Радиационный и тепловой баланс

Суммарная радиация и атмосферное излучение составляют приходную часть радиационного баланса, а отраженная радиация и земное излучение – расходную часть.

Отражательная способность земной поверхности определяется величиной альбедо. Альбедо, зависящее от характера подстилающей поверхности, существенно изменяется по сезонам года. В теплую часть года земная поверхность, покрытая травянистой растительностью, отражает около 20 % поступающей суммарной радиации, в ноябре – 30-40 %, а в январе-феврале, когда имеет место устойчивый снежный покров, - до 60-70 %. Значительное увеличение альбедо в зимнюю пору года приводит к сокращению доли поглощенной подстилающей поверхностью радиации.

Количество поглощенной радиации обусловливает эффективное излучение, т. е. разницу между длинноволновым тепловым излучением подстилающей поверхности и встречным атмосферным излучением. Максимум эффективного излучения наблюдается в мае-июле и составляет более 30 % поглощенной радиации. Но в то же время своих максимальных значений достигает и приходная часть радиационного баланса - суммарная радиация. Минимум эффективного излучения фиксируется в декабре, когда суммарной радиации поступает минимальное количество.

В целом за год 40-45 % поглощенной радиации теряется в виде эффективного излучения, что составляет в северных районах страны 1 100 МДж/м², а в южных – 1 300 МДж/м².

Днем эффективное излучение выше, чем ночью, но днем больше и приход тепла. В безоблачные ночные часы за счет эффективного излучения может наблюдаться радиационное охлаждение (выхолаживание) земной поверхности, которое весной и осенью приводит к заморозкам.

Таким образом, соотношение между суммарной радиацией, альбедо и эффективным излучением определяет радиационный баланс земной поверхности: положительный или отрицательный.

В среднем годовом выводе радиационный баланс на территории Беларуси положительный и увеличивается с северо-востока на юго-запад с 1 500 МДж/м² до 1 800 МДж/м². Четыре месяца в году (ноябрь-февраль) в северной и центральной частях Беларуси и три месяца (ноябрь-январь) в южной части страны радиационный баланс отрицательный. В марте и апреле радиационный баланс резко увеличивается в результате быстрого роста суммарной радиации и снижения альбедо из-за таяния снежного покрова. Затем рост месячных сумм существенно замедляется. Самое большое среднее суммарное значение радиационного баланса приходится на июнь. В Минске, например, эта величина составляет около 329 МДж/м^2.

К осени радиационный баланс уменьшается и в ноябре становится отрицательным. Переход к положительным среднесуточным суммам радиационного баланса происходит в феврале.

Днем радиационный баланс положительный (за исключением зимних месяцев); в полдень он повсеместно достигает максимума, а ночью в течение всего года – отрицательный.

Положительный радиационный баланс на территории Беларуси бывает 9 месяцев. Радиационный баланс расходуется главным образом на 1) испарение и 2) турбулентный теплообмен между подстилающей поверхностью и атмосферой. В среднем 84 % радиационного баланса тратится на испарение и 16 % - на теплообмен (6, 7, 21, 22, 23, 36, 37, 49, 105, 108, 109).