Тепловой режим Земли (атмосферы) формируется в конечном счете под влиянием результирующего притока тепла. Формулы, с помощью которых определяется результирующий приток тепла, называют уравнениями теплового баланса.
Поглощенная деятельным слоем солнечная радиация (B, S, D) расходуется:
- 1. на тепло, отдаваемое атмосфере посредством турбулентного перемешивания (P).
- 2. на испарение воды с земной поверхности (LE). Если Е масса испарившейся воды, то затраты тепла на испарение равны LE, где L — удельная теплота парообразования;
- 3. на тепло, идущее в нижележащие слои гидросферы или литосферы ®.
Приравнивая радиационные потоки тепла сумме всех других затрат тепла, получим уравнение теплового баланса.
Уравнение теплового баланса имеет вид: B+P+R+LE=0.
Каждый из потоков тепла может быть направлен к подстилающей поверхности или от нее. Из всех 4-х составляющих теплового баланса непосредственно измеряется только В, остальные составляющие определяются по расчетным формулам по данным градиентных наблюдений за температурой, влажностью воздуха, скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха на различных глубинах.
Расчет составляющих теплового баланса: турбулентного потока (Р), потоков тепла в верхних слоях почвы ® и затрат тепла на испарение (LE) градиентным методом производится по формулам:
P= -kсcp,.
где kкоэффициент турбулентности, сплотность воздуха, cp — удельная теплоемкость при р=сonst, -вертикальный градиент температуры воздуха.
LE = -kсв, где kкоэффициент турбулентности, сплотность воздуха, в= 0.622,.
— вертикальный градиент влажности воздуха.
Для почвы.
R= -kмспочcп, где kмкоэффициент температуропроводности почвы, спочплотность почвы, cp — удельная теплоемкость почвы,, -вертикальный градиент температуры почвы.
Тепловой баланс у земной поверхности определяется:
- 1. Радиационными потоками B = (S/ sinh+D)(1-A) — Eэф
- 2. Турбулентными и конвективными потоками в воздухе, возникающими в ходе теплои влагообмена нижнего слоя атмосферы с подстилающей поверхностью (P).
- 3. Потоками тепла в верхних слоях почвы ®.
- 4. Потоками тепла, связанными с фазовыми переходами воды (LE) .
