微气象~讨论题.doc

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1、1、讨论地表辐射平衡方程，分析地形对太阳辐射分布的影响。地表辐射平衡方程：B=S+D-R+sG-U=Q(1-A)-F；B为净辐射S为太阳直接辐射D为太阳散射辐射R为反射辐射s为灰体系数G为大气逆辐射U为地面辐射Q为太阳总辐射A为地表反射率F为有效辐射地表性质和地面温度条件的影响是造成下垫面净辐射微气象差异的主要原因。所以,凡是对地表辐射收支各分量(S、D、R、A、G、U)有影响的因子，都是地表净辐射B的影响因素。地形差异是引起微气象差异的最主要原因之一。表现在两个方面：一是地形差异造成下垫面上太阳辐射分布的不一致；二是地形对近地层气流的动力

2、作用。一、地形对日照的影响①测点海拔高度对日照的影响；②坡地的坡向坡度对日照的影响；③周围地形对测点的遮蔽作用。二、坡地上的太阳辐射1.坡度某地正午南坡上所获得的直接辐射量相当于纬度比该地低α度的地方水平面上所获得的直接能量。2.坡向当太阳高度角h一定时，相同坡度的坡地上直接辐射量随坡向绝对值

3、β

4、的增大而减小：即南坡最大，偏南坡次之，偏北坡更小，而北坡最小。3.偏南坡上正午时的直接辐射Sαβ大于水平面上的直接辐射S0。东西坡和偏北坡上总是小于水平面上的直接辐射量。4.垂直墙面上的直接辐射α=90°，任意朝向垂直面上的直接辐射量都可以由相邻

5、的两个基本方位上的直接辐射量在该垂直面法方向上的投影来表示。三、坡地上的散射辐射坡地上的散射辐射量除了受来自天穹各质点的散射辐射强度各向异性的影响之外，还受坡地自身遮蔽以及周围地形的影响，即与测点的开阔程度(可视天穹面积的大小)有关。2、对晴天平坦裸地的情况，分析讨论下垫面净辐射的日变化规律：上午在真太阳时正午之前，时角ω<0，有-Csinω>0，等号右边第一项>0；而上午地面温度T0因辐射加热不断升高，则等号右边第二项>0，但是数值上比第一项要小；所以，有，即上午净辐射随时间推移不断增大。正午时角ω=0，则-Csinω=0；正午地面温度T

6、0不断升高，而地面温度最大值出现在午后(13时左右)，此时，；所以，正午时刻，说明凈辐射已经开始下降。由此可知，晴天地表净辐射的最大值RNmax出现在正午之前;出现RNmax的条件是-Csinω=。即净辐射日变化最大值RNmax的出现时刻，并不对称于正午时刻。下午时角ω>0，-Csinω<0；而下午地面温度T0已经开始不断下降，有，但是比前者小。所以，下午，即地面净辐射RN随时间递减，而且由于sinω的增大，净辐射的递减越来越快。夜间太阳总辐射Q=0，有；即净辐射的时间变化与有效辐射相同，但是符号相反。夜间地面温度T0继续下降，有；所以即夜

7、间净辐射又有所增大。由此可知，晴天地表净辐射的最小值RNmin一般出现在日夜交替的时刻，即傍晚时刻。因为在傍晚时刻，太阳短波辐射Q(1-A)接近于零，而有效辐射F却因为此时T0比较高而维持在较大的数值上，于是净辐射RN出现全天的最小值。RN=0都发生在日间，但又不对称于正午。早晨T0比较低，F较小，只需要较小的Q(1-A)就能与F相平衡；由于较小的Q(1-A)是与较小的sinh相联系的，即h比较小。因此，早晨RN由负转正通过零在日出后一段时间发生。相反，傍晚RN由正转负通过零在日落前一段较长的时间出现。讨论地表热量平衡方程，解释近地层空气温

8、度和土壤温度变化的原因。答：热量平衡方程：RN=H+LE-QSH:显热或感热；LE：潜热；Qs：土壤热通量不同下垫面上的太阳辐射分布存在很大的差异，进而导致近地层和土壤上层的热量交换差异，影响近地层气温和土壤的温度状况。一、气温的变化近地气层中空气温度的变化，主要决定于下垫面辐射状况和湍流运动的变化。日间，地面在太阳辐射作用下受热，并以湍流交换形式将热量输送给近地气层，使整个近地层气温自下而上很快升高。夜间，地面辐射冷却，热量由近地层向地面输送。夜间铅直温度梯度与云量和近地面风速大小有关。近地层铅直温度差与地面蒸发或湿润状况有关。1．气温的

9、铅直分布2．气温的日变化：到达活动面上的太阳辐射强度的变化，是引起近地层（实际是整个大气边界层）和土壤活动层内温度日变化的根本原因。气温日较差除随高度有明显减少外，它的变化还与下垫面的湿润状况、云量云状以及风状况等有关，湿润下垫面上的气温日较差要比干燥地段小得多，阴天日较差要比晴天小得多，风速的加强也可使日较差减小。气温日变化的位相随高度增加也有所落后，但是比土壤中小。最低气温的出现时刻在北半球高纬度地区的暖季，一般出现在日出后。冬季高纬度地区最低温度往往出现在日出之前。气温梯度也具有明显的日变化，夜间为逆温，日间为超绝热梯度。在气温年变化

10、中，夏季铅直气温差最大，冬季最小。3．气温脉动近地层中温度脉动很大，而且愈接近地面，气温脉动愈大。气温脉动与大气层结关系密切；层结愈不稳定,湍流变换愈强，气温脉动愈大。反之，气温