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1、第五章地面和大气中的辐射过程1学习要求提前预习课堂听讲习题(复习)2第五章地面和大气中的辐射过程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。3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。学习、研究的意义学习、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
2、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——辐射强迫近年来人类活动造成的地球大气气候变迁成为大气科学研究热点,其原因也在于人类活动所排放的某些物质会改变地球大气中的辐射过程所致。光的本性之争17世纪70年代微粒说(牛顿)和波动说(胡克、惠更斯)《光学》170419世纪初波动说(横波)占统治地位(托马斯.杨和菲涅耳)20世纪统一简史麦克斯韦和电磁场方程的建立W.Weber(1804-1891)G.F.B.Riemann(1826—1866)JamesClerkMaxwell(1831-1879)1887年,德
3、国物理学家赫兹(H.R.Henz,1857—1894)才用实验证实了麦克斯韦关于电磁波的预言“法拉第一麦克斯韦的电动力学使物理学家们在长期犹豫不决之后,终于逐渐地放弃了有可能把全部物理学建立在牛顿力学之上的信念。”——《爱因斯坦文集》简史1880-1900七大实验1887年赫兹证实电磁波-光电效应1887年的迈克耳孙一莫雷实验—以太1895年伦琴发现了X射线1896年贝可勒尔发现了放射性辐射1897年J.·J.汤姆孙发现电子1898年居里夫妇发现放射性元素Planck黑体辐射实验简史简史—现代大气辐射学的理论基础MaxPla
4、nck(1858-1947)德国物理学家1901:Planck’sLaw1918NobelPrizeQuantumtheoryGustavRobertKirchhoff(1824-1887)德国物理学家1859:Kirchhoff’sLaw光谱学电学发现了铯和铷简史—现代大气辐射学的理论基础JosephStefan(1835-1893)奥地利物理学家、诗人1884:Stefan-BoltzmannlawStefanflow热学电磁学1904NobelPrizeTherealwayssomethingwillremain,th
5、atweshallnotknow,why?简史—现代大气辐射学的理论基础LudwigBoltzmann(1844-1906)奥地利物理学家1884:Stefan-Boltzmannlaw(理论推导)统计力学简史—现代大气辐射学的理论基础LordRayleigh(JohnWilliamStrutt1842-1919)英国物理学家1871:RayleighScattering声学电学1904NobelPrize简史—现代大气辐射学的理论基础WilhelmWien(1864-1928)德国物理学家1893:Wien’sDispla
6、cementLaw1911NobelPrize定义blackbody简史—现代大气辐射学的理论基础简史—现代大气辐射学的理论基础GustavMie(1868-1957)德国物理学家1908:Mietheory简史—现代大气辐射学的完善20世纪20年代:计算地-气系统的辐射收支30年代:辐射传输的基本原理1950年:美籍巴基斯坦学者SubramanyanChandrasekhar1983NobelPrizeRadiativeTransferClarendonPress,Oxford,1950,reprintedbyDoverP
7、ublications,NewYork,393pp.,1960.简史—现代大气辐射学的完善1964:英国RichardM.GoodyAtmosphericRadiation,TheoreticalBasis,(secondeditionbyR.M.GoodyandY.Yung),OxfordUniversityPress,436pp.,1964,519pp.,1989.1969:苏联地球物理学家Kondratyev,K.Ya.RadiationintheAtmosphere.AcademicPress简史—现代大气辐射学的完
8、善70年代后:非球形粒子的吸收和散射、辐射传输方程的数值解法简史—近年来的主要研究发展大气遥感探测的理论和方法建立具有物理基础的实际大气辐射模式人类活动对全球气候和局地大气环境的影响太阳活动的变化对气候的影响简史—华人的贡献1932年:严济慈采用照相光度术方法,精确测定了臭氧在全部紫外区域