شار تابش خالص

شارهای انرژی موجود در سطح زمین باید ترازمند باشند. آگاهی از توازن انرژی سطحی، مستلزم شناخت مؤلفه های توازن انرژی سطحی، ازجمله شار تابش خالص بر اساس قانون پایستگی انرژی است. محاسبه مؤلفه های شار انرژی با استفاده از داده های ساعتی شبکه بندی شده و برای ساعات بیشینه و کمینه انرژی خورشیدی به صورت روزانه در ساعت های 6 و 12 محلی و در دوره زمانی ده ساله 2000 تا 2009 انجام شده است. نتایج پژوهش نشان دهنده رفتار سینوسی میانگین درازمدت سالانه شار تابش خالص است. مقادیر این شار در ساعت 6 محلی همه ماه های سال در کشور منفی است و نشان می دهد که در این ساعت مقدار برونداد انرژی بیش از دریافت آن است. از سوی دیگر مقدار این شار در ساعت 12 محلی همه ماه های سال مثبت است و نشان دهنده بیشتر بودن مقدار شارهای ورودی و ذخیره شدن انرژی در سطح زمین و گرم شدن آن است. تغییرات ماهانه شار انرژی تابش خالص از تغییرات زاویه تابش خورشید، گردش عمومی جو و پدیده های محلی پیروی می کند. در فصل های بهار و تابستان به سبب افزایش ارتفاع خورشید، مقادیر بیشینه شار به سوی عرض های بالاتر جابه جاشده و نواحی زاگرس و آذربایجان از مقدار شار بیشتری برخوردار هستند. در فصل بهار وجود مقادیر بیشتر شار در نواحی آذربایجان سبب گرم شدن بیشتر سطح زمین و سپس تقویت شار گرمای محسوس و افزایش بارش های همرفتی در این منطقه می شود. در ماه های می تا آگوست نیز انتظار می رود که بیشینه مقدار این شار در نواحی جنوب شرق دیده شود، اما به دلیل ورود سامانه های موسمی و افزایش ابرناکی، شارهای تابشی ورودی کاهش یافته و بیشینه این شار در عرض های بالاتر و به ویژه در زاگرس مرکزی دیده می شود. در دوره بارش، یعنی از اکتبر تا می نیز به سبب کاهش ارتفاع خورشید و انتقال بیشینه شارهای تابشی ورودی به عرض های پایین تر مقادیر بیشینه شار تابش خالص در نواحی جنوب شرق و به ویژه شرق ایرانشهر دیده می شود.

داده های CFSR با تفکیک مکانی یک دهم درجه و تفکیک زمانی ساعات (01و07 گرینویچ) از سال 2006 تا 2008 برای ماه ژانویه استخراج گردید و میانگین ماهانه ساعتی سپیدایی ،شار تابش خالص در شرایط هوای صاف و ابری  واکاوی شد و این نتایج بدست آمد:  میزان سپیدایی غرب شهربه دلیل ساخت شهری بیش تر از شرق شهر است. مقدار آن در روزهای که سطح شهر مرطوب بوده تا 2 درصد کاهش پیدا میکند. میانگین شار خروجی موج بلند زمینی در شب در شمال شهر به دلیل گرمای تولید شده انسانی بیش تر از ناحیه جنوبی است که اختلاف آن 4 وات بر متر مربع می باشد. اختلاف شار ورودی موج کوتاه انرژی خورشیدی در شرایط هوای صاف با ابری در ساعت هفت در این زمان  بسیار زیاد بوده که در شرایط ابرناکی فقط  15 درصد از مقدار انرژی ورودی درسطح شهردریافت شده است . شار گرمای زمینی مانند دیگر مولفه های بودجه تابش توزیع یکنواختی ندارد ومقدار آن در جنوب بیش تر از شمال است،که در شمال و جنوب 21 وات بر متر مربع اختلاف دارد . انتقال انرژی به صورت گرمای نهان در سطح شهر گاهی اوقات جهت شار آن در شمال و جنوب شهر بر خلاف هم دیده میشود .در ساعات اولیه شب بدلیل گرمای انسانی تولید شده بیش تر در شمال شهر جهت آن از زمین به درون جو ومنفی است ولی در جنوب شهر از جو به سطح زمین دیده است.

تغییر در توازن تابش از طریق افزایش شهرنشینی و تغییر کاربری منجر به افزایش درجه حرارت شهرها شده است. بیلان تابش از طریق ویژگی های شار تابش خالص (RN)شامل، آلبیدو (α)، طول موج بلند ورودی(RL ↓)، طول موج کوتاه ورودی(RS )، تابش بلند برگشتی(RL ↑)، و درجه حرارت سطح زمین (LST) قابل اندازه گیری است. پژوهش پیش رو بیلان تابش را با بهره گیری از تصاویر ماهواره ای لندست 4-5 و 8 برای سال های 1998، 2010 و 2017 در ماه آگوست برای منطقه مورد مطالعه مورد بررسی قرار داده است. ویژگی های تابش خالص در کاربری های مختلف (مناطق مسکونی شهری و حومه شهر، فضای سبز شهری و حومه شهر) از طریق آزمون تحلیل واریانس یک طرفه (آنوا) و آزمون تعقیبی توکی تحلیل شدند. نتایج نشان داد مقدار شار تابش در کاربری های انتخاب شده دارای تفاوت معناداری می باشند. تفاوت های یادشده به دلیل تغییر در مقادیر انرژی خروجی ( α و RL ↑) به وجود آمده است و هرگونه افزایش ساخت وساز و کاهش پوشش گیاهی در منطقه، نهایتاً منجر به تغییر بیلان تابش و شکل گیری خرد اقلیم جدید خواهد شد. بنابراین بخشی از روند افزایش درجه حرارت ایستگاههای هواشناسی که در شهرها قرار گرفته اند یا ایستگاه هایی که فضای سبز آنها طی زمان تخریب شده است نه به خاطر تغییر اقلیم و گرمایش جهانی بلکه متاثر از توسعه شهرها و تغییر کاربری بوده است.