自然地理-chp03-2 大气运动和天气系统

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1、大气运动和天气系统7.1辐射平衡与能量系统短波辐射太阳以短波辐射方式向外125.61×1036J射能，其波长为0.15—4m。太阳辐射在穿透厚厚大气层时，受到各种气体分子和水汽、尘埃等杂质的吸收、散射和反射等作用而受到过滤，并使到达地表的辐射量就比太阳常数要小得多太阳常数以日地平均距离、地球大气上界、垂直于太阳光线的平面、每平方厘米面积上、每分钟得到的太阳辐射能量，平均为8.16J/cm2·min。被大气削减后真正投射到地表的太阳辐射由二部分组成：一是从太阳直接发射到地表的直接辐射，二是经大气散射后到达地表的散射辐射，二者之和是到达地表的太阳辐射总量称为太阳总辐射。地球表面全年平均获得的太

2、阳的辐射能量为5.44×1024J太阳辐射直接辐射散射辐射＋＝总辐射北京直接辐射的年变化（左）及重庆散射辐射的日变化（右）阴天中午散射辐射高1982年墨西哥埃尔奇琼火山喷发，大量的灰尘使1982年当年太阳光减弱25%-30%，二次散射后总的损失降低到5%以下，最后引起全球温度降低约0.3-0.5℃，还使平流层温度上升8℃。那么，二氧化碳含量增多对地面热辐射的截留，必定会导致其上层接受热辐射的减少而变冷，那么会不会导致，增暖层与其上变冷层之间的物质与能量的交换加剧？那又会发生什么？世界各地获得的直接辐射和散射辐射量有很大的差别，它主要取决于该地的太阳高度角，及大气透明度等。当中午太阳高度角最大

3、时，太阳辐射穿透的大气层最薄，地表单位面积上单位时间内收入的直接辐射与散射辐射能最多，即太阳辐射强度最大。因此，直接辐射和散射辐射之和，一般为夏季收入大于冬季、低纬大于高纬世界各地的总辐射值，会有明显的不同赤道附近为全球多云带，故全球全年累计的太阳总辐射最大值出现在南北纬20°附近（热赤道）。我国年总辐射量高值区在西藏高原，青海、内蒙、新疆次之，长江流域和部分华南地区年总辐射量约为376kJ/cm2·a-501kJ/cm2·a；年总辐射最低值区在四川盆地峨眉山，约为376kJ/cm2·a。反射辐射即地球表面反射的辐射量占投射辐射量的百分比（也称为反射率）平均为30%地面性质反照率地面性质反照

4、率地面性质反照率砂土29—35耕地14阔叶林20粘土20绿草地26针叶林6—19浅色土22—32干草地29水面*h=90°2深色土10—15小麦地10—25h=45°5黑钙土（干）14新雪84—95h=15°20黑钙土（湿）8陈雪46—60h=2°78*h为太阳高度角长波辐射地面和大气吸收太阳辐射，又依据本身的温度向外发散热辐射，地—气间的热辐射波长为3-120m据估计，约有75-95%的地面长波辐射被贴近地表40-50m厚的大气层吸收，低层大气吸收的热辐射增温又以辐射等形式传递到更高层增暖大气。大气吸收地面辐射后再产生的大气辐射，其中与地面辐射相反的那部分称为大气逆辐射。大气逆辐射使地面

5、放出的长波辐射部分返回，对地表失去的热量起到了补偿作用。如果没有大气对地表补偿热能的保温作用和调节作用，近地表平均温度可能会降为-23℃，实际地表平均温度为15℃左右，即大气逆辐射使地表温度实际提高了38℃。地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射之差值称为地面有效辐射。地面有效辐射是地一气系统通过长波辐射交换后地面实际损失的热量30能量平衡：对于外层空间为:342＝235＋107（W•m－2）对于大气层为：67＋24＋78＋390＝165＋30＋324（W•m－2）对于地面为：168＋324＝390＋78＋24(W•m－2)能量系统地面吸收太阳短波辐射获得能量，但随纬度升高而减少；地一气系统又依据

6、地面温度发散热辐射，在某一段时间内地面的辐射收支差值，称为辐射差额。当收入辐射大于支出辐射，即辐射差额为正，地面净获热量而温度升高；反之辐射差额为负，地面净失热量而温度降低。辐射差额的日变化白天为正值，夜间为负值；辐射差额的年变化因纬度而异。地—气系统辐射差额为零的纬度在南、北半球纬度35°附近。近地层大气温度的这种分布是引起高、低纬度之间大气环流和洋流产生的基本原因，它将盈余热量输送到热量亏损地区，使全球能量常年平均近于平衡。径向输送与物质运动7.2热力均衡大气中的热量主要由地表供给。由上述的能量系统与辐射平衡所决定，还由于地表状况的差异，造成地球大气中存在热力差异，与此同时而出现热力驱动

7、并趋于热力均衡热力差异与海洋和陆地的热容量差别较大有关，陆地增温快降温也快、温度变化迅速而且幅度较大，海洋增温慢放热也慢、温度变化较迟缓而且幅度较小，因此大洋上年最高与年最低气温均比大陆上要延迟一个月。常见的热力差异还有与纬度、洋流、季节、天气以及地面的性质类型等有关而在水平方向上的气温变化与在垂直方向上的气温变化等。辐射逆温辐射逆温厚度从数十米到数百米，在大陆上常年可见，冬季较强、夏季较弱。中纬度冬季辐射逆