Spectrul solar si bilantul energetic

Radiatia solara

Soarele ne trimite radiatii pe o gama larga de lungimi de unde cu intensitati diferite. Radiatia solara electromagnetica care ajunge la partea superioara a atmosferei se numeste radiatie extraterestra. Integrala medie pentru spectrul complet este 1.367 W/m² (Constanta Solara).

In mod obisnuit lungimea de unda a radiatiei solare si a celei atmosferice este masurata in nanometri (nm, 10-9 m), iar pentru radiatii infrarosii in micrometri (µm, 10-6 m). Domeniile sunt prezentate in tabelul de mai jos. In astronomie si in carti mai vechi se pot gasi lungimi de unda exprimate in Ångström (Å, 10-10 m).

Lungimile de unda ale radiatiilor solare si atmosferice pentru aplicatii meteorologice

 

 

Unde scurte

 

UV-C

100 - 280 nm

Emise de soare, absorbite in totalitate de atmosfera pamantului inainte de a ajunge la suprafata sa

UV-B

280 - 315 nm

90% absorbite de atmosfera pamantului, dar foarte active din punct de vedere biologic, provoaca arsuri ale pielii

UV-A

315 - 400 nm

Emise de soare, cele mai multe ajung la suprafata pamantului, dar nu sunt foarte active din punct de vedere biologic

Vizibile

400 - 780 nm

Lumina vizibila, de la violet la rosu (culorile curcubeului)

Unde lungi (infrarosii)

NIR

780 nm - 3 µm

Radiatie termica de la soare

FIR

3 µm - 50 µm

Radiatie termica de la atmosfera, nori, pamant si mediul inconjurator

Domeniul spectral important din punct de vedere meteorologic este cuprins intre 300 nm si 3000 nm (radiatii de unde scurte). Aproximativ 96% din totalul radiatiei extra terestre se afla in acest domeniu spectral. Radiatia cu intensitate maxima in cadrul spectrului solar se gaseste la 500 nm, inspre capatul albastru al domeniului vizibil.

Spectrul complet cuprinde lungimile de unda ultraviolete (UV), vizibile (Vis) si infrarosii (IR). Aceste domenii de lungimi de unda trebuie impartite mai departe in functie de domeniul specific al aplicatiei in cauza. Cele mai bine cunoscute sunt culorile multiple ale luminii vizibile, culorile curcubeului. Radiatiile IR sunt impartite in infrarosu apropiat (NIR) si in infrarosu indepartat (FIR).

Radiatiile UV sunt de regula impartite in radiatii UV-A, UV-B si UV-C. Aproximativ 6% din radiatia solara totala care cade pe suprafata pamantului este reprezentata de radiatiile ultraviolete. Lungimile de unda mai scurte (frecventele mai mari) inseamna energii mai mari si, prin urmare, au un efect mai important asupra sistemelor biologice si chimice.

Atenuarea radiatiei solare care traverseaza atmosfera se datoreaza urmatoarelor procese:

domeniul ultraviolet
Imprastierea de catre molecule si particulele de aerosoli si absorbtia de catre ozon, dioxidul de sulf, dioxidul de azot si de catre gazele in cantitati mici.

domeniul vizibil
Imprastierea de catre molecule si particulele de aerosoli, absorbtie in mica masura de particulele de aerosoli, ozon si de catre alte gaze in cantitati mici.

domeniul infrarosu
Absorbtie de catre vaporii de apa si particulele de aerosoli dar imprastiere in mica masura.

Ozonul molecular in straturile superioare ale atmosferei functioneaza ca un filtru pentru radiatiile ultraviolete si efectul sau creste pe masura ce scade lungimea de unda. In timp ce aproape toate radiatiile UV-A ajung la suprafata pamantului, aproape 90% din radiatiile UV-B sunt absorbite de stratul de ozon, iar radiatiile UV-C sunt absorbite in totalitate. In timpul acestui proces se formeaza ozon nou (O³) din oxigenul existent in atmosfera, ceea ce duce la accentuarea procesului.

Schimbarile in continutul de ozon al atmosferei vor afecta mai ales cantitatea de radiatii UV-B. O crestere a concentratiei stratului de ozon inseamna o scadere a cantitatii de radiatii UV-B, iar scaderea stratului de ozon duce la cresterea cantitatii de radiatii UV-B care ajung la suprafata pamantului.

Radiatia solara sta la baza a numeroase fenomene chimice, biologice si fizice din atmosfera, de la suprafata pamantului si din mari.

Un efect major al radiatiei solare care ajunge la suprafata pamantului este incalzirea acesteia, un fenomen vital pentru existenta noastra. 30% din radiatia solara extraterestra (cu galben in imaginea de mai jos) este reflectata inapoi in spatiu dar aproximativ 51% este absorbita de scoarta terestra si ape, iar alte 19% sunt absorbite de catre nori si de atmosfera.


Radiatiile infrarosii de unde lungi (FIR) sunt reprezentate cu rosu si ele constau mai ales in energie de unde scurte transformata care este reradiata de catre scoarta terestra, ape, nori si atmosfera. Doar o mica cantitate a energiei ramane pe pamant, dar aceasta este suficienta pentru mentinerea tuturor proceslor biologice pe planeta noastra si pentru a pune in miscare sistemele meteorologice.

Variatiile energiei reflectate si reradiate influenteaza desigur bilantul energetic dintre scoarta terestra si atmosfera. Acest bilant energetic, la randul sau, influenteaza conditiile meteorologice si alte procese, de exemplu, cresterea plantelor.

Cresterea ingrijorarii cu privire la supravietuirea mediului nostru si a modului nostru de viata, impreuna cu dorinta pentru productii agricole mai mari, face indispensabila existenta unor informatii precise cu privire la radiatiile incidente si reflectate. In acest sens, distributia intensitatii radiatiei pentru diverse lungimi de unda poate fi de o importanta deosebita.

In zilele noastre, masurarea radiatiei solare este deosebit de importanta in numeroase domenii de aplicatii, de exemplu, climatologie, meteorologie, hidrologieenergia solara, agriculturatestarea materialelorsanatatea publica si protectia mediului.

Acest capitol cu titlul "Radiatia solara" a fost realizat pe baza cartii scrise de Reinhold Rösemann cu titlul "Solar Radiation Measurement". 

Publicitate
Facebook
Abonare newsletter