(RadiantenergyorSolarradiation)第一章輻射2023/12/11

1.熟悉輻射的基本概念、輻射的基本特征量、輻射的基本定律；2.掌握太陽(yáng)高度角、可照時(shí)間、太陽(yáng)輻射光譜、太陽(yáng)常數(shù)的概念；3.熟悉大氣對(duì)輻射的吸收、輻射在大氣中的減弱規(guī)律、輻射的日變化和年變化規(guī)律；4.理解和掌握日照時(shí)間長(zhǎng)短的概念及變化規(guī)律；5.了解光合有效輻射、地面有效輻射的概念；6.掌握光合作用強(qiáng)度、光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)、植物光周期現(xiàn)象的概念及它們?cè)谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。本章主要內(nèi)容2023/12/12

第一節(jié)輻射的一般知識(shí)

(Basicknowledgeofradiation)一、輻射的概念(conceptofradiation)1.定義：

輻射：物體以電磁波或粒子的形式放射或輸送能量的過(guò)程。

輻射能：物體以輻射的方式放射或輸送的能量。

輻射有兩個(gè)基本屬性：

①輻射的波動(dòng)性：電磁波的波長(zhǎng)（λ）、頻率（γ）和傳播速率(υ)有如下關(guān)系：λ×γ=3×108ms-1

各種頻率的電磁波在真空中傳播的速度相等即相當(dāng)于光速.2023/12/13l光速c=3.0x108ms-1c=lγ波長(zhǎng)頻率波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系圖1.12023/12/14電磁輻射波譜：圖1.22023/12/15②輻射的粒子性

輻射的粒子學(xué)說(shuō)認(rèn)為，電磁輻射由許多具有一定質(zhì)量、能量和動(dòng)量的微粒子組成，這些微粒稱為粒子（量子）。粒子（量子）的概念：微觀世界的某些物理量不能連續(xù)變化而只能以某一最小單位的整數(shù)倍發(fā)生變化，這些最小單位就稱為該量的粒子（量子）。如電子。

這些粒子或量子每一個(gè)所具有的能量為：E＝h×γ，或E=hC/λ

h

＝6.626×10-34J·s，h為普朗克常數(shù)。

植物光合作用的研究常利用輻射的粒子性。2023/12/162.表征輻射的物理量（1）輻射通量（F）：定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)任一表面的輻射能。單位：J·s－1或W（2）輻射通量密度（E）

定義：?jiǎn)挝幻娣e上的輻射通量。單位：J·s－1·m-2或W·m-2。

E=dF/ds=dQ/(ds.dt)

ds輻照度輻出度dSdFdF2023/12/17（3）光通量、光通量密度、照度光通量定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)某一表面的可見(jiàn)光能量。單位：流明（lm）光通量密度定義：?jiǎn)挝幻娣e上的光通量。單位：流明/米2（lm·m-2）光照度(照度）定義：?jiǎn)挝幻娣e上接收的光通量。單位：lx，勒克斯，1lx=1lm·m-22023/12/18吸收Qa入射Q反射Qr透射Qt定義：吸收率a=Qa/Q

反射率r=Qr/Q透射率t=Qt/Q則有：

a+r+t=11.吸收率、反射率和透射率假設(shè)有一束能量為Q的入射光，照射到某一物體表面，其中被物體吸收的能量為Qa，反射的能量為Qr，透射過(guò)物體的能量為Qt，則：Q=Qa+Qr+Qt。二、物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射2023/12/192.關(guān)于a、r、t的幾點(diǎn)討論a、r、t是0～1之間的無(wú)量綱量。若輻射不能透過(guò)物體，t＝0，則a＋r＝1，吸收率越大，反射率越小，反之亦然。物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射具有選擇性。吸收率等于1的物體為黑體。三、黑體輻射定律1.斯蒂芬—波爾茲曼定律2023/12/1102.維恩位移定律定律：黑體放射能力的最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(λmax)與其本身的絕對(duì)溫度(T)成反比。即：

λmax·T=C如果波長(zhǎng)以μm為單位，則常數(shù)C＝2898μm·K。意義：物體溫度愈高，其放射能力愈強(qiáng)。定律：黑體的放射能力（ET）與它本身絕對(duì)溫度（T）

的四次方成正比。即：ET

＝σT

4

式中σ＝5.67×10-8W·m-2·K-4為斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)。2023/12/111圖1.4不同溫度下黑體輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系

物體的溫度愈高，輻射能量最大值的波長(zhǎng)愈短，即黑體輻射具有最大輻射能力的波長(zhǎng)隨溫度升高逐漸向短波方向移動(dòng)。2023/12/112

第二節(jié)太陽(yáng)輻射的基本概念及其預(yù)備知識(shí)（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)1.太陽(yáng)輻射光譜定義：把太陽(yáng)輻射按波長(zhǎng)的分布稱太陽(yáng)輻射光譜。太陽(yáng)輻射的波長(zhǎng)范圍較廣，幾乎包括了所有的電磁波，其能量的99％集中在0.15～4μm波段，因此說(shuō)太陽(yáng)輻射光譜主要包括紅外線、可見(jiàn)光和紫外線光譜。一、太陽(yáng)輻射的基本概念2023/12/1132.太陽(yáng)常數(shù)定義：當(dāng)日、地間處于平均距離時(shí)(約1.496×108km)，在大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的平面上單位面積、單位時(shí)間內(nèi)所接收的太陽(yáng)輻射能，稱為太陽(yáng)常數(shù)。用S0表示。其值為1367±7W·m-2

我國(guó)采用的太陽(yáng)常數(shù)值為1367W·m-2

。影響太陽(yáng)常數(shù)的因子有日地距離、太陽(yáng)黑子數(shù)等。2023/12/114二.日地關(guān)系及時(shí)間計(jì)量

地球是一個(gè)橢球體，赤道半徑6378.0km，極半徑6356.8km，在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的同時(shí)又繞地軸自西向東自轉(zhuǎn)。公轉(zhuǎn)形成四季，自轉(zhuǎn)形成晝夜。

（一）日地關(guān)系(Therelationshipbetweenthesunandtheearth)2023/12/115

近日距：1月3日，1.47×108km

遠(yuǎn)日距：7月4日，1.52×108km1.地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：公轉(zhuǎn)軌道為一橢圓,公轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為一年。2.地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng):繞地軸旋轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)一周為一天。3.地軸與地球公轉(zhuǎn)軌道面的交角為66.5°,且地球在公轉(zhuǎn)過(guò)程中，地軸方向保持不變.

公轉(zhuǎn)軌道為一近圓形的橢圓，太陽(yáng)位于一個(gè)焦點(diǎn)上，日地平均距離1.495×108km。2023/12/116圖1.5地球自轉(zhuǎn)和繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)示意圖2023/12/117(二）時(shí)間及計(jì)量1.真太陽(yáng)時(shí)定義：視太陽(yáng)中心連續(xù)兩次對(duì)準(zhǔn)某一經(jīng)線的時(shí)間間隔,稱為一個(gè)真太陽(yáng)日，一個(gè)真太陽(yáng)日等分為24份，每一份為一個(gè)真太陽(yáng)時(shí)。規(guī)定以子夜為零時(shí)作為一天的開(kāi)始，正午為真太陽(yáng)時(shí)12時(shí)。表示方法

真太陽(yáng)時(shí)通常用真太陽(yáng)時(shí)時(shí)角表示，即用角度計(jì)時(shí)。2023/12/118a真太陽(yáng)時(shí)時(shí)角：太陽(yáng)周日視運(yùn)動(dòng)軌道平面上，視太陽(yáng)中心所在位置和正午太陽(yáng)位置間的角距。b時(shí)角計(jì)算：規(guī)定自正午位置量起，下午和前半夜為正，上午和后半夜為負(fù)。與以小時(shí)為單位的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：

12～18h

0°～90°18～0h

90°～180°0～6h－180°～－90°

6～12h

－90°～0°2023/12/119

ω＝t真×15°/小時(shí)－180°2.平太陽(yáng)時(shí)和地方時(shí)⑴平太陽(yáng)時(shí)定義：a平太陽(yáng)：以視太陽(yáng)周年視運(yùn)動(dòng)的平均速度做勻速運(yùn)動(dòng)的太陽(yáng).b平太陽(yáng)時(shí)：相鄰兩次平太陽(yáng)正午之間的時(shí)間間隔為一個(gè)平太陽(yáng)日，一個(gè)平太陽(yáng)日等分為24個(gè)平太陽(yáng)時(shí)。2023/12/120c時(shí)差：真太陽(yáng)時(shí)與平太陽(yáng)時(shí)的差值。用n表示：

n＝t真－t平

平太陽(yáng)時(shí)的表示方法：以小時(shí)表示，現(xiàn)在人們使用的時(shí)間都是某種平太陽(yáng)時(shí)。⑵地方時(shí):某地的平太陽(yáng)時(shí)稱為該地的地方平均太陽(yáng)時(shí)，簡(jiǎn)稱地方時(shí)。同一經(jīng)線上，地方時(shí)相同，徑度相差15°，地方時(shí)相差1小時(shí)。3.世界時(shí)和北京時(shí)⑴標(biāo)準(zhǔn)時(shí)：某時(shí)區(qū)中央徑線的地方時(shí)稱為該時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。2023/12/121⑵世界時(shí)：0時(shí)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)為統(tǒng)一的世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，稱為

世界時(shí)。

我國(guó)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，為北京標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，簡(jiǎn)稱北京時(shí)。⑶北京時(shí)：東徑120°的地方時(shí)或東八區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。北京時(shí)和世界時(shí)的換算關(guān)系如下：北京時(shí)＝世界時(shí)＋8⑷北京時(shí)、地方時(shí)、時(shí)角之間的換算關(guān)系：

t平＝t北+（當(dāng)?shù)貜蕉?120°）×4分/度t真＝t平＋nω＝t真×15°/小時(shí)－180°2023/12/122三、太陽(yáng)高度角和方位角

（一）、太陽(yáng)高度角（h）1.定義:太陽(yáng)平行光線與地表水平面之間的夾角。

(0°≤h≤90°)

水平面上得到的太陽(yáng)輻射能隨著h的增加而增加。圖1.6太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度2023/12/1232.任意時(shí)刻及正午時(shí)刻太陽(yáng)高度角的計(jì)算⑴任意時(shí)刻h的計(jì)算sinh＝

sinφsinδ+cosφcosδcosω式中：φ為觀測(cè)點(diǎn)緯度，δ為赤緯，ω是時(shí)角。

★δ的含義：太陽(yáng)直射點(diǎn)的地理緯度.2023/12/124⑵正午時(shí)刻h的計(jì)算

例1：計(jì)算楊陵（34o20′N,108o04′E）夏至日和冬至日正午時(shí)刻的太陽(yáng)高度角？解：根據(jù)公式h＝90°―φ＋δ，夏至日δ＝+23.5o，冬至日δ＝-23.5o

夏至日h=90°―34o20′＋23.5o=79o10′

冬至日h=90°―34o20′-23.5o=32o10′注意：當(dāng)計(jì)算所得h為鈍角時(shí)，取其補(bǔ)角為太陽(yáng)高度角。h正午＝90°-φ+δ2023/12/125⑶太陽(yáng)高度角隨緯度和季節(jié)的變化

表1.1太陽(yáng)高度角隨緯度和季節(jié)的變化緯度(N°)春分日夏至日秋分日冬至日90°0°23°27′0°－23°27′66°30′23°27′46°54′23°27′0°50°40°63°27′40°16°33′40°50°73°23′50°26°33′23°27′66°33′90°66°33′43°06′20°70°86°33′70°46°33′10°80°76°33′80°56°33′0°90°60°33′90°66°33′2023/12/126（二）太陽(yáng)方位角（A）1.定義：太陽(yáng)平行光線在水平地面上的投影和當(dāng)?shù)刈游缇€之間的夾角。2.計(jì)算公式：

式中A值：正南：A=0°正西：A＝＋90°正東：A＝－90°日出日沒(méi)時(shí)h＝0°，CosA＝－SinδSecφ2023/12/1273.北半球太陽(yáng)一年內(nèi)太陽(yáng)出沒(méi)的方位★

冬半年內(nèi)，日出東偏南方向，日沒(méi)西偏南方向；且愈近冬至日，日出日沒(méi)方位愈偏南。

★陽(yáng)光最充足的地方——非洲的撒哈拉沙漠年平均日照長(zhǎng)度4300小時(shí)，也就是平均每一天有11小時(shí)45分鐘可以見(jiàn)到耀眼奪目的大太陽(yáng)。2023/12/128四、晝長(zhǎng)（可照時(shí)數(shù)）1.概念：在無(wú)遮陰情況下，日出到日沒(méi)太陽(yáng)可能照射的時(shí)

間間隔。2.計(jì)算：晝長(zhǎng)=2ω0/15°3.晝長(zhǎng)的變化cosω0＝-tgφtgδ★

相同緯度，晝長(zhǎng)冬短夏長(zhǎng)，春秋介于二者之間。例2.某地地理緯度Φ=35oN，5月1日的赤緯δ=15o，試計(jì)算該日的晝長(zhǎng)為多少小時(shí)？并計(jì)算日出時(shí)是幾點(diǎn)幾分？2023/12/129★夏季晝長(zhǎng)隨緯度升高而加長(zhǎng)，冬季晝長(zhǎng)隨緯度升高而縮短，春、秋分則不隨緯度升高而變。

4.實(shí)照時(shí)數(shù)和日照百分率實(shí)照時(shí)數(shù)：地面上用日照計(jì)實(shí)際測(cè)量的日照時(shí)數(shù)。日照百分率日照百分率＝

—————×100%實(shí)照時(shí)數(shù)可照時(shí)數(shù)2023/12/1305.光照時(shí)間曙暮光

在日出前和日落后，太陽(yáng)光線在地平線以下時(shí)，光通過(guò)大氣散射到地表產(chǎn)生一定的光照強(qiáng)度，這種光稱為曙光和暮光。民用曙暮光是指太陽(yáng)在地平線以下0～6°的一段時(shí)間,

0～12°為航海曙暮光；0～18°為天文曙暮光。

赤道上，各季的曙暮光只有40多min,在緯度60°處，夏季可達(dá)3.5h,冬季也有1.5h,隨著緯度的增加，曙暮光時(shí)間增長(zhǎng)。

光照時(shí)間＝可照時(shí)數(shù)＋曙暮光時(shí)間2023/12/131第三節(jié)大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱一.減弱方式三種方式：吸收、散射、反射1.吸收作用特點(diǎn)：選擇性吸收

大氣共吸收了太陽(yáng)輻射的24％.其中：平流層吸收4％，對(duì)流層吸收17％，云層吸收3％。2023/12/132主要吸收成分強(qiáng)吸收波段弱吸收波段O2<0.2μm的遠(yuǎn)紫外輻射0.69~0.76μm的可見(jiàn)光O30.2~0.3μm的紫外輻射0.6μm的可見(jiàn)光CO24.3μm附近的輻射水汽0.93~2.85μm的紅外光（三個(gè)強(qiáng)吸收帶）0.6~0.7μm的可見(jiàn)光（三個(gè)弱吸收帶）

表1.2大氣各成分的吸收波段2023/12/133各種波長(zhǎng)的太陽(yáng)光都可以被散射2.散射作用定義：當(dāng)太陽(yáng)光線通過(guò)大氣層時(shí)，遇到大氣中的各種質(zhì)點(diǎn)，太陽(yáng)輻射能的一部分以電磁波的形式從這些質(zhì)點(diǎn)向四面八方散開(kāi)的現(xiàn)象，稱為散射。

根據(jù)散射質(zhì)點(diǎn)半徑r和入射輻射的波長(zhǎng)λ的相對(duì)大小，把散射作用分為以下幾種形式：2023/12/134當(dāng)d＜λ時(shí)，為分子散射。

分子散射能力與入射光波長(zhǎng)的四次方成反比。當(dāng)d∝λ或d＞λ，稱為粗粒散射。入射光波長(zhǎng)愈短，散射能力愈強(qiáng)。d∝λ，散射質(zhì)點(diǎn)對(duì)各波長(zhǎng)輻射的散射能力基本一致。

當(dāng)大氣混濁，d＞λ

時(shí)，散射質(zhì)點(diǎn)對(duì)入射光各波長(zhǎng)具有同等程度的散射，散射強(qiáng)度不再隨波長(zhǎng)而改變，稱之為無(wú)選擇性散射。2023/12/1352023/12/136內(nèi)蒙的草原2023/12/137日出日落時(shí)太陽(yáng)為什么呈紅色？2023/12/1383.反射作用

參與反射作用的物質(zhì)：大氣中較大的塵粒和云滴、云層。

云的反射作用其反射能力隨云狀、云量和云厚而不同。云量愈多，云層愈厚，反射愈強(qiáng)。云層平均反射率為50%～55%。

反射作用沒(méi)有選擇性。

大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱，主要部分是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線和波長(zhǎng)較短的紫外線，而可見(jiàn)光部分被削弱的較少，所以到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射主要集中在可見(jiàn)光部分。可見(jiàn)光區(qū)集中了太陽(yáng)輻射一半的能量，它給予地球表面以巨大的能量，是發(fā)生在地理環(huán)境里各種現(xiàn)象和過(guò)程的最重要的能量源泉。2023/12/139二.影響太陽(yáng)輻射減弱的因素1.大氣量(m)

定義：太陽(yáng)光線通過(guò)大氣路徑的長(zhǎng)度與大氣在垂直方向上厚度的比值來(lái)表示。

m隨h的變化表1.3在各太陽(yáng)高度時(shí)的大氣量h(度)906030105310m11.152.05.610.415.427.035.4

大氣量m隨太陽(yáng)高度的增高而減小，當(dāng)太陽(yáng)高度低時(shí)，m值的增大特別迅速。2023/12/140

m的計(jì)算當(dāng)h在30°～90°時(shí),m可近似地表示為：圖1.7不同太陽(yáng)高度角下的大氣量2023/12/1412.大氣透明系數(shù)(P)（atmospherictransmissionfactor)定義：

透過(guò)一個(gè)大氣質(zhì)量(m＝1)后的輻射通量密度(S1)與透過(guò)前的輻射通量密度(S0)之比，即：

影響因子海拔、水汽、微塵、云霧思考題：一年中那個(gè)季節(jié)P最大？那個(gè)季節(jié)最小？2023/12/142三.減弱的規(guī)律布給—朗伯(Bouguer-Lambert)定律S＝S0Pm

表明：地表垂直于太陽(yáng)光線平面上的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度隨大氣透明系數(shù)增大而增大，隨大氣量增加而減小。2023/12/143第四節(jié)到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射

到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射由太陽(yáng)直接輻射和散射輻射組成。一.太陽(yáng)直接輻射

通常以到達(dá)地平面上的太陽(yáng)直接輻射通量密度（S′）（也稱太陽(yáng)直接輻射輻照度）來(lái)表示太陽(yáng)直接輻射的強(qiáng)弱。1.水平地面上的太陽(yáng)直接輻射輻照度（S′）的大小S′＝S·sinh2023/12/144

如圖示，平面ABCD為垂直太陽(yáng)光線的平面，ABC′D′為其在水平地面上的投影。由此圖我們可以推出：Ｓ′/Ｓ＝Ｍ/Ｍ′=AD/AD′＝sinhＳ′·Ｍ′＝Ｓ·Ｍ即

S′＝S·sinh

此式為朗伯定律。2023/12/1452.影響水平面上太陽(yáng)直接輻射輻照度的因子S＝S0Pm

S′＝S·sinh可得出：S′＝S0Pmsinh即：影響水平地面上太陽(yáng)直接輻射輻照度的因子為：太陽(yáng)高度角和大氣透明度或太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)和大氣質(zhì)量。3.太陽(yáng)直接輻射的日、年變化2023/12/146太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度圖1.8一天中太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的日變化太陽(yáng)直接輻射的日變化①變化規(guī)律②影響直接輻射日變化的因子太陽(yáng)高度角、大氣透明系數(shù)、海拔、緯度等。2023/12/147太陽(yáng)直接輻射的年變化太陽(yáng)直接輻射的年最小值在冬季，最大值隨各地氣候而異。二、太陽(yáng)散射輻射1.散射輻射輻照度（D)太陽(yáng)光被大氣散射后，單位時(shí)間內(nèi)以散射光形式到達(dá)地表單位水平面積上的太陽(yáng)輻射能。

2023/12/1482.影響因子

主要受太陽(yáng)高度角（h）、大氣透明度(Pm)的影響，此外，緯度、海拔、云量、下墊面反射率有直接和間接的影響。

散射輻射的日變化基本與太陽(yáng)高度角一致。散射輻射日總量的年變化基本上決定于正午太陽(yáng)高度角、云量和晝長(zhǎng)的年變化，最大值總出現(xiàn)在夏季。3.散射輻射的日年變化2023/12/1491.概念

到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度是太陽(yáng)直接輻射強(qiáng)度和天空輻射強(qiáng)度的總和。Q=S′+D

2.影響因子太陽(yáng)高度角(h)：碧空時(shí)，隨h增大Q迅速增加；有云時(shí)，Q的大小取決于S′和D的比例。三、太陽(yáng)總輻射（Q）2023/12/150

緯度：緯度愈高，太陽(yáng)總輻射愈低。

海拔：海拔愈高，地面接收的太陽(yáng)總輻射愈多。大氣質(zhì)量(m)：大氣質(zhì)量m愈大，到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射愈少。大氣透明度(P)：大氣透明度差，到達(dá)地面的太陽(yáng)直接輻射減少，故太陽(yáng)總輻射減少。2023/12/151四、地面反射對(duì)太陽(yáng)輻射的反射1.地面反射率

地面反射的太陽(yáng)總輻射與投射到地面的太陽(yáng)總輻射之比。

2.不同性質(zhì)下墊面的反射率

顏色不同的下墊面對(duì)太陽(yáng)輻射可見(jiàn)光部分有選擇性地反射。各種顏色表面的最強(qiáng)反射光譜帶就是它本身顏色的波長(zhǎng)。有色地膜的使用是這一理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體運(yùn)用。2023/12/152表1.4不同性質(zhì)下墊面的反射率種類反射率（%）種類反射率（%）新鮮雪面80~95棉花20~22一般雪面60~70甜菜18~25污穢雪面40~50馬鈴薯19~27干黑土14水稻田17~22濕黑土8牧草田15~25新耕地17針葉林10~15冬小麥16~23闊葉林15~202023/12/1533.影響反射率的因素

反射率與地面性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)，如植被，土壤，水面，其中顏色、濕度、粗糙度等影響較大。也與太陽(yáng)高度角有關(guān)。地球表面平均反射率為5%。

水面的反射率一般比陸面小，但在太陽(yáng)高度角小于10°時(shí)，往往大于陸地。2023/12/154例3：計(jì)算北京（40oN）冬至日正午時(shí)的太陽(yáng)直接輻射通量密度（設(shè)太陽(yáng)常數(shù)1367W/m2,P=0.8）解：已知Φ＝40o，冬至日δ＝-23.5oh＝90°－φ＋δ＝36.5°m=1/sinh=1/0.5948=1.6811S‵=1367×0.81.6811×0.5948＝558.76（W/m2）計(jì)算太陽(yáng)直接輻射和散射輻射。分為三步：根據(jù)公式S′＝S0Pmsinh，第一步計(jì)算sinh，第二步計(jì)算地區(qū)質(zhì)量m=1/sinh,第三步計(jì)算S‵2023/12/155例4：在北緯36.5o處有一座山，其南北坡的坡度為30o，試求冬至日正午時(shí)地面上及南北坡面上的太陽(yáng)直接輻射通量密度。（設(shè)大氣透明度為0.8，太陽(yáng)常數(shù)為1367W/m2）解:已知Φ＝36.5o，冬至日δ＝-23.5oP=0.8,β＝30h=90-36.5-23.5=30om=1/sinh=2水平面S‵＝1367×0.82×sin30＝437.4（W/m2）南坡S‵＝1367×0.82×sin（30+30）＝757.7（W/m2）北坡S‵＝1367×0.82×sin（30-30）＝0（W/m2）

計(jì)算坡面的太陽(yáng)直接輻射通量密度S坡＝S0Pmsinа.其中а為太陽(yáng)光線與坡面的夾角，β為坡度，計(jì)算與水平面的過(guò)程類似，但在計(jì)算m后，應(yīng)確定夾角а，對(duì)于南坡а＝h+β，北坡а＝h-β（如果北坡的坡度大于h,則無(wú)直射光，即北坡的直接輻射為0）。2023/12/156第五節(jié)地面輻射、大氣輻射和地面凈輻射

一、地面輻射(Eg)1.定義地面晝夜不停的向外放射輻射能，稱為地面輻射(Eg)。

2.波長(zhǎng)范圍3.0～80μm

，最大放射能力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)約為10.0μm

。3.日變化白天>夜間二、大氣輻射2023/12/1571.定義大氣輻射：大氣向四面八方發(fā)射的輻射。大氣逆輻射(Ea)：大氣輻射朝向地面的部分。2.波長(zhǎng)范圍4～120μm

，最大放射能力波長(zhǎng)約為11.6μm

。

三、地面有效輻射(F)1.定義：地面輻射與被地面吸收的大氣逆輻射之差。2.計(jì)算公式F＝Eg-εEa

其中：ε為地面對(duì)大氣逆輻射吸收率，平均取0.95.2023/12/1583.影響因子

地面溫度

、空氣溫度、空氣濕度、云況、風(fēng)力、海拔、地面狀況和植被等。4.地面有效輻射的意義

F大，地面降溫多，易形成露、霜、低溫災(zāi)害等，在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)上可通過(guò)改善生產(chǎn)措施，以防御災(zāi)害的發(fā)生。2023/12/159五、地面凈輻射(R)1.定義

在單位時(shí)間內(nèi)，單位面積地面所吸收的輻射與放出的輻射之差，稱為地面凈輻射(R)。也稱地面輻射差額。2.計(jì)算公式

陰天：R＝D(1–r)–F夜晚：R＝-F

晴天2023/12/1603.影響因素

太陽(yáng)輻射：白天，R>0，靠近正午時(shí)R達(dá)到最大值。夜間，R<0，R=-F。R由正變負(fù)的時(shí)間在日落前1小時(shí)；由負(fù)變正在日出后1小時(shí)。

天氣狀況有云的情況下，會(huì)使R的絕對(duì)值減小。

緯度緯度愈低，R保持正值的月份愈多。

地面凈輻射在天氣、氣候以及農(nóng)田小氣候的形成與變化中有重要的作用。農(nóng)業(yè)上可以通過(guò)覆蓋、松土、灌溉等方法改變地面凈輻射，調(diào)節(jié)土壤的溫度。2023/12/161第六節(jié)太陽(yáng)輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)太陽(yáng)輻射對(duì)植物的影響：熱效應(yīng)、光合效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)，決定了植物產(chǎn)量、形成及地理分布.

一、太陽(yáng)輻射光譜成份對(duì)植物的影響1.不同光譜成分對(duì)植物的影響

植物生長(zhǎng)是在日光的全光譜作用下進(jìn)行的，不同光譜成分對(duì)植物的光合作用、色素形成、向光性、形態(tài)形成的誘導(dǎo)等影響是不同的。

2023/12/162植物吸收最多的是紅橙光和藍(lán)紫光，以參與光合作用。光譜對(duì)植物的影響有三個(gè)作用和三個(gè)效應(yīng)：可見(jiàn)光的光效應(yīng)，產(chǎn)生光合作用；紅外線的熱效應(yīng)，促進(jìn)果實(shí)成熟；紫外線的化學(xué)效應(yīng)，起成型作用。意義：根據(jù)不同光譜成分對(duì)植物的影響，可以通過(guò)人工改變光質(zhì)來(lái)改善作物的生長(zhǎng)。近年來(lái)有色薄膜在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛注意。2023/12/1632.光合有效輻射（PAR）PAR=0.43S′+0.57D定義：太陽(yáng)光譜中對(duì)植物光合作用有效的光譜成份稱為光合有效輻射，大致包括0.38～0.71μm波段的太陽(yáng)輻射。計(jì)算：二、光照強(qiáng)弱與作物生長(zhǎng)發(fā)育1.光強(qiáng)與光合作用

綠色植物的光合作用是在一定的光照條件下進(jìn)行的。光飽和點(diǎn)：光合作用的速度達(dá)到最大時(shí)光的強(qiáng)度。2023/12/164光補(bǔ)償點(diǎn)：光合速度與呼吸速度相等時(shí)的光照強(qiáng)度.生長(zhǎng)發(fā)育：營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)需要弱光，生殖生長(zhǎng)需要強(qiáng)光。產(chǎn)量：光飽和點(diǎn)高、補(bǔ)償點(diǎn)低的作物品種產(chǎn)量潛力高。品質(zhì)：強(qiáng)光有利于淀粉、蛋白質(zhì)和糖的積累。三、光照時(shí)間與作物的發(fā)育

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