Изменчивость составляющих радиационного баланса Земли в Арктическом регионе
|
Введение 3
1 Современный климат Арктики 6
1.1 Изменение климата в Арктическом регионе 6
2 Радиационный баланс Земли 13
2.1 Пространственно-временные вариации составляющих РБЗ 13
2.2 Спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса
Земли 20
2.3 Радиационный режим о. Гренландия по данным ИКОР-М 26
2.4 Облачность над Арктикой 30
Заключение 35
Список использованных источников
1 Современный климат Арктики 6
1.1 Изменение климата в Арктическом регионе 6
2 Радиационный баланс Земли 13
2.1 Пространственно-временные вариации составляющих РБЗ 13
2.2 Спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса
Земли 20
2.3 Радиационный режим о. Гренландия по данным ИКОР-М 26
2.4 Облачность над Арктикой 30
Заключение 35
Список использованных источников
Источником метеорологических, гидрологических, химических, биологических и других процессов, протекающих на земном шаре, является солнечная энергия. Вся другая поступающая энергия (излучение звезд и планет, космические лучи, внутренняя теплота Земли и др.) ничтожно мала по сравнению с энергией Солнца.
Всестороннее теоретическое изучение влияния Солнца, на климатическую систему земли подкрепленное регулярными комплексными наблюдениями, не смотря на безусловный и значительный прогресс, оставляет ряд неясностей, в том числе даже в основополагающих их принципах и механизмах.
Показательно, что в вышедшем в 1997 году в Великобритании учебнике климатологии авторы называют «до сих пор не понятным чудом» способ транспортировки энергии Солнца через космическое пространство к атмосфере Земли.
Солнечные лучи, распространяясь в мировом пространстве со скоростью 300 000 км/сек, проходят путь от Солнца до Земли, равный около 150 000 000 км, за 8,3 минуты.
Несмотря на огромное расстояние, отделяющее нас от Солнца, и положение Земли в космическом пространстве, поверхность земли и нижние слои атмосферы нагреваются солнечными лучами достаточно сильно, чтобы поддержать жизнь на нашей планете.
Климат планеты изменяется, что обуславливает изменение глобальной температуры, которая растет с необычной скоростью, начиная с начала 20 века. Изменения климата в прошлом были результатом природных факторов и естественной изменчивости. Однако, величина трендов и характер изменений, наблюдающихся в последние десятилетия, показывают, что антропогенное влияние становится сейчас преобладающим фактором [1].
Эти изменения климата особенно ощутимо проявляются в Арктике. Начиная с 70-х годов 20 века средняя температура в этом регионе росла почти в два раза быстрее, чем средняя глобальная. Таяние ледников Гренландии и морского льда, рост температуры в районах вечной мерзлоты подтверждает существование более интенсивного потепления Арктики [2].
В качестве основного источника энергии большую роль играет солнечная радиация. Именно по этой причине определение компонентов радиационного баланса Земли на верхней границе атмосферы и радиационного баланса на земной поверхности, является главной задачей исследования земной климатической системы.
Все измерения составляющих радиационного баланса с искусственных спутников земли приводят к верхней границе атмосферы. За верхнюю границу атмосферы принимается поверхность высотой 30 км над поверхностью Земли. Это дает возможность оценить, как происходит обмен радиацией с космосом любого региона планеты.
Распределение компонентов радиационного баланса Земли по земной поверхности весьма разнообразно. Оно зависит от многих величин: высоты солнца, продолжительности светлого времени суток, характера и состояния земной поверхности, циркуляционных условий, замутненности атмосферы, содержания в ней водяного пара и других поглощающих газев, аэрозолей, наличия облачности.
Арктические и субарктические регионы - одни из наиболее чувствительных к изменению климата. Как отмечено Международной группой по изменению климата, температура воздуха в Арктике выросла к началу 21 в. на 1-1,5 градуса по сравнению с 1970-ми гг. 20 в. Рост температуры сопровождается изменениями и других климатических параметров, в том числе облачности.
Целью данной дипломной работы является рассмотрение причин изменения климата Арктического региона, современное состояние климата Арктики, радиационный баланс Земли в данном регионе, различные 4
спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса Земли (спутник «Метеор-М» № 2) и облачность над Арктикой.
Всестороннее теоретическое изучение влияния Солнца, на климатическую систему земли подкрепленное регулярными комплексными наблюдениями, не смотря на безусловный и значительный прогресс, оставляет ряд неясностей, в том числе даже в основополагающих их принципах и механизмах.
Показательно, что в вышедшем в 1997 году в Великобритании учебнике климатологии авторы называют «до сих пор не понятным чудом» способ транспортировки энергии Солнца через космическое пространство к атмосфере Земли.
Солнечные лучи, распространяясь в мировом пространстве со скоростью 300 000 км/сек, проходят путь от Солнца до Земли, равный около 150 000 000 км, за 8,3 минуты.
Несмотря на огромное расстояние, отделяющее нас от Солнца, и положение Земли в космическом пространстве, поверхность земли и нижние слои атмосферы нагреваются солнечными лучами достаточно сильно, чтобы поддержать жизнь на нашей планете.
Климат планеты изменяется, что обуславливает изменение глобальной температуры, которая растет с необычной скоростью, начиная с начала 20 века. Изменения климата в прошлом были результатом природных факторов и естественной изменчивости. Однако, величина трендов и характер изменений, наблюдающихся в последние десятилетия, показывают, что антропогенное влияние становится сейчас преобладающим фактором [1].
Эти изменения климата особенно ощутимо проявляются в Арктике. Начиная с 70-х годов 20 века средняя температура в этом регионе росла почти в два раза быстрее, чем средняя глобальная. Таяние ледников Гренландии и морского льда, рост температуры в районах вечной мерзлоты подтверждает существование более интенсивного потепления Арктики [2].
В качестве основного источника энергии большую роль играет солнечная радиация. Именно по этой причине определение компонентов радиационного баланса Земли на верхней границе атмосферы и радиационного баланса на земной поверхности, является главной задачей исследования земной климатической системы.
Все измерения составляющих радиационного баланса с искусственных спутников земли приводят к верхней границе атмосферы. За верхнюю границу атмосферы принимается поверхность высотой 30 км над поверхностью Земли. Это дает возможность оценить, как происходит обмен радиацией с космосом любого региона планеты.
Распределение компонентов радиационного баланса Земли по земной поверхности весьма разнообразно. Оно зависит от многих величин: высоты солнца, продолжительности светлого времени суток, характера и состояния земной поверхности, циркуляционных условий, замутненности атмосферы, содержания в ней водяного пара и других поглощающих газев, аэрозолей, наличия облачности.
Арктические и субарктические регионы - одни из наиболее чувствительных к изменению климата. Как отмечено Международной группой по изменению климата, температура воздуха в Арктике выросла к началу 21 в. на 1-1,5 градуса по сравнению с 1970-ми гг. 20 в. Рост температуры сопровождается изменениями и других климатических параметров, в том числе облачности.
Целью данной дипломной работы является рассмотрение причин изменения климата Арктического региона, современное состояние климата Арктики, радиационный баланс Земли в данном регионе, различные 4
спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса Земли (спутник «Метеор-М» № 2) и облачность над Арктикой.
Арктика оказывает особое влияние на глобальный климат, прежде всего это объясняется особым режимом радиационного баланса. Большая часть территории Арктики покрыта снегом и льдом, обуславливая здесь высокие величины альбедо. Доля приходящей солнечной энергии, отражаемая назад в космос, здесь более значительна, чем в умеренных и более низких широтах, где больше энергии поглощается системой Земля- атмосфера.
Возможно, увеличение величин поглощённой солнечной радиации в Арктике стало следствием прямого влияния деятельности человека, которая также снижает отражательную способность. К примеру, выбросы сажи при сгорании ископаемого топлива, которые переносятся ветром и оседают в Арктике, слегка затемняют поверхность ярко белых снега и льда, заставляя их отражать меньше солнечной энергии, что способствует возрастанию потепления. Сажевые частицы в атмосфере в итоге могут увеличить поглощение солнечной радиации в Арктике. Таяние арктического снега и льда, обладающие высокой отражающей способностью, открывает более темные поверхности суши и океана, увеличивая поглощение солнечной радиации и вызывая дальнейшее нагревание Арктики.
В ходе выполнения данной дипломной работы были рассмотрены причины изменение климата Арктического региона, облачность над регионом, современное состояние климата Арктики, радиационный баланс Земли, различные спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса Земли (спутник «Метеор-М» № 2), были получены значения альбедо и поглощенной солнечной радиации с 2014 по 2019 гг. для острова Гренландия и соседних к ней территорий, а также были построены графики по полученным значениям, с помощью которых можно было определить в какое время года наблюдались наименьшие и наибольшие величины.
Для построения данных графиков распределения альбедо и поглощенной солнечной радиации были использованы данные с 2014 по 2019 гг., которые были получены со спутника. На графиках можно отследить то, что на юге наблюдаются самые максимальные значения альбедо в апреле 2017 года, над островом Гренландия максимум отмечается в 2018 году в июне, на западе в марте 2016 года, а на востоке в 2017 году в апреле. Самые минимальные значения альбедо над Гренландией наблюдаются в 2015 году в декабре, на западе минимум отмечается так же в декабре, но уже в 2014 году и в этом же году в декабре на востоке можно отследить еще один минимум, на юге минимальные значения отмечались в 2015 году в декабре.
Изучая полученный график распределения поглощенной солнечной радиации над островом Гренландия и соседними территориями с августа 2014 по февраль 2019 г., можно отметить самые большие значения над островом Гренландия в 2018 году в июне, в западном регионе максимум был также в июне в 2017 году, на юге в 2015 году в марте, на востоке в июне 2017 года. Минимальные значения можно отследить над островом Гренландия в 2015 году в зимние месяцы, в западном регионе в 2014 году, на юге минимум отмечается в 2017 году в январе.
По данным с сайта Cloud Fraction были сняты значения общей облачности над Гренландией вдоль долготы 45° с интервалом широт 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55.
Как видно на графике распределения облачности по широтам в целом облачность увеличивается во время зимних месяцев на 60, 65 и 70 широтах, облачность уменьшается в летние месяцы, в основном в июле и в дальнейшем увеличивается. Так же видно, что вдоль 45 долготы облачность увеличивается от севера к югу и достигает максимума за пределами острова Гренландия там, где начинается акватория Атлантического океана.
График с широтным распределением альбедо за 2015 год и график с распределением облачности над островом Гренландия в 2015 году дает нам предположение о том, что альбедо над островом зависят в основном от подстилающей поверхности, то есть только от ледников. Соответственно облачность вносит минимальное значение к окружающим значениям Гренландии.
Подводя итог, хочется отметить, что все поставленные задачи были выполнены. Цель работы также была достигнута.
Возможно, увеличение величин поглощённой солнечной радиации в Арктике стало следствием прямого влияния деятельности человека, которая также снижает отражательную способность. К примеру, выбросы сажи при сгорании ископаемого топлива, которые переносятся ветром и оседают в Арктике, слегка затемняют поверхность ярко белых снега и льда, заставляя их отражать меньше солнечной энергии, что способствует возрастанию потепления. Сажевые частицы в атмосфере в итоге могут увеличить поглощение солнечной радиации в Арктике. Таяние арктического снега и льда, обладающие высокой отражающей способностью, открывает более темные поверхности суши и океана, увеличивая поглощение солнечной радиации и вызывая дальнейшее нагревание Арктики.
В ходе выполнения данной дипломной работы были рассмотрены причины изменение климата Арктического региона, облачность над регионом, современное состояние климата Арктики, радиационный баланс Земли, различные спутниковые методы изучения составляющих радиационного баланса Земли (спутник «Метеор-М» № 2), были получены значения альбедо и поглощенной солнечной радиации с 2014 по 2019 гг. для острова Гренландия и соседних к ней территорий, а также были построены графики по полученным значениям, с помощью которых можно было определить в какое время года наблюдались наименьшие и наибольшие величины.
Для построения данных графиков распределения альбедо и поглощенной солнечной радиации были использованы данные с 2014 по 2019 гг., которые были получены со спутника. На графиках можно отследить то, что на юге наблюдаются самые максимальные значения альбедо в апреле 2017 года, над островом Гренландия максимум отмечается в 2018 году в июне, на западе в марте 2016 года, а на востоке в 2017 году в апреле. Самые минимальные значения альбедо над Гренландией наблюдаются в 2015 году в декабре, на западе минимум отмечается так же в декабре, но уже в 2014 году и в этом же году в декабре на востоке можно отследить еще один минимум, на юге минимальные значения отмечались в 2015 году в декабре.
Изучая полученный график распределения поглощенной солнечной радиации над островом Гренландия и соседними территориями с августа 2014 по февраль 2019 г., можно отметить самые большие значения над островом Гренландия в 2018 году в июне, в западном регионе максимум был также в июне в 2017 году, на юге в 2015 году в марте, на востоке в июне 2017 года. Минимальные значения можно отследить над островом Гренландия в 2015 году в зимние месяцы, в западном регионе в 2014 году, на юге минимум отмечается в 2017 году в январе.
По данным с сайта Cloud Fraction были сняты значения общей облачности над Гренландией вдоль долготы 45° с интервалом широт 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55.
Как видно на графике распределения облачности по широтам в целом облачность увеличивается во время зимних месяцев на 60, 65 и 70 широтах, облачность уменьшается в летние месяцы, в основном в июле и в дальнейшем увеличивается. Так же видно, что вдоль 45 долготы облачность увеличивается от севера к югу и достигает максимума за пределами острова Гренландия там, где начинается акватория Атлантического океана.
График с широтным распределением альбедо за 2015 год и график с распределением облачности над островом Гренландия в 2015 году дает нам предположение о том, что альбедо над островом зависят в основном от подстилающей поверхности, то есть только от ледников. Соответственно облачность вносит минимальное значение к окружающим значениям Гренландии.
Подводя итог, хочется отметить, что все поставленные задачи были выполнены. Цель работы также была достигнута.
Подобные работы
- Гравиметрическая спутниковая съемка в анализе динамики водного
эквивалента массы континентальной поверхности Земли
Магистерская диссертация, информатика. Язык работы: Русский. Цена: 5670 р. Год сдачи: 2017