Stelczer Károly: A vízkészlet-gazdálkodás hidrológiai alapjai (ELTE Eötvös Kiadó, Budapest, 2000)

I. A vízkészlet-gazdálkodás és a hidrológia kapcsolata - 4. A vízháztartási mérleg

A Föld hőháztartásának vizsgálata során a Napról a Föld légkörének határára érkező sugárzási energia37 (hőmennyiség) nagyságából kell kiindulni. Vizsgálataink során a sugárzásáramot38 (hó'áramot) a rá merőleges felületegységre vonatkoztatjuk, azaz sugárzási áramsűrűséggel39 (felületi hőáramsűrűséggel) dolgozunk. A Föld hőháztartásának egyszerűsített vázlatát a 4-5- ábrán és a hőháztartási mérleg átlagértékeit a 4- F77. táblázatban adjuk meg (London-Sasamori, 1971).

A Föld légkörének felső határára érkező felületi hőáramsűrűséget (qSz = 340 W m—2) 100%- nak véve, a különböző felületi hőáramsűrűségeket egyrészt százalékos, másrészt számszerűsített formában meghatároztuk. (A + előjel a földfelszín felé, a — előjel a világűr felé való áramlást jelent).

A Föld hőháztartási mérlegének értékei természetesen átlagértékek, hiszen a hőháztartási adottságok (a napsugárzás beesési szöge, a talaj és a növényzeti viszonyok, ill. a víz felszíni rétegeinek fizikai és kémiai tulajdonságai, a felhőzet, az időleges hó és jégfelületek) változásai - térben és időben - jelentékenyen befolyásolják. Az átlagértékek mellett természetesen a tényleges és a lehetséges (maximális) értékeket kell megismernünk. Az az energiamennyiség, amely a napsugárzásból egy adott időtartam alatt a földfelszín egységnyi területére jut, csillagászati és légköri tényezők függvénye. A csillagászati tényezők a napsugárzás mennyiségének földgömbi eloszlását nagymértékben meghatározzák, ezért a csillagászatilag lehetséges napfénytartam (nappal hossza) és a maximális globálsugárzás segítségükkel kellő pontossággal kiszámítható. A légköri tényezők a csillagászatilag lehetséges sugárzás időtartamának és mennyiségének értékeit módosítják, hatásuk nehezebben megfogható, ezért a földfelszínre ténylegesen leérkező sugárzás mennyisége csak jó közelítéssel számítható ( Varga-Tölgyesi, 1990).

A Föld légkörének felső határára érkező hőáramsűrűségből közvetlen sugárzásként qN'S = +88,4 W m-2 (26%), ill. diffúz égbolt sugárzásként qn,s = +78,2 W m-2 (23%) hőáramsűrűség, tehát összesen qos = +166,6 W m-2 (49%) éri el a Föld felszínét, amelyből csak qjv — +81,6 W m-2 (24%), ill. qn = +71,4 W m~2 (21%) hőáramsűrűség hatol be a Föld felszíne alá. A behatoló közvetlen és diffúz, rövidhullámú sugárzás összegét globálsugárzásnak qo — Qn + Qh = +153,0 W m~2 (45%) nevezzük.

A Föld légkörének felső határára érkező felületi hőáramsűrűség (qsz — 340 W m~2) és a globálsugárzás (qo = 153 W m~2) különbsége (187 W m-2)- egyrészt a reflexiós folyamatok eredményeként

= a légkör felső határáról közvetlen q^d = —10,2 W m-2 (3%);

= a légkörből közvetve qRf = —88,4 W m-2 (26%);

= a Föld felszínéről qns = qRN + Qrh = 6,8 + 6,8 = —13,6 W m-2 (4%);

összesen qR = —112,2 W m-2 (33%) távozik a világűrbe;

3l Sugárzási energia (radiant energy): a sugárzás mennyisége által képviselt energia nagysága. Sl-mértékegysége (WMO, MSz 4900-4-79 szerint) a joule; jele: J; betűjele (jelölése): Q.

38 Sugárzásáram (head flux): az időegység alatt érkező sugárzási energia. SI- mértékegysége (WMO, MSz 4900-4-79 szerint) a watt; jele: W; betűjele (jelölése): 4>.

39 Sugárzási áramsűrűség (radiant flux density): a felületegységre érkező, onnan távozó vagy azon áthaladó hőáram. Sl-mértékegysége (WMO, MSz 4900-4-79 szerint) a watt per négyzetméter, jele: W m-2; betűjele (jelölése): q (esetleg ff).

62