Čo je to albedo? Efekt albedo a globálne otepľovanie Albedo zemského povrchu.

Albedo

Keď astronómovia hovoria o reflexných vlastnostiach povrchov planét a satelitov, často používajú výraz albedo. Keď sa však pozrieme na referenčné knihy a encyklopédie, aby sme vysvetlili tento koncept, dozvedáme sa, že existuje veľa rôznych druhov albedo: pravdivý, viditeľný, normálny, plochý, monochromatický, sférický atď. Je z čoho byť smutný. Pokúsme sa preto pochopiť tento kolobeh pojmov.

Samotné slovo „albedo“ pochádza z latinského albedo - belosť. V jeho najobecnejšej podobe je to názov pre frakciu dopadajúceho žiarenia odrážaného pevným povrchom alebo rozptýleného polopriehľadným telesom. Pretože veľkosť odrazeného žiarenia nemôže prekročiť veľkosť dopadajúceho žiarenia, je tento pomer, teda albedo, vždy v rozmedzí od 0 do 1. Čím vyššia je jeho hodnota, tým viac dopadaného svetla sa bude odrážať.

Viditeľnosť všetkých nesvietiacich telies je úplne určená ich albedom, teda ich odrazivosťou. Dalo by sa dokonca povedať, že by sme jednoducho nevideli nesvietiace objekty, keby nedokázali odrážať svetlo. Vďaka tejto vlastnosti „okom“ určujeme tvar tela, povahu materiálu, jeho tvrdosť a ďalšie vlastnosti. Šikovne vybrané albedo však môže pred nami skryť predmet - pamätajte na vojenskú kamufláž alebo tajné lietadlo. Pri štúdiu telies v slnečnej sústave pomáha meranie albeda zistiť povahu materiálu na povrchu nebeského telesa, jeho štruktúru a dokonca aj jeho chemické zloženie.

Ľahko rozoznáme sneh od asfaltu, pretože sneh takmer úplne odráža svetlo a asfalt ho takmer úplne pohlcuje. Sneh však tiež ľahko rozoznáme od plechu z lešteného hliníka, hoci oba takmer úplne odrážajú svetlo. To znamená, že iba znalosť zlomku odrazeného svetla nestačí na posúdenie povahy materiálu. Sneh rozptyľuje svetlo rozptýlene do všetkých smerov, zatiaľ čo hliník odráža zrkadlovo. Na zohľadnenie týchto a ďalších znakov odrazu sa rozlišuje niekoľko druhov albeda.

Pravé (absolútne) albedo sa zhoduje s takzvaným koeficientom difúzneho odrazu: ide o pomer toku rozptýleného plochým prvkom povrchu vo všetkých smeroch k toku na ňom dopadajúcemu.

Na meranie skutočného albeda sú potrebné laboratórne podmienky, pretože je potrebné brať do úvahy svetlo rozptýlené telom vo všetkých smeroch. Na „poľné“ podmienky je to prirodzenejšie zjavné albedo je pomer jasu prvku plochého povrchu osvetleného rovnobežným lúčom lúčov k jasu absolútne bieleho povrchu umiestneného kolmo na lúče a majúceho skutočné albedo rovné jednote.

Ak je povrch osvetlený a pozorovaný pod uhlom 90 stupňov, potom sa volá jeho zdanlivé albedo normálne... Normálne albedo čistého snehu je takmer 1,0 a uhlie asi 0,04.

Astronómia často používa geometrické (ploché) albedo - pomer osvetlenia Zeme vytvoreného planétou v plnej fáze k osvetleniu, ktoré by vytvorilo ploché absolútne biele plátno rovnakej veľkosti ako planéta, vzťahujúce sa na jeho miesto a umiestnené kolmo na čiaru pohľadu a slnečné lúče. Astronómovia zvyčajne vyjadrujú fyzikálny koncept „osvetlenia“ slovom „brilantnosť“ a merajú ho v hviezdnych veľkostiach.

Je zrejmé, že hodnota albedo ovplyvňuje jasnosť nebeských objektov rovnako silno ako ich veľkosť a poloha v Slnečná sústava... Napríklad, ak by boli asteroidy Ceres a Vesta umiestnené vedľa seba, potom by ich jasnosť bola takmer rovnaká, hoci priemer Ceresu je dvakrát väčší ako priemer Vesty. Faktom je, že povrch Ceresu odráža svetlo oveľa horšie: albedo Vesty je asi 0,35, zatiaľ čo Ceres má iba 0,09.

Hodnota albedo závisí ako od povrchových vlastností, tak od spektra dopadajúceho žiarenia. Preto sa albedo meria osobitne pre rôzne spektrálne rozsahy (optické, ultrafialové, infračervené atď.) Alebo dokonca pre jednotlivé vlnové dĺžky (monochromatické albedo). Štúdiom zmeny albína s vlnovou dĺžkou a porovnaním získaných kriviek s rovnakými krivkami pre suchozemské minerály, pôdne vzorky a rôzne horniny možno vyvodiť určité závery o zložení a štruktúre povrchu planét a ich satelitov.

Na výpočet energetickej bilancie planét použijeme sférické albedo (Bond albedo), ktorý predstavil americký astronóm George Bond v roku 1861. Toto je pomer toku žiarenia odrážaného celou planétou k toku na ňom dopadajúcemu. Na presný výpočet sférického albeda je všeobecne potrebné pozorovať planétu vo všetkých možných fázových uhloch (uhol Slnko-planéta-Zem). Predtým to bolo možné iba pre vnútorné planéty a Mesiac. S príchodom umelých satelitov boli astronómovia schopní vypočítať sférické albedo Zeme a medziplanetárne kozmické lode to umožnili aj pre vonkajšie planéty. Bondové albedo Zeme je asi 0,33 a odraz svetla z oblakov v ňom hrá veľmi dôležitú úlohu. Je 0,12 pre mesiac bez atmosféry a 0,76 pre Venušu pokrytú silnou zakalenou atmosférou.

Prirodzene, rôzne časti povrchu nebeských telies s rôznou štruktúrou, zložením a pôvodom majú rôzne albedá. Môžete sa o tom presvedčiť pri pohľade na mesiac. Moria na jeho povrchu majú extrémne nízke albedo, na rozdiel od napríklad lúčových štruktúr niektorých kráterov. Mimochodom, pri pozorovaní lúčových štruktúr si ľahko všimnete, že ich vzhľad silno závisí od uhla, pod ktorým ich slnko osvetľuje. Je to presne kvôli zmene ich albeda, ktorá nadobúda maximálnu hodnotu, keď lúče padajú kolmo na povrch Mesiaca, kde sú tieto útvary umiestnené.

A ešte jeden experiment. Pozerajte sa na Mesiac ďalekohľadom (alebo planétou, najlepšie Marsom alebo Jupiterom) s rôznymi svetelnými filtrami. A uvidíte, že napríklad v červených lúčoch vyzerá povrch mesiaca trochu inak ako v modrom. To naznačuje, že žiarenie rôznych vlnových dĺžok sa odráža od jeho povrchu rôznymi spôsobmi.

Ale o akom albedovi musíte hovoriť v príkladoch popísaných vyššie, skúste hádať sami.

Celkové slnečné žiarenie prichádzajúce na zemský povrch sa od neho čiastočne odráža a je ním stratené - to je odrazené žiarenie (R k),tvorí asi 3% všetkého slnečného žiarenia. Zvyšné žiarenie je absorbované ornicou alebo vodou a je vyvolané absorbované žiarenie(47%). Slúži ako zdroj energie pre všetky pohyby a procesy v atmosfére. Miera odrazu a teda absorpcia slnečného žiarenia závisí od odrazivosti povrchu alebo od albeda. Povrchové albedoje pomer odrazeného žiarenia k celkovému žiareniu, vyjadrený v zlomkoch jednotky alebo v percentách: A \u003d R k / Q ∙ 100%Odrazené žiarenie je vyjadrené vzorcom R k \u003d Q ∙ A,zostávajú absorbované - Q - R k alebo (Q · (1 - A),kde 1– A - absorpčný koeficient a Avypočítané v zlomkoch jednej.

Albedo zemského povrchu závisí od jeho vlastností a stavu (farba, vlhkosť, drsnosť atď.) A mení sa v širokom rozmedzí, najmä v miernych a podpolárnych zemepisných šírkach, v dôsledku zmeny ročných období. Najvyššie albedo v čerstvo napadnutom snehu je 80 - 90%, v suchom ľahkom piesku - 40%, vo vegetácii - 10 - 25%, vo vlhkom černozeme - 5%. V polárnych oblastiach vysoké albedo snehu neguje výhodu vysokých hodnôt celkovej radiácie prijatej v letnej polovici roka. Albedo vodných plôch je v priemere menšie ako suchozemské, pretože vo vode lúče prenikajú hlbšie do horných vrstiev ako do pôdy, sú tam rozptýlené a absorbované. Uhol dopadu slnečného žiarenia má zároveň veľký vplyv na albedo vody: čím je menšie, tým väčšia je odrazivosť. Pri prudkom dopade lúčov je albedo vody

je 2 - 5%, pri malých uhloch - až 70%. Všeobecne platí, že albedo povrchu svetového oceánu je menej ako 20%, takže voda absorbuje až 80% celkového slnečného žiarenia, čo je silný akumulátor tepla na Zemi.

Zaujímavé je aj rozloženie albeda v rôznych zemepisných šírkach a v rôznych ročných obdobiach.

Albedo ako celok rastie od nízkych po vysoké zemepisné šírky, čo súvisí so zväčšujúcou sa oblačnosťou nad nimi, snehovými a ľadovými povrchmi polárnych oblastí a zmenšovaním uhla dopadu slnečného žiarenia. V tomto prípade je lokálne maximum albeda viditeľné v rovníkových šírkach kvôli veľkej

oblačnosť a minimá v tropických šírkach s minimálnou oblačnosťou.

Sezónne zmeny albeda na severnej (pevninskej) pologuli sú výraznejšie ako na južnej, čo je dôsledkom jeho akútnejšej reakcie na sezónne zmeny v prírode. Je to zvlášť viditeľné v miernych a subpolárnych zemepisných šírkach, kde je albedo v lete znížené kvôli zelenej vegetácii a v zime zvýšené kvôli snehovej pokrývke.

Planetárne albedo Zeme je pomer „nepoužitého“ krátkovlnného žiarenia odchádzajúceho do vesmíru (všetko odrazené a časť rozptýleného) k celkovému množstvu slnečného žiarenia vstupujúceho na Zem. Odhaduje sa na 30%.

Albedo Zeme. Živá hmota zvyšuje absorpciu slnečného žiarenia zemským povrchom a znižuje tak albedo nielen pevniny, ale aj oceánu. Je známe, že suchozemská vegetácia významne znižuje odraz krátkovlnného slnečného žiarenia do vesmíru. Albedo lesov, lúk, polí nepresahuje 25%, ale častejšie ho určujú čísla od 10% do 20%. Iba hladká vodná plocha s priamym žiarením a vlhkým černozemom (asi 5%) má nižšie albedo. Holá suchá pôda alebo zasnežená pôda však vždy odrážajú oveľa viac slnečného žiarenia, ako keď sú chránené vegetáciou. Rozdiel môže dosiahnuť niekoľko desiatok percent. Suchý sneh teda odráža 85 - 95% slnečného žiarenia a les so stabilnou snehovou pokrývkou - iba 40 - 45%. [...]

Bezrozmerná veličina charakterizujúca odrazivosť telesa alebo sústavy telies. A. reflexného povrchového prvku - pomer (v percentách) intenzity (hustoty toku) žiarenia odrážaného týmto prvkom k intenzite (hustote toku) žiarenia dopadajúceho na neho. Toto sa týka difúzneho odrazu; v prípade smerového odrazu sa nehovorí o A., ale o koeficiente odrazu. Rozdiel je v A. integrále - pre žiarenie v celom rozsahu jeho vlnových dĺžok a spektrálnom - pre jednotlivé časti spektra. Pozrite si tiež albedo prírodného povrchu, albedo Zeme. [...]

ALBEDO ZEME. Percento slnečného žiarenia uvoľneného zemou (spolu s atmosférou) späť do svetového priestoru, na slnečné žiarenie prijaté na hranici atmosféry. Návrat slnečného žiarenia Zemou spočíva v odraze od zemského povrchu, rozptyle priameho žiarenia atmosférou do svetového priestoru (spätný rozptyl) a odraze od horného povrchu mrakov. A. 3. vo viditeľnej časti spektra (vizuálna) - asi 40%. Pre integrálny tok slnečného žiarenia je integrálny (energetický) A. asi 35%. Pri absencii oblakov by vizuálna A. 3. bola asi 15%. [...]

Albedo je hodnota, ktorá charakterizuje odrazivosť povrchu tela; pomer (v%) odrazeného toku slnečného žiarenia k toku dopadajúceho žiarenia. [...]

Albedo povrchu závisí od jeho farby, drsnosti, obsahu vlhkosti a ďalších vlastností. Albedo vodných plôch vo výške Slnka nad 60 ° je menšie ako albedo pevniny, pretože slnečné lúče prenikajúce do vody sú v nej do značnej miery absorbované a rozptýlené. [...]

Albedo všetkých povrchov, najmä vodných, závisí od výšky Slnka: najnižšie albedo sa vyskytuje v poludnie a najvyššie - ráno a večer. Je to spôsobené tým, že pri nízkej nadmorskej výške Slnka v zložení celkového žiarenia rastie podiel rozptýleného žiarenia, čo je vo väčšej miere, ako sa priame žiarenie odráža od drsného podkladového povrchu. [...]

ALBEDO je hodnota, ktorá charakterizuje odrazivosť každého povrchu. A. je vyjadrená pomerom žiarenia odrážaného povrchom k slnečnému žiareniu prichádzajúcemu na povrch. Napríklad A. chernozem - 0,15; piesok - 0,3-0,4; priemer A. Zeme - 0,39, Mesiac - 0,07. [...]

Uveďme albedo (%) rôznych pôd, hornín a vegetačného krytu (Chudnovsky, 1959): suchý černozem -14, vlhký černozem - 8, suchá sivá pôda - 25-30, vlhká sivá pôda 10-12, suchá hlina -23, vlhká hlina - 16 , biely a žltý piesok - 30-40, jarná pšenica - 10-25, ozimná pšenica - 16-23, zelené bylinky -26, sušené byliny -19, bavlna -20-22, ryža - 12, zemiaky - 19. [. ..]

Dôkladné výpočty suchozemského albeda staršej pliocénnej epochy (pred 6 miliónmi rokov) ukázali, že v tom čase bolo albedo suchozemského povrchu severnej pologule o 0,060 menej ako moderné a ako dokazujú paleoklimatické údaje, podnebie tejto epochy bolo teplejšie a vlhkejšie; v stredných a vysokých zemepisných šírkach Eurázie a Severnej Ameriky sa vegetačný kryt vyznačoval bohatším druhovým zložením, lesy zaberali rozsiahle územia, na severe dosiahli pobrežie kontinentov, na juhu ich hranica prechádzala južne od hranice zóna moderného lesa. [...]

Merania pomocou albedo metrov umiestnených vo výške 1–2 m nad zemským povrchom umožňujú určiť albedo malých plôch. Hodnoty albedo úsekov s dlhým dosahom používané pri výpočte radiačnej bilancie sa určujú z lietadla alebo zo satelitu. Typické hodnoty albeda: vlhká pôda 5 - 10%, černozem 15%, suchá ílovitá pôda 30%, ľahký piesok 35 - 40%, poľné plodiny 10 - 25% g trávnatá plocha 20 - 25%, les 5 - 20%, čerstvo spadnutá sneh 70-90%; vodná plocha pre priame žiarenie od 70-80% so slnkom blízko horizontu do 5% s vysokým slnkom, pre rozptýlené žiarenie asi 10%; oblačnosť 50 - 65%. [...]

Maximálna závislosť od albeda je charakteristická pre prírodné povrchy, na ktorých sa spolu s difúznym pozoruje úplný alebo čiastočný zrkadlový odraz. Jedná sa o hladkú a mierne rozvírenú vodnú hladinu, ľad, sneh pokrytý ľadom. [...]

Je zrejmé, že pre dané albedo jednoduchého rozptylu bude absorpcia stúpať so zvyšovaním podielu difúzneho žiarenia a priemernej multiplicity rozptylu. U stratusových mrakov so zvýšením zenitového uhla Slnka absorpcia klesá (tabuľka 9.1), pretože sa zvyšuje albedo oblačnej vrstvy a v dôsledku silnej indikácie predného rozptylu sa priemerný rozptylový faktor odrazeného žiarenia zjavne znižuje. Tento výsledok je v súlade s výpočtami. V prípade kupovitých oblakov je opak pravdou, čo sa vysvetľuje skutočnosťou, že pri veľkých oblakoch sa podiel difúzneho žiarenia prudko zvyšuje. Pre Q \u003d 0 ° platí nerovnosť Pst (¿1, zw + 1)\u003e РСu, rL / + 1), čo je spôsobené tým, že žiarenie unikajúce cez bočné steny kupovitých oblakov má v priemere nižší rozptylový faktor. Pri \u003d 60 ° je efekt spojený so zvýšením priemerného podielu difúzneho žiarenia silnejší ako efekt v dôsledku zníženia priemernej multiplicity rozptylu, preto je opačná nerovnosť pravdivá. [...]

Vesmírne priemerované albedo sa počíta pomocou nezávislej aproximácie pixelov (IRP). Význam aproximácie je, že vlastnosti žiarenia každého pixelu závisia iba od jeho vertikálnej optickej hrúbky a nezávisia od optickej hrúbky susedných oblastí. To znamená, že zanedbávame účinky spojené s konečnými rozmermi pixelov a horizontálnym prenosom žiarenia. [...]

Rozlišuje sa medzi integrálnym (energetickým) albedom pre celý radiačný tok a spektrálnym albedom pre jednotlivé spektrálne oblasti žiarenia, vrátane vizuálneho albeda pre žiarenie vo viditeľnej oblasti spektra. Pretože spektrálne albedo je pre rôzne vlnové dĺžky odlišné, A.E.P. sa mení s výškou slnka v dôsledku zmien v spektre žiarenia. Ročná miera A.E.P. závisí od zmien v povahe podkladového povrchu. [...]

Derivát 911 / dC je rozdiel medzi priemernými albedami oblakov stratus a cumulus, ktoré môžu byť pozitívne alebo negatívne (pozri obr. 9.5, a). [...]

Zdôraznime, že pri nízkych hodnotách vlhkosti sa albedo krajiny mení najprudšie a malé výkyvy obsahu vlhkosti na kontinentoch by mali viesť k významným výkyvom albeda, a teda aj teploty. Zvýšenie globálnej teploty vzduchu vedie k zvýšeniu jeho obsahu vlhkosti (teplá atmosféra obsahuje viac vodných pár) a k zvýšeniu odparovania vôd Svetového oceánu, čo zase prispieva k zrážkam na pevnine. Ďalšie zvýšenie teploty a obsahu vlhkosti na kontinentoch zaisťuje zvýšený rozvoj prirodzených vegetačných porastov (napríklad produktivita dažďový prales Thajsko má 320 centov suchej hmotnosti na hektár a púštne stepi Mongolska - 24 centov). To prispieva k ešte väčšiemu poklesu albeda krajiny, zvyšuje sa množstvo absorbovanej slnečnej energie, v dôsledku čoho dochádza k ďalšiemu zvyšovaniu teploty a vlhkosti. [...]

Pomocou pyranometra je tiež možné ľahko určiť albedo zemského povrchu, množstvo žiarenia vychádzajúceho z kokpitu atď. Z priemyselných zariadení sa odporúča použiť pyranometer M-80 v tandeme s galvanometrom GSA-1. [...]

Vplyv oblačnosti na biosféru je rôznorodý. Ovplyvňuje albedo Zeme, prenáša vodu z povrchu morí a oceánov na pevninu vo forme dažďa, snehu, krupobitia a v noci pokrýva ako prikrývku aj Zem, čím sa znižuje jej radiačné ochladenie. [...]

Radiačná bilancia sa môže významne líšiť v závislosti na albedu zemského povrchu, to znamená na pomere odrazenej a prichádzajúcej slnečnej energie, vyjadrená vo zlomkoch jednotky. Najvyššie albedo (0,8 - 0,9) má suchý sneh a soľné usadeniny; priemerné hodnoty albeda - vegetácia; najmenšie - vodné útvary (nádrže a vodou nasýtené povrchy) - 0,1-0,2. Albedo ovplyvňuje nerovnaký prísun slnečnej energie na rôzne kvalitné povrchy Zeme a okolitý vzduch: póly a rovník, pevninu a oceán, rôzne časti sushi v závislosti od povahy povrchu atď. [...]

Koniec koncov, treba brať do úvahy také dôležité klimatické parametre, ako je albedo - funkcia vlhkosti. Napríklad albedo močiarov je niekoľkonásobne menšie ako albedo púští. A to je jasne viditeľné zo satelitných údajov, podľa ktorých má saharská púšť veľmi vysoké albedo. Ukázalo sa teda, že keď je krajina vlhkejšia, objavuje sa aj pozitívna spätná väzba. Vlhkosť sa zvyšuje, planéta sa viac otepľuje, oceány sa viac odparujú, viac vlhkosti sa dostáva na pevninu a vlhkosť opäť stúpa. Tento pozitívny vzťah je známy v klimatológii. Druhý pozitívny vzťah som už spomenul pri analýze dynamiky výkyvov v hladine Kaspického mora. [...]

V druhom variante výpočtu sa predpokladalo, že stupeň závislosti albeda na vlhkostných rezervách krajiny sa znížil štvornásobne a stupeň závislosti množstva zrážok od teploty poklesol o polovicu. Ukázalo sa, že v tomto prípade má systém rovníc (4.4.1) chaotické riešenia. Inými slovami, efekt chaosu je významný a pretrváva v širokom rozmedzí zmien parametrov hydroklimatického systému. [...]

Zvážme ďalej vplyv ľadovej pokrývky. Po zavedení empirických údajov o albedu pridal Budyko do rovnice týkajúcej sa teploty žiarenia termín, ktorý berie do úvahy nelineárnu závislosť vplyvu ľadovej pokrývky, ktorá je dôvodom účinku samoposilnenia. [...]

Viacnásobný rozptyl zohráva podstatnú úlohu pri formovaní radiačného poľa v oblakoch, preto albedo L a prenos difúzneho žiarenia (dosahujú vysoké hodnoty aj v tých pixeloch, ktoré sú umiestnené mimo oblakov (obr. 9.4, b, d). Mraky majú rôznu hrúbku, ktorá v danom Realizácia oblačného poľa sa pohybuje od 0,033 do 1 174 km. Radiačné pole odrážané samostatným mrakom sa šíri v priestore a prekrýva sa s radiačnými poľami iných mrakov skôr, ako dosiahne rovinu z-AH, kde sa určuje albedo. z horizontálnych súradníc je maskovaných veľa detailov a je ťažké vizuálne rekonštruovať skutočný obraz rozloženia oblakov v priestore zo známych hodnôt albedo (obr. 9.4, a, b). Vrcholy najvýkonnejších oblakov sú jasne viditeľné, pretože v takom prípade nie je vplyv vyššie uvedených účinkov dostatočný silný. Albedo sa pohybuje od 0,24 do 0,65 a jeho priemerná hodnota je 0,33. [...]

V dôsledku viacnásobného rozptylu v systéme „povrch pod atmosférou“ sa rozptýlené žiarenie zvyšuje pri vysokých hodnotách albeda. Tabuľka 2.9, zostavený podľa údajov K. Ya. Kondratyeva, sú hodnoty rozptýleného toku žiarenia I uvedené na bezoblačnej oblohe a rôznych hodnotách albeda podkladového povrchu (/ ha \u003d 30 °). [...]

Druhé vysvetlenie sa týka rezervoárov. Sú zahrnuté v energetickej rovnováhe ako komplexy, ktoré menia albedo prírodného povrchu. A je to pravda, vzhľadom na veľké a stále sa zväčšujúce plochy nádrží. [...]

Žiarenie odrážané od zemského povrchu je najdôležitejšou zložkou jeho radiačnej rovnováhy. Integrálne albedo prírodných povrchov sa pohybuje od 4 do 5% pre hlbokomorské útvary vo výškach slnka nad 50 ° a 70 až 90% pre čistý suchý sneh. Všetky prírodné povrchy sa vyznačujú závislosťou albeda od výšky Slnka. Najväčšie zmeny albeda sa pozorujú od východu slnka do jeho výšky nad horizontom asi 30%. [...]

Úplne iný obraz sa pozoruje v tých spektrálnych intervaloch, kde samotné častice mraku intenzívne absorbujú a albedo jednoduchého rozptylu je malé (0,5 - 0,7). Pretože významná časť žiarenia je absorbovaná v každom prípade rozptylu, oblačné albedo sa vytvorí hlavne vďaka niekoľkým prvým rozptylovým multiplicitám, a preto bude veľmi citlivé na zmeny v rozptylovej indikácii. Prítomnosť kondenzačného jadra už nie je schopná silne zmeniť albedo jednoduchého rozptylu. Z tohto dôvodu dominuje indikačný efekt aerosólu pri vlnovej dĺžke 3,75 µm a spektrálne albedo mrakov sa zvyšuje približne o faktor 2 (tabuľka 5.2). Pri niektorých vlnových dĺžkach môže efekt absorpcie dymovým aerosólom presne kompenzovať efekt vďaka zmenšeniu veľkosti kvapôčok mraku a albedo sa nezmení. [...]

Metóda OUVR má, ako sme videli, množstvo nevýhod spojených s účinkom aerosólu a potrebou zavedenia korekcií pre albedo troposféry a podložného povrchu. Jedným zo základných obmedzení metódy je nemožnosť získavania informácií z oblastí atmosféry neosvetlených Slnkom. Metóda pozorovania vnútorného žiarenia ozónu v pásme 9,6 μm nemá túto nevýhodu. Technicky je metóda jednoduchšia a umožňuje vzdialené merania v dennej a nočnej hemisfére v akejkoľvek geografickej oblasti. Interpretácia výsledkov je jednoduchšia v tom zmysle, že procesy rozptylu a vplyv priameho slnečného žiarenia možno v uvažovanej spektrálnej oblasti zanedbať. Ideovo ide o túto metódu, ktorá patrí ku klasickým metódam inverzných problémov satelitnej meteorológie v rozsahu IR. Základom pre riešenie takýchto problémov je rovnica prenosu žiarenia, ktorá sa predtým používala v astrofyzike. Inscenácia a všeobecné charakteristiky problémy meteorologického sondovania a matematické aspekty riešenia obsahuje základná monografia K. Ya. Kondrat'eva a Yu. M. Timofeeva. [...]

UKR pre Zem ako celok, vyjadrený ako percento prílevu slnečného žiarenia na hornú hranicu atmosféry, sa nazýva albedo Zeme alebo planetárne albedo (Zeme). [...]

[ ...]

Je pravda, že zníženie obsahu vodných pár znamená aj zníženie oblačnosti a mraky pôsobia ako hlavný faktor, ktorý zvyšuje albedo Zeme alebo ho znižuje, ak sa oblačnosť zmenší [...]

Potrebné sú presnejšie údaje aj o foto-disociačných procesoch (O2, NO2, H2O2 atď.), T. J. O absorpčných prierezoch a kvantových výťažkoch, ako aj o úlohe rozptylu aerosólového svetla a albeda v disociačnom procese. Variabilita časti slnečného spektra s krátkou vlnovou dĺžkou v čase je tiež veľký záujem.[ ...]

Je dôležité poznamenať, že fytoplanktón má vyššiu odrazivosť (Lqv 0,5) pri vlnových dĺžkach slnečného žiarenia λ\u003e 0,7 μm ako pri kratších λ (Lqv 0,1). Takáto spektrálna variácia albeda je spojená s potrebou rias na jednej strane pre absorpciu fotosynteticky aktívneho žiarenia (obr. 2.29) a na druhej strane so znížením prehriatia. Posledná uvedená hodnota sa dosahuje v dôsledku odrazu žiarenia dlhších vlnových dĺžok fytoplanktónom. Dá sa predpokladať, že vzorce uvedené v oddiele 2.2 sú vhodné aj na výpočet parametrov tepelných tokov, ako sú prichádzajúce a odchádzajúce žiarenie, emisivita a albedo, za predpokladu, že údaje o Ha a ďalších meteorologických prvkoch majú tiež požadovaný vyšší čas rozlíšenie (tj. získané s kratším časovým krokom). [...]

Z fyzikálne prijateľného predpokladu o zvýšení koncentrácie vodnej pary so zvyšujúcou sa teplotou vyplýva, že možno očakávať zvýšenie obsahu vody, ktorého zvýšenie vedie k zvýšeniu albeda mrakov, ale má malý vplyv na ich dlhovlnné žiarenie, s výnimkou cirrusových oblakov, ktoré nie sú absolútne čierne. To znižuje ohrev atmosféry a povrchu slnečným žiarením, a teda aj teplotou, a poskytuje príklad negatívnej spätnej väzby oblakov. Odhady hodnoty parametra X tejto spätnej väzby sa pohybujú v širokom rozmedzí od 0 do 1,9 W-m 2-K 1. Je potrebné poznamenať, že nedostatočne podrobný popis fyzikálnych, optických a radiačných vlastností oblakov, ako aj zanedbanie ich priestorovej nehomogenity je jedným z hlavných zdrojov neistoty pri výskume problému globálnych klimatických zmien. [...]

Ďalším faktorom, ktorý sa tiež prehliada, je to, že vystrekovaný aerosól môže významne zoslabiť slnečné žiarenie, ktoré v atmosfére obnovuje ozón. Zvýšenie albeda v dôsledku zvýšenia obsahu aerosólov v stratosfére by malo viesť k zníženiu teploty, čo spomaľuje obnovu ozónu. Tu je však potrebné vykonať podrobné výpočty s rôznymi modelmi aerosólov, pretože veľa aerosólov viditeľne absorbuje slnečné žiarenie, čo vedie k určitému ohrevu atmosféry. [...]

Predpokladá sa, že zvýšenie obsahu CO2 v atmosfére o 60% oproti súčasnej úrovni môže spôsobiť zvýšenie teploty zemského povrchu o 1,2 - 2,0 ° C. Existencia spätnej väzby medzi snehovou pokrývkou, albedom a povrchovou teplotou by mala viesť k tomu, že teplotné zmeny môžu byť ešte väčšie a spôsobiť radikálne zmeny podnebia na planéte s nepredvídateľnými následkami. [...]

Nech jednotkový tok slnečného žiarenia dopadne na hornú hranicu vrstvy mračna v rovine X01: a cp0 \u003d 0 sú zenitové a azimutálne uhly Slnka. Vo viditeľnej oblasti spektra možno zanedbávať rozptyl lúča Rayleigh a aerosólu; albedo podložného povrchu je nastavené na nulu, čo približne zodpovedá albedu oceánu. V texte sú osobitne uvedené výpočty štatistických charakteristík poľa viditeľného slnečného žiarenia, ktoré sa uskutočňujú pre nenulových albedov povrchovej vrstvy Lamberta. Indikátor rozptylu sa počíta podľa Mieovej teórie pre modelový oblak Cx [1] a vlnovú dĺžku 0,69 μm. Mrakové pole generuje Poissiánsky súbor bodov vo vesmíre. [...]

Fyzikálny mechanizmus nestability spočíva v tom, že miera akumulácie zásob pozemnej vlhkosti v dôsledku zrážok presahuje mieru ich poklesu v dôsledku odtoku riek a zvýšenie obsahu pôdnej vlhkosti, ako je uvedené vyššie, spôsobuje pokles albína Zeme a potom sa dosiahne pozitívna spätná väzba, ktorá vedie k nestabilite podnebia. V podstate to znamená, že Zem neustále podchladzuje (doby ľadové, ochladzovanie podnebia) alebo sa prehrieva (otepľovanie a zvlhčovanie podnebia, zvýšený vývoj vegetácie - režim „mokrej a zelenej“ Zeme) .. [...]

Je potrebné mať na pamäti, že presnosť odhadov skleníkového efektu ako celku aj jeho zložiek stále nie je absolútna. Nie je napríklad jasné, ako možno presne zohľadniť skleníkovú úlohu vodnej pary, ktorá sa po objavení mrakov stane silným činiteľom pri zvyšovaní zemského albeda. Stratosférický ozón nie je ani tak skleníkovým plynom, ako skôr anti-skleníkovým plynom, pretože odráža asi 3% prichádzajúceho slnečného žiarenia. Prach a iné aerosóly, najmä zlúčeniny síry, oslabujú zahrievanie zemského povrchu a nižšiu atmosféru, aj keď pri tepelnej bilancii púštnych oblastí zohrávajú opačnú úlohu. [...]

Absorpcia a odraz slnečného žiarenia aerosólovými časticami teda povedie k zmene radiačných charakteristík atmosféry, k všeobecnému ochladeniu zemského povrchu; ovplyvní cirkuláciu atmosféry v makro a mezo mierke. Výskyt početných kondenzačných jadier ovplyvní tvorbu oblakov a zrážok; albedo zemského povrchu sa zmení. Odparovanie vody z oceánov za prítomnosti prílevu studeného vzduchu z kontinentov spôsobí silné dažde v pobrežných oblastiach a na kontinentoch; zdrojom energie schopnej spôsobiť búrku bude odparovacie teplo. [...]

Pri riešení trojrozmernej transportnej rovnice boli použité periodické okrajové podmienky, ktoré predpokladajú, že vrstva 0 [...]

Povrchová vrstva troposféry je najviac ovplyvnená antropogénnymi vplyvmi, ktorých hlavným typom je chemické a tepelné znečistenie ovzdušia. Teplota vzduchu je najsilnejšie ovplyvnená urbanizáciou územia. Teplotné rozdiely medzi urbanizovaným územím a okolitými nezastavanými oblasťami súvisia s veľkosťou mesta, hustotou budov a synoptickými podmienkami. V každom malom aj veľkomeste je tendencia k zvyšovaniu teploty. Pre veľké mestá mierneho pásma je teplotný kontrast medzi mestom a predmestiami 1-3 ° C. V mestách sa albedo podkladového povrchu (pomer odrazeného žiarenia k celkovému) znižuje v dôsledku vzhľadu budov, konštrukcií, umelých náterov, slnečné žiarenie sa tu intenzívnejšie absorbuje, akumuluje sa štruktúrami budovy absorbujú teplo počas dňa a uvoľňujú ho do atmosféry večer a v noci. Spotreba tepla na odparovanie klesá, pretože plochy s otvoreným pôdnym krytom zaberané zelenými plochami sa znižujú a rýchle odstraňovanie zrážok systémami dažďovej vody neumožňuje vytvorenie rezervy vlhkosti v pôdach a útvaroch povrchovej vody. Mestský rozvoj vedie k vytváraniu zón stojatého vzduchu, čo vedie k jeho prehrievaniu, mení sa aj priehľadnosť vzduchu v meste v dôsledku zvýšeného obsahu nečistôt z priemyselných podnikov a dopravy. V meste klesá celkové slnečné žiarenie, rovnako ako prichádzajúce infračervené žiarenie zemského povrchu, čo spolu s prenosom tepla budov vedie k vzniku miestneho „skleníkového efektu“, to znamená, že mesto je „pokryté“ prikrývkou skleníkových plynov a aerosólových častíc. Pod vplyvom rozvoja miest sa mení množstvo zrážok. Hlavným faktorom je radikálne zníženie priepustnosti pre sedimenty podložného povrchu a vytvorenie sietí na odvádzanie povrchového odtoku z mesta. Mimoriadne dôležité je obrovské množstvo spálených uhľovodíkových palív. Na území mesta za teplého počasia dochádza k poklesu hodnôt absolútnej vlhkosti a k \u200b\u200bopačnému obrázku za chladného počasia - v meste je vlhkosť vyššia ako mimo mesta. [...]

Uvažujme o niekoľkých základných vlastnostiach komplexných systémov, nezabúdajme na konvenčnosť termínu „komplex“. Jednou z hlavných čŕt systému, ktorý nás núti považovať ho za nezávislý objekt, je to, že systém je vždy niečo viac ako súhrn jeho základných prvkov. Je to spôsobené tým, že najdôležitejšie vlastnosti systému závisia od povahy a počtu spojení medzi prvkami, čo dáva systému schopnosť meniť svoj stav v čase, mať dosť rôznorodú reakciu na vonkajšie vplyvy. Rôzne spojenia znamenajú, že existujú spojenia rôznej „hmotnosti alebo sily“; okrem toho v systéme vznikajú spätné väzby iné znamenie akcie - pozitívne a negatívne. Prvky alebo subsystémy spojené s pozitívnou spätnou väzbou majú tendenciu, ak nie sú obmedzené inými spojeniami, vzájomne sa posilňovať, čím vytvárajú nestabilitu v systéme. Napríklad zvýšenie priemernej teploty na Zemi vedie k topeniu polárnych a horský ľad, znižujúce albedo a absorbujúce viac energie pochádzajúcej zo Slnka. To spôsobuje ďalšie zvyšovanie teploty, zrýchlené zmenšovanie plochy ľadovcov - reflektorov slnečnej energie slnka atď. Keby nebolo mnohých ďalších faktorov ovplyvňujúcich priemernú teplotu povrchu planéty, Zem by mohla existovať iba ako „ľad“, ktorý odráža takmer všetko slnečné žiarenie , alebo ako horúca planéta bez života ako Venuša.