Часть 12. Солнечная радиация и солнечное сияние
В таблицах раздела приведены средние многолетние значения энергетической освещенности, месячные и годовые суммы солнечной радиации, а также их среднее квадратическое отклонение месячных сумм. В качестве вспомогательных представлены таблицы времени восхода и захода солнца и, кроме того, таблица со значениями высот солнца для всех станций на 15-е число каждого месяца.
Средние значения солнечной радиации, суммы, характеристика изменчивости вычислены за весь период актинометрических наблюдений на станциях по 2017год.
Энергетическая освещенность и суммы радиации выражены в единицах международной системы CИ: энергетическая освещенность – в киловаттах на квадратный метр (кВт/м2), суммы (месячная и годовая) – в мегаджоулях на квадратный метр (МДж/м2). Все табличные данные выражены в шкале Мирового радиометрического эталона (МРЭ).
В таблицах использованы следующие обозначения:
S – прямая солнечная радиация на нормальную к лучу поверхность.
S’ – прямая солнечная радиация на горизонтальную поверхность.
D – рассеянная радиация на горизонтальную поверхность.
Q – суммарная радиация на горизонтальную поверхность.
В – радиационный баланс деятельной поверхности метеорологической площадки.
Ak – альбедо деятельной поверхности (для коротковолновой радиации).
Термины и единицы радиационных характеристик употребляются согласно ГОСТу 7601-78 и ГОСТу 52.04.10-82.
Таблица 12.1. Истинное солнечное время (ч,мин) восхода (В) и захода (З) Солнца.
В данной таблице приведено время восхода и захода солнца на 15-е число месяца (в феврале – на 14-е число) по истинному солнечному времени. За время восхода (захода) солнца принято считать момент появления над горизонтом (исчезновения под горизонтом) верхнего края диска солнца.
По времени восхода и захода солнца, указанному в таблице, можно вычислить продолжительность дня и теоретически возможную (астрономическую) продолжительность солнечного сияния на среднюю дату месяца.
Таблица 12.2. Высота солнца в полдень на 15-е число месяца (град.).
В таблице приводится высота солнца в полдень над горизонтом на 15-е число месяца (в феврале – на 14-е число), вычисленная для сроков наблюдений на актинометрических станциях.
Таблица 12.3. Энергетическая освещенность солнечной радиацией (кВт/м2) при ясном небе.
В данной таблице помещены средние значения энергетической освещенности прямой S и S’, рассеянной D и суммарной Q радиации, радиационного баланса В в стандартные актинометрические сроки наблюдений при следующих условиях облачности и состояния диска солнца: для рассеянной, суммарной радиации и радиационного баланса – общая облачность не более 2 баллов, солнечный диск и околосолнечная зона радиусом 5° свободны от облаков (и следов облаков); для прямой радиации – независимо от количества облаков, но при свободном от облаков и их следов диске солнца и околосолнечной зоне радиусом 5°. При названных условиях состояние диска солнца отмечается знаком ○2.
Средние значения энергетической освещенности S, S’, D, Q и B вычислены по данным выборочных измерений при указанных условиях за весь период актинометрических наблюдений на станции. Они представляют собой наиболее высокие значения прямой, суммарной радиации и радиационного баланса и большинстве случаев наиболее низкие значения рассеянной радиации при средней прозрачности атмосферы.
Прямая радиация при ясном небе, поступающая на горизонтальную поверхность S’, получена как разность между средними выборочными значениями суммарной и рассеянной радиации: S’=Q-D.
В графе «Время» указано время начала наблюдения по среднему солнечному времени.
Таблица 12.4. Энергетическая освещенность солнечной радиацией (кВт/м2) при средних условиях облачности.
Приведены средние значения энергетической освещенности прямой S и S’, рассеянной D и суммарной Q радиацией, радиационного баланса В по измерениям в актинометрические сроки наблюдений (время среднее солнечное) и характерные для средней облачности. Данные получены непосредственно путем подсчета среднего многолетнего из рядов средних месячных в отдельные годы.
В графе «Время» указано время начала наблюдения по среднему солнечному времени.
Приведенные средние многолетние значения энергетической освещенности характерны для средних условий облачности в районе станции. В отдельные годы средние месячные значения по срокам могут отличаться от средних многолетних. Верхним пределом прямой, суммарной радиации и радиационного баланса при средних условиях прозрачности атмосферы являются значения энергетической освещенности при ясном небе, приведенные в таблице 12.3.
Энергетическая освещенность прямой радиацией, поступающая на горизонтальную поверхность S’, определяется как разность между суммарной и рассеянной радиации: S’=Q-D.
Таблица 12.5. Месячные и годовые суммы солнечной радиации (МДж/м2) при ясном небе.
Приведены средние месячные и годовые суммы солнечной (прямой, суммарной и рассеянной) при условии ясного неба (табл.12.3.). Суммы солнечной радиации на всех станциях вычислены на основании выборочных данных срочных наблюдений при ясном небе.
В основе используемого для расчета сумм радиации «метода трапеций» лежит допущение о линейном изменении средних месячных интенсивностей от срока к сроку. При таком предположении сумма радиации за промежуток времени между сроками выражается площадью трапеции. При расчете суммы радиации за начальный и конечный сроки принимаются время восхода и захода солнца, в которое значение радиации считается равным нулю.
Суммы прямой и суммарной радиации характеризуют возможный (максимальный) приход радиации при средней прозрачности атмосферы. Суммы рассеянной радиации для большинства месяцев характеризуют ее минимальный приход.
Годовые суммы радиации получены суммированием месячных сумм.
Таблица 12.6. Месячные и годовые суммы солнечной радиации (МДж/м2) и альбедо деятельной поверхности (%) при средних условиях облачности.
В таблице представлены средние месячные и годовые суммы солнечной радиации (прямой, суммарной и рассеянной), радиационного баланса при средних условиях облачности и альбедо деятельной поверхности. Суммы солнечной радиации и радиационного баланса на всех станциях вычислены на основании срочных наблюдений при средних условиях облачности методом «трапеций», подобно таблице 12.5.
При вычислении сумм радиационного баланса учитывается момент перехода баланса через нулевое значение утром и вечером.
Годовые суммы радиации получены суммированием месячных сумм. Среднее годовое альбедо вычислено как отношение (в процентах) годовой суммы отраженной радиации к годовой сумме суммарной радиации.
Таблица 12.7. Среднее квадратическое отклонение месячных и годовых сумм солнечной радиации (МДж/м2).
Приведены средние квадратические отклонения месячных и годовых сумм прямой S, рассеянной D, суммарной Q радиации и радиационного баланса В.
Среднее квадратическое отклонение характеризует межгодовую изменчивость месячных сумм радиации. Еще одним удобным показателем временной изменчивости различных видов радиации является коэффициент вариации, который оценивается отношением среднего квадратического отклонения к средней многолетней месячной сумме данного вида радиации.
Таблица 12.8. Используемый период наблюдений (таблицы 12.3, 12.5 и 12.7)
Таблица 12.9. Используемый период наблюдений (таблицы 12.4 и 12.6)