- Gradient nhiệt theo phƣơng đứng gần bằng gradient trung bỡnh phƣơng đứng của nhiệt độ (60C/1km).
3.10.1. Phương trỡnh cõn bằng bức xạ
B = (Q + q + G) - (R + E) = B1 - B2 (3.77)
Trong đú:
6968 68
Vỡ cú hơi nƣớc, CO2, CH4, N2O, O3đối lƣu, CFC..., tầng mõy nờn khớ quyển cú tỏc dụng giữ ấm gọi là "hiệu ứng nhà kớnh". Lớp kớnh của buồng kớnh tuy cú thể làm cho ỏnh sỏng mặt trời chiếu vào, nhƣng nú ngăn khụng cho cỏc súng nhiệt (súng dài) từ trong buồng kớnh truyền ra ngoài.
Giả sử trỏi đất khụng cú khớ quyển, nhiệt độ tuyệt đối của mặt đất là , bức xạ mặt trời trờn mỗi cm2 là W thỡ muốn duy trỡ đƣợc bức xạ phải cú W = ζθ4.
Giả sử cú khớ quyển và bức xạ súng dài của bức xạ mặt trời là
wL, bức xạ súng ngắn là wK, nếu hệ số chiếu xuyờn của khớ quyển đối với bức xạ súng ngắn và súng dài tƣơng ứng là PK và PL thỡ W = WL + WK, trong đú lƣợng tới mặt đất là WKPK + WLPL. Giả sử
nhiệt độ ở mặt đất là 1thỡ bức xạ mặt đất là ζ14. Vỡ bức xạ ở mặt đất là bức xạ súng dài, nờn lƣợng bức xạ cú thể chiếu qua đƣợc khớ quyển là ζ14PL. Do đú, sự cõn bằng của bức xạ đƣợc duy trỡ theo phƣơng trỡnh: WKPK + WLPL = ζ14PL (3.73) Do đú: k L K K W W P P W 4 1 k L L K W P P P W (3.74) PKlớn hơn PL, số hạng bờn phải lớn hơn W, nờn 1lại sẽ lớn hơn , tức là núi: Khớ quyển cú hiệu ứng nhà kớnh.
Giả sử PK = 0,4, PL = 0,2; suất phản xạ của trỏi đất là 40% thỡ lƣợng bức xạ mặt trời thu đƣợc trong một phỳt trờn 1cm2 là
0,315calo. Vỡ bức xạ súng ngắn bằng 70% toàn bộ bức xạ mặt trời
nờn WK= 0,7W. Do đú: w w 0,7 2 , 0 2 , 0 4 , 0 4 1 536 , 0 7 ,1 315 , 0 4 1 (3.75) 1 289, t=160C
Trị số t = 160C rất phự hợp với nhiệt độ trung bỡnh của trỏi
đất là 14,40C.
Tuy nhiờn nếu khụng cú "hiệu ứng nhà kớnh" của khớ quyển thỡ trỏi đất sẽ luụn bị lạnh cúng và nhiệt độ trung bỡnh của bề mặt trỏi đất sẽ khụng là 150C (590F) mà đó là -180C (00 F).
3.10. Cõn bằng bức xạ
Trờn mặt đất vào một thời điểm ta quan sỏt thấy cú sự tỏc động kết hợp của những thụng lƣợng bức xạ khỏc nhau của súng
ngắn và súng dài.
Bức xạ mặt trời (trực tiếp và khuyếch tỏn) và bức xạ của khớ quyển lập thành năng lƣợng thu trờn mặt nằm ngang. Bức xạ khuyếch tỏn và bức xạ của mặt đất lập thành năng lƣợng chi.
Tổng đại số của tất cả cỏc đại lƣợng đú, tức là tổng của năng lƣợng thu và năng lƣợng chi, lập thành cõn bằng bức xạ B.
B = S - R - E* (3.76)
Trong đú:
S: Là bức xạ mặt trời tổng cộng bằng Q + q R: Bức xạ phản hồi
E*: Bức xạ hiệu dụng
Cõn bằng bức xạ là lƣợng thu (hoặc chi) thực tế của năng lƣợng bức xạ và trạng thỏi nhiệt của mặt đất- mặt đất núng lờn hoặc lạnh đi- phụ thuộc vào lƣợng thu (hoặc chi) thực tế đú.
3.10.1. Phương trỡnh cõn bằng bức xạ
B = (Q + q + G) - (R + E) = B1 - B2 (3.77)
Trong đú:
6968 68
Q: Bức xạ trực tiếp mặt trời. q: Bức xạ tỏn xạ của mặt trời G: Bức xạ nghịch của khớ quyển G R: Bức xạ do mặt đất phản xạ E: Bức xạ mặt đất Cõn bằng bức xạ ở mặt đất bằng hiệu số giữa lƣợng bức xạ mặt trời do mặt đất hấp thụ và lƣợng bức xạ hữu hiệu (E*)
B = (Q + q)(1 - a) - E* (3.78)
Trong đú:
Q +q : Biểu thị lƣợng tổng bức xạ
a: Là suất phản xạ của mặt đất đối với bức xạ mặt trời Giả sử:
R = a(Q + q) + a'G (3.79)
Trong đú: a' là suất phản xạ của mặt đất đối với bức xạ khớ
quyển
Bức xạ hữu hiệu
E* = E - (1 - a') G (3.80)
Do đú cũng cú thể căn cứ vào E* tỡm đƣợc cụng thức (3.78)
từ (3.77)
Ban ngày bức xạ mặt trời lớn hơn bức xạ hữu hiệu, nờn ban ngày nhiệt độ thổ nhƣỡng và nhiệt độ khụng khớ tăng cao. Ban đờm
(Q + q) = 0 nờn B = -E*, do vậy ban đờm nhiệt độ giảm thấp đi. Nhƣ vậy, cú thể căn cứ vào hiệu số giữa lƣợng bức xạ mặt trời do mặt đất hấp thụ và lƣợng bức xạ hữu hiệu để tớnh cõn bằng bức xạ của mặt đất. Nhƣng khi tớnh bức xạ hữu hiệu nếu khụng dựng nhiệt độ của lớp mặt hoạt động mà dựng nhiệt độ khụng khớ
thỡ trị số bức xạ hữu hiệu tớnh đƣợc ở mặt thổ nhƣỡng về mựa hố là hơi thấp, về mựa đụng thỡ hơi cao.
Khi hiệu số giữa nhiệt độ mặt đất và nhiệt độ khụng khớ khỏc
khụng thỡ theo Bu-đen-kụ, cú thể dựng cụng thức sau:
B = B0 - δB = B0– 0,9ζ(θw4 - θ4) (3.81)
Trong đú :
B0: Là cõn bằng bức xạ đƣợc xỏc định bởi bức xạ hữu hiệu tớnh bằng nhiệt độ khụng khớ ở tầng thấp.
δB: Biểu thị hiệu số giữa bức xạ hữu hiệu tớnh bằng nhiệt độ của lớp mặt đất hoạt động và tớnh bằng nhiệt độ khụng khớ.
θw: Nhiệt độ lớp mặt đất hoạt động
θ: Nhiệt độ khụng khớ ở một độ cao nào đú.