Карта радиационного баланса
Карта радиационного баланса показывает, сколько солнечной энергии поверхность Земли получила и сколько энергии потеряла за определённый период. По ней можно определить знак и величину баланса, сравнить территории и объяснить различия широтой, свойствами поверхности, облачностью и особенностями рельефа.
Что показывает карта радиационного баланса
Радиационный баланс — разность между приходом и расходом лучистой энергии земной поверхностью и атмосферой. На тематической карте обычно изображают годовой радиационный баланс в мегаджоулях на квадратный метр (\(\text{МДж/м}^2\)) или в килокалориях на квадратный сантиметр. Линии, соединяющие точки с одинаковым значением показателя, называют изолиниями; для радиационного баланса это изолинии равных значений.
Радиационный баланс — это разность между поглощённой радиацией и эффективным излучением поверхности. Положительный баланс означает, что приход энергии больше расхода; отрицательный — что поверхность теряет больше энергии, чем получает.
В школьном курсе чаще используют упрощённое представление: поглощённая радиация зависит от прихода солнечной радиации и альбедо поверхности, а расход — от собственного теплового излучения Земли. Поэтому карта радиационного баланса не является просто картой солнечного освещения: она учитывает и отражение, и отдачу тепла.
Если значение радиационного баланса положительное, территория в среднем получает больше энергии, чем теряет, и земная поверхность имеет источник нагревания. Если значение отрицательное, расход энергии превышает приход, что способствует охлаждению поверхности.
Как читать карту: алгоритм
- Прочитайте название карты, единицы измерения и период наблюдений: годовой, зимний или летний баланс.
- Изучите легенду: определите цвета, интервалы значений и направление их увеличения.
- Найдите нужную территорию по градусной сетке, рекам, морям, границам или крупным городам.
- Определите знак баланса и приблизительное значение по цвету или ближайшим изолиниям.
- Сравните две точки: установите, где показатель больше, меньше или одинаков.
- Объясните различие через широту, угол падения солнечных лучей, продолжительность дня, облачность, альбедо и тепловое излучение.
Изолинии читают так же, как горизонтали на физической карте: значение между двумя линиями оценивают приблизительно. Если точка лежит ровно на изолинии, её значение равно подписи этой линии. Если точка находится между линиями, используют интерполяцию: например, между 800 и 1000 МДж/м² она может иметь около 900 МДж/м².
| Элемент карты | Что нужно установить | Типичный вывод |
|---|---|---|
| Легенда | Единицы и интервалы значений | Можно корректно назвать показатель |
| Изолинии | Где значения одинаковы | Точки на одной линии имеют одинаковый баланс |
| Цветовая шкала | Направление увеличения и уменьшения | Сравниваются удалённые районы |
| Градусная сетка | Широта и положение территории | Объясняется широтная закономерность |
| Период | Год, сезон или месяц | Не смешиваются сезонные и годовые значения |
Почему радиационный баланс меняется в пространстве
Главная закономерность для годовой карты — в среднем радиационный баланс увеличивается от высоких широт к низким. В низких широтах Солнце выше над горизонтом, лучи падают более отвесно и энергия распределяется по меньшей площади. В течение года здесь также велика продолжительность светлого времени. В высоких широтах лучи наклонные, путь в атмосфере длиннее, а зимой наступает полярная ночь.
Однако изолинии не обязаны идти строго с запада на восток. На их положение влияют облачность и влажность атмосферы: облака отражают часть солнечной радиации и одновременно уменьшают тепловое излучение поверхности. Важны также свойства подстилающей поверхности. Снег и лёд имеют высокое альбедо, поэтому отражают значительную долю солнечной энергии. Тёмная почва, растительность и вода поглощают больше радиации.
На годовом балансе отражаются и различия между сушей и океаном, но не следует объяснять каждое отклонение только близостью моря. В горах радиация меняется с высотой, экспозицией склонов и облачностью. Для связи климата гор с высотой полезно обратиться к странице климат гор. Общие сведения о видах приходящей и отражённой энергии даны на странице виды радиации.
Надёжная цепочка ответа выглядит так: «территория расположена южнее → высота Солнца и продолжительность освещения больше → приход солнечной радиации выше → радиационный баланс больше». Для снегов и облаков добавляйте отдельную причину: «альбедо выше» или «облачность сильнее».
В точке А годовой баланс равен 1200 МДж/м², а в точке Б — 600 МДж/м². Какой вывод верен?
Разобранный пример экзаменационного типа
На карте годового радиационного баланса для точки А указано значение 900 МДж/м², для точки Б — 300 МДж/м². Точка А расположена южнее точки Б, обе находятся на равнинной суше. Объясните, почему баланс в точке А выше.
Нужно не просто повторить числа, а связать положение точек с приходом и расходом радиации. Сначала сравниваем показатель, затем называем географическую причину и физический механизм.
Открыть готовый ответ Ответ
Радиационный баланс в точке А выше, потому что она расположена южнее. Здесь Солнце в среднем выше над горизонтом, солнечные лучи падают более отвесно и поступление солнечной энергии на единицу площади больше. Поэтому при одинаковых свойствах поверхности разность между приходом и расходом радиации в точке А выше.
Сезонные карты и особые случаи
На зимней карте закономерность особенно заметна в Северном полушарии: к северу радиационный баланс быстро уменьшается и может стать отрицательным. В полярных районах полярная ночь исключает прямой приход солнечной радиации, а поверхность продолжает отдавать тепло. Летом область положительных значений расширяется к северу благодаря полярному дню.
Переход через нулевую изолинию важен для анализа. По одну сторону от неё баланс положительный, по другую — отрицательный. Если задание просит определить границу областей нагревания и охлаждения, ищите именно изолинию \(R=0\). Нельзя путать её с изотермой: изолиния радиационного баланса показывает энергетическое состояние, а распределение температуры воздуха — тепловой результат действия многих факторов.
Не путайте радиационный баланс с суммарной солнечной радиацией и температурой воздуха. Не считывайте значение только по цвету без легенды. Не утверждайте, что баланс всегда уменьшается строго на север: облачность, снег, рельеф и сезон могут смещать изолинии. Не пишите «в точке теплее», если карта показывает только радиационный баланс.
В задачах на сравнение важно сохранять одинаковый период и единицы измерения. Годовой баланс нельзя напрямую сравнивать с зимним, если вопрос не требует такого сопоставления. Если карта дана без подробных чисел, ответ формулируют качественно: «выше», «ниже», «положительный», «отрицательный», «около нуля».
Quick-test
Проверь себя
Главное
- Радиационный баланс — разность между поглощённой и излучённой энергией: \(R=Q_{погл}-Q_{изл}\).
- Положительный баланс означает преобладание прихода энергии, отрицательный — преобладание расхода.
- Карту читают по легенде, изолиниям, цветовой шкале, координатам и периоду наблюдений.
- В среднем годовой баланс уменьшается от низких широт к высоким из-за уменьшения высоты Солнца и продолжительности освещения.
- Отклонения от широтной закономерности объясняются облачностью, альбедо, свойствами поверхности, рельефом и сезонностью.
- В объяснении сравнения используйте цепочку: положение территории → приход радиации или её отражение → величина радиационного баланса.