Исследование влияния атмосферного аэрозоля

Лабораторная работа №7
Исследование влияния атмосферного аэрозоля
на климат Земли
Цель работы – определение степени влияния аэрозоля на
распространение электромагнитного излучения в атмосфере.
В процессе выполнения работы необходимо решить следующие задачи:
- осуществить численное моделирование процесса распространения
электромагнитного излучения в атмосфере
- оценить степень влияния аэрозоля на температуру подстилающей
поверхности.
Порядок выполнения работы
Рассчитать зависимость интенсивности электромагнитного излучения
земной поверхности от температуры поверхности по формуле
I 0      T04 ,
где
I0


T0
–
–
–
–
(1)
интенсивность теплового излучения поверхности Земли, Вт/м2;
коэффициент серости, равный 0,95;
постоянная Стефана-Больцмана, равная 5,67  10 8 , Вт/(м2*К4);
температура, К.
Рассчитать коэффициент пропускания атмосферы по формуле
K АТМ 
где
K АТМ
S0
I0
,
S0
(2)
– коэффициент пропускания атмосферы;
– солнечная постоянная, равная 1366 Вт/м2.
Рассчитать коэффициент пропускания слоя аэрозоля, мощностью z
K АЭР  exp   АЭР  N АЭР  z  ,
где
K АЭР
 АЭР
N АЭР
z
– коэффициент пропускания слоя аэрозоля;
– эффективная площадь поперечного сечения частицы
аэрозоля, м2;
– концентрация аэрозоля, м-3;
– толщина слоя аэрозоля, м.
(3)
Эффективная площадь
определяется формулой
поперечного
сечения
частицы
аэрозоля
2
 АЭР  2    rАЭР
,
где
(4)
– радиус частиц аэрозоля, м.
2
rАЭР
Рассчитать суммарный коэффициент пропускания атмосферы и слоя
аэрозоля
K СУММ  K АТМ  K АЭР .
Рассчитать интенсивность электромагнитного излучения
поверхности с учетом влияния аэрозольного слоя по формуле
(5)
земной
I  K СУММ  S 0 .
(6)
Рассчитать температуру подстилающей поверхности по формуле
T 4
I
.
 
(7)
Определить вклад слоя аэрозоля в изменение температуры
подстилающей поверхности. Для чего рассчитать изменение температуры по
формуле
T  T  T0 .
(8)
Варианты заданий
Провести расчеты по формулам (1) – (8) при следующих значениях
параметров:
Вариант 1
1)
2)
3)
4)
7
rАЭР  10 м;
T0  300 K;
N АЭР  10 8 м-3;
z от 0 до 3000 м с шагом 100 м.
Вариант 2
7
1) rАЭР  10 м;
2) T0  300 K;
3) N АЭР от 108 до 10 9 м-3 с шагом 108 м-3;
4) z  1000 м.
1)
2)
3)
4)
rАЭР от 10
7
Вариант 3
до 10 м с шагом 10 м;
6
7
T0  300 K;
N АЭР  10 8 м-3;
z  1000 м.
Вариант 4
1)
2)
3)
4)
6
rАЭР  10 м;
T0  280 K;
N АЭР  10 8 м-3;
z от 0 до 5000 м с шагом 500 м.
Вариант 5
1)
2)
3)
4)
1)
2)
3)
4)
7
rАЭР  10 м;
T0  300 K;
N АЭР от 10 8 до 10 9 м-3 с шагом 10 8 м-3;
z  2000 м.
rАЭР от 10
7
Вариант 6
до 10 м с шагом 10 м;
6
7
T0  290 K;
N АЭР  10 9 м-3;
z  2000 м.
Вариант 7
1)
2)
3)
4)
7
rАЭР  10 м;
T0  300 K;
N АЭР  10 9 м-3;
z от 0 до 3000 м с шагом 100 м.
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
- цель работы;
- порядок выполнения работы;
- полученные табличные и графические материалы;
- анализ полученных результатов;
- выводы по работе.