HEAT BALANCE NG LUPA
ang balanse ng Earth, ang ratio ng kita at pagkonsumo ng enerhiya (radiant at thermal) sa ibabaw ng earth, sa atmospera at sa Earth-atmosphere system. Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa karamihan ng pisikal, kemikal, at biyolohikal na proseso sa atmospera, hydrosphere, at itaas na mga layer ng lithosphere ay solar radiation, samakatuwid, ang distribusyon at ratio ng mga bahagi ng T. b. kilalanin ang mga pagbabago nito sa mga shell na ito.
T. b. ay mga pribadong pormulasyon ng batas ng konserbasyon ng enerhiya at pinagsama-sama para sa isang seksyon ng ibabaw ng Earth (T. b. ng ibabaw ng lupa); para sa isang patayong haligi na dumadaan sa atmospera (T. b. atmospera); para sa parehong column na dumadaan sa atmospera at sa itaas na mga layer ng lithosphere o hydrosphere (T. b. ang Earth-atmosphere system).
Equation T. b. ibabaw ng lupa: R + P + F0 + LE 0 ay ang algebraic na kabuuan ng mga daloy ng enerhiya sa pagitan ng isang elemento ng ibabaw ng mundo at ng nakapalibot na espasyo. Kasama sa mga stream na ito ang balanse ng radiation (o natitirang radiation) R - ang pagkakaiba sa pagitan ng absorbed short-wave solar radiation at ng long-wave effective radiation mula sa ibabaw ng mundo. Ang positibo o negatibong halaga ng balanse ng radiation ay binabayaran ng ilang mga heat flux. Dahil ang temperatura ng ibabaw ng lupa ay karaniwang hindi katumbas ng temperatura ng hangin, lumilitaw ang isang heat flux P sa pagitan ng pinagbabatayan na ibabaw at ng atmospera. Ang isang katulad na heat flux na F 0 ay naobserbahan sa pagitan ng ibabaw ng lupa at mas malalim na mga layer ng lithosphere o hydrosphere. Sa kasong ito, ang init na pagkilos ng bagay sa lupa ay natutukoy ng molekular na thermal conductivity, habang sa mga katawan ng tubig, ang paglipat ng init, bilang panuntunan, ay higit pa o hindi gaanong magulong. Ang heat flux F 0 sa pagitan ng ibabaw ng reservoir at ng mas malalim na mga layer nito ay ayon sa numero na katumbas ng pagbabago sa nilalaman ng init ng reservoir sa isang naibigay na agwat ng oras at ang paglipat ng init ng mga alon sa reservoir. Mahalagang halaga sa T. b. ang ibabaw ng ibabaw ng lupa ay kadalasang may pagkonsumo ng init para sa pagsingaw LE, na tinukoy bilang ang produkto ng masa ng evaporated na tubig E at ang init ng evaporation L. Ang halaga ng LE ay depende sa moistening ng ibabaw ng lupa, ang temperatura nito , halumigmig ng hangin at ang tindi ng magulong paglipat ng init sa ibabaw na layer ng hangin, na tumutukoy sa bilis ng paglipat ng singaw ng tubig mula sa ibabaw ng lupa patungo sa atmospera.
Equation T. b. ang kapaligiran ay may anyo: Ra + Lr + P + Fa D W.
T. b. ang kapaligiran ay binubuo ng balanse ng radiation nito R a ; init input o output Lr sa panahon ng phase transformations ng tubig sa atmospera (r ay ang kabuuan ng precipitation); ang pagdating o pagkonsumo ng init P, dahil sa magulong pagpapalitan ng init ng atmospera sa ibabaw ng lupa; ang pagdating o pagkawala ng init F a sanhi ng pagpapalitan ng init sa pamamagitan ng mga patayong dingding ng column, na nauugnay sa mga ayos na paggalaw ng atmospera at macroturbulence. Bilang karagdagan, sa equation na T. b. ang kapaligiran ay may kasamang terminong DW, katumbas ng pagbabago sa nilalaman ng init sa loob ng column.
Equation T. b. sistema Earth - ang kapaligiran ay tumutugma sa algebraic na kabuuan ng mga tuntunin ng mga equation na T. b. ibabaw at atmospera ng daigdig. Mga bahagi ng T. b. Ang ibabaw at atmospera ng daigdig para sa iba't ibang rehiyon ng globo ay natutukoy sa pamamagitan ng meteorological observation (sa actinometric stations, sa mga espesyal na istasyon sa kalangitan, at sa meteorological satellites ng Earth) o sa pamamagitan ng climatological calculations.
Ang average na latitudinal na halaga ng mga bahagi ng T. b. ibabaw ng daigdig para sa mga karagatan, lupain at Lupa, at T. b. Ang mga atmospheres ay ibinibigay sa mga talahanayan 1, 2, kung saan ang mga halaga ng mga miyembro ng T. b. ay itinuturing na positibo kung tumutugma ang mga ito sa pagdating ng init. Dahil ang mga talahanayang ito ay tumutukoy sa mga karaniwang taunang kondisyon, hindi kasama sa mga ito ang mga terminong nagpapakilala sa mga pagbabago sa nilalaman ng init ng atmospera at sa itaas na mga layer ng lithosphere, dahil para sa mga kundisyong ito ay malapit sila sa zero.
Para sa Earth bilang isang planeta, kasama ang atmospera, ang scheme ng T. b. ipinapakita sa fig. Ang solar radiation flux na katumbas ng average na humigit-kumulang 250 kcal/cm 2 bawat taon sa bawat unit na ibabaw ng panlabas na hangganan ng atmospera, kung saan humigit-kumulang 167 kcal/cm 2 ang sinisipsip ng Earth kada taon (arrow Q s sa Fig. ). Ang ibabaw ng lupa ay umabot sa short-wave radiation, katumbas ng 126 kcal / cm 2 bawat taon; 18 kcal/cm 2 bawat taon ng halagang ito ay masasalamin, at 108 kcal/cm 2 bawat taon ay hinihigop ng ibabaw ng lupa (arrow Q). Ang atmospera ay sumisipsip ng 59 kcal / cm 2 bawat taon ng short-wave radiation, iyon ay, mas mababa kaysa sa ibabaw ng lupa. Ang epektibong long-wave radiation ng ibabaw ng Earth ay 36 kcal/cm 2 bawat taon (arrow I), kaya ang balanse ng radiation ng surface ng earth ay 72 kcal/cm 2 bawat taon. Ang long-wave radiation ng Earth sa kalawakan ng mundo ay katumbas ng 167 kcal/cm 2 bawat taon (arrow Is). Kaya, ang ibabaw ng Earth ay tumatanggap ng humigit-kumulang 72 kcal / cm 2 bawat taon ng nagliliwanag na enerhiya, na bahagyang ginugol sa pagsingaw ng tubig (circle LE) at bahagyang bumalik sa atmospera sa pamamagitan ng magulong paglipat ng init (arrow P).
Tab. isa. - Balanse ng init ng ibabaw ng lupa, kcal / cm 2 taon
Latitude, degrees
Average ng Earth
70-60 hilagang latitude
0-10 timog latitude
Earth sa kabuuan
Data sa mga bahagi ng T. b. ay ginagamit sa pagbuo ng maraming problema ng climatology, land hydrology, at oceanology; ang mga ito ay ginagamit upang patunayan ang mga numerical na modelo ng teorya ng klima at upang empirikal na subukan ang mga resulta ng paglalapat ng mga modelong ito. Mga materyales tungkol sa T. b. gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-aaral ng pagbabago ng klima, ginagamit din sila sa mga kalkulasyon ng pagsingaw mula sa ibabaw ng mga basin ng ilog, lawa, dagat at karagatan, sa mga pag-aaral ng rehimen ng enerhiya ng mga alon ng dagat, para sa pag-aaral ng mga takip ng niyebe at yelo. , sa pisyolohiya ng halaman para sa pag-aaral ng transpiration at photosynthesis, sa mga hayop sa pisyolohiya upang pag-aralan ang thermal regime ng mga buhay na organismo. Datos tungkol sa T. b. ginamit din upang pag-aralan ang geographic zoning sa mga gawa ng geographer ng Sobyet na si A. A. Grigoriev.
Tab. 2. - Balanse ng init ng atmospera, kcal/cm2 taon
Latitude, degrees
70-60 hilagang latitude
0-10 timog latitude
Earth sa kabuuan
Lit.: Atlas ng balanse ng init ng globo, ed. M. I. Budyko. Moscow, 1963. Budyko M.I., Klima at buhay, L., 1971; Grigoriev A. A., Mga pattern ng istraktura at pag-unlad ng heograpikal na kapaligiran, M., 1966.
M. I. Budyko.
Great Soviet Encyclopedia, TSB. 2012
Tingnan din ang mga interpretasyon, kasingkahulugan, kahulugan ng salita at kung ano ang EARTH HEAT BALANCE sa Russian sa mga diksyunaryo, encyclopedia at reference na aklat:
- LUPA
AGRIKULTURAL NA LAYUNIN - lupaing ibinigay para sa mga pangangailangan ng agrikultura o inilaan para sa mga ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
LAYUNIN NG RECREATIONAL - mga lupaing inilaan alinsunod sa itinatag na pamamaraan, nilayon at ginagamit para sa organisadong pangmasang libangan at turismo ng populasyon. Sa kanila … - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
LAYUNIN NG KAPALIGIRAN - mga lupain ng mga reserba (maliban sa pangangaso); ipinagbabawal at mga lugar ng pangingitlog; mga lupain na inookupahan ng mga kagubatan na nagsasagawa ng mga tungkuling proteksiyon; iba pa… - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
NATURAL RESERVE FUND - mga lupain ng nature reserves, natural na monumento, natural (pambansa) at dendrological, botanical garden. Ang komposisyon ng Z.p.-z.f. kasama ang lupang may... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
PINSALA - tingnan ang PINSALA SA LUPA ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
HEALTH PURPOSE - land plots na may natural healing factors (mineral springs, deposits of therapeutic mud, climatic at iba pang kondisyon), paborable ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
PANGKALAHATANG GAMIT - sa mga lungsod, bayan at pamayanan sa kanayunan - mga lupaing ginagamit bilang paraan ng komunikasyon (mga parisukat, kalye, eskinita, ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
PRESYO NG LUPA - tingnan ang PRESYO sa REGULATION NG LUPA… - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
MGA PANYUNAN - tingnan ang LUPA NG URBAN ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
MUNISIPALISASYON - tingnan ang MUNISIPALISASYON NG LUPA ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
FOREST FUND - mga lupaing sakop ng kagubatan, pati na rin. hindi sakop ng kagubatan, ngunit ibinigay para sa mga pangangailangan ng kagubatan at kagubatan ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
KASAYSAYAN AT KULTURAL NA LAYUNIN - mga lupain kung saan (at kung saan) matatagpuan ang mga makasaysayang at kultural na monumento, mga lugar ng interes, kabilang ang mga idineklara ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
RESERVE - lahat ng lupaing hindi ibinigay para sa pagmamay-ari, pagmamay-ari, paggamit at pag-upa. kasama ang mga lupain, pagmamay-ari, pag-aari... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
RAILWAY TRANSPORT - mga pederal na lupain na ibinigay ng walang bayad para sa permanenteng (walang limitasyong) paggamit sa mga negosyo at institusyon ng railway transport para sa pagpapatupad ng itinalagang ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
PARA SA MGA PANGANGAILANGAN NG PAGTATANGGOL - mga lupaing ibinigay para sa paglalagay at permanenteng aktibidad ng mga yunit ng militar, institusyon, institusyong pang-edukasyon ng militar, negosyo at organisasyon ng Armed ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
URBAN - tingnan ang LUPA NG URBAN ... - LUPA sa Dictionary of Economic Terms:
PONDO NG TUBIG - mga lupaing inookupahan ng mga reservoir, glacier, latian, maliban sa mga tundra at forest-tundra zone, haydroliko at iba pang pasilidad sa pamamahala ng tubig; isang… - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
LABOR RESOURCES - isang balanse ng pagkakaroon at paggamit ng mga mapagkukunan ng paggawa, pinagsama-sama na isinasaalang-alang ang kanilang muling pagdadagdag at pagtatapon, trabaho, produktibidad ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
TRADING PASSIVE - tingnan ang PASSIVE TRADING BALANCE… - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
TRADING ACTIVE - tingnan ang ACTIVE TRADING ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
TRADING - tingnan ang TRADING BALANCE; BANYAGANG KALAKALAN … - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
KASALUKUYANG OPERASYON - isang balanseng nagpapakita ng mga netong pag-export ng estado, katumbas ng dami ng mga pag-export ng mga kalakal at serbisyo na binawasan ang mga pag-import, kasama ang pagdaragdag ng netong ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
PINAGKASAMBAY - tingnan ang PINAG-PASAMBAY NA BALANSE ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
BALANCE - tingnan ang BALANCE BALANCE ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
TINTANTI - tingnan ang TINANTIYA ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
PAGHIHIWALAY - tingnan ang PAGHIHIWALAY NA BALANSE ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
ORAS NG PAGTATRABAHO - isang balanse na nagpapakilala sa mga mapagkukunan ng oras ng pagtatrabaho ng mga empleyado ng negosyo at ang kanilang paggamit para sa iba't ibang uri ng trabaho. Itinanghal bilang… - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
KASALUKUYANG PAGBAYAD tingnan ang KASALUKUYANG BALANSE ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
MGA BAYAD PARA SA KASALUKUYANG OPERASYON - tingnan ang BALANSE NG MGA PAGBAYAD PARA SA KASALUKUYANG OPERASYON ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
PAYMENT PASSIVE. tingnan ang PASSIVE BALANCE OF PAYMENTS... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
MGA BAYAD SA BANYAGANG KALAKASAN - tingnan ang BALANSE NG MGA BAYAD SA BANYAGANG KALAKALAN ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
AKTIBONG PAGBAYAD - tingnan ang AKTIBONG BALANSE NG MGA BAYAD ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
BAYAD - tingnan ang BAYAD ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
MGA BAYAD PARA SA PAG-CLARING SETTLEMENTS - ang balanse ng mga non-cash settlement para sa mga obligasyon sa pagbabayad o mutual claims ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
PASSIVE TRADING (BAYAD) - tingnan ang PASSIVE TRADING (PAGBAYAD) ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
FIXED ASSETS - isang balanse kung saan inihahambing ang mga cash fixed asset, na isinasaalang-alang ang kanilang pamumura at pagtatapon, at mga bagong ipinakilala na pondo ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
INTER-BRANCH - tingnan ang INTER-BRANCH ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
MATERYAL - tingnan ang MATERYAL ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
LIQUIDATION - tingnan ang LIQUIDATION ... - BALANSE sa Dictionary of Economic Terms:
KITA AT MGA GASTOS - isang balanse sa pananalapi, sa mga seksyon kung saan ang mga mapagkukunan at halaga ng kita at gastos ay ipinahiwatig para sa isang tiyak na panahon ... - BALANSE sa Great Soviet Encyclopedia, TSB:
(French balanse, literal - kaliskis, mula sa Latin bilanx - pagkakaroon ng dalawang timbang bowls), 1) balanse, pagbabalanse. 2) Isang sistema ng mga tagapagpahiwatig na ... - LUPA
Ang mga lumang rehiyon ng Russia ay nabuo malapit sa mga lumang lungsod. Z., madalas para sa isang napakalaking distansya mula sa lungsod, ay pag-aari ng mga naninirahan dito at palaging ... - BALANSE sa Encyclopedic Dictionary ng Brockhaus at Euphron:
Balanse sa accounting. Sa accounting ni B., ang isang equilibrium ay itinatag sa pagitan ng debit at credit, at ang account ni B. ay nakikilalang papasok, kung ang mga komersyal na libro ay binuksan, at ... - BALANSE sa Encyclopedic Dictionary:
Ako ay, pl. hindi, m. 1. Ang ratio ng magkaugnay na mga tagapagpahiwatig ng ilang aktibidad, proseso. B. produksyon at pagkonsumo. at ang balanse ng kalakalan...
Isaalang-alang muna natin ang mga thermal na kondisyon ng ibabaw ng lupa at ang pinakamataas na layer ng lupa at anyong tubig. Ito ay kinakailangan dahil ang mas mababang mga layer ng atmospera ay pinainit at pinapalamig higit sa lahat sa pamamagitan ng radiative at non-radiative heat exchange sa itaas na mga layer ng lupa at tubig. Samakatuwid, ang mga pagbabago sa temperatura sa mas mababang mga layer ng atmospera ay pangunahing tinutukoy ng mga pagbabago sa temperatura ng ibabaw ng mundo at sinusunod ang mga pagbabagong ito.
Ang ibabaw ng lupa, ibig sabihin, ang ibabaw ng lupa o tubig (pati na rin ang mga halaman, niyebe, takip ng yelo), ay patuloy na tumatanggap at nawawalan ng init sa iba't ibang paraan. Sa pamamagitan ng ibabaw ng lupa, ang init ay inililipat paitaas - sa atmospera at pababa - sa lupa o tubig.
Una, ang kabuuang radiation at ang counter radiation ng atmospera ay pumapasok sa ibabaw ng daigdig. Ang mga ito ay hinihigop sa isang mas malaki o mas maliit na lawak ng ibabaw, ibig sabihin, sila ay napupunta sa init sa itaas na mga layer ng lupa at tubig. Kasabay nito, ang ibabaw ng lupa mismo ay nagliliwanag at nawawalan ng init sa proseso.
Pangalawa, ang init ay dumarating sa ibabaw ng lupa mula sa itaas, mula sa atmospera, sa pamamagitan ng pagpapadaloy. Sa parehong paraan, ang init ay tumatakas mula sa ibabaw ng lupa patungo sa atmospera. Sa pamamagitan ng pagpapadaloy, ang init ay umaalis din sa ibabaw ng lupa pababa sa lupa at tubig, o dumarating sa ibabaw ng lupa mula sa lalim ng lupa at tubig.
Pangatlo, ang ibabaw ng lupa ay tumatanggap ng init kapag ang singaw ng tubig ay namumuo dito mula sa hangin o, sa kabaligtaran, nawawalan ng init kapag ang tubig ay sumingaw mula rito. Sa unang kaso, ang latent heat ay inilabas, sa pangalawang kaso, ang init ay pumasa sa isang latent na estado.
Sa anumang yugto ng panahon, ang parehong dami ng init na tumataas at bumaba mula sa ibabaw ng lupa gaya ng natatanggap nito mula sa itaas at sa ibaba sa panahong ito. Kung hindi man, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay hindi matutupad: kakailanganing ipagpalagay na ang enerhiya ay bumangon o nawawala sa ibabaw ng lupa. Gayunpaman, posible na, halimbawa, mas maraming init ang maaaring tumaas kaysa sa nagmula sa itaas; sa kasong ito, ang labis na paglipat ng init ay dapat na sakop ng pagdating ng init sa ibabaw mula sa kailaliman ng lupa o tubig.
Kaya, ang algebraic na kabuuan ng lahat ng kita at gastos ng init sa ibabaw ng lupa ay dapat na katumbas ng zero. Ito ay ipinahayag ng equation ng balanse ng init ng ibabaw ng lupa.
Upang isulat ang equation na ito, una, pinagsama natin ang absorbed radiation at ang epektibong radiation sa isang balanse ng radiation.
Ipapahiwatig natin ang pagdating ng init mula sa hangin o ang pagbabalik nito sa hangin sa pamamagitan ng thermal conductivity bilang P. Ang parehong kita o pagkonsumo sa pamamagitan ng pagpapalitan ng init na may mas malalim na layer ng lupa o tubig ay tatawaging A. Ang pagkawala ng init sa panahon ng evaporation o nito Ang pagdating sa panahon ng condensation sa ibabaw ng lupa ay ilalarawan ng LE, kung saan ang L ay ang tiyak na init ng pagsingaw at ang E ay ang masa ng evaporated o condensed na tubig.
Masasabi rin na ang kahulugan ng equation ay ang balanse ng radiative sa ibabaw ng daigdig ay balanse sa pamamagitan ng non-radiative heat transfer (Larawan 5.1).
Ang equation (1) ay may bisa para sa anumang yugto ng panahon, kabilang ang maraming taon.
Ang katotohanan na ang balanse ng init ng ibabaw ng lupa ay zero ay hindi nangangahulugan na ang temperatura sa ibabaw ay hindi nagbabago. Kapag ang paglipat ng init ay nakadirekta pababa, ang init na dumarating sa ibabaw mula sa itaas at iniiwan ito nang malalim dito ay nananatili sa isang malaking lawak sa pinakamataas na layer ng lupa o tubig (sa tinatawag na aktibong layer). Ang temperatura ng layer na ito, at samakatuwid ang temperatura ng ibabaw ng lupa, ay tumataas din. Sa kabaligtaran, sa panahon ng paglilipat ng init sa ibabaw ng lupa mula sa ibaba pataas, sa atmospera, ang init ay pangunahing tumakas mula sa aktibong layer, bilang isang resulta kung saan bumababa ang temperatura sa ibabaw.
Sa araw-araw at sa bawat taon, ang average na temperatura ng aktibong layer at ang ibabaw ng lupa sa anumang lugar ay hindi gaanong nag-iiba. Nangangahulugan ito na sa araw, halos kasing dami ng init na pumapasok sa kailaliman ng lupa o tubig sa araw kaysa sa pag-alis nito sa gabi. Ngunit gayon pa man, sa mga araw ng tag-araw, ang init ay bumaba nang kaunti kaysa sa nanggagaling sa ibaba. Samakatuwid, ang mga layer ng lupa at tubig, at samakatuwid ang kanilang ibabaw, ay pinainit araw-araw. Sa taglamig, nangyayari ang kabaligtaran na proseso. Ang mga pana-panahong pagbabagong ito sa input ng init - ang pagkonsumo ng init sa lupa at tubig ay halos balanse sa paglipas ng taon, at ang average na taunang temperatura ng ibabaw ng lupa at ang aktibong layer ay nag-iiba-iba sa bawat taon.
Balanse ng init ng Earth- ang ratio ng kita at pagkonsumo ng enerhiya (radiant at thermal) sa ibabaw ng earth, sa atmospera at sa Earth-atmosphere system. Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa karamihan ng mga pisikal, kemikal at biological na proseso sa atmospera, hydrosphere at sa itaas na mga layer ng lithosphere ay solar radiation, kaya ang pamamahagi at ratio ng mga bahagi ng balanse ng init ay nagpapakilala sa mga pagbabago nito sa mga shell na ito.
Ang balanse ng init ay isang partikular na pagbabalangkas ng batas ng konserbasyon ng enerhiya at pinagsama-sama para sa isang seksyon ng ibabaw ng Earth (ang balanse ng init ng ibabaw ng lupa); para sa isang patayong haligi na dumadaan sa atmospera (balanse ng init ng atmospera); para sa parehong column na dumadaan sa atmospera at sa itaas na mga layer ng lithosphere o hydrosphere (thermal balance ng Earth-atmosphere system).
Ang equation para sa balanse ng init ng ibabaw ng lupa:
R + P + F0 + LE = 0. (15)
kumakatawan sa algebraic na kabuuan ng mga daloy ng enerhiya sa pagitan ng isang elemento ng ibabaw ng mundo at ng nakapalibot na espasyo. Sa formula na ito:
R - balanse ng radiation, ang pagkakaiba sa pagitan ng absorbed short-wave solar radiation at long-wave effective radiation mula sa ibabaw ng mundo.
Ang P ay ang heat flux na nangyayari sa pagitan ng pinagbabatayan na ibabaw at ng atmospera;
F0 - ang daloy ng init ay sinusunod sa pagitan ng ibabaw ng lupa at ng mas malalim na mga layer ng lithosphere o hydrosphere;
LE - pagkonsumo ng init para sa pagsingaw, na tinukoy bilang ang produkto ng masa ng evaporated na tubig E at ang init ng pagsingaw L balanse ng init
Kasama sa mga stream na ito ang Radiation balance (o natitirang radiation) R - ang pagkakaiba sa pagitan ng absorbed short-wave solar radiation at ng long-wave effective radiation mula sa ibabaw ng mundo. Ang positibo o negatibong halaga ng balanse ng radiation ay binabayaran ng ilang mga heat flux. Dahil ang temperatura ng ibabaw ng daigdig ay karaniwang hindi katumbas ng temperatura ng hangin, lumilitaw ang isang heat flux P sa pagitan ng pinagbabatayan na ibabaw at ng atmospera. Ang isang katulad na heat flux na F0 ay nakikita sa pagitan ng ibabaw ng lupa at ng mas malalim na mga layer ng lithosphere o hydrosphere. Sa kasong ito, ang init na pagkilos ng bagay sa lupa ay tinutukoy ng molekular na thermal conductivity, habang sa mga katawan ng tubig, ang paglipat ng init, bilang panuntunan, ay may isang magulong karakter sa isang mas malaki o mas maliit na lawak. Ang heat flux F0 sa pagitan ng ibabaw ng reservoir at ng mas malalim na mga layer nito ay ayon sa bilang na katumbas ng pagbabago sa nilalaman ng init ng reservoir sa isang naibigay na agwat ng oras at ang paglipat ng init ng mga alon sa reservoir. Sa balanse ng init ng ibabaw ng lupa, ang pagkonsumo ng init para sa pagsingaw LE ay karaniwang may malaking kahalagahan, na tinukoy bilang ang produkto ng masa ng evaporated na tubig E at ang init ng pagsingaw L. Ang halaga ng LE ay depende sa moistening ng ibabaw ng lupa, ang temperatura nito, halumigmig ng hangin at ang tindi ng magulong paglipat ng init sa ibabaw na layer ng hangin, na tumutukoy sa bilis ng paglipat ng singaw ng tubig mula sa ibabaw ng lupa patungo sa atmospera.
Ang equation ng balanse ng init ng kapaligiran ay may anyo:
Ra + Lr + P + Fa = ΔW, (16)
kung saan ang ΔW ay ang pagbabago sa nilalaman ng init sa loob ng patayong pader ng atmospheric column.
Ang balanse ng init ng atmospera ay binubuo ng balanse ng radiation na Ra; init input o output Lr sa panahon ng phase transformations ng tubig sa atmospera (r ay ang kabuuan ng precipitation); ang pagdating o pagkonsumo ng init P, dahil sa magulong pagpapalitan ng init ng atmospera sa ibabaw ng lupa; pagtaas o pagkawala ng init na Fa dulot ng pagpapalitan ng init sa pamamagitan ng mga patayong dingding ng column, na nauugnay sa ayos na paggalaw ng atmospera at macroturbulence. Bilang karagdagan, ang equation para sa balanse ng init ng atmospera ay kinabibilangan ng terminong ΔW, na katumbas ng pagbabago sa nilalaman ng init sa loob ng column.
Ang equation ng heat balance para sa Earth-atmosphere system ay tumutugma sa algebraic na kabuuan ng mga termino ng mga equation para sa heat balance ng ibabaw at atmospera ng earth. Ang mga bahagi ng balanse ng init ng ibabaw ng lupa at atmospera para sa iba't ibang mga rehiyon ng mundo ay tinutukoy ng mga obserbasyon ng meteorolohiko (sa mga istasyon ng actinometric, sa mga espesyal na istasyon ng balanse ng init, sa mga meteorolohiko satellite ng Earth) o sa pamamagitan ng mga kalkulasyon ng klimatiko.
Ang average na latitudinal na halaga ng mga bahagi ng balanse ng init ng ibabaw ng lupa para sa mga karagatan, lupa at Earth at ang balanse ng init ng atmospera ay ibinibigay sa mga talahanayan, kung saan ang mga halaga ng mga tuntunin ng balanse ng init ay isinasaalang-alang positibo kung tumutugma sila sa pagdating ng init. Dahil ang mga talahanayang ito ay tumutukoy sa mga karaniwang taunang kondisyon, hindi kasama sa mga ito ang mga terminong nagpapakilala sa mga pagbabago sa nilalaman ng init ng atmospera at sa itaas na mga layer ng lithosphere, dahil para sa mga kundisyong ito ay malapit sila sa zero.
Para sa Earth bilang isang planeta, kasama ang atmospera, ang diagram ng balanse ng init ay ipinapakita sa Fig. Ang solar radiation flux na katumbas ng average na halos 250 kcal / cm 2 bawat taon sa bawat yunit ng ibabaw ng panlabas na hangganan ng kapaligiran, kung saan ang tungkol sa 1/3 ay makikita sa espasyo ng mundo, at 167 kcal / cm 2 bawat taon ay hinihigop ng Earth
Pagpapalitan ng init kusang hindi maibabalik na proseso ng paglipat ng init sa espasyo, dahil sa isang hindi pare-parehong larangan ng temperatura. Sa pangkalahatang kaso, ang paglipat ng init ay maaari ding sanhi ng inhomogeneity ng mga patlang ng iba pang mga pisikal na dami, halimbawa, ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon (diffusion thermal effect). Mayroong tatlong uri ng paglipat ng init: thermal conductivity, convection at radiant heat transfer (sa pagsasagawa, ang paglipat ng init ay karaniwang isinasagawa ng lahat ng 3 uri nang sabay-sabay). Tinutukoy o sinasamahan ng heat transfer ang maraming proseso sa kalikasan (halimbawa, ang ebolusyon ng mga bituin at planeta, mga prosesong meteorolohiko sa ibabaw ng Earth, atbp.). sa teknolohiya at pang-araw-araw na buhay. Sa maraming mga kaso, halimbawa, kapag pinag-aaralan ang mga proseso ng pagpapatayo, evaporative cooling, diffusion, heat transfer ay isinasaalang-alang kasama ng mass transfer. Ang paglipat ng init sa pagitan ng dalawang coolant sa pamamagitan ng isang solidong pader na naghihiwalay sa kanila o sa pamamagitan ng interface sa pagitan ng mga ito ay tinatawag na heat transfer.
Thermal conductivity isa sa mga uri ng paglipat ng init (enerhiya ng thermal motion ng mga microparticle) mula sa mas maiinit na bahagi ng katawan patungo sa mas kaunting init, na humahantong sa pagkakapantay-pantay ng temperatura. Sa thermal conductivity, ang paglipat ng enerhiya sa katawan ay isinasagawa bilang isang resulta ng direktang paglipat ng enerhiya mula sa mga particle (mga molekula, atoms, electron) na may mas maraming enerhiya sa mga particle na may mas kaunting enerhiya. Kung ang kamag-anak na pagbabago sa temperatura ng thermal conductivity sa layo ng mean free path ng mga particle l ay maliit, kung gayon ang pangunahing batas ng thermal conductivity (Fourier law) ay nasiyahan: ang heat flux density q ay proporsyonal sa temperatura gradient grad T , ibig sabihin. (17)
kung saan ang λ ay ang thermal conductivity, o simpleng thermal conductivity, ay hindi nakasalalay sa grad T [λ ay nakasalalay sa pinagsama-samang estado ng substance (tingnan ang talahanayan), ang atomic at molekular na istraktura, temperatura at presyon, komposisyon nito (sa kaso ng isang halo o solusyon).
Ang minus sign sa kanang bahagi ng equation ay nagpapahiwatig na ang direksyon ng daloy ng init at ang gradient ng temperatura ay magkasalungat.
Ang ratio ng Q value sa cross-sectional area F ay tinatawag na specific heat flux o heat load at tinutukoy ng letrang q.
(18)
Ang mga halaga ng thermal conductivity coefficient λ para sa ilang mga gas, likido at solido sa atmospheric pressure na 760 mm Hg ay pinili mula sa mga talahanayan.
Paglipat ng init. Ang paglipat ng init sa pagitan ng dalawang coolant sa pamamagitan ng solidong pader na naghihiwalay sa kanila o sa pamamagitan ng interface sa pagitan nila. Kasama sa heat transfer ang paglipat ng init mula sa mas mainit na likido patungo sa dingding, thermal conductivity sa dingding, paglipat ng init mula sa dingding patungo sa mas malamig na gumagalaw na daluyan. Ang intensity ng paglipat ng init sa panahon ng paglipat ng init ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang heat transfer coefficient k, ayon sa bilang na katumbas ng dami ng init na inililipat sa pamamagitan ng isang yunit ng ibabaw ng dingding sa bawat yunit ng oras sa isang pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga likido na 1 K; dimensyon k - W/(m2․K) [kcal/m2․°C)]. Ang halaga R, ang kapalit ng koepisyent ng paglipat ng init, ay tinatawag na kabuuang thermal resistance heat transfer. Halimbawa, R ng isang single-layer na pader
,
kung saan ang α1 at α2 ay ang mga koepisyent ng paglipat ng init mula sa mainit na likido patungo sa ibabaw ng dingding at mula sa ibabaw ng dingding patungo sa malamig na likido; δ - kapal ng pader; Ang λ ay ang koepisyent ng thermal conductivity. Sa karamihan ng mga kaso na nakatagpo sa pagsasanay, ang koepisyent ng paglipat ng init ay tinutukoy nang empirically. Sa kasong ito, ang mga resulta na nakuha ay pinoproseso ng mga pamamaraan ng teorya ng pagkakatulad
Nagliliwanag na paglipat ng init - Ang radiative heat transfer ay isinasagawa bilang isang resulta ng mga proseso ng pagbabagong-anyo ng panloob na enerhiya ng bagay sa enerhiya ng radiation, ang paglipat ng enerhiya ng radiation at ang pagsipsip nito sa pamamagitan ng bagay. Ang kurso ng mga proseso ng nagliliwanag na paglipat ng init ay tinutukoy ng magkaparehong pag-aayos sa espasyo ng mga katawan na nagpapalitan ng init, ang mga katangian ng daluyan na naghihiwalay sa mga katawan na ito. Ang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng radiant heat transfer at iba pang mga uri ng heat transfer (thermal conduction, convective heat transfer) ay maaari rin itong mangyari sa kawalan ng materyal na medium na naghihiwalay sa mga ibabaw ng heat transfer, dahil ito ay isinasagawa bilang resulta ng pagpapalaganap ng electromagnetic radiation.
Ang nagliliwanag na insidente ng enerhiya sa proseso ng nagliliwanag na paglipat ng init sa ibabaw ng isang opaque na katawan at nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng insidente ng radiation flux Qfall ay bahagyang hinihigop ng katawan at bahagyang nasasalamin mula sa ibabaw nito (tingnan ang Fig.).
Ang flux ng absorbed radiation Qabs ay tinutukoy ng kaugnayan:
Qabs \u003d Isang Qpad, (20)
kung saan ang A ay ang absorptive capacity ng katawan. Dahil sa ang katunayan na para sa isang opaque na katawan
Qfall \u003d Qab + Qotr, (21)
kung saan ang Qotr ay ang flux ng radiation na makikita mula sa ibabaw ng katawan, ang huling halaga na ito ay katumbas ng:
Qotr \u003d (1 - A) Qpad, (22)
kung saan ang 1 - A \u003d R ay ang reflectivity ng katawan. Kung ang kapasidad ng pagsipsip ng isang katawan ay 1, at samakatuwid ang reflectivity nito ay 0, iyon ay, sinisipsip ng katawan ang lahat ng insidente ng enerhiya dito, kung gayon ito ay tinatawag na ganap na itim na katawan. Anumang katawan na ang temperatura ay naiiba sa absolute zero ay naglalabas ng enerhiya dahil sa pag-init ng katawan. Ang radiation na ito ay tinatawag na sariling radiation ng katawan at nailalarawan sa pamamagitan ng pagkilos ng sarili nitong radiation Qe. Ang self-radiation, na nauugnay sa isang yunit ng ibabaw ng katawan, ay tinatawag na flux density ng sarili nitong radiation, o ang emissivity ng katawan. Ang huli, alinsunod sa batas ng radiation ng Stefan-Boltzmann, ay proporsyonal sa temperatura ng katawan hanggang sa ikaapat na kapangyarihan. Ang ratio ng emissivity ng isang katawan sa emissivity ng isang ganap na itim na katawan sa parehong temperatura ay tinatawag na antas ng kadiliman. Para sa lahat ng katawan, ang antas ng kadiliman ay mas mababa sa 1. Kung para sa ilang katawan ay hindi ito nakasalalay sa haba ng daluyong ng radiation, kung gayon ang gayong katawan ay tinatawag na kulay abo. Ang likas na katangian ng pamamahagi ng enerhiya ng radiation ng isang kulay-abo na katawan sa mga wavelength ay kapareho ng sa isang ganap na itim na katawan, iyon ay, ito ay inilarawan ng batas ng radiation ng Planck. Ang antas ng kadiliman ng isang kulay-abo na katawan ay katumbas ng kapasidad ng pagsipsip nito.
Ang ibabaw ng anumang katawan na pumapasok sa system ay naglalabas ng mga flux ng sinasalamin na radiation na Qotr at ang sarili nitong radiation na Qcob; ang kabuuang dami ng enerhiya na umaalis sa ibabaw ng katawan ay tinatawag na epektibong radiation flux Qeff at tinutukoy ng kaugnayan:
Qeff \u003d Qotr + Qcob. (23)
Ang bahagi ng enerhiya na hinihigop ng katawan ay bumalik sa sistema sa anyo ng sarili nitong radiation, kaya ang resulta ng radiant heat transfer ay maaaring ilarawan bilang pagkakaiba sa pagitan ng mga flux ng sarili nitong at absorbed radiation. Halaga
Qpez \u003d Qcob - Qabs (24)
ay tinatawag na resultang radiation flux at nagpapakita kung gaano karaming enerhiya ang natatanggap o nawawala ng isang katawan sa bawat yunit ng oras bilang resulta ng radiant heat transfer. Ang resultang radiation flux ay maaari ding ipahayag bilang
Qpez \u003d Qeff - Qpad, (25)
iyon ay, bilang ang pagkakaiba sa pagitan ng kabuuang pagkonsumo at ang kabuuang pagdating ng nagliliwanag na enerhiya sa ibabaw ng katawan. Samakatuwid, ibinigay na
Qpad = (Qcob - Qpez) / A, (26)
nakakakuha kami ng expression na malawakang ginagamit sa mga kalkulasyon ng radiant heat transfer:
Ang gawain ng pagkalkula ng nagliliwanag na paglipat ng init ay, bilang isang panuntunan, upang mahanap ang mga nagresultang radiation flux sa lahat ng mga ibabaw na kasama sa isang naibigay na sistema, kung ang mga temperatura at optical na katangian ng lahat ng mga ibabaw na ito ay kilala. Upang malutas ang problemang ito, bilang karagdagan sa huling kaugnayan, kinakailangan upang malaman ang kaugnayan sa pagitan ng flux Qinc sa isang naibigay na ibabaw at ang mga flux na Qeff sa lahat ng mga ibabaw na kasama sa radiant heat exchange system. Upang mahanap ang koneksyon na ito, ang konsepto ng average na angular coefficient ng radiation ay ginagamit, na nagpapakita kung anong proporsyon ng hemispherical (iyon ay, ibinubuga sa lahat ng direksyon sa loob ng hemisphere) radiation ng isang tiyak na ibabaw na kasama sa radiant heat exchange system ay nahuhulog sa ibabaw na ito. Kaya, ang flux Qfall sa anumang mga ibabaw na kasama sa radiative heat exchange system ay tinukoy bilang ang kabuuan ng mga produkto Qeff ng lahat ng mga ibabaw (kabilang ang ibinigay, kung ito ay malukong) at ang kaukulang angular coefficients ng radiation.
Malaki ang papel na ginagampanan ng radiant heat transfer sa mga proseso ng paglipat ng init na nagaganap sa mga temperaturang humigit-kumulang 1000 °C pataas. Ito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan ng teknolohiya: sa metalurhiya, thermal power engineering, nuclear power engineering, rocket technology, kemikal na teknolohiya, drying technology, at solar technology.
Balanse ng init ng sistema ng Earth-atmosphere
1. Ang daigdig sa kabuuan, partikular na ang atmospera at ang ibabaw ng daigdig ay nasa estado ng thermal equilibrium, kung isasaalang-alang natin ang mga kondisyon sa loob ng mahabang panahon (isang taon o, mas mabuti, ilang taon). Ang kanilang karaniwang temperatura ay bahagyang nagbabago sa bawat taon, at mula sa isang pangmatagalang panahon patungo sa isa pa ay nananatiling halos hindi nagbabago. Kasunod nito na ang pag-agos at pagkawala ng init sa loob ng sapat na mahabang panahon ay pantay o halos pantay.
Ang mundo ay tumatanggap ng init sa pamamagitan ng pagsipsip ng solar radiation sa atmospera at lalo na sa ibabaw ng mundo. Nawawala ang init sa pamamagitan ng paglabas ng long-wave radiation mula sa ibabaw at atmospera ng daigdig patungo sa kalawakan ng mundo. Gamit ang thermal equilibrium ng Earth sa kabuuan, ang pag-agos ng solar radiation (sa itaas na hangganan ng atmospera) at ang pagbabalik ng radiation mula sa itaas na hangganan ng atmospera sa kalawakan ng mundo ay dapat na pantay. Sa madaling salita, sa itaas na hangganan ng atmospera dapat mayroong radiative equilibrium, ibig sabihin, isang balanse ng radiation na katumbas ng zero.
Ang atmospera, na kinuha nang hiwalay, ay nakakakuha at nawawalan ng init sa pamamagitan ng pagsipsip ng solar at terrestrial radiation at pagbibigay ng radiation nito pataas at pababa. Bilang karagdagan, ito ay nakikipagpalitan ng init sa ibabaw ng lupa sa paraang di-radiative. Ang init ay inililipat mula sa ibabaw ng lupa patungo sa hangin o vice versa sa pamamagitan ng pagpapadaloy. Sa wakas, ang init ay ginugol sa pagsingaw ng tubig mula sa pinagbabatayan na ibabaw; pagkatapos ito ay inilabas sa atmospera kapag ang singaw ng tubig ay namumuo. Ang lahat ng mga heat flux na ito na nakadirekta papasok at palabas ng atmospera ay dapat balanse sa loob ng mahabang panahon.
kanin. 37. Balanse ng init ng Earth, atmospera at ibabaw ng lupa. 1 - short-wave radiation, II - long-wave radiation, III - non-radiation exchange.
Sa wakas, sa ibabaw ng daigdig, balanse ang pag-agos ng init dahil sa pagsipsip ng solar at atmospheric radiation, ang pagpapakawala ng init sa pamamagitan ng radiation ng mismong ibabaw ng lupa at ang non-radiative heat exchange sa pagitan nito at ng atmospera.
2. Kunin natin ang solar radiation na pumapasok sa atmospera bilang 100 units (Fig. 37). Sa halagang ito, 23 mga yunit ang naaaninag pabalik ng mga ulap at napupunta sa kalawakan ng mundo, 20 mga yunit ay nasisipsip ng hangin at mga ulap at sa gayon ay napupunta sa init ng kapaligiran. Ang isa pang 30 yunit ng radiation ay nawala sa atmospera at 8 mga yunit ng mga ito ay napupunta sa kalawakan ng mundo. 27 mga yunit ng direktang at 22 mga yunit ng nagkakalat na radiation ay umabot sa ibabaw ng mundo. Sa mga ito, 25 + 20 = 45 na mga yunit ang nasisipsip at nagpapainit sa itaas na mga layer ng lupa at tubig, at 2 + 2 = 4 na mga yunit ay makikita sa kalawakan ng mundo.
Kaya, mula sa itaas na hangganan ng atmospera ay babalik sa espasyo ng mundo 23 + 8 + 4 = 35 na yunit<неиспользованной>solar radiation, ibig sabihin, 35% ng pag-agos nito sa hangganan ng atmospera. Ang halagang ito (35%) ay tinatawag, gaya ng alam na natin, ang albedo ng Earth. Upang mapanatili ang balanse ng radiation sa itaas na hangganan ng atmospera, kinakailangan na ang isa pang 65 na yunit ng long-wave radiation mula sa ibabaw ng lupa ay lumabas sa pamamagitan nito.
3. Bumaling tayo ngayon sa ibabaw ng mundo. Tulad ng nabanggit na, sumisipsip ito ng 45 na yunit ng direkta at nagkakalat na solar radiation. Bilang karagdagan, ang flux ng long-wave radiation mula sa atmospera ay nakadirekta patungo sa ibabaw ng lupa. Ang atmospera, ayon sa mga kondisyon ng temperatura nito, ay naglalabas ng 157 yunit ng enerhiya. Sa 157 na mga yunit na ito, 102 ay nakadirekta patungo sa ibabaw ng lupa at sinisipsip nito, at 55 ay napupunta sa kalawakan ng mundo. Kaya, bilang karagdagan sa 45 na yunit ng short-wave solar radiation, ang ibabaw ng lupa ay sumisipsip ng dalawang beses na mas maraming long-wave atmospheric radiation. Sa kabuuan, ang ibabaw ng mundo ay tumatanggap ng 147 yunit ng init mula sa pagsipsip ng radiation.
Malinaw, sa thermal equilibrium, dapat itong mawala ang parehong halaga. Sa pamamagitan ng sarili nitong long-wave radiation, nawalan ito ng 117 units. Ang isa pang 23 yunit ng init ay natupok ng ibabaw ng lupa sa panahon ng pagsingaw ng tubig. Sa wakas, sa pamamagitan ng pagpapadaloy, sa proseso ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng ibabaw ng lupa at ng atmospera, ang ibabaw ay nawawalan ng 7 yunit ng init (iniiwan ito ng init sa atmospera sa maraming dami, ngunit nabayaran ng reverse transfer, na 7 yunit lamang. mas kaunti).
Sa kabuuan, samakatuwid, ang ibabaw ng lupa ay nawawalan ng 117 + 23 + + 7 = 147 na yunit ng init, ibig sabihin, ang parehong halaga na natatanggap nito sa pamamagitan ng pagsipsip ng solar at atmospheric radiation.
Sa 117 unit ng long-wave radiation sa ibabaw ng daigdig, 107 units ang hinihigop ng atmospera, at 10 units ang lumampas sa atmospera tungo sa kalawakan ng mundo.
4. Ngayon gawin natin ang pagkalkula para sa atmospera. Sinasabi sa itaas na ito ay sumisipsip ng 20 yunit ng solar radiation, 107 yunit ng terrestrial radiation, 23 yunit ng condensation heat at 7 yunit sa proseso ng pagpapalitan ng init sa ibabaw ng lupa. Sa kabuuan, ito ay aabot sa 20 + 107 + 23 + 7 = 157 yunit ng enerhiya, ibig sabihin, kasing dami ng mismong atmospera na nagliliwanag.
Sa wakas, lumingon kami muli sa itaas na ibabaw ng atmospera. Sa pamamagitan nito ay dumarating ang 100 units ng solar radiation at bumabalik ang 35 units ng reflected at scattered solar radiation, 10 units ng terrestrial radiation at 55 units ng atmospheric radiation, sa kabuuang 100 units. Kaya, kahit na sa itaas na hangganan ng atmospera ay may balanse sa pagitan ng pag-agos at pagbabalik ng enerhiya, at dito, tanging ang nagliliwanag na enerhiya. Walang iba pang mga mekanismo ng pagpapalitan ng init sa pagitan ng Earth at mundo, maliban sa mga proseso ng radiative.
Ang lahat ng mga numerong ibinigay ay kinakalkula batay sa hindi nangangahulugang kumpletong mga obserbasyon. Samakatuwid, hindi sila dapat tingnan bilang ganap na tumpak. Sila ay sumailalim sa mga maliliit na pagbabago nang higit sa isang beses, na, gayunpaman, ay hindi nagbabago sa kakanyahan ng pagkalkula.
5. Pansinin natin na ang atmospera at ang ibabaw ng lupa, na kinuha nang hiwalay, ay naglalabas ng higit na init kaysa sa pagsipsip ng solar radiation sa parehong oras. Ito ay maaaring mukhang hindi maintindihan. Ngunit sa esensya ito ay isang pagpapalitan ng isa't isa, isang mutual<перекачка>radiation. Halimbawa, ang ibabaw ng daigdig sa huli ay hindi nawawalan ng 117 yunit ng radiation, ito ay tumatanggap ng 102 na yunit pabalik sa pamamagitan ng pagsipsip ng counter radiation; 117-102=15 units lang ang net loss. 65 na yunit lamang ng terrestrial at atmospheric radiation ang dumaan sa itaas na hangganan ng atmospera patungo sa kalawakan ng mundo. Ang pag-agos ng 100 mga yunit ng solar radiation sa hangganan ng atmospera ay nagbabalanse lamang sa netong pagkawala ng radiation ng Earth sa pamamagitan ng pagmuni-muni (35) at radiation (65).
|
|
 |
 |
Isaalang-alang muna natin ang mga thermal na kondisyon ng ibabaw ng lupa at ang pinakamataas na layer ng lupa at anyong tubig. Ito ay kinakailangan dahil ang mas mababang mga layer ng atmospera ay pinainit at pinapalamig higit sa lahat sa pamamagitan ng radiative at non-radiative heat exchange sa itaas na mga layer ng lupa at tubig. Samakatuwid, ang mga pagbabago sa temperatura sa mas mababang mga layer ng atmospera ay pangunahing tinutukoy ng mga pagbabago sa temperatura ng ibabaw ng mundo at sinusunod ang mga pagbabagong ito.
Ang ibabaw ng lupa, i.e. ang ibabaw ng lupa o tubig (pati na rin ang mga halaman, niyebe, takip ng yelo), patuloy at sa iba't ibang paraan ay tumatanggap at nawawalan ng init. Sa pamamagitan ng ibabaw ng lupa, ang init ay inililipat paitaas - sa atmospera at pababa - sa lupa o tubig.
Una, ang kabuuang radiation at ang counter radiation ng atmospera ay pumapasok sa ibabaw ng daigdig. Ang mga ito ay hinihigop sa mas malaki o mas maliit na lawak ng ibabaw, i.e. ay ginagamit upang painitin ang itaas na mga patong ng lupa at tubig. Kasabay nito, ang ibabaw ng lupa mismo ay nagniningning at sa gayon ay nawawalan ng init.
Pangalawa, ang init ay dumarating sa ibabaw ng daigdig mula sa itaas, mula sa atmospera, sa pamamagitan ng magulong pagpapadaloy ng init. Sa parehong paraan, ang init ay tumatakas mula sa ibabaw ng lupa patungo sa atmospera. Sa pamamagitan ng pagpapadaloy, ang init ay umaalis din sa ibabaw ng lupa pababa sa lupa at tubig, o dumarating sa ibabaw ng lupa mula sa lalim ng lupa at tubig.
Pangatlo, ang ibabaw ng lupa ay tumatanggap ng init kapag ang singaw ng tubig ay namumuo dito mula sa hangin o nawawala ang init kapag ang tubig ay sumingaw mula rito. Sa unang kaso, ang latent heat ay inilabas, sa pangalawang kaso, ang init ay pumasa sa isang latent na estado.
Hindi tayo magtatagal sa mga hindi gaanong mahalagang proseso (halimbawa, ang paggasta ng init para sa pagtunaw ng niyebe na nakahiga sa ibabaw, o ang pagpapalaganap ng init sa kailaliman ng lupa kasama ang tubig ng ulan).
Isaalang-alang natin ang ibabaw ng lupa bilang isang idealized na geometric na ibabaw na walang kapal, ang kapasidad ng init kung saan, samakatuwid, ay katumbas ng zero. Pagkatapos ay malinaw na sa anumang yugto ng panahon ang parehong dami ng init ay pataas at pababa mula sa ibabaw ng lupa tulad ng natatanggap nito mula sa itaas at sa ibaba sa parehong oras. Naturally, kung isasaalang-alang natin hindi ang ibabaw, ngunit ang ilang layer ng ibabaw ng mundo, kung gayon ay maaaring walang pagkakapantay-pantay ng mga papasok at papalabas na init na flux. Sa kasong ito, ang labis ng papasok na init ay dumadaloy sa mga papalabas na daloy, alinsunod sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, ay gagamitin upang painitin ang layer na ito, at sa kabaligtaran, upang palamig ito.
Kaya, ang algebraic na kabuuan ng lahat ng pag-agos at paglabas ng init sa ibabaw ng lupa ay dapat na katumbas ng zero - ito ang equation para sa balanse ng init ng ibabaw ng lupa. Upang isulat ang equation ng balanse ng init, pinagsama namin ang hinihigop na radiation at ang epektibong radiation sa balanse ng radiation:
B = (S kasalanan h + D)(1 – A) – E s .
Ang pagdating ng init mula sa hangin o ang paglabas nito sa hangin sa pamamagitan ng thermal conduction ay tinutukoy ng titik R. Ang parehong kita o pagkonsumo sa pamamagitan ng pagpapalitan ng init na may mas malalim na mga patong ng lupa o tubig ay ilalarawan ng G. Ang pagkawala ng init sa panahon ng pagsingaw o pagdating nito sa panahon ng condensation sa ibabaw ng lupa ay ilalarawan LE, saan L ay ang tiyak na init ng singaw at E ay ang masa ng evaporated o condensed na tubig. Alalahanin natin ang isa pang bahagi - ang enerhiya na ginugol sa mga proseso ng photosynthetic - PAR, gayunpaman, ay napakaliit kumpara sa iba, samakatuwid, sa karamihan ng mga kaso ay hindi ito ipinahiwatig sa equation. Pagkatapos ang equation para sa balanse ng init ng ibabaw ng lupa ay kinuha ang anyo
AT+ R+ G + LE + Q PAR = 0 o AT+ R+ G + LE = 0
Mapapansin din na ang kahulugan ng equation ay ang balanse ng radiative sa ibabaw ng daigdig ay balanse ng non-radiative heat transfer.
Ang equation ng balanse ng init ay may bisa sa anumang oras, kabilang ang isang multi-year period.
Ang katotohanan na ang balanse ng init ng ibabaw ng lupa ay zero ay hindi nangangahulugan na ang temperatura sa ibabaw ay hindi nagbabago. Kung ang paglipat ng init ay nakadirekta pababa, kung gayon ang init na dumarating sa ibabaw mula sa itaas at iniiwan ito nang malalim dito ay nananatili sa isang malaking lawak sa pinakamataas na layer ng lupa o tubig - sa tinatawag na aktibong layer. Ang temperatura ng layer na ito, dahil dito, ang temperatura ng ibabaw ng lupa ay tumataas din. Kapag ang init ay inilipat sa ibabaw ng lupa mula sa ibaba hanggang sa itaas, sa atmospera, ang init ay tumakas, una sa lahat, mula sa aktibong layer, bilang isang resulta kung saan bumababa ang temperatura sa ibabaw.
Sa araw-araw at sa bawat taon, ang average na temperatura ng aktibong layer at ang ibabaw ng lupa sa anumang lugar ay hindi gaanong nag-iiba. Nangangahulugan ito na sa araw, kasing dami ng init na pumapasok sa kailaliman ng lupa o tubig sa araw gaya ng pag-alis nito sa gabi. Dahil sa panahon ng tag-araw, mas maraming init ang bumababa kaysa sa ibaba, ang mga layer ng lupa at tubig at ang ibabaw nito ay umiinit araw-araw. Sa taglamig, nangyayari ang kabaligtaran na proseso. Ang mga pana-panahong pagbabago sa input at output ng init sa lupa at tubig ay halos balanse sa paglipas ng taon, at ang average na taunang temperatura ng ibabaw ng lupa at ang aktibong layer ay nag-iiba-iba sa bawat taon.
Mayroong matalim na pagkakaiba sa mga katangian ng pag-init at thermal ng mga layer ng ibabaw ng lupa at ang mga upper layer ng mga basin ng tubig. Sa lupa, ang init ay nagpapalaganap nang patayo sa pamamagitan ng molecular heat conduction, at sa bahagyang gumagalaw na tubig, gayundin sa pamamagitan ng magulong paghahalo ng mga layer ng tubig, na mas mahusay. Ang turbulence sa mga anyong tubig ay pangunahing sanhi ng mga alon at agos. Sa gabi at sa malamig na panahon, ang thermal convection ay sumasama sa ganitong uri ng kaguluhan: ang tubig na pinalamig sa ibabaw ay lumulubog dahil sa tumaas na density at pinapalitan ng mas maiinit na tubig mula sa mas mababang mga layer. Sa mga karagatan at dagat, ang pagsingaw ay gumaganap din ng isang papel sa paghahalo ng mga layer at sa paglipat ng init na nauugnay dito. Sa makabuluhang pagsingaw mula sa ibabaw ng dagat, ang itaas na layer ng tubig ay nagiging mas asin at samakatuwid ay mas siksik, bilang isang resulta kung saan ang tubig ay lumulubog mula sa ibabaw hanggang sa kalaliman. Bilang karagdagan, ang radiation ay tumagos nang mas malalim sa tubig kumpara sa lupa. Sa wakas, ang kapasidad ng init ng tubig ay mas malaki kaysa sa lupa, at ang parehong dami ng init ay nagpapainit ng mass ng tubig sa mas mababang temperatura kaysa sa parehong masa ng lupa.
Bilang isang resulta, ang pang-araw-araw na pagbabagu-bago ng temperatura sa tubig ay umaabot sa lalim na halos sampu-sampung metro, at sa lupa - mas mababa sa isang metro. Ang taunang pagbabagu-bago ng temperatura sa tubig ay umaabot sa lalim na daan-daang metro, at sa lupa - 10-20 m lamang.
Kaya, ang init na dumarating sa ibabaw ng tubig sa araw at tag-araw ay tumagos sa isang malaking lalim at nagpapainit ng malaking kapal ng tubig. Ang temperatura ng itaas na layer at ang ibabaw ng tubig mismo ay tumataas nang kaunti sa parehong oras. Sa lupa, ang papasok na init ay ipinamamahagi sa isang manipis na tuktok na layer, na napakainit. Miyembro G sa equation ng balanse ng init para sa tubig ay mas malaki kaysa sa lupa, at P kaayon mas mababa.
Sa gabi at sa taglamig, ang tubig ay nawawalan ng init mula sa ibabaw na layer, ngunit sa halip na ito ay ang naipon na init mula sa pinagbabatayan na mga layer. Samakatuwid, ang temperatura sa ibabaw ng tubig ay dahan-dahang bumababa. Sa ibabaw ng lupa, ang temperatura ay mabilis na bumababa sa panahon ng paglipat ng init: ang init na naipon sa manipis na itaas na layer ay mabilis na umalis dito at umalis nang hindi napupunan mula sa ibaba.
Bilang resulta, sa araw at tag-araw, ang temperatura sa ibabaw ng lupa ay mas mataas kaysa sa temperatura sa ibabaw ng tubig; mas mababa sa gabi at sa taglamig. Nangangahulugan ito na ang pang-araw-araw at taunang pagbabagu-bago ng temperatura sa ibabaw ng lupa ay mas malaki, at mas malaki kaysa sa ibabaw ng tubig.
Dahil sa mga pagkakaibang ito sa pamamahagi ng init, ang palanggana ng tubig ay nag-iipon ng malaking halaga ng init sa isang sapat na makapal na layer ng tubig sa panahon ng mainit-init, na inilabas sa atmospera sa panahon ng malamig na panahon. Ang lupa sa panahon ng mainit na panahon ay naglalabas sa gabi ang karamihan sa init na natatanggap nito sa araw, at kakaunti ang naiipon nito sa taglamig. Bilang resulta, ang temperatura ng hangin sa dagat ay mas mababa sa tag-araw at mas mataas sa taglamig kaysa sa lupa.
| Talaan ng nilalaman |
|---|
| Klimatolohiya at meteorolohiya |
| DIDACTIC PLAN |
| Meteorolohiya at klimatolohiya |
| Atmospera, panahon, klima |
| Mga obserbasyon sa meteorolohiko |
| Paglalapat ng mga kard |
| Serbisyong Meteorolohiko at World Meteorological Organization (WMO) |
| Mga proseso sa pagbuo ng klima |
| Astronomical na mga kadahilanan |
| Mga salik na geopisiko |
| Mga salik ng meteorolohiko |
| Tungkol sa solar radiation |
| Thermal at radiative equilibrium ng Earth |
| direktang solar radiation |
| Mga pagbabago sa solar radiation sa atmospera at sa ibabaw ng mundo |
| Radiation Scattering Phenomena |
| Kabuuang radiation, reflected solar radiation, absorbed radiation, PAR, Earth's albedo |
| Radiation ng ibabaw ng lupa |
| Counter-radiation o kontra-radiasyon |
| Balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo |
| Geographic na pamamahagi ng balanse ng radiation |
| Presyon ng atmospera at larangan ng baric |
| mga sistema ng presyon |
| pagbabagu-bago ng presyon |
| Pagpapabilis ng hangin dahil sa baric gradient |
| Ang deflecting force ng pag-ikot ng Earth |
| Geostrophic at gradient na hangin |
| batas ng baric wind |
| Mga harapan sa kapaligiran |
| Thermal na rehimen ng kapaligiran |
| Thermal balanse ng ibabaw ng lupa |
| Araw-araw at taunang pagkakaiba-iba ng temperatura sa ibabaw ng lupa |
| Mga temperatura ng masa ng hangin |
| Taunang amplitude ng temperatura ng hangin |
| Klima ng kontinental |
| Patak ng ulap at pag-ulan |
| Pagsingaw at saturation |
| Humidity |
| Geographic na pamamahagi ng kahalumigmigan ng hangin |
| atmospheric condensation |
| Mga ulap |
| Internasyonal na pag-uuri ng ulap |
| Maulap, araw-araw at taunang pagkakaiba-iba nito |
| Pag-ulan mula sa mga ulap (pag-uuri ng ulan) |
| Mga katangian ng rehimeng pag-ulan |
| Ang taunang kurso ng pag-ulan |
| Klimatikong kahalagahan ng snow cover |
| Chemistry sa atmospera |
| Ang kemikal na komposisyon ng kapaligiran ng Earth |
| Kemikal na komposisyon ng mga ulap |
| Kemikal na komposisyon ng pag-ulan |
Upang masuri nang tama ang antas ng pag-init at paglamig ng iba't ibang mga ibabaw ng lupa, kalkulahin ang pagsingaw para sa , matukoy ang mga pagbabago sa nilalaman ng kahalumigmigan sa lupa, bumuo ng mga pamamaraan para sa paghula ng pagyeyelo, at suriin din ang epekto ng gawaing reclamation sa mga klimatiko na kondisyon ng surface air layer, kailangan ang data sa heat balance ng surface ng earth.
Ang ibabaw ng daigdig ay patuloy na tumatanggap at nawawalan ng init bilang resulta ng pagkakalantad sa iba't ibang daloy ng short-wave at long-wave radiation. Sumisipsip sa mas malaki o mas maliit na lawak ng kabuuang radiation at counter radiation, umiinit ang ibabaw ng mundo at naglalabas ng long-wave radiation, na nangangahulugang nawawalan ito ng init. Ang halaga na nagpapakilala sa pagkawala ng init ng lupa
ibabaw ay ang mabisang radiation. Ito ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng sariling radiation ng ibabaw ng mundo at ng counter radiation ng atmospera. Dahil ang counter radiation ng atmospera ay palaging medyo mas mababa kaysa sa lupa, ang pagkakaiba na ito ay positibo. Sa araw, ang mabisang radyasyon ay hinaharangan ng hinihigop na short-wave radiation. Sa gabi, sa kawalan ng short-wave solar radiation, ang epektibong radiation ay nagpapababa sa temperatura ng ibabaw ng mundo. Sa maulap na panahon, dahil sa pagtaas ng counter radiation ng atmospera, ang epektibong radiation ay mas mababa kaysa sa malinaw na panahon. Mas mababa at gabi-gabi ang paglamig ng ibabaw ng lupa. Sa gitnang latitude, ang ibabaw ng mundo ay nawawala sa pamamagitan ng epektibong radiation tungkol sa kalahati ng dami ng init na natatanggap nila mula sa absorbed radiation.
Ang pagdating at pagkonsumo ng nagliliwanag na enerhiya ay tinatantya ng halaga ng balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo. Ito ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng hinihigop at epektibong radiation, ang thermal state ng ibabaw ng lupa ay nakasalalay dito - ang pag-init o paglamig nito. Sa araw, ito ay positibo halos sa lahat ng oras, ibig sabihin, ang input ng init ay lumampas sa pagkonsumo. Sa gabi, ang balanse ng radiation ay negatibo at katumbas ng epektibong radiation. Ang taunang mga halaga ng balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo, maliban sa pinakamataas na latitude, ay positibo sa lahat ng dako. Ang sobrang init na ito ay ginugugol sa pag-init ng atmospera sa pamamagitan ng magulong pagpapadaloy ng init, sa pagsingaw, at sa pagpapalitan ng init na may mas malalim na patong ng lupa o tubig.
Kung isasaalang-alang natin ang mga kondisyon ng temperatura sa loob ng mahabang panahon (isang taon o mas mahusay sa isang bilang ng mga taon), kung gayon ang ibabaw ng lupa, ang atmospera nang hiwalay at ang sistemang "Earth-atmosphere" ay nasa isang estado ng thermal equilibrium. Ang kanilang average na temperatura ay nag-iiba-iba sa bawat taon. Alinsunod sa batas ng konserbasyon ng enerhiya, maaari nating ipagpalagay na ang algebraic na kabuuan ng mga heat flux na dumarating sa ibabaw ng lupa at umalis dito ay katumbas ng zero. Ito ang equation para sa balanse ng init ng ibabaw ng lupa. Ang kahulugan nito ay ang balanse ng radiation ng ibabaw ng mundo ay balanse sa pamamagitan ng non-radiative heat transfer. Ang equation ng balanse ng init, bilang isang patakaran, ay hindi isinasaalang-alang (dahil sa kanilang kaliit) tulad ng mga daloy ng init na inilipat ng pag-ulan, pagkonsumo ng enerhiya para sa photosynthesis, nakuha ng init mula sa biomass oxidation, pati na rin ang pagkonsumo ng init para sa pagtunaw ng yelo o niyebe, init na nakuha mula sa nagyeyelong tubig.
Ang balanse ng thermal ng sistemang "Earth-atmosphere" sa mahabang panahon ay katumbas din ng zero, ibig sabihin, ang Earth bilang isang planeta ay nasa thermal equilibrium: ang solar radiation na dumarating sa itaas na hangganan ng atmospera ay balanse ng radiation na umaalis. ang atmospera mula sa itaas na hangganan ng atmospera.
Kung kukunin natin ang hangin na dumarating sa itaas na hangganan bilang 100%, pagkatapos ay 32% ng halagang ito ay nawawala sa atmospera. Sa mga ito, 6% ang babalik sa kalawakan ng mundo. Dahil dito, 26% ang dumarating sa ibabaw ng lupa sa anyo ng nakakalat na radiation; 18% ng radiation ay nasisipsip ng ozone, aerosol at ginagamit upang magpainit ng atmospera; 5% ay hinihigop ng mga ulap; 21% ng radiation ay tumakas sa kalawakan bilang resulta ng pagmuni-muni mula sa mga ulap. Kaya, ang radiation na dumarating sa ibabaw ng mundo ay 50%, kung saan ang direktang radiation ay bumubuo ng 24%; 47% ay hinihigop ng ibabaw ng lupa, at 3% ng papasok na radiation ay nasasalamin pabalik sa kalawakan. Bilang resulta, 30% ng solar radiation ang tumatakas mula sa itaas na hangganan ng atmospera patungo sa kalawakan. Ang halagang ito ay tinatawag na planetary albedo ng Earth. Para sa Earth-atmosphere system, 30% ng reflected at scattered solar radiation, 5% ng terrestrial radiation at 65% ng atmospheric radiation, ibig sabihin, 100% lang, ay bumalik sa kalawakan sa itaas na hangganan ng atmospera.
