطى ، يفقد سطح الأرض من خلال الإشعاع الفعال حوالي نصف كمية الحرارة التي يتلقاها من الإشعاع الممتص.

يتم تقدير وصول الطاقة المشعة واستهلاكها من خلال قيمة التوازن الإشعاعي لسطح الأرض. إنه يساوي الفرق بين الإشعاع الممتص والفعال ، وتعتمد عليه الحالة الحرارية لسطح الأرض - تسخينه أو تبريده. خلال النهار ، يكون موجبًا طوال الوقت تقريبًا ، أي أن مدخلات الحرارة تتجاوز الاستهلاك. في الليل ، يكون توازن الإشعاع سالبًا ويساوي الإشعاع الفعال. القيم السنوية لتوازن الإشعاع على سطح الأرض ، باستثناء أعلى خطوط العرض ، موجبة في كل مكان. يتم إنفاق هذه الحرارة الزائدة على تسخين الغلاف الجوي عن طريق التوصيل الحراري المضطرب ، وعلى التبخر ، وعلى تبادل الحرارة مع طبقات أعمق من التربة أو الماء.

إذا أخذنا في الاعتبار ظروف درجة الحرارة لفترة طويلة (سنة أو أفضل عدد من السنوات) ، فإن سطح الأرض والغلاف الجوي بشكل منفصل ونظام "الأرض والغلاف الجوي" في حالة توازن حراري. يختلف متوسط ​​درجة حرارتها قليلاً من سنة إلى أخرى. وفقًا لقانون حفظ الطاقة ، يمكننا أن نفترض أن المجموع الجبري لتدفقات الحرارة القادمة إلى سطح الأرض وتركها يساوي صفرًا. هذه هي المعادلة توازن الحرارةسطح الأرض. معناه أن توازن الإشعاع على سطح الأرض متوازن بنقل الحرارة غير الإشعاعي. معادلة توازن الحرارة ، كقاعدة عامة ، لا تأخذ في الاعتبار (بسبب صغر حجمها) مثل التدفقات مثل الحرارة المنقولة عن طريق الترسيب ، واستهلاك الطاقة من أجل التمثيل الضوئي ، واكتساب الحرارة من أكسدة الكتلة الحيوية ، وكذلك استهلاك الحرارة لذوبان الجليد أو الثلج ، اكتساب الحرارة من الماء المتجمد.

كما أن التوازن الحراري لنظام "الأرض - الغلاف الجوي" لفترة طويلة يساوي صفرًا أيضًا ، أي أن الأرض ككوكب في حالة توازن حراري: يتم موازنة الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الحد العلوي من الغلاف الجوي بالإشعاع الخارج الغلاف الجوي من الحد الأعلى للغلاف الجوي.

إذا أخذنا الهواء القادم إلى الحد الأعلى بنسبة 100٪ ، فإن 32٪ من هذه الكمية تتبدد في الغلاف الجوي. من هؤلاء ، 6٪ يعودون إلى الفضاء العالمي. ونتيجة لذلك ، يصل 26٪ إلى سطح الأرض على شكل إشعاع متناثر. يمتص الأوزون والهباء الجوي 18٪ من الإشعاع ويستخدم لتسخين الغلاف الجوي ؛ 5٪ تمتصه السحب. 21٪ من الإشعاع يتسرب إلى الفضاء نتيجة الانعكاس من السحب. وبالتالي فإن نسبة الإشعاع الواصل إلى سطح الأرض هي 50٪ منها إشعاع مباشر يمثل 24٪ ؛ يمتص سطح الأرض 47٪ ، وينعكس 3٪ من الإشعاع الوارد إلى الفضاء. ونتيجة لذلك ، يتسرب 30٪ من الإشعاع الشمسي من الحد الأعلى للغلاف الجوي إلى الفضاء الخارجي. تسمى هذه القيمة البياض الكوكبي للأرض. بالنسبة لنظام الغلاف الجوي الأرضي ، فإن 30٪ من الإشعاع الشمسي المنعكس والمبعثر ، و 5٪ من الإشعاع الأرضي و 65٪ من الإشعاع الجوي ، أي 100٪ فقط ، تعود إلى الفضاء عبر الحدود العليا للغلاف الجوي.

المصدر الرئيسي للطاقة لجميع العمليات التي تحدث في المحيط الحيوي هو الإشعاع الشمسي. يمتص الغلاف الجوي المحيط بالأرض إشعاعات الموجة القصيرة من الشمس بشكل ضعيف ، والتي تصل بشكل أساسي إلى سطح الأرض. يمتص الغلاف الجوي بعض الإشعاع الشمسي وينثره. يرجع امتصاص الإشعاع الشمسي الساقط إلى وجود الأوزون وثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والهباء الجوي في الغلاف الجوي. [...]

تحت تأثير التدفق الشمسي الساقط ، نتيجة لامتصاصه ، يسخن سطح الأرض ويصبح مصدرًا لإشعاع الموجة الطويلة (LW) الموجه نحو الغلاف الجوي. الغلاف الجوي ، من ناحية أخرى ، هو أيضًا مصدر لإشعاع DW الموجه نحو الأرض (ما يسمى بإشعاع الغلاف الجوي). في هذه الحالة ، يحدث التبادل الحراري المتبادل بين سطح الأرض والغلاف الجوي. يسمى الفرق بين إشعاع HF الذي يمتصه سطح الأرض والإشعاع الفعال بميزان الإشعاع. تحول طاقة الإشعاع الشمسي عالي التردد عندما يمتصها سطح الأرض والغلاف الجوي ، ويشكل التبادل الحراري بينهما التوازن الحراري للأرض. [...]

السمة الرئيسية لنظام إشعاع الغلاف الجوي هي تأثير الاحتباس الحراري ، والذي يتمثل في حقيقة أن إشعاع الموجة القصيرة يصل في الغالب إلى سطح الأرض ، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارتها ، وتأخير إشعاع LW من الأرض بسبب الغلاف الجوي ، بينما تقليل انتقال حرارة الأرض إلى الفضاء. الغلاف الجوي عبارة عن غلاف عازل للحرارة يمنع الأرض من التبريد. ستؤدي زيادة النسبة المئوية لثاني أكسيد الكربون وبخار H20 والهباء الجوي وما إلى ذلك إلى تعزيز تأثير الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى زيادة متوسط ​​درجة حرارة الغلاف الجوي السفلي وارتفاع درجة حرارة المناخ. المصدر الرئيسي للإشعاع الحراري للغلاف الجوي هو سطح الأرض. [...]

تبلغ شدة الإشعاع الشمسي الممتص من سطح الأرض والغلاف الجوي 237 واط / م 2 ، منها 157 واط / م 2 يمتصها سطح الأرض ، و 80 واط / م 2 بواسطة الغلاف الجوي. يظهر التوازن الحراري للأرض بشكل عام في الشكل. 6.15. [...]

يبلغ توازن إشعاع سطح الأرض 105 واط / م 2 ، والإشعاع الفعال منه يساوي الفرق بين الإشعاع الممتص وتوازن الإشعاع وهو 52 واط / م 2. يتم إنفاق طاقة توازن الإشعاع على التبادل الحراري المضطرب للأرض مع الغلاف الجوي ، والذي يبلغ 17 واط / م 2 ، وعلى عملية تبخر الماء ، والتي تبلغ 88 وات / م 2. [...]

يظهر مخطط انتقال حرارة الغلاف الجوي في الشكل. 6.16. كما يتضح من هذا الرسم البياني ، يستقبل الغلاف الجوي طاقة حرارية من ثلاثة مصادر: من الشمس ، على شكل إشعاع HF ممتص بكثافة تقارب 80 وات / م 2 ؛ الحرارة الناتجة عن تكثيف بخار الماء الآتي من سطح الأرض والتي تساوي 88 واط / م 2 ؛ تبادل حراري مضطرب بين الأرض والغلاف الجوي (17 وات / م 2). [...]

مجموع مكونات نقل الحرارة (185 واط / م) يساوي فقد الحرارة في الغلاف الجوي في شكل إشعاع DW في الفضاء الخارجي. يتم إنفاق جزء ضئيل من الإشعاع الشمسي الساقط ، وهو أقل بكثير من المكونات المعينة لتوازن الحرارة ، على العمليات الأخرى التي تحدث في الغلاف الجوي. [...]

يتم تعويض الاختلاف في التبخر من القارات وأسطح البحار والمحيطات من خلال عمليات النقل الجماعي لبخار الماء عبر التيارات الهوائية وتدفق الأنهار التي تتدفق إلى مناطق المياه في الكرة الأرضية.

التوازن الحراري للأرض

توازن الأرض ، نسبة الدخل واستهلاك الطاقة (المشعة والحرارية) على سطح الأرض ، في الغلاف الجوي وفي نظام الغلاف الجوي الأرضي. المصدر الرئيسي للطاقة للغالبية العظمى من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية في الغلاف الجوي والغلاف المائي والطبقات العليا من الغلاف الصخري هو الإشعاع الشمسي ؛ وبالتالي ، توزيع ونسبة مكونات T. b. تميز تحولاتها في هذه الأصداف.

T. ب. هي صيغ خاصة لقانون الحفاظ على الطاقة ويتم تجميعها لجزء من سطح الأرض (T. b. من سطح الأرض) ؛ لعمود رأسي يمر عبر الغلاف الجوي (T. ب. الغلاف الجوي) ؛ لنفس العمود الذي يمر عبر الغلاف الجوي والطبقات العليا للغلاف الصخري أو الغلاف المائي (T. b. نظام الغلاف الجوي الأرضي).

المعادلة T. b. سطح الأرض: R + P + F0 + LE 0 هو مجموع جبري لتدفق الطاقة بين عنصر من سطح الأرض والفضاء المحيط. تتضمن هذه التدفقات توازن الإشعاع (أو الإشعاع المتبقي) R - الفرق بين الإشعاع الشمسي قصير الموجة الممتص والإشعاع الفعال طويل الموجة من سطح الأرض. يتم تعويض القيمة الموجبة أو السلبية لتوازن الإشعاع بعدة تدفقات حرارية. نظرًا لأن درجة حرارة سطح الأرض لا تساوي عادةً درجة حرارة الهواء ، ينشأ تدفق حراري P بين السطح السفلي والغلاف الجوي. لوحظ تدفق حراري مماثل F 0 بين سطح الأرض والطبقات الأعمق من الغلاف الصخري أو الغلاف المائي. في هذه الحالة ، يتم تحديد تدفق الحرارة في التربة عن طريق التوصيل الحراري الجزيئي ، بينما في المسطحات المائية ، يكون لانتقال الحرارة ، كقاعدة عامة ، طابعًا مضطربًا بدرجة أكبر أو أقل. التدفق الحراري F 0 بين سطح الخزان وطبقاته العميقة يساوي عدديًا التغير في المحتوى الحراري للخزان خلال فترة زمنية معينة وانتقال الحرارة بواسطة التيارات في الخزان. القيمة الأساسية في T. b. عادةً ما يكون لسطح سطح الأرض استهلاك حراري للتبخر LE ، والذي يُعرَّف بأنه ناتج كتلة الماء المتبخر E وحرارة التبخر L. وتعتمد قيمة LE على ترطيب سطح الأرض ودرجة حرارته ، رطوبة الهواء وشدة انتقال الحرارة المضطرب في طبقة الهواء السطحية ، والتي تحدد معدل انتقال بخار الماء من سطح الأرض إلى الغلاف الجوي.

المعادلة T. b. الغلاف الجوي له الشكل: Ra + Lr + P + Fa D W.

T. ب. يتكون الغلاف الجوي من توازن الإشعاع الخاص به R a ؛ المدخلات الحرارية أو المخرجات Lr أثناء تحولات طور الماء في الغلاف الجوي (r هو مجموع هطول الأمطار) ؛ وصول أو استهلاك الحرارة P ، بسبب التبادل الحراري المضطرب للغلاف الجوي مع سطح الأرض ؛ وصول أو فقدان الحرارة F a الناجم عن التبادل الحراري عبر الجدران الرأسية للعمود ، والذي يرتبط بحركات الغلاف الجوي المنظمة والاضطراب الكبير. بالإضافة إلى ذلك ، في المعادلة T. ب. يشتمل الغلاف الجوي على مصطلح DW ، يساوي التغير في المحتوى الحراري داخل العمود.

المعادلة T. b. أنظمة الأرض - الغلاف الجوي يتوافق مع مجموع جبري لشروط المعادلات T. ب. سطح الأرض والغلاف الجوي. مكونات T. b. يتم تحديد سطح الأرض والغلاف الجوي لمناطق مختلفة من العالم من خلال أرصاد الأرصاد الجوية (في محطات قياس الأكتينومتري ، وفي محطات خاصة في السماء ، وعلى سواتل الأرصاد الجوية للأرض) أو من خلال الحسابات المناخية.

متوسط ​​القيم العرضية لمكونات T. b. سطح الأرض للمحيطات والأرض والأرض ، و T. b. الأجواء معطاة في الجدولين 1 ، 2 ، حيث قيم أعضاء T. b. تعتبر إيجابية إذا كانت تتوافق مع وصول الحرارة. نظرًا لأن هذه الجداول تشير إلى متوسط ​​الظروف السنوية ، فإنها لا تتضمن المصطلحات التي تميز التغيرات في المحتوى الحراري للغلاف الجوي والطبقات العليا من الغلاف الصخري ، حيث إنها قريبة من الصفر في هذه الظروف.

بالنسبة للأرض ككوكب ، جنبًا إلى جنب مع الغلاف الجوي ، فإن مخطط T. b. هو مبين في الشكل. تدفق إشعاع شمسي يساوي متوسط ​​حوالي 250 كيلو كالوري / سم 2 في السنة لكل وحدة سطح من الحدود الخارجية للغلاف الجوي ، والتي تمتص الأرض منها حوالي 167 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا (السهم Q s في الشكل. ). يصل سطح الأرض إلى إشعاع الموجة القصيرة ، أي ما يعادل 126 كيلو كالوري / سم 2 في السنة ؛ ينعكس 18 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا من هذه الكمية ، ويتم امتصاص 108 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا بواسطة سطح الأرض (السهم Q). يمتص الغلاف الجوي 59 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا من إشعاع الموجة القصيرة ، أي أقل بكثير من سطح الأرض. يبلغ الإشعاع الفعال طويل الموجة لسطح الأرض 36 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم الأول) ، وبالتالي فإن توازن الإشعاع على سطح الأرض هو 72 كيلو كالوري / سم 2 في السنة. تساوي إشعاع الموجة الطويلة للأرض في الفضاء العالمي 167 كيلو كالوري / سم 2 في السنة (السهم هو). وهكذا ، يستقبل سطح الأرض حوالي 72 كيلو كالوري / سم 2 سنويًا من الطاقة المشعة ، والتي تُنفق جزئيًا على تبخر الماء (الدائرة LE) وتعاد جزئيًا إلى الغلاف الجوي من خلال انتقال الحرارة المضطرب (السهم P).

فاتورة غير مدفوعة. واحد . - التوازن الحراري لسطح الأرض كيلو كالوري / سم 2 سنة

خط العرض ، درجات

متوسط ​​الأرض

خط عرض 70-60 شمالا

0-10 خط عرض جنوبي

الأرض ككل

بيانات عن مكونات T. b. تستخدم في تطوير العديد من مشاكل علم المناخ وهيدرولوجيا الأرض وعلم المحيطات ؛ يتم استخدامها لإثبات النماذج العددية لنظرية المناخ واختبار نتائج تطبيق هذه النماذج تجريبياً. مواد حول T. b. تلعب دورًا مهمًا في دراسة تغير المناخ ، كما أنها تستخدم في حسابات التبخر من السطح أحواض الأنهاروالبحيرات والبحار والمحيطات ، في دراسات نظام الطاقة للتيارات البحرية ، لدراسة أغطية الجليد والجليد ، في فسيولوجيا النبات لدراسة النتح والتمثيل الضوئي ، في فسيولوجيا الحيوان لدراسة النظام الحراري للكائنات الحية. بيانات حول T. b. استخدمت أيضًا لدراسة تقسيم المناطق الجغرافية في أعمال الجغرافي السوفيتي أ. أ. غريغورييف.

فاتورة غير مدفوعة. 2. - التوازن الحراري للغلاف الجوي ، كيلو كالوري / سم 2 سنة

خط العرض ، درجات

خط عرض 70-60 شمالا

0-10 خط عرض جنوبي

الأرض ككل

مضاءة: أطلس التوازن الحراري للكرة الأرضية ، أد. إم آي بوديكو ، موسكو ، 1963. Budyko M.I. ، المناخ والحياة ، L. ، 1971 ؛ Grigoriev A. A. ، أنماط بنية وتطور البيئة الجغرافية ، M. ، 1966.

إم آي بوديكو.

الموسوعة السوفيتية العظمى TSB. 2012

انظر أيضًا التفسيرات والمرادفات ومعاني الكلمات وما هو EARTH HEAT BALANCE في اللغة الروسية في القواميس والموسوعات والكتب المرجعية:

• الارض
  الغرض الزراعي - الأراضي المخصصة للاحتياجات زراعةأو مخصصة لهؤلاء ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الغرض الترفيهي - الأراضي المخصصة وفقًا للإجراءات المعمول بها ، والمخصصة والمستخدمة للترفيه الجماعي والسياحة للسكان. لهم …
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الغرض البيئي - أراضي المحميات (باستثناء الصيد) ؛ المناطق المحظورة والتكاثر ؛ الأراضي التي تشغلها الغابات التي تؤدي وظائف الحماية ؛ آخر …
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  صندوق الاحتياطي الطبيعي - أراضي المحميات الطبيعية والآثار الطبيعية والحدائق الطبيعية (الوطنية) والأشجار والنباتية. تكوين Z.p.-z.f. شغله الأرضمع …
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الضرر - انظر الضرر الذي يلحق بالأرض ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الغرض الصحي - قطع الأراضي ذات العوامل العلاجية الطبيعية (الينابيع المعدنية ، ورواسب الطين العلاجي ، والظروف المناخية وغيرها) ، ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  عام - في المدن والبلدات والمناطق الريفية المستوطنات- الأراضي المستخدمة كوسيلة اتصال (ساحات ، شوارع ، أزقة ، ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  سعر الأرض - راجع سعر تنظيم الأرض ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  المستوطنات - انظر الأراضي الحضرية ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  البلدة - انظر بلطنة الأرض ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  صندوق الغابات - الأراضي المغطاة بالغابات ، وكذلك. غير مغطاة بالغابات ، ولكنها تلبي احتياجات الغابات والغابات ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الغرض التاريخي والثقافي - الأراضي التي (وفيها) توجد المعالم التاريخية والثقافية والأماكن ذات الأهمية ، بما في ذلك تلك المعلنة ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  احتياطي - جميع الأراضي غير المخصصة للتملك والحيازة والاستخدام والتأجير. تشمل الأراضي والملكية والممتلكات ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  النقل بالسكك الحديدية - الأراضي الفيدرالية المقدمة مجانًا للاستخدام الدائم (غير المحدود) لمؤسسات ومؤسسات النقل بالسكك الحديدية لتنفيذ ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  لاحتياجات الدفاع - الأراضي المخصصة للتنسيب والنشاط الدائم للوحدات والمؤسسات العسكرية والمؤسسات التعليمية العسكرية والمؤسسات والمنظمات المسلحة ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  URBAN - راجع URBAN LAND ...
• الارض في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  صندوق المياه - الأراضي التي تشغلها الخزانات والأنهار الجليدية والمستنقعات ، باستثناء مناطق التندرا والغابات والتندرا ، والمنشآت الهيدروليكية وغيرها من مرافق إدارة المياه ؛ أ …
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  موارد العمل - توازن توافر واستخدام موارد العمل ، مجمعة مع مراعاة تجديدها والتخلص منها ، والعمالة ، والإنتاجية ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  TRADING PASSIVE - راجع رصيد التداول السلبي ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  TRADING ACTIVE - انظر التداول النشط ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  التداول - انظر ميزان التداول ؛ التجارة الخارجية ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  العمليات الحالية - ميزان يوضح صافي صادرات الدولة ، مساويًا لحجم الصادرات من السلع والخدمات مطروحًا منه الواردات ، مع إضافة صافي ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  موحد - انظر الرصيد الموحد ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  BALANCE - راجع توازن الرصيد ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  مقدر - انظر المقدرة ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الفصل - راجع الرصيد المنفصل ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  وقت العمل - التوازن الذي يميز موارد وقت العمل لموظفي المؤسسة واستخدامها على أنواع مختلفةيعمل. تم تقديمه كـ ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الدفع الحالي انظر الرصيد الحالي ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  المدفوعات للعمليات الحالية - انظر ميزان المدفوعات للعمليات الجارية ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الدفع السلبي. انظر الرصيد السلبي للمدفوعات ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  مدفوعات التجارة الخارجية - انظر ميزان التجارة الخارجية للمدفوعات ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الدفع النشط - انظر الرصيد النشط للمدفوعات ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الدفع - انظر الدفع ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  مدفوعات المقاصة - ميزان التسويات غير النقدية لالتزامات الدفع أو المطالبات المتبادلة ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  التداول السلبي (الدفع) - راجع التداول السلبي (الدفع) ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الأصول الثابتة - الميزانية العمومية التي تقارن الأصول الثابتة النقدية ، مع مراعاة الاستهلاك والتخلص منها ، والأموال المقدمة حديثًا ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  ما بين الفروع - انظر ما بين الفروع ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  المواد - انظر المواد ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  التصفية - انظر التصفية ...
• الرصيد في قاموس المصطلحات الاقتصادية:
  الدخل والمصروفات - ميزانية عمومية ، في أقسامها يشار إلى مصادر ومبالغ الدخل والمصروفات لفترة معينة ...
• الرصيد بشكل كبير الموسوعة السوفيتية، TSB:
  (الميزان الفرنسي ، حرفيا - موازين ، من اللاتينية بيلانكس - بها وعاءان للوزن) ، 1) موازنة ، موازنة. 2) نظام المؤشرات ...
• الارض
  تشكلت المناطق الروسية القديمة بالقرب من المدن القديمة. كانت Z. ، غالبًا لمسافة كبيرة جدًا من المدينة ، ملكًا لسكانها ودائمًا ...
• الرصيد في القاموس الموسوعيبروكهاوس وإوفرون:
  الميزان المحاسبي. في محاسبة B. ، يتم إنشاء توازن بين الخصم والائتمان ، ويتم تمييز حساب B.
• الرصيد في القاموس الموسوعي:
  أنا أ ، رر. لا ، م 1. نسبة المؤشرات المترابطة لبعض النشاط ، العملية. الإنتاج والاستهلاك. والميزان التجاري ...

التوازن الإشعاعيهو الفرق بين التدفق الداخلي والخارجي للطاقة المشعة التي يمتصها وينبعث منها سطح الأرض.

توازن الإشعاع - المجموع الجبري لتدفقات الإشعاع في حجم معين أو على سطح معين. عند الحديث عن توازن الإشعاع في الغلاف الجوي أو نظام "الأرض-الغلاف الجوي" ، فغالبًا ما يقصدون التوازن الإشعاعي لسطح الأرض ، والذي يحدد انتقال الحرارة عند الحد الأدنى للغلاف الجوي. يمثل الفرق بين إجمالي الإشعاع الشمسي الممتص والإشعاع الفعال لسطح الأرض.

توازن الإشعاع هو الفرق بين الطاقة المشعة الواردة والصادرة التي يمتصها وينبعث منها سطح الأرض.

يعتبر التوازن الإشعاعي من أهم العوامل المناخية ، حيث يعتمد توزيع درجة الحرارة في التربة وطبقات الهواء المجاورة لها إلى حد كبير على قيمتها. تعتمد عليه الخصائص الفيزيائيةكتل من الهواء تتحرك عبر الأرض ، وكذلك شدة التبخر وذوبان الثلوج.

توزيع القيم السنوية لتوازن الإشعاع على سطح الكرة الأرضية ليس هو نفسه: في خطوط العرض الاستوائية ، تصل هذه القيم إلى 100 ... 120 كيلو كالوري / (سم 2 - سنة) ، والحد الأقصى (حتى لوحظ 140 كيلو كالوري / (سم 2 سنة)) قبالة الساحل الشمالي الغربي لأستراليا). في المناطق الصحراوية والجافة ، تكون قيم توازن الإشعاع أقل مقارنة بمناطق الرطوبة الكافية والمفرطة عند نفس خطوط العرض. يحدث هذا بسبب زيادة في البياض وزيادة الإشعاع الفعال بسبب الجفاف العالي للهواء وانخفاض نسبة السحب. في خطوط العرض المعتدلة ، تتناقص قيم توازن الإشعاع بسرعة مع زيادة خط العرض بسبب انخفاض إجمالي الإشعاع.

في المتوسط ​​، على مدار العام ، تبين أن مبالغ التوازن الإشعاعي لكامل سطح الكرة الأرضية إيجابية ، باستثناء المناطق ذات الغطاء الجليدي الدائم (أنتاركتيكا ، والجزء الأوسط من جرينلاند ، وما إلى ذلك).

تُقاس الطاقة بقيمة توازن الإشعاع ، وتُنفق جزئياً على التبخر ، وتُنقل جزئياً إلى الهواء ، وأخيراً ، تذهب كمية معينة من الطاقة إلى التربة وتذهب لتسخينها. وبالتالي ، يمكن تمثيل إجمالي مدخلات ومخرجات الحرارة لسطح الأرض ، والذي يسمى توازن الحرارة ، على النحو التالي:

هنا B هو توازن الإشعاع ، M هو التدفق الحراري بين سطح الأرض والغلاف الجوي ، V هو استهلاك الحرارة للتبخر (أو إطلاق الحرارة أثناء التكثيف) ، T هو التبادل الحراري بين سطح التربة والطبقات العميقة.

الشكل 16 - تأثير الإشعاع الشمسي على سطح الأرض

في المتوسط ​​، على مدار العام ، تعطي التربة عمليًا قدرًا كبيرًا من الحرارة إلى الهواء كما تتلقاها ، وبالتالي ، في الاستنتاجات السنوية ، يكون معدل دوران الحرارة في التربة صفرًا. يتم توزيع استهلاك الحرارة للتبخر على سطح الكرة الأرضية بشكل غير متساوٍ للغاية. تعتمد على المحيطات على كمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح المحيط ، وكذلك على طبيعة التيارات المحيطية. تزيد التيارات الدافئة من استهلاك الحرارة للتبخر ، بينما تقللها التيارات الباردة. في القارات ، يتم تحديد تكلفة الحرارة للتبخر ليس فقط بكمية الإشعاع الشمسي ، ولكن أيضًا من خلال احتياطيات الرطوبة الموجودة في التربة. مع نقص الرطوبة ، مما يؤدي إلى تقليل التبخر ، يتم تقليل تكاليف الحرارة للتبخر. لذلك ، في الصحاري وشبه الصحاري ، يتم تقليلها بشكل كبير.

عمليا المصدر الوحيد للطاقة لجميع العمليات الفيزيائية التي تتطور في الغلاف الجوي هو الإشعاع الشمسي. السمة الرئيسية لنظام إشعاع الغلاف الجوي هي ما يسمى. تأثير الدفيئة: يمتص الغلاف الجوي إشعاعًا شمسيًا قصير الموجة بشكل ضعيف (يصل معظمه إلى سطح الأرض) ، ولكنه يؤخر الإشعاع الحراري طويل الموجة (الأشعة تحت الحمراء بالكامل) لسطح الأرض ، مما يقلل بشكل كبير من انتقال حرارة الأرض إلى الفضاء الخارجي وتزيد درجة حرارتها.

يتم امتصاص الإشعاع الشمسي الذي يدخل الغلاف الجوي جزئيًا في الغلاف الجوي عن طريق بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والأوزون والهباء الجوي وينتشر بواسطة جزيئات الهباء الجوي وتقلبات كثافة الغلاف الجوي. بسبب تشتت الطاقة المشعة للشمس في الغلاف الجوي ، لا يُلاحظ فقط الإشعاع الشمسي المباشر ، ولكن أيضًا الإشعاع المتناثر ، ويشكلان معًا إجمالي الإشعاع. عند الوصول إلى سطح الأرض ، ينعكس الإشعاع الكلي منه جزئيًا. يتم تحديد كمية الإشعاع المنعكس من خلال انعكاس السطح السفلي ، ما يسمى. البياض. بسبب الإشعاع الممتص ، يسخن سطح الأرض ويصبح مصدرًا للإشعاع طويل الموجة الموجه نحو الغلاف الجوي. بدوره ، يُصدر الغلاف الجوي أيضًا إشعاعًا طويل الموجة موجهًا نحو سطح الأرض (ما يسمى بالإشعاع المضاد للغلاف الجوي) والفضاء الخارجي (ما يسمى بالإشعاع الخارج). يتم تحديد التبادل الحراري العقلاني بين سطح الأرض والغلاف الجوي من خلال الإشعاع الفعال - الفرق بين إشعاع سطح الأرض والإشعاع المضاد للغلاف الجوي الذي يمتصه. يسمى الفرق بين إشعاع الموجة القصيرة الذي يمتصه سطح الأرض والإشعاع الفعال بميزان الإشعاع.

تشكل تحولات طاقة الإشعاع الشمسي بعد امتصاصه على سطح الأرض وفي الغلاف الجوي التوازن الحراري للأرض. المصدر الرئيسي للحرارة في الغلاف الجوي هو سطح الأرض الذي يمتص الجزء الأكبر من الإشعاع الشمسي. نظرًا لأن امتصاص الإشعاع الشمسي في الغلاف الجوي أقل من فقد الحرارة من الغلاف الجوي إلى الفضاء العالمي بواسطة إشعاع الموجة الطويلة ، يتم تعويض استهلاك الحرارة الإشعاعية بتدفق الحرارة إلى الغلاف الجوي من سطح الأرض في شكل انتقال الحرارة المضطرب ووصول الحرارة نتيجة تكثف بخار الماء في الغلاف الجوي. نظرًا لأن المبلغ الإجمالي للتكثيف في الغلاف الجوي بأكمله يساوي كمية هطول الأمطار ، وكذلك مقدار التبخر من سطح الأرض ، فإن تدفق حرارة التكثيف في الغلاف الجوي يساوي عدديًا الحرارة التي يتم إنفاقها على التبخر على سطح الأرض. سطح - المظهر الخارجي.