1、第二節(jié)第二節(jié) 地面和大氣輻射地面和大氣輻射v太陽輻射是地球上的主要能源，不是大氣的直接熱源太陽輻射是地球上的主要能源，不是大氣的直接熱源v下墊面是大氣的直接熱源，原因：大氣本身對太陽輻射下墊面是大氣的直接熱源，原因：大氣本身對太陽輻射直接吸收很少，而水、陸、植被等地球表面直接吸收很少，而水、陸、植被等地球表面(又稱下墊又稱下墊面面)卻能大量吸收太陽輻射，并經轉化供給大氣卻能大量吸收太陽輻射，并經轉化供給大氣v因此，在研究大氣熱狀況時，必須了解地面和大氣之間因此，在研究大氣熱狀況時，必須了解地面和大氣之間交換熱量的方式及地交換熱量的方式及地氣系統(tǒng)的輻射差額。氣系統(tǒng)的輻射差額。 一、地球輻射一、地

2、球輻射v1、地面輻射地面輻射v2、大氣輻射大氣輻射v3、大氣逆輻射和地面有效輻射大氣逆輻射和地面有效輻射v1 1、地面輻射、地面輻射 L Lov （long-wave radiation-up)long-wave radiation-up)v定義定義：地球表面按其本身溫度不斷向外發(fā)射長：地球表面按其本身溫度不斷向外發(fā)射長波輻射稱地面輻射波輻射稱地面輻射, ,屬長波輻射。屬長波輻射。v波長：波長：3-80m, 3-80m, 最大輻射能所對應的波長為最大輻射能所對應的波長為10 m10 m影響地面輻射能力的因子影響地面輻射能力的因子v若將地面看作黑體時，則可根據(jù)斯蒂芬若將地面看作黑體時，則可根據(jù)斯

3、蒂芬波爾茲曼定律波爾茲曼定律求出地面放出的輻射能。求出地面放出的輻射能。 L Lo=T=Tg g4 4=5.67=5.67* *1010-8-8* *(300)(300)4 4 398W/m398W/m-2-2v因地球并非黑體，所以因地球并非黑體，所以 L Lo= T= Tg g4 4 ：地面發(fā)射率，隨下墊面性質發(fā)生變化，如表：地面發(fā)射率，隨下墊面性質發(fā)生變化，如表：下墊面性質下墊面性質 黃土黃土 沙石沙石 灰石灰石 黑土黑土 淺草淺草 麥地麥地 果園果園 森林森林 新雪新雪發(fā)射率發(fā)射率 0.98 0.91 0.90 0.90 0.90 0.93 0.96 0.98 0.990.98 0.91

4、 0.90 0.90 0.90 0.93 0.96 0.98 0.992、大氣輻射、大氣輻射v（1 1）. .大氣輻射大氣輻射L Liv (long-wave radiation-down) (long-wave radiation-down)定義：大氣按其本身的溫度向外發(fā)射長波輻射定義：大氣按其本身的溫度向外發(fā)射長波輻射方向：四面八方方向：四面八方大氣溫度：平均溫度大氣溫度：平均溫度250K250K波長：波長：3-120m, 3-120m, 最大輻射能所對應的波長為最大輻射能所對應的波長為15 m15 mv（2 2）. .大氣對地面長波輻射的強烈吸收大氣對地面長波輻射的強烈吸收吸收物質：大其

5、中的水氣、液態(tài)水、吸收物質：大其中的水氣、液態(tài)水、COCO2 2、O O3 3大氣對地面長波輻射的大氣對地面長波輻射的選擇性選擇性，如圖：，如圖：大氣窗：大氣窗：8-12 m8-12 m，20%20%的能量頭過大氣窗的能量頭過大氣窗v（3）.影響大氣輻射強弱的因子影響大氣輻射強弱的因子大氣溫度大氣溫度大氣中的成分大氣中的成分 L Li= Ta4大氣輻射指向地面的部分大氣輻射指向地面的部分定義：定義：把大氣易讓太陽短波輻射進入地面，而不易讓地面把大氣易讓太陽短波輻射進入地面，而不易讓地面長波輻射逸出大氣，并且又以大氣逆輻射的方式返還給地長波輻射逸出大氣，并且又以大氣逆輻射的方式返還給地面一部分輻

6、射能，從而使地面溫度有所升高的效應。面一部分輻射能，從而使地面溫度有所升高的效應。意義意義：使地面平均溫度提高了：使地面平均溫度提高了3838度，若無大氣，地面平均度，若無大氣，地面平均溫度為零下溫度為零下2323度度地面發(fā)射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差地面發(fā)射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差, ,表示地面的長表示地面的長波輻射支出量波輻射支出量二、輻射平衡二、輻射平衡v地面輻射能的總收入地面輻射能的總收入v地面輻射能的總支出地面輻射能的總支出太陽直接輻射太陽直接輻射 Sb散射輻射散射輻射 Sd大氣逆輻射大氣逆輻射 LaLa地面輻射地面輻射 LoLo地面反射輻射地面反射輻射 (S(Sb b

7、+S+Sd d)1、地面輻射平衡、地面輻射平衡v地面凈輻射地面凈輻射(B)(B)：地面輻射能的總收入與總支出的：地面輻射能的總收入與總支出的差值。差值。影響地面凈輻射大小的因子影響地面凈輻射大小的因子v太陽高度太陽高度v日長日長 v下墊面的性質下墊面的性質 影響地面反射率影響地面反射率v大氣成分及云況大氣成分及云況 影響大氣逆輻射影響大氣逆輻射影響太陽輻射的大小影響太陽輻射的大小次要因子次要因子主要因子主要因子地面凈輻射（地面凈輻射（B B）的變化規(guī)律）的變化規(guī)律v日變化日變化白天白天B0B0，夜晚，夜晚B0B0。 日出后日出后1 1小時，小時，B B由負值由負值 正值正值 日落前日落前1 1

8、小時，小時，B B由正值由正值 負值負值云的影響云的影響v白天：白天：B B陰陰B0B0，冬季，冬季B0B0 38B0 38o oN N以南以南B0 38B0 38o oN N以北以北B=0 38B=0 38o oN N三、輻射與農業(yè)三、輻射與農業(yè)太陽輻射對植物的作用：太陽輻射對植物的作用： 光合效應（光合效應（ 0.380.71um，光合有效輻射），光合有效輻射） 熱效應（熱效應（ 0.380.71um ，0.714.0um） 光的形態(tài)效應光的形態(tài)效應(0.380.71um,0.290.38um)光還在相當程度上影響植物的地理分布。光還在相當程度上影響植物的地理分布。光對植物影響的主要方式光

9、對植物影響的主要方式v光主要從三個方面對植物產生影響：光主要從三個方面對植物產生影響：v 光長，即光照時間的長短。光長，即光照時間的長短。v 光強，即光照的強弱。光強，即光照的強弱。v 光質，即光譜組成的不同。光質，即光譜組成的不同。第一節(jié)和第二節(jié) 復習題1 1、概念：輻射、吸收率、反射率、透射率、輻射通量、輻射通量密度、光、概念：輻射、吸收率、反射率、透射率、輻射通量、輻射通量密度、光照度、天文輻射、太陽常數(shù)、太陽高度角、地面輻射、大氣輻射、大氣照度、天文輻射、太陽常數(shù)、太陽高度角、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射、地面輻射差額（地面凈輻射）逆輻射、地面輻射差額（地面凈輻射）2 2、氣象學所研究的電磁波譜的范圍是多少？、氣象學所研究的電磁波譜的范圍是多少？3 3、太陽輻射的光譜范圍及可見光的光譜范圍？太陽輻射的光譜成份包括哪、太陽輻射的光譜范圍及可見光的光譜范圍？太陽輻射的光譜成份包括哪些及其能量分布特點？些及其能量分布特點？4 4、詳細說明為什么太陽輻射穿過大氣層時會受到削弱？、詳細說明為什么太陽輻射穿過大氣層時會受到削弱？5 5、到達地面的太陽總輻射的強弱受哪些因子的影響？如何影響的？太陽總、到達地面的太陽總輻射的強弱受哪些因子的影響？如何影響的？太陽總輻射隨緯度、海拔高度及時間的變化特點是什么？并分析原因。輻射隨緯度、海拔高度及時間的變化特點是什么？并分析原因。6