Суточная и сезонная динамика температур поверхности фоновых образований Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Решетневские чтения

пин, С. А. Барталев, А. М. Матвеев, Е. А. Лупян // Соврем. проблемы дистанц. зондирования Земли из космоса : сб. науч. ст. М. : Азбука-2000, 2009. Вып. 6. Т. II. С. 560-571.

4. Брыскин В. М. Разработка математической модели и программных средств оценки урожайности зерновых культур в условиях Западной Сибири : ав-тореф. дис. ... канд. техн. наук. Барнаул, 2009.

T. A. Naydina

All-Russian Research Institute of Agricultural Meteorology, Russia, Obninsk USE OF SATELLITE DATA IN DYNAMIC MODELS OF CROP HARVEST FORECASTING

The possibilities to use the satellite data in the dynamic models of plants productional processes for increase of accuracy of crop harvest forecasting are considered.

© HaftflHHa T. A., 2010

УДК 89.57.35

А. Г. Новоселов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

СУТОЧНАЯ И СЕЗОННАЯ ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУР ПОВЕРХНОСТИ ФОНОВЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Выявлена суточная динамика температур фоновых образований: асфальта, луга, почвы. Рассмотрено влияние радиационного баланса на температуру подстилающих поверхностей.

Радиационный баланс земной поверхности оказывает существенное влияние на распределение температуры в почве и приземном слое атмосферы, а также на процессы испарения и снеготаяния, образование туманов, заморозков, изменение свойств воздушных масс и их трансформацию.

Приходная часть радиационного баланса R земной поверхности состоит из поглощающих частей прямой солнечной (1 - г^' и рассеянной (1 - г)/' радиации, а также части излучения атмосферы 5BA. Расходная часть R состоит лишь из излучения земной поверхности B0.

Таким образом,

или

R = (1 - r)F' + (1 - r)i + 5BA - B0 R = (1 - r)(F' + i) - B*,

где г - альбедо; F' - радиация, дошедшая до места наблюдения от Солнца; B* - эффективное излучение земной поверхности; i - поток рассеянной радиации (количество солнечной радиации, рассеянной в атмосфере, поступающей на 1 см2 горизонтальной поверхности в минуту) [1].

Перенос тепла осуществляется не только путем радиации, но и путем турбулентного обмена поверхности почвы с атмосферой и молекулярного обмена с нижележащими слоями почвы.

Под влиянием турбулентного обмена почва теряет или получает количество тепла, определяемое по формуле

п

& =-cp

дz

Кроме того, с поверхности почвы происходит испарение воды (или конденсация водяного пара), на которое затрачивается количество тепла, определяемое по формуле

=-Ьрк * дz

Молекулярный поток через нижнюю границу слоя Д записывается в виде

qm = -1^t7 = -c*p

5С

к —

км dz ,

где ср - удельная теплоемкость воздуха; р - плотность воздуха; X - коэффициент теплопроводности почвы; с* - удельная теплоемкость почвы; р* - плотность почвы; кМ - коэффициент молекулярной температуропроводности.

Вследствие этого уравнение для суши при отсутствии процессов плавления льда с достаточной степенью точности можно записать в виде

д9

(1 - г )(¥'+ 0 -5Ва - В0 + спк — +

5z

ds

+Lpk--+ c * p *

dz

км - = 0.

Сумма первых трех слагаемых есть не что иное, как радиационный баланс R земной поверхности. Таким образом, уравнение теплового баланса поверхности суши принимает вид

= Z = 0:

д0 ds -c pk--Lpk--

p dz dz

dT

5C

z

Использование космических, средств и технологий для мониторинга окружающей природной среды

Это уравнение используется в качестве граничного условия при исследовании термического режима атмосферы и почвы.

Если каждую из неизвестных функций записать в виде суммы, составленной из среднесуточного значения и отклонения от него, то оно разделится на два уравнения. Уравнение для отклонений от среднесуточных значений примет вид

Г П 7

z = Г= 0: - pk — - 1.р1с — -

— * Р * kм — = ^СОБ^ -ф),

дГ

где У = t) - У (. - отклонение удельной влажности от среднесуточной величины У (.); г, £ - высота и глубина, отсчитываемые от поверхности почвы.

Рассмотрим случай очень сухой почвы, когда испарение практически равно нулю, т. е. Ьрк(дУ / д) » 0. Тогда температура земной поверхности запишется как

Тп = .— —-i^^cos(юt -ф-Р).

V® (срр!к + с* Р*^км) 4

Далее, предполагая, что это уравнение можно рассматривать, как задачу о гармоническом осцилляторе, и оно зависит от суточной амплитуды радиационного баланса, уравнение примет вид:

т Ro__ , ,

Тп = 2 ^ ,—1-i^^cos(юt -ф—),

® V®(срк + с*Р*,]кМ) 4

где R0 - среднесуточное значение баланса земной поверхности; R1 - его суточная амплитуда; со = 2жШ -угловая скорость суточного вращения Земли; П - период колебаний (сутки); ф - начальная фаза.

Амплитуда суточного хода температуры земной поверхности растет с ростом амплитуды колебаний радиационного баланса и уменьшается при увеличении коэффициента турбулентности к и молекулярной температуропроводности почвы кМ, а также объемной теплоемкости почвы с*р*.

Увлажнение почвы существенно уменьшает амплитуду суточного хода температуры земной поверхности, а вместе с тем и амплитуду суточных колебаний температуры воздуха на всех высотах. Как видно из формулы, максимум температуры при z = 0 наступает на

3 часа позже радиационного баланса wt'-ср = 0; p

wt" -р— . Отсюда t" - tt = л/4ю = П/8 = 3 часа, где 4

t и t" - моменты времени, соответствующие наступлению максимумов R и Тп соответственно [2].

Применив данные выкладки в эксперименте, удалось установить, что из-за тепловой инерции появляется фазовый сдвиг максимума температуры фоновых образований (асфальта, луга, почвы) от максимума радиационного баланса, составляющий почти 3 часа. Днём температура исследуемых поверхностей значительно выше температуры воздуха, а ночью они практически равны.

Библиографические ссылки

1. Кондратьев К. Я. Радиационный баланс Земли. Л. : Гидрометеоиздат, 1988.

2. Матвеев Л. Т. основы обшей метеорологии. Физика атмосферы : учеб. пособие. Л. : Гидрометеоиздат, 1965.

A. G. Novoselov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

DAILY AND SEASONAL DYNAMICS OF TEMPARATURES OF BACKGROUND FORMATIONS SURFACE

The daily dynamics of temperatures of some background formations such as asphalt, meadow and soil is revealed. The influence of radiative balance upon the temperature of underlying surface is examined.

© Новоселов А. Г., 2010

УДК 621.396.91/96

М. Ю. Потанин, Г. В. Потапов Инженерно-технологический центр «СканЭкс», Россия, Москва

ГЕОСЕРВИСЫ НА ОСНОВЕ КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ

Рассматриваются системы мониторинга на основе космических данных (снимков Земли, получаемых со спутников ДЗЗ). Более подробно рассказывается о геосервисах как современном подходе по организации доступа к данным систем мониторинга.

Организация систем мониторинга на основе космических данных - одна из основных услуг в отрасли ДЗЗ. Системы мониторинга могут базироваться на самых разных типах (форматах) данных, спутни-

ковых и наземных технологиях получения и обработки этих данных. Многообразие информационных технологий, которыми обладает отрасль ДЗЗ, позволяет осуществлять мониторинг различных хозяйст-