最新第二章-第2节-地面和大气的辐射教学讲义ppt.ppt

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1、第二章-第2节-地面和大气的辐射下垫面——大气的直接热源大气吸收太阳直接辐射很少，下垫面（水、陆、植被等地球表面）却能大量吸收太阳辐射，并供给大气。在研究大气热状况时，须了解地面和大气之间交换热量的方式及地-气系统的辐射差额。2大气对太阳短波辐射吸收很少，但对地面的长波辐射却能强烈吸收。通过长波辐射，地—气之间，以及大气中气—气之间，相互交换热量，并也将热量向宇宙空间散发。一、地面、大气的辐射和地面有效辐射39.6μm附近狭窄的臭氧吸收带地面放射的14μm以上的远红外辐射，几乎能全部吸收，故此带可以看成近于黑体大气窗

2、口7大气窗口:是指太阳辐射通过大气层未被反射、吸收和散射的那些透射率高的光辐射波段范围。8大气窗口主要有：0.3～1.3μm，即紫外、可见光、近红外波段。这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫星传感器扫描成像的常用波段。比如，Landsat卫星的TM的1～4波段，SPOT卫星的HRV波段等。1.5～1.8μm，2.0～3.5μm，即近、中红外波段。在白天日照条件好的时候扫描成像常用这些波段，比如TM的5、7波段等用以探测植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。9大气窗口主要有：3.5～5.5μm，即中红外波段，物体的

3、热辐射较强。这一区间除了地面物体反射光谱反射太阳辐射外，地面物体也有自身的发射能量。比如，NOAA卫星的AVHRR传感器用3.55～3.93μm探测海面温度，获得昼夜云图。10大气窗口主要有：8～14μm，即远红外波段。主要来自物体热辐射的能量，适于夜间成像，测量探测目标的地物温度。0.8～2.5cm，即微波波段，由于微波穿云透雾的能力。这一区间可以全天候工作。而且由其他窗口区间的被动遥感工作方式过渡到主动遥感的工作方式。如侧视雷达影像，Radarsat的卫星雷达影像等。其常用的波段为0.8cm，3crn，5cm，1

4、0cm，有时也可将该窗口扩展为0.05cm至300cm波段。112.大气中长波辐射的特点长波辐射在大气中的传输过程与太阳辐射的传输有很大不同。第一：太阳辐射中的直接辐射是作为定向的平行辐射进入大气。地面和大气辐射是漫射辐射。第二：太阳辐射在大气中传播时，仅考虑大气对太阳辐射的削弱作用，而未考虑大气本身的辐射的影响。这是因为大气产生的短波辐射是极其微弱的。长波辐射在大气中的传播时，不仅要考虑大气对长波辐射的吸收，而且还要考虑大气本身的长波辐射。第三：大气对太阳辐射有散射作用长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用。这

5、是由于大气中气体分子和尘粒的尺度比长波辐射的波长要小得多，散射作用非常微弱。12（三）大气逆辐射和地面有效辐射1.大气逆辐射和大气保温效应大气辐射指向地面的部分称为大气逆辐射。大气逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿，由此可看出大气对地面有一种保暖作用，这种作用称为大气的保温效应。13巴山夜雨唐·李商隐君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。14其中之一的原因是：西南山地潮湿多云。夜间，密云蔽空，云层和地面之间，进行着多次的吸收、辐射、再吸收、再辐射的热量交换过程，因此云层对地面有

6、保暖作用，也使得夜间云层下部的温度不至于降得过低；夜间，在云层的上部，由于云体本身的辐射散热作用，使云层上部温度偏低。这样，在云层的上部和下部之间便形成了温差，大气层结构趋向不稳定，偏暖湿的空气上升形成降雨。15大气逆辐射和保温效应太阳辐射地面吸收太阳辐射大气吸收地面增温地面吸收大气逆辐射大气辐射大气吸收地面保温地面辐射地面宇宙吸收大气上界地面降温16大气逆辐射的作用：其值的大小，决定了地表得到热能补偿的多少，因此其对地面有保温作用。地球—无大气：T=-23℃有大气：T=15℃月球—白天：T=127℃夜晚：T=-18

7、3℃172.地面有效辐射地面放射的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射（δEa）之差，称为地面有效辐射。以F0表示，则F0=Eg-δEa影响有效辐射的主要因子有：地面温度，空气温度，空气湿度和云况。18有效辐射的时间变化有效辐射具有明显的日变化和年变化。其日变化具有与温度日变化相似的特征。在白天，由于低层大气中垂直温度梯度增大，所以有效辐射值也增大，中午12—14时达最大；而在夜间由于地面辐射冷却的缘故，有效辐射值也逐渐减小，在清晨达到最小。当天空有云时，可以破坏有效辐射的日变化规律。有效辐射的年变化也与气温的年变化相

8、似，夏季最大，冬季最小。19二、地面及地-气系统的辐射差额辐射差额=收入辐射-支出辐射20地面由于吸收太阳总辐射和大气逆辐射而获得能量，同时又以其本身的温度不断向外放出辐射而失去能量。某段时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射之差值，称为地面的辐射差额Rg（表示单位水平面积、单位时间的辐射差额）Rg=（Q+q）（1-a）-F0式中（Q+