17. Схема баланса солнечной энергии в атмосфере и на поверхности Земли.

Практически единственным источником энергии для всех физических процессов, развивающихся в атмосфере, является солнечная радиация.

Приходящая в атмосферу солнечная радиация частично поглощается в атмосфере главным образом водяным паром, углекислым газом, озоном и аэрозолями и рассеивается на частицах аэрозоля и на флуктуациях плотности атмосферы.

Вследствие рассеяния лучистой энергии Солнца в атмосфере наблюдается не только прямая солнечная(28%), но и рассеянная радиация(16%), в совокупности они составляют суммарную радиацию(44%).

Достигая земной поверхности, суммарная радиация частично отражается от неё. Величина отражённой радиации определяется отражательной способностью подстилающей поверхности, т. н. альбедо.

За счёт поглощённой радиации земная поверхность нагревается и становится источником собственного длинноволнового излучения, направленного к атмосфере. В свою очередь, атмосфера также излучает длинноволновую радиацию, направленную к земной поверхности (т. н. противоизлучение атмосферы) и в мировое пространство (т. н. уходящее излучение).

Рациональный теплообмен между земной поверхностью и атмосферы определяется эффективным излучением — разностью между собственным излучением поверхности Земли и поглощённым ею противоизлучением атмосферы. Разность между коротковолновой радиацией, поглощённой земной поверхностью, и эффективным излучением называется радиационным балансом.

Некоторая часть энергии солнечной радиации затрачивается на поддержание общей циркуляции атмосферы и на другие атмосферные процессы, однако эта часть незначительна по сравнению с основными составляющими теплового баланса.

18. Длинноволновое излучение поверхности Земли и атмосферы. Явление парникового эффекта.

Земля, как и любое другое тело, температура, которого выше абсолютного 0 (-273*К) излучает энергию. Однако по сравнению с температурой Солнца, температура поверхности Земли и ее атмосферы мала, поэтому все излучения или энергия приходятся на ИК участок спектра.

Излучение атмосферы имеет более сложный характер, по сравнению с излучением Земной поверхности. Энергию излучают лишь те газы, которые поглощают, то есть водяной пар, углекислый газ, озон, метан и окись азота. Эти газы называются парниковыми газами.

Наиболее интенсивно ИК излучение атмосферы, поглощаемое водяным паром. Кроме него большое влияние на поток радиации оказывает углекислый газ.

Благодаря сильному поглощению длинноволновой радиации водяным паром и углекислым газом, большая часть излучения земной поверхности поглощается атмосферой. В тоже время солнечная радиация значительной частью атмосферы пропускается. Атмосфера в свою очередь изучает длинноволновую радиацию, часть которой направлена к земной поверхности. Такая радиация называется встречным излучением атмосферы.

Часть энергии встречного излучения вновь поглощается Земной поверхностью. Разность между собственным излучением ЗП и поглощённой его частью встречного излучения, называется эффективным излучением.

Температура атмосферы обычно ниже температуры ЗП. Поэтому в большинстве случаев эффективное излучение положительно. Это означает, что вследствие длинноволнового излучения ЗП почти всегда теряет тепло. Тонкий механизм терморегуляции, основанный на составе и физических свойствах атмосферы и подстилающей поверхности Земли, поддерживает равновесие между поступающей к поверхности солнечной энергии и длинноволновыми излучениями Земли.

Этот механизм обеспечивает постоянство радиационного баланса планеты и предохраняет ее поверхность от перегрева или переохлаждения.

Углекислый газ попадает в атмосферу, как естественным путем, так и в результате человеческой деятельности. На протяжении истории Земли углекислый газ поступал в атмосферу в процессе вулканической деятельности и участвовал в естественном круговороте углерода в природе. Подсчитано что при отсутствии углекислого газа температура поверхности Земли была бы на 338*С ниже, чем в настоящее время.

На концентрацию углекислого газа и других парниковых газов, увеличивается в атмосфере главным образом за счет сжигания ископаемого топлива, а так же при нарушении естественного углеродного цикла в ходе уничтожения тропических лесов. В результате возникло нарушение радиационного баланса планеты, ведущее к развитию парникового эффекта и глобальному изменению климата.

В процессе производства в атмосферу ежегодно выбрасываются сотни тонн загрязняющих веществ в виде газов и аэрозолей.

Непрерывно возрастающее использование топлива нарушило геохимический цикл углерода. Механизм обеспечивает содержание СО2 в атмосфере не справляется с его возрастающим притоком, содержание СО2 в атмосфере возросло с 290млн долей 180 до 325 долей в 1970.

Распространение парниковых газов их источник, скорость поступления в атмосферу и доля влияния на глобальное потепление.

газ	Основные источники	Современный уровень среднегодового прироста концентрации %	Доля влияния на глобальное потепление %
CO2	Сжигание ископаемого топлива (77%) вырубка лесов (23%)	0,5%	55%
Хлор фтор углероды	Различные промышленные предприятия	4%	24%
СН4	Рисовые плантации, утечка газа, жизнедеятельность животных	0,9%	15%
	Сжигание биомассы, применение удобрений, сжигание топлива	0,8%	6%