مبانی آب و هواشناسی 1 تابش مهر ماه 1395
دنیارف یاه لاقتنا یژرنا ییامرگ شبات نیا دنیارف امرگ هب لکش جوم و نودب هطساو رشتنم یم.دوش دننام یژرنا یتفای هدیسر هب نیمز قیرط زا شبات دیشروخ تیاده ای شناسر لاقتنا امرگ هب هلیسو تارذ لیکشت هدنهد دوخ تروص مسج یم.دریگ لثم مرگ ندرک کی هلیم ینهآ تفرمه ای نشکوناک لاقتنا امرگ طسوت تکرح یعقاو دوخ هدام مرگ تروص هدنوش یم.دریگ لاثم مرگ ندرک یرطب بآ یور هلعش شتآ هک ادتیا بآ یناتحت مرگ هدش و سپس لااب هتفر و یاج ارنآ بآ درس یم دریگ ات مرگ.دوش نیا دنیآرف ات مرگ ندش لک بآ همادا.دراد 2 شبات
گرم شدن طرق اتمسفر تابش خورشیدی زمینی تابش آشفته انتقال نهان گرمای گلخانه پدیده 3
تابش خورشیدی تابش خورشید منبع اصلی انرژی سیاره زمین و عامل اصلی كنترل حیات و آب و هوا در سطح زمین به شمار میآید یک خورشید جسم سیاه جسم سیاه چیست کند می افشانی پرتو دائم بطور که است جسم سیاه جسم ایده آلی است که همه نوری را که در همه بسامد ها و زوایا به آن میتابد جذب میکند. هیچ تابش الکترومغناطیسی از جسم سیاه بازنمیتابد یا نمیگذ. به همین دلیل این جسم وقتی که س است سیاه دیده میشود. اگر جسم سیاه داغ شود از خود )یعنی شدت نسبی طول موجهای و فقط به دمای آن بستگی دا. موج الکترومغناطیسی میتاباند. طیف این تابش گوناگون در این تابش( مستقل از جسم سیاه است 4
طیف الکترومغناطیسی خورشید امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به میشوند: امواج رادیویی... این نامها به ترتیب افزایش فرکانس مرتب شدهاند. نام های گوناگونی خوانده 5
طیف الکترومغناطیسی خورشید 6
میزان انرژی تابشی خورشید چقدر است بر اساس قانون استفان- بولتزمن می توان مقدار کل انرژی محاسبه نمود: تابشی را خورشید :T : E مقدار کل انرژی برحسب وات بر سانتی متر مربع σ: ضریب ثابت بولتزمن برابر با 17-10*6/5 وات بر سانتی متر مربع در درجۀ کلوین دمای جسم سیاه بر حسب درجه کلوین که 6000 درجه کلوین محاسبه شده است E=5.6 * 10-12 *(6000)2=73.5 * 102 w/cm2=73.5 * 106 w/m2 7
تابش خورشیدی و انتقال این انرژی به دو حالت موجی و ذرهای انجام میشود. نشر نظریه موجی تابش الكترومغناطیسی را ماكسول در اوایل قرن نووزدهم عرضه ك انرژی خورشیدی بصورت امواج پیوسته منتشر می شود در ارتباط با نظریه موجی رابطۀ زیر را می توان نوشت: λ=c/f λ: طول موج بر حسب متر C: سرعت نور بر حسب متر در ثانیه که برای خورشید 300 هزار کیلومتر در ساعت است F: فرکانس موج بر حسب هرتز در اوایل قرن بیستم ماكس پالنك نظریه ذرهای تابش خورشیدی را ارائه ك. انرژی خورشیدی در قالب ذرات ریز به نام کوانتا منتشر می شود. کوانتاها یا ذرات ریز دارای انرژی هستند و مقدار انرژی هر ذره یا کوانتا از طریق معادلۀ قابل محاسبه است: E=hf E: مقدار انرژی هر کوانتا یا ذره ژول بر ثانیه h: ضریب پالنک برابر با * 6.625 34-10 زیر 8
تباث یدیشروخ تباث یدیشروخ رادقم یژرنا یا یشبات تسا هك ره هقیقد هب زرم ینوریب رفسمتا نیمز روطب دومع رب یحطس هب تحاسم 1 رتم یتناس عبرم دبات یم هك رادقم نآ 1/98 یرلاك هقیقد رب رتم یتناس عبرم تسا و هب تلع یضیب ندوب رادم نیمز تباث یدیشروخ لاس لوط رییغت دنك یم رادقم یژرنا یدیشروخ دراو هدش رب یلااب وج نیمز ار دودح 1370 تاو رب رتم عبرم ای یلگنلا1/98 ( یرلاک رب یتناس عبرمرتم )هقیقد ای 2 یلگنلا رظن یم.دنریگ تباث یدیشروخ طقف رب یلااب وج نیمز رابتعا دراد و حطس نیمز نیا رادقم شبات ار زا دیشروخ تفای یمن.دنک 9 شبات
خورشیدی ثابت 10
لماوع رثوم شبات یدیشروخ رادقم لك یژرنا یدیشروخ هك تدم ینیعم هب كی حطس صخشم دسر یم تحت ریثأت لماوع ریز رییغت :دنك یم رادقم یژرنا یشبات هدش لیسگ زا دیشروخ هلصاف دیشروخ ات نیمز عافترا دیشروخ هیواز( شبات )دیشروخ تدم شبات 11 شبات
لماوع رثوم شبات یدیشروخ رادقم یژرنا یشبات هدش لیسگ زا دیشروخ هجیتن تیلاعف یاه هرود یا نیعم هکل یاه هریت یگنر رب حطس دیشروخ رهاظ یم دوش و ینکفاوترپ نآ ار ره دنچ زیچان رییغت یم.دهد یاه هكل یدیشروخ الاوصا ره 11 لاس رابكی رهاظ.دنوش یم و رادقم یژرنا یشبات هدش لیسگ ار شوختسد رییغت رارق.دنهد یم اهنافوط ثعاب شیازفا نازیم شبات یدیشروخ یم دنوش. یاهنافوط لثم(یدیشروخ نافوط یدیشروخ رایسب یوق زور هس هبنش )16/12/1390 هک یط 6 لاس ریخا نیرتگرزب نافوط یدیشروخ هتفگ هدش.تسا 12 شبات
لماوع رثوم شبات یدیشروخ هلصاف دیشروخ ات نیمز نیمز تكرح یلاقتنا دوخ هب رود دیشروخ رادم یوضیب لکش ار یم دیامیپ هک دیشروخ یکی زا نوناک شیاه رارق.دراد هلصاف نیمز ات دیشروخ بلاقنا یناتسمز هب لقادح 147 نویلیم رتمولیک یم دسر ( )ضیضح و بلاقنا یناتسبات هب رثکادح 152 نویلیم رتمولیک (دسریم.)جوا شبات 7 ضیضح دص رتشیب تسا ضیضح. ناتسمز یلامش هرکمین تسا دیاب 4 هج رتمرگ دشاب یلو دوجو اهای و یاهیکشخ گنهامهان ود رثا هرکمین نیا شیازفا ار زا نیب هدرب تسا لصف اه هب رطاخ توافت هلصاف نیمز زا دیشروخ لاس لوط هب دوجو يمن دنیآ نیا( توافت اه تدش هب مك.)تسا لصف اه هجیتن جك ندوب روحم نیمز دنتسه 13 شبات
عوامل موثر در تابش فاصله خورشید تا زمین تابش خورشیدی 14
لماوع رثوم شبات یدیشروخ عافترا دیشروخ عافترا دیشروخ ترابع تسا زا هیوار نیب هعشا یاه دیشروخ و طخ سامم رب حطس نیمز هطقن دروم رظن هک بلغا رادقم یاهشبات یدیشروخ یتفای طسوت حطس نیمز ار تحت ریثات رارق یم.دهد عافترا تدش دیشروخ یشبات هدیسر هب حطس دحاو ار صخشم دنك یم قره عافترا دیشروخ رتشیب دشاب جاوما یشبات رت یدومع دنبات یم و یامد یرتشیب دیلوت.دننك یم لماوع مهم نییعت عافترا دیشروخ كی لحم دنترابع :زا ضرع ییایفارغج لحم لصف لاس تعاس.زور 15 شبات
لماوع رثوم شبات یدیشروخ عافترا دیشروخ ۀریاد جوربلا و رادم لیم دیشروخ نیمز تكرح یلاقتنا دوخ هب رود دیشروخ یحطس ار دوجوب دروآ یم هك حطس رادم نیمز ۀریاد( )جوربلا هدیمان.دوش یم روحم نیمز تبسن هب حطس ۀریاد( )جوربلا دودح 23/27 هج فارحنا دراد هك نآ ار جوربلا فارحنا.دنمان یم رب رثا نیا فارحنا دیشروخ هشیمه رب یور رادم اوتسا دومع یمن.دبات ساسارب نیا فارحنا رادم شبات یدومع دیشروخ لوط لاس نیب 23/27 هج یبونج و یلامش )نیرادملا نیب( رییغت.دنك یم یرادم هك دیشروخ هب ماگنه رهظ دومع رب نآ دبات یم رادم لیم دیشروخ مان دراد هك رادومن املانآ نیا رادم مسر هدش.تسا 16 شبات
لماوع رثوم شبات یدیشروخ عافترا دیشروخ ۀریاد جوربلا و رادم لیم دیشروخ دیشروخ لوط لاس 2 راب رب اوتسا دومع دبات یم هك نیا ود نامز فداصم اب لوا راهب و لوا زییاپ تسا هك نآ ار نیلادتعا.دنمان یم طقف نیلادتعا هریاد ییانشور زا نیبطق درذگ یم و همه یاج حطس نیمز 12 تعاس زور و 12 تعاس بش تسا لوا هامریت رب رادم ناطرسلا سأر و لوا هامید رب رادم یدجلا سأر دومع دبات یم هك هب بیترت هب بلاقنا یناتسبات و بلاقنا یناتسمز دنموسرم بلاقنا یناتسبات لوا( )ریت دیشروخ رب رادم ناطرسلا سأر دومع دبات یم و هریاد ییانشور زا رادم یبطق بونج درذگ یم زا ور نیا مامت بطق لامش مامت 24 تعاس ریسم ییانشور رارق.دریگ یم دیشروخ( بورغ ).دنك یمن سكعرب بلاقنا یناتسمز لوا( )ید مامت 24 تعاس عولط دیشروخ.دنك یمن 17 شبات
در موثر عوامل تابش خورشیدی خورشید ارتفاع دایرۀ البروج و مدار میل خورشید 18
در موثر عوامل تابش خورشیدی خورشید ارتفاع دایرۀ البروج و مدار میل خورشید 19
عوامل حرکت مسیر در موثر خورشید موقعیت خورشید متفاوت است در نیمکره شمالی در در اول موقعیت زاویه تابستان زمستان در تابش هر از شمال شرق از فروین خورشید : تابش زاویه شمال و از در نقطه طلوع جنوب شرق اول در زاویه جهت تابش: واقعی پاییز هر ای زاویه خورشیدی از سطح و طلوع از شرق زمان است ای و بین است کره در شمال در و طلوع مکان امتداد بین 20 با و زمین غرب جنوب در دو تابش تصویر هر در غروب غرب غرب زاویه خورشید امتداد روز غروب غروب می تعیین و سطح تابش و ساعت کنند افق بر صفحه از سال و افق
عوامل موثر در تابش خورشیدی نمودار مسیر حرکت ظاهری خورشید 21
لماوع رثوم شبات یدیشروخ تدم شبات ره ق تدم شبات دیشروخ رتشیب دشاب رادقم لک یژرنا هدیسر هب نیمز رتشیب.تسا لوط تدم شبات هراشا هب لوط زور.دراد اب هجوت هب ضرع ییایفارغج لحم و هیواز شبات ره هطقن یا یط لاس روطب یتوافتم باتفآ ای یکیرات رارق یم دریگ و تیعضو روطب بوانتم ره هرکمین رییغت یم.دنک نیلادتعا هب رطاخ روبع هریاد ییانشور زا نیبطق نیمز همه یاج هرک نیمز 12 تعاس زور و 12 تعاس بش ار هبرجت یم.دنک ریغ نیا مایا نیب تاعاس بش و زور توافت دهاوخ دوب 22 شبات
لماوع رثوم شبات یدیشروخ نیعولطلا نیب ره هقطنم یور نیمز تدم ینامز شیپ ای سپ زا تدم شبات باتفآ ات یدودح نشور تسا تلع نیا ییانشور ساكعنا و شخپ جاوما دیشروخ هطساوب تارذ لیكشت هدنهد رفسمتا شیپ زا عولط و سپ زا بورغ باتفآ.تسا نیا هدیدپ ار نیعولطلا نیب.دنمان یم هدیدپ هدشدای هتسب هب ضرع ییایفارغج ثعاب شیازفا تدم ییانشور لبق و دعب زا عولط.دوش یم نیا هدیدپ قطانم یبطق تیمها یا هژیو.دراد اب( شیازفا ضرع ییایفارغج تدم نامز نیعولطلا نیب شیازفا )دبای یم. یعقاوم هك دیشروخ زونه دودح 6/5 هج ریز قفا رارق دراد ییانشور حطس نیمز ناكما هعلاطم یاضف زاب ار دهد یم نیا ار نیعولطلا نیب یفرع دنمان یم یتروص هك دیشروخ 17 هج و( هب رظن یخرب 18 )هج ریز قفا رارق هتشاد دشاب نیعولطلا نیب ار یموجن.دنیوگ یم 23 شبات
ریثأت رفسمتا نیمز شبات یدیشروخ شبات یدیشروخ یتسیاب زا وج نیمز درذگب ات هب نیمز.دسرب نوچ وج نیمز زا تابیکرت ددعتم یزاگ و ریغ یزاگ لیکشت هدش تسا لباقم شبات یدیشروخ شنکاو ناشن.دهدیم یشخب زا اهشبات فذح و یشخب رگید روبع یم.دنک 24 شبات
تابش در زمین اتمسفر تأثیر خورشیدی پخش تابش پرتوهای خورشیدی در برخو به ترکیبات جوی)ابر هواویزها و بلورهای یخ( به هر سو پراکنده می شوند)در 360 درجه پخش می شوند( به این پدیده اصطالحاا پخش میگویند که در هر حال بخشی از انرژی تابشی خورشید را قبل از رسیدن به زمین حذف می کند. پخش رالی اندازه ذرات خیلی كوچكتر از طول موج تابش خورشید است. در این پخش امواج كوتاهتر بسیار بیشتر از امواج بلندتر منعكس میشوند. )قانون رالی(. به همین جهت آسمان با پخش بیشتر نور آبی به رنگ آبی دیده میشود. پخش مای: هنگامی كه قطر ذرات مساوی طول موج تابش خورشید است پخش نور قرمز بیشتر صورت میگی كه به پخش مای مرسوم است. علت قرمزی آسمان به هنگام شفق و فجر پخش بیشتر امواج در باند نور قرمز است. پخش غیر انتخابی: ذرات درشتتر جو مانند قطرات آب تمام امواج را بطور یكسان بازمیتابانند كه به پخش غیر انتخابی موسوم است و زمانی صورت میگی كه قطر ذره بیشتر از طول موج تابش خورشید باشد. علت سفید دیده شدن ابرها از باال یا رنگ شیری آسمان گآلود پخش غیر انتخابی تابش در باند مرئی است. 25
تابش در زمین اتمسفر تأثیر خورشیدی جذب تابش : انرژی تابشی در پی جذب به انرژی گرمایی تبدیل شده از این طریق موقتاا ذخیره میگد. هر جسم معموالا محدوده معینی از طول موج یك باند تابشی را جذب و موجهای دیگر را منعكس یا از خود عبور میدهد. بنابراین جذب تابشی فرایندی انتخابی است. ضریب جذب چیست نسبت تابش جذب شده در یک طول موج معین به کل انرژی تابشی آن طول موج را ضریب جذب می گویند. مثال: در طول موج مثالا 1 میکرون 40 درصد انرژی تابشی جذب شده است پس ضریب جذب در این طول موج 40 درصد است.طبیعی است که 60 درصد باقیمانده قبل از جذب حذف شده است. ازن محدودۀ طول موجهای 0/22 تا 0/29 میکرون را جذب می کند. گازکربنیک بین 2/3 تا 3 و بین 4/2 تا 4/4 میکرون را کامل جذب می کند. بخار آب 1 تا 2 و 2/5 تا 3 و همچنین 5 تا 8 میکرون را کامل جذب می کند. 26
تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین حداكثر تراكم انرژی در حوالی محدوده مرئی با طول موج تقریبی 0/5 میكرون )نور سبز( واقع است. انرژی تابش خطرناك ماورای بنفش به سرعت و ناگهانی و انرژی تابش خطرناك مادون قرمز به آرامی و به تدریج رو به كاهش میگذا. در بخشی از محدوده طیف گسستهایی مشاهده میشود كه آنها را باند تاریك طیف مینامند كه این باندها در قسمت باند مادون قرمز فراوان است. با افزایش ارتفاع زمین مقدار انرژی در تمام باندهای طیف بیشتر و گسست در آنها كمتر است. مقایسه انرژی طیف در محدوده خارج از اتمسفر با سطح زمین نشان میدهد كه تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر مقدار چشمگیری از انرژی خود را در هر دو طیف از دست میدهد )پدیده حذف( كه در قلمرو قرمز و مادون قرمز شدیدتر از دیگر قلمروهای طیف است كه علت این حذف پخش و جذب انتخابی است. 27
تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین 28
تغییرات كمی و كیفی تابش خورشیدی ضمن عبور از اتمسفر زمین رنگ اجسام از نسبت جذب به انعكاس یا عبور امواج تابشی در محدوده مرئی حاصل میشود بطوری كه اگر جسم امواج تابشی را كه بر آن میتابد بیشتر جذب كند رنگ آن تیره و در صورت عكس رنگ آن روشن به نظر میرسد. ازن تابش خورشید را در محدوده طول موج كوتاه به ویژه در محدوده بین 0/22 تا 0/29 میكرون بطور كامل جذب میكند گازكربنیك و بخار آب بیشتر امواج مادون قرمز را جذب میكند. مقدار بخار آب موجود در اتمسفر در تابستان به دلیل دمای بیشتر بیش از زمستان است )رطوبت مطلق( و بنابراین میزان حذف در تابش خورشید توسط بخار آب )در شرایط یكسان( در تابستان بیش از زمستان است و همچنین در هوای مرطوب بیش از هوای خشك است 29
وپخش حذف تغییرات محلی جذب و پخش تابش اتمسفر زمین مقداری از انرژی تابشی خورشید را از طریق جذب میكند كه میزان این حذف به دو عامل بستگی دا: الف( جرم كلی اتمسفر كه تابش از آن عبور می كند. ب( مقدار بخار آب گازكربنیك ازن ذرات تشكیلدهنده ابر آئروسلهای موجود در اتمسفر 30
تغییرات محلی جذب و پخش تابش تابش هر چه مسیری كه پرتو خورشید تا به سطح زمین برسد بیشتر باشد به همان نسبت امواج كوتاه بیشتر بازتابیده و جذب می شوند و در مقابل امواج بلند آن راحت تر به ما می رسد. 31
تابش کل مجموع مقدار انرژی تابش مستقیم (h * I=Io )و sin تابش پراكنده (D) را كه در واحد زمان بر سطح زمین میتابد تابش كل مینامیم و آنرا با حرف Gنمایش می دهند.بنابراین معادلۀ انرا بصورت زیر می توان نوشت: G=Io * sin h + D كه در این میان تابش پراكنده از تباین شدید بین سایه و نور می كاهد. 32
تابش کل 33
تابش کل 34
عوامل موثربر تابش کل عرضهای جغرافیایی شرایط ابرناکی چگونگی پوشش سطح زمین وجود بخار آب 35
عوامل موثربر تابش کل نسبت تابش مستقیم به تابش پراكنده در عرضهای جغرافیایی پایین به علت زاویه تابش زیاد و در مناطق ابری نسبت تابش پراكنده به تابش مستقیم بیشتر است. بنابراین در نواحی قطبی بیشترین سهم نسبی را تابش پراكنده دا. همواره میزان تابش خورشید كمتر از ثابت خورشیدی است زیرا مقادیری از انرژی خورشید جذب و بخشی از آن به سمت فضای خارج از اتمسفر منعكس میشود. ابرناكی آسمان باعث میشود 75 درصد از تابش مستقیم در برخو با سطح ابر منعكس شود در شرایط خاص چگونگی پوشش سطح زمین نیز در میزان تابش كل اهمیت ویژه دا. به عنوان مثال اگر سطح زمین از برف پوشیده شده باشد با توجه به توان انعكاس )آلبدو( شدیدی كه برف دا ایجاد انعكاس مكرر بین سطح زمین و سطح زیرین برف باعث افزایش میزان تابش كلی میشود. 36
توزیع جغرافیایی تابش کل حداكثر میزان تابش كلی در حوالی مدار رأسالسرطان و بر روی خشكیها متمركز است و قرینه آن در نیمكره جنوبی به دلیل حذف به سبب وجود بخار آب تقریباا به اندازه 10 درصد كمتر انرژی دریافت میكند. همچنین به دلیل ابر و بخار آب بیشتر این مقدار در نواحی استوایی قدری كمتر است. در عرضهای جغرافیایی باالتر از 50 درجه و نواحی جنب قطبی به دلیل زاویه تابش كمتر ابرآلودگی نسبتاا زیاد و مسیرهای طوالنی اتمسفر برای عبور تابش خورشیدی مقدار تابش كلی كمتر است. بزرگترین حذف در تابش در هر دو نیمكره در حوالی مدار 60 درجه مشاهده میشود كه در آن مقدار تابش كل به كمتر از 43 درصد از كل تابش ممكن بالغ میشود. 37
آلبدو نسبت انرژی بازتابیده به كل انرژی تابیده شده در سطح یك جسم را آلبدوی آن جسم می نامند كه سطوحی مانند آب برف و شن انعكاس زاویه ای شدیدی دارند كه هرچه زاویه تابش كمتر باشد میزان آلبدو بیشتر است. آلبدو می تواند بسته با ماهیت جسم از صفر تا درصد انعکاس(. 1 تغییر نماید)صفر درصد تا 100 38
تغییرات تابش ورودی در سطح زمین تفاوت انعکاس با پخش چیست پخش در 360 درجه صورت می گی ولی انعکاس فقط در جهت تابش و بصورت آینه عمل می کند. قدرت جذب تابش زمینی توسط گازكربنیك بخار آب و ازن چشمگیرتر است زیرا تابش زمینی در محدوده مادون قرمز )بین 4 تا 100 میكرن( انجام میگی. این در حالی است كه سازندهای اصلی تركیب اتمسفر یعنی نیتروژن و اكسیژن در این مو تقریباا نقشی ندارند. در مو تغییرات اشعه زمین در حین عبور از الیه اتمسفر این نكته مهم است كه در محدودههای معینی )مانند باند 4/5 تا 5/5 و 8 13 میكرن( 100 درصد انرژی ساطع شده از زمین بدون كوچكترین تغییر یا حذفی عبور میكند و فقط قسمت باریكی از آن توسط ازن جذب میشود كه به این قسمتهای از طیف تابشی كه بدون مانع از جو زمین عبور میكند پنجره اتمسفری میگویند. آن قسمتهایی از جو زمین که تابش خورشیدی بدون هیچ مانعی عبور که و خود را به زمین می رسانند و یا اینکه از جو زمین می گذرند و به فضای کیهانی وا می شوند پنجرۀ اتمسفری نامیده می شوند. انرژی گسیل شده از زمین در باندهای 5/5 تا 8 میكرن و بین 13 تا 16 میكرن بوسیله بخار آب جذب میشود. از اینرو زمینتاب طول موج بلند مهمترین كانون تأمین انرژی اتمسفر به حساب میآید. 39
تغییرات تابش ورودی در سطح زمین قسمتی از انرژی ساطع شده از سطح زمین دوباره به سطح زمین برمیگد كه به آن تابش برگشتی میگویند از اختالف بین زمینتاب و تابش برگشتی میزان تابش مؤثر را میتوان محاسبه نمود. اگر در جایی میزان تابش برگشتی از سوی جو کم باشد میزان تابش موثر باال خواهد بود یعنی کاهش انرژی سطح زمین زیاد خواهد بود و برعکس در جایی که میزان انرژی برگشتی زیاد باشد تابش موثر کم بوده و یا میزان کاهش انرژی در واحد سطح کم خواهد بود. تابش موثر باال= کاهش انرژی سطح زمین باال است تابش موثر پایین= کاهش انرژی سطح زمین پایین است بطور مثال فرض نمایید تابش زمینی 100 وات در متر مربع دقیقه باشد حاال اگر تابش برگشتی از جو نیز 10 وات بر متر مربع در دقیقه در نظر گرفته شود میزان تابش موثر برابر با 90 وات بر متر مربع در دقیقه خواهد بود. زمین به سرعت در حال س شدن است. مثال دیگر: تابش برگشتی 50 وات بر متر مربع در دقیقه است در این صورت تابش موثر برابر با 50 وات بر متر مربع در دقیقه خواهد بود یعنی زمین به کندی در حال س شدن است. 40
عوامل موثربر تابش کل تابش تاثیر گلخانه ای اتمسفر س و گرم شدن سریع یا با تاخیر زمین بستگی زیادی به گازهای موجود در آن دا.این گازها بویژه گاز دی اکسید کربن و بخار آب با جذب تابش موج بلند بازتابی زمین ذخیره و برگشت مجدد آن به زمین نقش اساسی در تابش موثر و به تبع آن سرمایش و گرمایش جوی دارند. به جذب و نگهداری تابش های موج بلند توسط گازهای جوی بویژه گازهای مذکور همراه با برخی دیگر از گازها مثل ازن متان و نگهداری تابش در جو و ممانعت از انتقال سریع آن به باالتر از جو را اثر گلخانه ای جو می گویند که نقش بسیار مهمی در حفظ حیات کرۀ زمین بازی می کند. بنابراین گازهای گلخانه ای همراه با بخار آب و ابرهای ضخیم باعث کاهش تابش موثر شده و بدین ترتیب مانع سرمایش سریع زمین می شوند و بر عکس آسمانهای صاف همراه با ذرات جامد )هواویزها( باعث کاهش اثر گلخانه ای یا افزایش تابش موثر و سرمایش سریع جوی می شوند. تاثیر ابر و آئروسلها آئروسلها نیز در مقایسه با ابر در مقیاسی ضعیفتر باعث جذب تابش مؤثر و تابش برگشتی میشوند. گرچه این مواد به مقدار زیاد تابش مؤثر را كاهش میدهند نمیتوانند مانند بخار آب و گازكربنیك عامل تأثیر گلخانهای باشند زیرا افزایش آنها باعث كاهش مقدار تابش كوتاه خورشید میشود. 41
بیالن تابش بیالن تابش )تابش خالص( بدست میآید از اختالف حاصل از تابش خورشیدی و تابش زمینی مقدار آن در اقیانوسها به مراتب بیشتر از خشكیها است و حواشی خشكیهای مناطق گرمسیری سطح زمین در مواقع تابش خورشید بخشي از تابش دریافتي را بازمي تاباند و بخش دیگري از آن را درقشرهاي فوقاني خود جذب ميكند. درهمین روند سطح زمین متناسب با دماي خود به شكل تابش زمیني انرژي از دست ميدهد. اختالف بین این دو جریان را بیالن تابش یا تابش خالص مينامند كه عوامل مؤثر در معادله آن عبارتند از : 42
بیالن تابش : عوامل مؤثر در معادله بیالن تابش عبارتند از Q = Io sin h + D RK A + G RL Io sin h = D= تابش مستقیم خورشید تابش پراكنده انعكاس تابش كوتاه = K R گسیل تابش بلند = A RL = E a = انعكاس تابش بلند تابش برگشتي 43
بیالن تابش با توجه به فرمول هرگاه بیالن تابش مثبت باشد سطح زمین گرم و هرگاه منفي باش س است. بنابراین بیالن انرژي )و نه تابش گسیل شده از خورشید( زمین و هواي مجاور تعیین كننده است. در گرم كن سطح بیالن انرژي سیاره زمین از 100 درصد انرژي ورودي به اتمسفر زمین %44 برآن به خارج از اتمسفر بازگشت و جذب اتمسفر ميشود. ( %26 آن در فضای کیهانی بازتاب داده شده 15 واحد توسط هواویزهاي اتمسفر و 3 درصد توسط ابرها جذب ميشود( 56 واحد به صورت انرژي مستقیم و غیرمستقیم )تابش كلي یا G( ميرسد كه به آن انرژي ورودي خورشیدي ميگوئیم. به سطح زمین 44
بیالن تابش 45
بیالن تابش 46
بیالن تابش 6 واحد از انرژی تابش ورودی مجدداا به فضای کیهانی منعکس می شود که با 26 واحد فضای کیهانی 32 واحد آلبدوي سیاره زمین را تشكیل ميدهد و 50 واحد بقیه را زمین جذب ميكند. از 50 واحد انرژي جذب شده 21 واحد به صورت تابش در محدوده مادون قرمز)تابش زمیني( دفع ميشود. از این 21 واحد 8 واحد مستقیماا و بدون هیچ مانعي از طریق پنچرههاي اتمسفر به فضاي كیهاني گسیل و از سیستم خارج ميشود. 13 واحد باقیمانده را عناصر اتمسفر مانند گازكربنیك بخار آب و ازن در نوارهاي جذبي طیف الكترومغناطیسي اتمسفر جذب ميكنند و دماي اتمسفر را باالمي برند از باقیمانده 50 واحد انرژي جذب شده 29 واحدد به میزان 9 واحد از طریق رسانایي مولكولي به هواي باالي سطح زمین منتقل ميشود. باقمیانده 50 واحد انرژي دریافتي زمین یعني 20 واحد صرف تبخیر آبها ميشود. و به صورت انرژي نهایي بخار آب از زمین خارج و به سیستم اتمسفر وا ميشود. 47
بیالن تابش انرژي دریافتي اتمسفر 42 واحد )42=13+9+20( انرژي موج بلند زمیني و 18 واحد انرژي موج كوتاه خورشیدي است بطوركلي زمین 50 واحدي انرژي جذب ميكند و آن را به صورت انرژي تابشي بلند )21 واحد( انرژي حرارتي محسوس )9 واحد( و انرژي نهاني تبخیر آب )20 واحد( پس ميدهد. بنابراین همیشه درحالت موازنه انرژي قرار دا اتمسفر زمین از تابش موج كوتاه خورشیدي و تابش موج بلند زمیني در مجموع 60 واحد در مواد جذبي خالص دا و همه آن را هم بصورت تابش موج بلند به فضاي كیهاني گسیل ميكند 3- سیاره زمین سیستمي بزرگ است كه در بیرون از اتمسفر 100 واحد انرژي از خورشید دریافت ميكند و تمام این انرژي به طرق زیر به فضاي كیهاني پس ميدهد. تابش موج بلند اتمسفري تا 60 واحد تابش موج بلند زمیني 8 واحد انعكاس از طریق ابرها 21 واحد انعكاس از طریق هواویزهاي اتمسفر 5 واحد و از طریق آلبدوی سطح زمین 6 واحد می باشد. 48
بیالن تابش حواشی خشکیهای مناطق حاره با وجود بیالن تابش ضعیف نسبت به آبهای مجاور خود سطح گرم زمین محسوب می شوند زیرا در این مناطق به دلیل عدم تبخیر انرژی بطور كامل به گرمای محسوس تبدیل و صرف گرم کن هوا می شود. در كل میتوان گفت بیالن تابش تقریباا در فاصله استوا و مثبت و در عرضهای باالتر آن منفی است. درجه 35 49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71