辐射-气象学与气候学word版本.ppt

《辐射-气象学与气候学word版本.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、辐射-气象学与气候学（二）辐射光谱辐射光谱：辐射能随波长分布的曲线（三）物体对辐射的吸收、反射和透射（四）有关辐射的基本定律1、基尔霍夫定律2、斯蒂芬-玻耳兹曼定律3、维恩位移定律二、太阳辐射（一）太阳辐射光谱与太阳常数太阳辐射光谱：太阳辐射能按波长的分布太阳辐射=黑体辐射太阳辐射波长范围：0.15—4.0um可见光：0.4—0.76um紫外线：<0.4um红外线：>0.76um太阳辐射最强的辐射波长：0.475um(青光）太阳常数：日地平均距离时，大气上界垂直太阳光线的单位时间内单位积上获得的太阳辐射。（二）太阳辐射在大气中的减弱由于大气对太

2、阳辐射的吸收、散射和反射，使太阳辐射穿过大气后发生了变化：1）总辐射能明显减弱2）太阳光谱变得极不规则3）波长短的辐射能减弱得为显著1、大气对太阳辐射的吸收大气中某些成分选择性地吸收了太阳辐射。这些成分主要是：水汽、氧、臭氧、co2和固体杂质。水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸收最强的是在红外区，从0.93—2.85μm之间的几个吸收带。最强的太阳辐射能是短波部分，因此水汽从进入大气中的总辐射能量内吸收的能量并不多。据估计，太阳辐射因水汽的吸收可以减弱4％—15％。所以大气因直接吸收太阳辐射而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮

3、和氧，只有氧能微弱地吸收太阳辐射，在波长小于0.2μm处为一宽吸收带，吸收能力较强，在0.69和0.76μm附近，各有一个窄吸收带，吸收能力较弱。臭氧在大气中含量虽少，但对太阳辐射能量的吸收很强。在0.2—0.3μm为一强吸收带，使得小于0.29μm的辐射由于臭氧的吸收而不能到达地面。在0.6μm附近又有一宽吸收带，吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里，所以吸收的太阳辐射量相当多。二氧化碳对太阳辐射的吸收总的说来是比较弱的，仅对红外区4.3μm附近的辐射吸收较强，但这一区域的太阳辐射很微弱，被吸收后对整个太阳辐射的影响不大。此外，

4、悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部分太阳辐射，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多（如有沙暴、烟幕或浮尘）时，吸收才比较显著。由以上分析可知，大气对太阳辐射的吸收具有选择性，因而使穿过大气后的太阳辐射光谱变得极不规则。由于大气中主要吸收物质（臭氧和水汽）对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，因而对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大气来说，太阳辐射不是主要的直接热源。2、大气对太阳辐射的散射太阳辐射遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时就要发生散射。分子散射：质点的直径小于辐

5、射波长选择性波长越短散射越强烈对称性光学对称性米散射：质点的直径大于辐射波长无选择性漫射偏不对称性3、大气对太阳辐射的反射大气对太阳辐射有反射作用，尤其是云能强烈地反射太阳辐射。不同的云状、云厚对太阳辐射反射不同一般而言，高云反射率25%，中云反射率50%，低云反射率65%，稀薄的云10-20%，平均反射率50-55%。总之，进入大气的太阳辐射30%被漫射和散射回宇宙空间，20%被大气吸收，50%穿过大气到达地面。由此也可见，太阳辐射并非大气的直接热源。上述三种方式中，反射作用最重要，尤其是云层对太阳辐射的反射最为明显，另外还包括大气散射回宇宙

6、以及地面反射回宇宙的部分；散射作用次之，形成了到达地面的散射辐射；吸收作用相对最小。以全球平均而言，太阳辐射约有30％被散射和漫射回宇宙，称之为行星反射率，20％被大气和云层直接吸收，50％到达地面被吸收。（三）到达地面的太阳辐射直射辐射：以平行光线到达地面的太阳辐射散射辐射：以散射光形式到达地面的太阳辐射总辐射：直射辐射与散射辐射之和。1、直射辐射影响到达地面太阳直射辐射强弱的因子主要有二：1)太阳高度角2)大气透明度大气质量数(m)、大气透明系数(p)I/I0=p布格定律：I=Iopm直接辐射有显著的年变化、日变化和随纬度的变化2、散射辐射

7、影响到达地面太阳散射辐射强弱的因子主要有二：1)太阳高度角2)大气透明度散射辐射也有显著的年变化、日变化和随纬度的变化3、总辐射影响到达地面太阳总辐射强弱的主要因子1)太阳高度角2)大气透明度年变化、日变化和随纬度的变化（四）地面对太阳辐射的反射地面反射率：a=Q反/Q到达地面的太阳总辐射其中一部分被反射。地面反射率取决于地面的性质和状态。陆地平均反射率约为10—30%。土壤颜色、湿润程度、起伏等影响反射率。雪面、水面不同状态也影响反射率。第二节地面和大气的辐射水面、陆面、植被等地球表面吸收了大量的太阳辐射，并经转化传给大气。下垫面是大气的直接

8、热源。一、地面、大气的辐射和地面有效辐射（一）地面和大气辐射的表示太阳辐射能量集中在波长0.15—4.0um,而地面和大气的辐射集中在3.0—120.