वायुमंडल का विकिरण संतुलन

विकिरण संतुलन वायुमंडल और अंतर्निहित सतह, वायुमंडल के स्वयं के विकिरण और अंतर्निहित सतह के साथ बातचीत करते समय सौर उज्ज्वल ऊर्जा के परिवर्तन और व्यवहार को ध्यान में रखता है।

अंतर्निहित सतह (वायुमंडल की निचली सीमा पर), वायुमंडल और पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली (वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर) का विकिरण संतुलन सभी विकिरण प्रक्रियाओं की अंतिम विशेषता है। अर्थात्, वायुमंडल और पृथ्वी के विभिन्न घटकों के साथ ऑप्टिकल विकिरण के प्रवेश, निकास और संपर्क से जुड़ी प्रक्रियाएं।

अंतर्निहित सतह R n के विकिरण संतुलन के लिए समीकरण का रूप है

आने वाले प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण के प्रवाह (या एक समय अवधि में योग) कहां और क्या हैं; ई 3 और ई ए - पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के प्रति-विकिरण का प्रवाह (या मात्रा); अंतर्निहित सतह का एक % अल्बेडो।

विभिन्न घटकों की भूमिका चित्र से दिखाई देती है, जो ताशकंद (42° उत्तर, सितंबर) के पास एक रेगिस्तानी क्षेत्र में अवलोकन के परिणाम प्रस्तुत करता है।

अंतर्निहित सतह के विकिरण संतुलन के घटकों की दैनिक भिन्नता: 1 - प्रत्यक्ष विकिरण; 2 - विकिरण संतुलन; 3 - बिखरा हुआ विकिरण; 4 - परावर्तित विकिरण; 5 - अंतर्निहित सतह से विकिरण।

दिन के दौरान एक सकारात्मक आर एन संतुलन और रात में एक नकारात्मक संतुलन गर्मियों में दुनिया के सभी हिस्सों के लिए विशिष्ट है। सर्दियों में उत्तर में और आंशिक रूप से समशीतोष्ण अक्षांशों में, यह विकिरण संतुलन चौबीसों घंटे नकारात्मक रहता है। इस क्षेत्र में वे अक्षांश शामिल हैं जिन पर दोपहर के समय सूर्य 11° से ऊपर नहीं बढ़ता है; वे। दिसंबर में क्षेत्र की सीमा 56°, जनवरी में - 58°, फरवरी में - 66° उत्तर अक्षांश पर स्थित है।

वार्षिक चक्र को सूर्य की उच्च ऊंचाई के कारण एक विशिष्ट अक्षांशीय निर्भरता की विशेषता है। 40°N से क्षेत्र में. 40°S तक भूमि और समुद्र पर विकिरण संतुलन का मासिक मान हमेशा सकारात्मक होता है और जुलाई में अधिकतम होता है। उच्च अक्षांशों और सर्दियों में, विकिरण संतुलन नकारात्मक हो जाता है और दिसंबर में न्यूनतम हो जाता है। एम.आई. की गणना के अनुसार। बुडिको (1956), मध्यम-

पृथ्वी की सतह के विकिरण संतुलन का वार्षिक मान आम तौर पर सकारात्मक और 68 kcal/cm 2 -year (90 W/m 2) के बराबर होता है।

बादल न केवल विकिरण संतुलन (प्रत्यक्ष और फैला हुआ विकिरण) के इनपुट घटक को बदलता है, बल्कि आउटपुट घटक (अंतर्निहित सतह का विकिरण और परावर्तित विकिरण) को भी बदलता है। परिणामस्वरूप, बादलों में वृद्धि से दिन के दौरान सकारात्मक मूल्यों में कमी आती है, और रात में नकारात्मक मूल्यों में कमी आती है।

बादल छाए रहने में 3 से 8 अंक की वृद्धि से मूल्य 20% कम हो जाता है।

एल्बिडो में 10 से 80% (बर्फ) की वृद्धि से मूल्य तीन गुना कम हो जाता है।

वायुमंडल के विकिरण संतुलन के लिए, समीकरण पिछले वाले (के लिए) से भिन्न है और इसका रूप है

पृथ्वी की सतह और वायुमंडल का प्रति-विकिरण प्रवाह

अब बैलेंस शीट के क्रेडिट पक्ष का गठन करें। मात्रा वायुमंडल द्वारा अवशोषित (आने वाले) प्रत्यक्ष और बिखरे हुए विकिरण का हिस्सा है। मान वायुमंडल के विकिरण और अंतर्निहित सतह के बाहरी अंतरिक्ष में भागने को दर्शाता है। यह वायुमंडलीय विकिरण संतुलन का व्यय भाग बनता है। सभी घटकों को सीधे मापा नहीं जा सकता। इसलिए, मूल्य गणना द्वारा प्राप्त किया जाता है।

पृथ्वी-वायुमंडल प्रणाली का विकिरण संतुलन योग द्वारा निर्धारित होता है

.

अलग-अलग क्षेत्रों के लिए मान सकारात्मक या नकारात्मक हो सकता है, लेकिन संपूर्ण विश्व के लिए यह शून्य के करीब है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि संपूर्ण विश्व का थर्मल शासन स्थिर के करीब एक राज्य बनाए रखता है।

नतीजतन, अंतर्निहित सतह का सकारात्मक औसत वार्षिक संतुलन = 90 डब्ल्यू/एम 2 उसी मूल्य के नकारात्मक औसत वार्षिक संतुलन द्वारा संतुलित होता है।

श्नाइडर और डेनिसिस्ट (1975) की गणना के अनुसार आने वाले सौर विकिरण के प्रवाह और शॉर्ट-वेव विकिरण के अवशोषित, बिखरे हुए, प्रतिबिंबित और आउटगोइंग प्रवाह के शेयरों के औसत वार्षिक वितरण का एक आरेख चित्र में प्रस्तुत किया गया है।

औसत वार्षिक प्रवाह वितरण 100 पारंपरिक इकाइयों के रूप में लिया जाता है।

प्रस्तुत प्रवाह वितरण से यह निम्नानुसार है:

1. प्रत्यक्ष विकिरण की 41 इकाइयाँ वायुमंडल से गुज़रीं, और 39 इकाइयाँ बिखर गईं (समतापमंडल-क्षोभमंडल सीमा पर)।

2. प्रत्यक्ष सौर विकिरण की 17 इकाइयाँ अणुओं और एरोसोल द्वारा बिखरी हुई थीं, 22 इकाइयाँ जलमंडल द्वारा अवशोषित की गईं और 2 परावर्तित (ऊपर चली गईं)। कुल 41 इकाइयाँ;

3. 39 बिखरी हुई इकाइयों को इस प्रकार विभाजित किया गया: 19 इकाइयाँ बादलों द्वारा ऊपर की ओर बिखर गईं, 5 इकाइयाँ बादलों द्वारा अवशोषित हो गईं, शेष 15 इकाइयों में से 14.5 जलमंडल में अवशोषित हो गईं, 0.5 परावर्तित हो गईं और ऊपर की ओर चली गईं;

4. अणुओं और एरोसोल द्वारा प्रकीर्णित 17 इकाइयों में से 6 इकाइयाँ एरोसोल द्वारा बैकस्कैटरिंग के कारण ऊपर चली गईं, 10.5 इकाइयाँ जलमंडल द्वारा अवशोषित हो गईं और 0.5 इकाइयाँ परावर्तित हो गईं (ये 0.5 इकाइयाँ और पिछली 15 इकाइयाँ परावर्तित विकिरण की 1 इकाई थीं) ) ;

5. कुल 19+6+1+2=28 इकाइयों ने सिस्टम छोड़ दिया;

6. तो: 47 इकाइयाँ पानी में अवशोषित हो गईं, 5 इकाइयाँ बादलों द्वारा अवशोषित हो गईं, 3 इकाइयाँ समताप मंडल में ओजोन द्वारा अवशोषित हो गईं, 17 इकाइयाँ क्षोभमंडल में पानी और धूल द्वारा अवशोषित हो गईं, कुल मिलाकर 72 इकाइयाँ;

7. ये 72 इकाइयाँ वही हैं जो निवर्तमान विकिरण में गायब हैं, 28 इकाइयाँ हैं;

यदि अब हम इस आरेख में आउटगोइंग लॉन्ग-वेव विकिरण (लापता 72 पारंपरिक इकाइयों) के प्रवाह को शामिल करते हैं, तो हमें एक ग्रह के रूप में पृथ्वी के वैश्विक विकिरण संतुलन का एक आरेख मिलेगा।

जैसा कि आरेख से देखा जा सकता है, वायुमंडल से परे निवर्तमान लघु-तरंग विकिरण का औसत वार्षिक प्रवाह बड़े पैमाने पर बादलों (19 इकाइयों) द्वारा परिलक्षित होता है। और कुछ हद तक, फ्लक्स वायुमंडलीय एयरोसोल (6 इकाइयां) द्वारा वापस बिखर गए और अंतर्निहित सतह (3 इकाइयां) द्वारा प्रतिबिंबित हुए।

पृथ्वी के विकिरण संतुलन का क्षेत्रीय वितरण वर्तमान में कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों का उपयोग करके संतोषजनक सटीकता के साथ मापा जाता है। इन आंकड़ों से यह पता चलता है कि महासागरों के ऊपर भूमध्यरेखीय क्षेत्र में सकारात्मक औसत वार्षिक मूल्यों के साथ, वे भूमि की तुलना में व्यवस्थित रूप से अधिक हैं।

पृथ्वी की सतह, वायुमंडल और समग्र रूप से पृथ्वी के विकिरण संतुलन की क्षेत्रीय विशेषताएं उनकी उच्च स्थानिक-अस्थायी परिवर्तनशीलता में निहित हैं, जो घटकों में महत्वपूर्ण भिन्नताओं के कारण होती हैं। इसलिए, व्यक्तिगत क्षेत्रों और पूरे ग्रह पर जलवायु परिवर्तन की व्याख्या के लिए बाद की क्षेत्रीय निगरानी बेहद महत्वपूर्ण हो जाती है।