Toate corpurile vii și neviețuitoare emit radiații de unde lungi. Magnitudinea radiației este proporțională cu temperatura (măsurată în grade Kelvin) a corpului ridicată la puterea a patra. Sursele semnificative de radiație de unde lungi în aplicațiile hidrologice includ atmosfera însăși și orice nori care pot fi prezenți local în atmosferă. Norii au, de obicei, un conținut mai mare de căldură și o temperatură mai ridicată decât o atmosferă limpede și, prin urmare, în zilele înnorate se înregistrează o creștere a radiației de unde lungi descendente. Faptul că atmosfera și norii reprezintă o sursă netă de radiație cu unde lungi pentru suprafața terestră depinde de temperatura lor în raport cu temperatura suprafeței terestre. În cele mai multe cazuri, radiația netă de unde lungi este de intrare în timpul orelor de zi și de ieșire în timpul orelor de noapte.
Metoda radiației de unde lungi inclusă în modelul meteorologic este necesară doar atunci când se folosesc metode de bilanț energetic pentru evapotranspirație sau topirea zăpezii. Opțiunile disponibile acoperă o gamă de detalii de la simplu la complex. Metodele simple specificate sunt, de asemenea, disponibile pentru introducerea unei serii de timp sau a unei grile. Fiecare opțiune produce radiația de unde lungi descendentă care ajunge la suprafața solului. Absorbția și radiația de către suprafața terestră sunt calculate în cadrul elementului de subbazin. Mai multe detalii despre fiecare metodă sunt furnizate în următoarele secțiuni.
Metoda FAO56 implementează algoritmul detaliat de Allen, Pereira, Raes și Smith (1998). Algoritmul calculează declinația solară și unghiul solar pentru fiecare interval de timp al simulării, folosind coordonatele subbazinului, ziua iuliană a anului și ora la mijlocul intervalului. Valorile solare sunt utilizate pentru a calcula radiația cerului senin pentru fiecare subbazin. Radiația de unde scurte calculată este apoi împărțită la radiația cerului senin calculată pentru a estima fracțiunea de radiație de unde scurte care ajunge la sol. În cele din urmă, fracțiunea de radiație cu unde scurte care ajunge la sol este combinată cu presiunea de vapori pentru a calcula o reducere a radiației cu unde lungi descendente pe baza ecuației Stefan-Bolrzman.
Metoda FAO56 include un editor de componente cu date privind parametrii pentru toate subbazinele din modelul meteorologic; aceleași date sunt, de asemenea, partajate cu metoda FAO56 privind radiația cu unde scurte. Atunci când FAO56 este utilizat atât pentru radiația de unde scurte, cât și pentru cea de unde lungi, pictograma va afișa în mod preferențial pictograma de unde scurte. Un editor de componente este, de asemenea, inclus pentru fiecare subbazin. Exploratorul de bazine hidrografice oferă acces la editorii de componente de unde lungi folosind o imagine a radiației corpului negru al norilor (Figura 1).
În variabilele atmosferice pentru fiecare subbazin trebuie selectate un gater de temperatură a aerului și un gater de viteză a vântului. Metoda vaporilor de apă va necesita o umiditate relativă, o temperatură a punctului de rouă, sau un gage de temperatură a aerului, în funcție de tipul de presiune a vaporilor selectat.
Figura 1. Un model meteorologic care utilizează metoda FAO56 a undelor lungi cu un editor de componente pentru toate subbazinele și un editor de componente separat pentru fiecare subbazin în parte.
Un editor de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic include meridianul central al fusului orar (figura 2). În prezent nu există nicio specificație pentru fusul orar, astfel încât meridianul trebuie să fie specificat manual. Meridianul central este, de obicei, longitudinea din centrul fusului orar local. Meridianele la vest de longitudinea zero trebuie specificate ca fiind negative, în timp ce meridianele la est de longitudinea zero trebuie specificate ca fiind pozitive. Meridianul poate fi specificat în grade zecimale sau în grade, minute și secunde, în funcție de setările programului.
Figura 2. Metoda FAO56 pentru unde lungi necesită meridianul central al fusului orar.
Editorul de componente pentru fiecare subbazin din modelul meteorologic este utilizat pentru a selecta un tip de presiune de vapori și pentru a introduce datele de parametri necesare pentru a ține cont de diferențele față de radiația corpului negru din cerul senin (figura 3). Presiunea reală a vaporilor este utilizată ca o corecție a umidității pentru radiația cu unde lungi emisă. Presiunea reală a vaporilor poate fi calculată folosind temperatura punctului de rouă, umiditatea relativă sau temperatura minimă zilnică. Opțiunea de temperatură minimă zilnică trebuie utilizată atunci când nu sunt disponibile date privind umiditatea relativă sau punctul de rouă; opțiunea de temperatură minimă zilnică presupune că temperatura punctului de rouă este egală cu temperatura minimă zilnică. În prezent, singura metodă de calcul al diferențelor față de radiația cerului senin se bazează pe altitudine. Trebuie introdusă o altitudine reprezentativă pentru fiecare subbazin.
Figura 3. Specificarea tipului de presiune de vapori și a altitudinii reprezentative pentru un subbazin în cadrul editorului de componente al subbazinului cu unde lungi FAO56.
Gridded Longwave
Metoda gridded longwave este concepută pentru a funcționa cu transformarea gridded ModClark. Cu toate acestea, ea poate fi utilizată și cu alte metode de transformare a mediilor zonale. Cea mai frecventă utilizare a metodei este aceea de a utiliza estimări ale radiației de unde lungi pe grilă produse de un model extern, de exemplu, un model atmosferic dinamic. Dacă este utilizată cu o altă metodă de transformare decât ModClark, se utilizează o medie ponderată pe suprafață a celulelor de grilă din subbazin pentru a calcula seriile temporale de radiație cu unde lungi pentru fiecare subbazin.
Metoda cu unde lungi pe grilă include un editor de componente cu date de parametri pentru toate subbazinele din modelul meteorologic. Exploratorul de bazine hidrografice oferă acces la editorul de componente de unde lungi folosind o imagine a radiației descendente din nori (figura 4).
Figura 4. Un model meteorologic care utilizează metoda undelor lungi pe grilă cu un editor de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic.
Un editor de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic include selectarea sursei de date (Figura 5). Un set de grile de radiații trebuie să fie selectat pentru toate subbazinele. Seturile de grile curente sunt afișate în lista de selecție. În cazul în care sunt disponibile mai multe seturi de grile diferite, este posibil să doriți să alegeți un set de grile din selectorul accesat cu ajutorul butonului grid de lângă lista de selecție. Selectorul afișează descrierea fiecărui gridset, facilitând selectarea celui corect.
Figura 5. Specificarea sursei de date privind radiația de unde lungi pentru metoda gridded longwave.
Satterlund
Metoda Satterlund (Satterlund, 1979) utilizează temperatura și presiunea de vapori pentru a estima radiația de unde lungi recepționată. Deși sunt impuse anumite limite fizice, abordarea este în mod fundamental empirică. Aceasta oferă estimări bune în condiții de cer mai mult senin și continuă să funcționeze bine chiar și atunci când temperatura scade sub punctul de îngheț. Are avantajul de a necesita doar date meteorologice ușor de obținut.
Metoda Satterlund include un editor de componente cu date de parametri pentru fiecare subbazin din modelul meteorologic. Exploratorul de bazine hidrografice oferă acces la editorii de componente de unde lungi folosind o imagine a radiației de căldură de la un nor (figura 6).
În variabilele atmosferice pentru fiecare subbazin trebuie să fie selectate un gater de temperatură a aerului și un gater de viteză a vântului. În plus, vaporii de apă trebuie să fie specificați fie cu un măsurător al umidității relative, fie cu un măsurător al temperaturii punctului de rouă.
Figura 6. Un model meteorologic care utilizează metoda undelor lungi Satterlund cu un editor de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic.
Radiația de intrare a undelor lungi este calculată utilizând o formă modificată a ecuației pentru radiația ideală a corpului negru. Emisivitatea este calculată în funcție de temperatue, unde coeficientul de temperatură are o valoare implicită de 2016 Kelvin. Un coeficient de emisivitate este inclus pentru calibrare, deși valoarea implicită de 1,08 este utilizată pe scară largă. Coeficienții de emisivitate și de temperatură pot fi introduși în Component Editor, după cum se arată în figura 7.
Figura 7. Specificarea proprietăților termodinamice pentru fiecare subbazin.
Pyrgeograful specificat
Un pirgeometru este un instrument care poate măsura radiația descendentă cu unde lungi. Acestea nu fac parte din stațiile de observare meteorologică de bază, dar pot fi incluse în stațiile de prim ordin. Această metodă poate fi utilizată pentru a importa valori observate de la un pirgeometru sau poate fi utilizată pentru a importa estimări produse de un model extern.
Metoda pyrgeograph specificată include un editor de componente cu date de parametri pentru toate subbazinele din modelul meteorologic. Exploratorul de bazine hidrografice oferă acces la editorii de componente de unde lungi utilizând o imagine a radiației termice de la un nor (figura 8).
Editorul de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic include măsurarea în timp a radiației de unde lungi pentru fiecare subbazin (figura 9). Trebuie selectat un gage de radiație pentru un subbazin. Gage-urile curente sunt afișate în lista de selecție.
Figura 8. Un model meteorologic care utilizează metoda de unde lungi pyrgeograph specificată, cu un editor de componente pentru toate subbazinele din modelul meteorologic.
Figura 9. Specificarea gajului pentru seriile temporale de radiație cu unde lungi pentru fiecare subbazin.
.
