5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Радиационный баланс – это сумма всех радиационных потоков на данную поверхность. Потоки с верхней полусферы суммируются со знаком «+», а с нижней – со знаком «-». Датчик балансомера – две черные пластины, помещенные одна под другой. Между ними находится термобатарея. Рис Датчик балансомера М-10м. (Вид сверху)

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Рис Внешний вид балансомера М-10м Датчик балансомера Теневой экран Крышка

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Рассмотрим все радиационные потоки, действующие на пластины балансомера (рис ). /z (T 1 -T 2 ) (T 2 - ) a T 2 4 a T 1 4 E A + E з ·(T 1 - ) E A DS SD Рис z На верхнюю пластину приходят: прямая солнечная радиация S; рассеянная радиация D; Излучение атмосферы Е а. С верхней пластины уходят: Тепловое излучение пластины ; конвективный поток тепла; поток тепла к нижней пластине. На нижнюю пластину приходят: Отраженная прямая солнечная радиация S; отраженная рассеянная радиация D; излучение атмосферы Е а и земли Е з ; поток тепла к нижней пластине. С нижней пластины уходят: Тепловое излучение пластины ; конвективный поток тепла; а – коэффициент серости, σ – коэффициент Стефана-Больцмана, θ – температура воздуха, λ – коэффициент теплопроводности.

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Составим уравнение теплового баланса для верхней и нижней пластины: (-) Или, учитывая: (5.3.1)

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. (5.3.2) Но: Учитывая, что T 1 T 2, преобразуем: Тогда: Или:

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Отсюда выразим разность: Тогда ток через термобатарею (см. формулу 1.8.2): Отсюда найдем чувствительность балансомера:

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. (5.3.3) Для увеличения чувствительности балансомера нужно: 1. Соблюдать рекомендации для увеличения чувствительности термобатареи. 2. Пластины должны иметь максимальный коэффициент поглощения.

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Погрешности балансомера. 1. Зависимость показаний балансомера от скорости ветра. Способ уменьшения – принцип «мухи и слона»: Толщина балансомера должна быть малой.

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Практически радиационный баланс определяют по формуле: (5.3.4) Переводной множитель k несколько зависит от скорости ветра: Эта зависимость учитывается специальными таблицами.

5.3. Измерение радиационного баланса. Балансомер. Актинометрические измерения на метеостанции Санкт-Петербурга. Актинометр Пиранометр Балансомер Теневой экран Гальванометр Переключатель

Метеорологические наблюдения на практике в Даймище Актинометрическая стойка

Метеорологические наблюдения на практике в Даймище Пиранометр и балансомер (закрыт крышкой).