Уравнения переноса инфракрасной радиации в атмосфере

По­лучим дифференциальные уравнения для потока монохроматиче­ской радиации, с помощью которых описывается процесс переноса ее в атмосфере. Строгий вывод этих уравнений с учетом всех факто­ров, влияющих на ослабление радиации в атмосфере (в частности, рассеяния), дан Е. С. Кузнецовым.

Это понятие родственно поня­тию потока излучения, однако отличается от последнего тем, что энергетическая яркость характеризует количество лучистой энер­гии, распространяющейся в единичном телесном угле (I_ср) за еди­ницу времени и через единичную площадку, перпендикулярную лу­чам. Единицами энергетической яркости служат: Вт/(м³ · ср) для монохроматической радиации (J _λ) и Вт/(м² • ср) для интегральной (I). В общем случае энергетическая яркость зависит от направления распространения лучей. В том частном случае, когда она по всем на­правлениям одинакова, поле излучения называют изотропным. В последнем случае между потоком I и яркостью J существует про­стая связь:

J_λ = π I _λ и J = π I.

Протоки и притоки инфракрасной радиации в атмосфере.

На практике расчет интегральных потоков U и G, а также эффективного потока Ф = U-G осуществляется с помощью так называемых радиационных программ, в основе которых лежат решения дифференциальных уравнений для интегральных потоков U и G. Первые ра­диационные диаграммы построены в 1940 г. А. А. Дмитриевым.

Расчет потоков U, G и Ф выполняется по данным зондирования атмосферы, при котором получено распределение температуры и аб­солютной влажности по высоте. Анализ результатов таких расчетов показал, что восходящий (U) и нисходящий (G) потоки убывают с высотой — быстрее в тропосфере и медленнее в стратосфере. Эффек­тивный поток Ф вследствие того, что U убывает с высотой медлен­нее, чем G, возрастает с увеличением высоты.

Наиболее полные данные о радиационных потоках получены с помощью актинометрических радиозондов (АРЗ). Данные, получен­ные с помощью АРЗ в 1963—1967 гг., обобщены и проанализирова­ны В. И. Шляховым, Н. А. Зайцевой и Г. Н. Костяным (общее число выпусков за эти годы составило 3786). Вертикальные профили сред­них значений восходящего (U), нисходящего (G) и эффективного (Ф) потоков длинноволновой радиации в разных пунктах подобны друг другу.