Погода в Краснодаре из Норвегии

по данным Норвежского сайта yr.no

 

2. Радиационный режим




Одной из важных характеристик радиационного режима является продолжительность солнечного сияния. Она зависит от продолжительности дня высоты солнца» сезона года, облачности, атмосферных явлений, и закрытости горизонта около станции. Данная характеристика определяется с помощью гелиографа, на ленте которого солнечные лучи оставляют след (прожог).

В Краснодаре средняя продолжительность солнечного сияния (ПСС) за год 2174 ч; годовой максимум (323 ч) отмечается в июле, а минимум (57 ч) - в декабре (табл. 2). На эти же месяцы приходятся и экстремальные значения ПСС за многолетний период. В то же время наибольшая разность (178,5 ч) между экстремальными значениями ППС наблюдается в мае, а наименьшая (93,5 ч) - в феврале.

 

 Рис. 3. Продолжительность (ч) дня и ночи

Продолжительность (ч) солнечного сияния

Представление о продолжительности дня и ночи на широте Краснодара дает график на рис. 3.

Характеристику радиационного режима дополняют астрономические данные о высоте и синусе высоты солнца на широте Краснодара (табл. 3, 4). Чем больше высота солнца, тем интенсивнее приток солнечной радиации. Кроме данных наблюдений за продолжительностью солнечного сияния при решении разного рода практических задач используют отношение  наблюдавшейся продолжительности к теоретически возможной (табл. 5).

Радиационный режим земной поверхности создается приходящей и уходящей от нее лучистой энергией. Основными характеристиками радиационного режима, измеряемыми на актинометрических станциях,  являются прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, рассеянная суммарная и отраженная от деятельной поверхности солнечная радиация, а также радиационный баланс коротковолновой радиации. Остальные характеристики получают  расчетным путем. К ним относятся: прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность, поглощенная коротковолновая радиация, отношение отраженной радиации к приходящей суммарной - альбедо.

В годовом ходе максимум прямой радиации на горизонтальную поверхность (409,44 МДж/м2), как правило, приходится на июль, а минимум (21,32 МДж/м2) - на декабрь (табл. 6). В отдельные годы в зависимости от режима облачности эта закономерность нарушается. Месячные значения  прямой радиации сильно варьируют от года к году. Так, в мае 1968 г. прямая радиация на горизонтальную поверхность достигала 417,97 МДж/м2. а в мае 1973 г. - только 238,84 МДж/м2 (табл. 7). В зимнее время предел  изменений составил. 8,53 МДж/м2 (декабрь 1971 г.) и 81,03 МДж/м2 (январь  1972, 1973 гг.). Годовой приход прямой солнечной радиации на горизонтальную поверхность составляет в среднем 2452,37 МДж/м2. Колебания  годовых сумм прямой радиации не превышают 4-8 %,

 Наибольшие суммы рассеянной радиации в Краснодаре наблюдаются .в июне (272,96 МДж/м2), наименьшие - в декабре (51,18 МДж/м2) (табл. 6). В отличие от прямой радиации средние месячные суммы рассеянной радиации более устойчивы во времени. Наибольшая изменчивость их отмечается в летние месяцы. Так, в июле 1967 г. было отмечено 315,61 МДж/м2, а в июле 1970 г. - лишь 217,51 МДж/м2. Годовая сумма рассеянной радиации составляет 1983,22 МДж/м2.

Общий приход прямой и рассеянной радиации на горизонтальную поверхность составляет суммарную радиацию. В Краснодаре годовой максимум, суммарной радиации приходится на июнь - июль (648- 674 МДж/м2Х минимум - на декабрь (72,5 МДж/м2), что связано с одной стороны, с наименьшей высотой солнца и продолжительностью дня в этот период, а с другой  с  наибольшей вероятностью пасмурной погоды (см. табл. 2, 3, 5, 6). Наибольшая разность между экстремальными значениями сумм суммарной радиации наблюдается весной и летом, наименьшая - зимой (табл. 7).

 

Высота солнца (...°) на 15-е число месяца

Синус высоты солнца на 15-е число месяца

Годовые суммы суммарной радиации в Краснодаре колеблются от года  с году в пределах ±10 %. Например, суммарная радиация за 1967 г. составляла 4751,21 МДж/м2, а за 1971 г. 4286,32 МДж/м2

Суммарная радиация, поступающая на горизонтальную поверхность частично поглощается ею и частично отражается.

 Годовой ход поглощенной коротковолновой радиации практически повторяет ход суммарной; за год ее количество составляет в среднем  642-31 МДж/м2 (табл. 6).

Отраженная радиация зависит не только от количества суммарной радиации, но и от отражательных свойств деятельной поверхности, поэтому на практике чаще пользуются такой величиной, как альбедо, характеризующей отражательную способность поверхности:

А= R/Q-100%.

Здесь А - альбедо, R - отраженная радиация, Q - суммарная радиация.

Т а б л и ц а 5 Продолжительность солнечного сияния и число ясных к пасмурных дней

Альбедо деятельной поверхности на метеорологической площадке Краскодар, Круглик в течение года изменяется мало достигая наибольших значений (26-31 %) в зимний период; весной, от февраля к марту, альбедо уменьшается до 16-18 %; осенью, от ноября к декабрю, снова увеличивается до 26 %.

В условиях города преобладают поверхности, отличные от естественных, в частности, значительная территория окрестностей Краснодара распахана и занята под сельскохозяйственные культуры, поэтому альбедо этих поверхностей будет отличаться от альбедо на метеорологической площадке. В табл. 8 приведены альбедо различных поверхностей.

Разность между радиацией, приходящей к горизонтальной поверхности и уходящей от нее, является радиационным балансом деятельноь поверхности. В Краснодаре в дневные часы радиационный баланс положителен к летом и зимой, наибольшие значения приходятся на полуденные часы. Вечером и ночью радиационный баланс в течение года имеет преимущественно отрицательные значения, очень небольшие и практически одинаковые. Исключением являются только июнь и июль, когда вечером \ баланс положителен, хотя й очень мал (0,42 МДж/м2). В утренние часы с апреля по сентябрь радиационный баланс положителен (2,13- 6,40 МДж/м2) с октября по март - отрицателен (-0,85...-1,28 МДж/м2). Из табл. 9 следует, что наибольшие изменения от месяца к месяцу в радиационном балансе наблюдаются весной и осенью. Это объясняется увеличением поглощенной радиации весной и уменьшением осенью, когда Эффективной излучение почти не изменяется.

 Таблица 6 Средние месячные и годовые суммы солнечной радиации (МДж/м2) и среднее альбедо {%)

 Экстремальные сум мы (М Дж/м2) прямой (5 '), суммарной ( Q ) радиации и радиационного баланса (В)* 1966—1978 гг.

 Таблица 8 Среднее альбедо (Л ) различных поверхностей

 

 

В годовом ходе наибольшие значения радиационного баланса отмечаются’с мая по август, максимум - в июле (396,64 МДж/м2), а минимум - в декабре (-0,0 МДж/м2).

Наибольшая годовая сумма радиационного баланса зафиксирована в .975 г., 2473,70 МДж/м2, а наименьшая - в 1973 г., 2000,28 МДж/м2 см. табл. 7)

 

Естественная освещенность горизонтальной поверхности ( Е) является одной из основных характеристик светового режима данного пункта. Она учитывается при проектировании оконных проемов зданий, при планировании расхода энергии на искусственное освещение, находит широкое применение во многих отраслях сельского хозяйства, особенно связанных с растениеводством.

За единицу освещенности поверхности принимается люкс (лк) или килолюкс (клк).

Естественная суммарная освещенность Еq складывается из прямой освещенности Es создаваемой прямыми лучами солнца, и рассеянной освещенности Ed создаваемой рассеянными лучами, поступающими от небесного свода и отраженными от земной поверхности. От восхода и до захода солнца освещенность изменяется в широких пределах - от 0 до 110 клк.

В годовом ходе суммарной и рассеянной освещенности в Краснодаре отмечается один растянутый максимум в мае - августе и один минимум - в декабре. Суммарная освещенность за год в 2,4 раза превышает рассеянную. В весенне-летний период на долю рассеянной освещенности приходится 40-56 % (табл. 10).

Средняя суммарная освещенность меняется в течение дня в широких: пределах. Суточный ход освещенности аналогичен ходу солнечной радиации. Максимум суммарной освещенности отмечается в полдень. При пасмурном состоянии неба суммарная освещенность равна рассеянной.

Помимо данных об освещенности специалистов сельского хозяйства, растениеводов, исследующих фотосинтетическую продуктивность растений, могут интересовать данные о так называемой фотосинтетической активной радиации (ФАР)

Фотосинтетически активная радиация представляет собой поток солнечной энергии, создаваемой прямой и рассеянной радиацией в диапазоне 0,38-0.71 мкм длины волны. Энергия этого узкого участка спектра используется в процессе фотосинтеза растений.

Для определения месячных сумм ФАР используют формулу

  

В условиях города большое значение имеют данные о поступлений солнечной радиации на стены зданий различной ориентации. Стены зданий принимаются открытыми, без затенения окружающими застройками деревьями.

Из табл. 11 видно, что наименьшая освещенность в течение года приходится на северные стены, которые освещаются солнцем только с апреля по август, в утренние и вечерние часы. Южные стены облучаются значительна дольше, чем стены любой другой ориентации.

Т а б л и ц а 9 Значение радиационного баланса (М Дж/м2) по данны м срочных наблюдений

 Таблица 10 Средние месячные и годовые значения суммарной (Бд) н рассеянной (£ 0 ) естественной освещенности (клк * ч * Ю3)

Т а б л и ц а 11 Средняя суточная продолжительность (ч) освещения солнцем стен разной ориентации

 

Т а б л и ц а 12 Отношение (%) действительной продолжительности освещения солнцем  стен разной ориентации к теоретически возможной

В современной городской застройке плотностью 20-25 %, состоящей из 5-, 9-, 12-этажных зданий, площадь крыш и стен приближается к площади незастроенной территорий. Такое увеличение приемной поверхности города приводит к созданию микроклиматических различий в радиационном режиме характерных для городской застройки.

Некоторое возможное увеличение суммарной радиации в застройке по сравнению с открытым местом связано с дополнительным поступлением радиации, отраженной от стен зданий.

В тени зданий прямая радиация уменьшается на 100 %, суммарная - на  80 % по сравнению с горизонтальной поверхностью на метеорологической  площадке.