Теоретический тур / Задача 6

Известно, что на верхнюю границу атмосферы в среднем* поступает поток солнечного излучения интенсивностью 342 Вт/м². На рисунке 5 схематично показаны дальнейшие преобразования поступающего в атмосферу солнечного излучения. Числа — это значения средней интенсивности потоков излучения в атмосфере, Вт/м². Чёрные стрелки обозначают потоки видимого (коротковолнового), серые — теплового (длинноволнового) излучения. Часть численных значений на схеме заменена буквами X, Y и Z.

Б. Известно, что интенсивность теплового излучения связана с температурой излучающего тела по формуле Стефана — Больцмана:

Рисунок 5. Глобально осреднённые потоки энергии в атмосфере (ВГА – верхняя граница атмосферы)

• Назовите физический эффект планетарного масштаба, обусловливающий эти различия, и объясните, с какими особенностями земной атмосферы он связан.
• Присутствие каких трёх газов в составе атмосферы приводит к появлению этого эффекта? Перечислите их в порядке убывания вклада в формирование данного эффекта.

В. Схема на рисунке 5 показывает глобально осредненные потоки энергии, однако региональные особенности их баланса могут существенно отличаться. На карте (рисунок 6) показано распределение среднегодового радиационного баланса поверхности. Радиационный баланс — это результирующая суммы всех приходящих к поверхности радиационных потоков за вычетом всех уходящих, без учета нерадиационного переноса энергии. Данное распределение в целом подчиняется закону широтной зональности, однако для некоторых территорий существуют отклонения, что особенно заметно в тропическом поясе.

Найдите на карте любые две территории, где аномальные по отношению к широтной зональности значения радиационного баланса обусловлены различными факторами. Кратко объясните механизм действия этих факторов.

Рисунок 6. Среднее многолетнее значение радиационного баланса земной поверхности, МДж/м2 в год

* С учётом шарообразности планеты, смены времени суток и сезонов года.
** Чтобы перевести градусы Цельсия в кельвины, надо прибавить 273,15 к значению в градусах Цельсия.

А. Уравнения для нахождения X, Y и Z:

________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________

Решение системы уравнений:

X = ________ Вт/м2 

Y = _______ Вт/м2

Z = ______ Вт/м2

Планетарное альбедо Земли: _______ %.

Причина его отличия от альбедо земной поверхности:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Б. Тепловому излучению поверхности соответствует температура T2 = _______ °С.

Из-за какого физического эффекта планетарного масштаба она отличается от T1?

________________________________________________________________________________

С какими особенностями земной атмосферы связан этот эффект?

________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________

Названия газов, присутствие которых в составе атмосферы приводит к появлению этого эффекта (перечислите в порядке убывания вклада в его формирование):

1. _______________________

2. _______________________

3. ____________________

В. Территории с аномальными по отношению к широтной зональности значениями радиационного баланса:

Территория 1: _______________________________________________________________

Причина аномальных значений:

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

Территория 2: ________________________________________________________________

Причина аномальных значений: 

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________