《AP辐射概念规律》PPT课件

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1、大气运动的能量来源于太阳辐射，地面和大气中的辐射过程从大尺度开始控制了地球大气系统的能量平衡，从而决定了地球气候的基本特征。大气辐射学：研究辐射能在地球-大气系统内传输和转换的规律及其应用，属大气物理学的一个重要分支；是天气学、气候学、动力气象学、应用气象学、大气化学和大气遥感等学科的理论基础之一。第五章地面和大气中的辐射过程FAQ1.1,Figure1.EstimateoftheEarth’sannualandglobalmeanenergybalance.Source:IPCC_AR4_Ki

2、ehlandTrenberth(1997).学习、研究的意义辐射能是地面和大气的基本能量来源，辐射是地气系统与宇宙空间能量交换的唯一方式。辐射传输规律是大气遥感的理论基础。数值天气预报中需要定量化考察大气辐射过程。气候问题——辐射强迫。5.1辐射的基本知识5.1.1电磁波谱5.1.2描述辐射场的基本物理量5.1辐射的基本知识自然界一切物体都时刻不停地以电磁波的形式向四周传递能量，同时也接收外界投射来的电磁波，这种能量传递的方式称为辐射。以这种方式传递的能量，称为辐射能。以横波形式在空间传播，速度

3、即光速。5.1.1电磁波谱c=speedoflightinavacuum=3.0x108m/sl=wavelength(m)v=frequency(1/sors-1)例：波长10m对应的频率和波数？=c,E=hv=hc/lE=Energy(joules,orj),h=Planck’sconstant=6.63x10-34j-s,v=frequency(1/sors-1)c=speedoflightinavacuum(m/s),l=wavelength(m)Electromagneticra

4、diationischaracterizedbyitsfrequency,wavelength,wavenumberorphotonenergy不同波长的电磁波有不同的物理特性，因此可以用波长来区分辐射，并给以不同的名称，称之为电磁波谱。例如：紫外线：uv-A(0.315-0.4),uv-B(0.28-0.315),uv-C(0.150-0.28)unit:um红外线：近红外(0.7-2.5)，远红外(2.5-1000)；微波：1mm到1m波段。Mostsignificantspectral

5、regionsassociatedwithradiativeenergytransferinatmosphereliebetweenultravioletlightandmicrowaves.预备知识通量的概念平方反比定律：表示辐射能通过空间传播方式的原则,表示光的强度与到光源的距离的平方成反比。5.1.2描述辐射场的物理量立体角概念：锥体所拦截的球面积σ与半径r的平方之比，单位为球面度（sr:Steradians）。Solidangleunitsaresteradians[sr].Forasp

6、hereofsurfacearea4r2,thesolidanglesubtendedbytheentiresphereis4,byahemisphereis2,etc.立体角的计算辐射场物理量包括：辐射能；辐射功率；辐射强度；辐射通量密度；辐亮度，等。辐射能Q：焦耳、热力学卡（1k=4.1840J）；辐射功率φ（或RadiantFlux辐射通量W）：单位时间内通过任意表面的辐射能量，单位J/s。辐射强度I：点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量。辐射通量密度E(RadiantFlu

7、xDensity)单位时间通过单位面积的辐射功率，单位为W/m2。设面元为dA，则E为：当表示面元接受的F时，又称辐照度（Irradiance）；表示从物体表面发射出的E，又称辐出度、辐射度、辐射能力（Emittance）。辐亮度L(Radiance)：单位立体角、单位时间、单位面积所通过的辐射能量，单位为Wm-2sr-1.太阳直接辐射L的测量全自动太阳分光光度计CE318（法国CIMEL）Spectralchannels:340,380,440,500,675,870,936,1020,164

8、0nm(alternatechannelsandpolarizationexistonmanyinstrumentsaswell)Remarks:usedtoderiveaerosolproperties,andtotalcolumnwatervapor,aspartoftheAERONETglobalnet–work(anin–housemodifiedversionforcloudpropertieshasbeenimplementedinrecentcampaigns)大气辐射场的基本特性