農(nóng)業(yè)氣象學(xué)輻射

1、 第二章 輻射1 輻射的基本知識(shí)輻射的基本知識(shí)2 太陽輻射太陽輻射3 地面和大氣輻射地面和大氣輻射4 輻射與農(nóng)業(yè)輻射與農(nóng)業(yè) 目錄目錄1 輻射的基本知識(shí)輻射的基本知識(shí)l一、概念一、概念l輻射輻射（Radiation） ：l物體以電磁波或粒子的形式向外放射能量現(xiàn)象。物體以電磁波或粒子的形式向外放射能量現(xiàn)象。l輻射通量密度（輻照度或太陽輻射強(qiáng)度）輻射通量密度（輻照度或太陽輻射強(qiáng)度）(radiant flux density) (P38)l單位時(shí)間、單位面積上發(fā)射或吸收的輻射能量。單位時(shí)間、單位面積上發(fā)射或吸收的輻射能量。單位：單位：W/m（瓦（瓦/米米）二、基本定律二、基本定律l1、斯蒂芬、斯蒂芬波

2、爾茲曼定律波爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann law) l黑體黑體 E= T4 ，其中，其中 是斯蒂芬是斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)l灰體灰體lE= T4 ，其中，其中 是灰體常數(shù)，在是灰體常數(shù)，在0.800.99之間。之間。l兩個(gè)公式都表明：兩個(gè)公式都表明：物體溫度越高，其輻射強(qiáng)度越強(qiáng)物體溫度越高，其輻射強(qiáng)度越強(qiáng)。2、維恩位移定律（、維恩位移定律（Wiens displacement law） l黑體輻射光譜的極大值所對(duì)應(yīng)的波長黑體輻射光譜的極大值所對(duì)應(yīng)的波長maxmax與其與其絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度T T成反比。成反比。lmax=C/T C為常數(shù)，為常數(shù)， C 2897。表明：表

3、明：物體溫度越高，它所輻射的具有最大能量物體溫度越高，它所輻射的具有最大能量的波長越短的波長越短。如通過最大輻射波長，可以推算出太陽的溫度、煉鋼爐如通過最大輻射波長，可以推算出太陽的溫度、煉鋼爐內(nèi)的溫度等。內(nèi)的溫度等。2 太陽輻射太陽輻射l一、太陽輻射在大氣中的減弱一、太陽輻射在大氣中的減弱l二、到達(dá)地面的太陽輻射二、到達(dá)地面的太陽輻射l三、地面對(duì)太陽輻射的反射三、地面對(duì)太陽輻射的反射二、太陽輻射在大氣中的減弱二、太陽輻射在大氣中的減弱l太陽輻射在大氣層中太陽輻射在大氣層中主要通過大氣的主要通過大氣的吸收、吸收、散射散射和和反射反射三種形式減弱。三種形式減弱。1、吸收作用、吸收作用l大氣對(duì)太陽

4、輻射的吸收大氣對(duì)太陽輻射的吸收具有較強(qiáng)的具有較強(qiáng)的選擇性選擇性，只，只吸收能量較小的吸收能量較小的紫外線、紫外線、紅外線紅外線，對(duì)可見光吸收，對(duì)可見光吸收很少。大約有很少。大約有14%的太的太陽輻射被大氣吸收變?yōu)殛栞椛浔淮髿馕兆優(yōu)闊崮?。熱能。l通過通過臭氧、氧氣臭氧、氧氣吸收紫吸收紫外線，外線，二氧化碳、水汽、二氧化碳、水汽、塵埃、云滴塵埃、云滴等吸收紅外等吸收紅外線。線。2、散射作用、散射作用l（1）分子散射分子散射l空氣分子和直徑空氣分子和直徑0.1 m的質(zhì)點(diǎn)的散射作用叫的質(zhì)點(diǎn)的散射作用叫分子散射。分子散射。 波長愈短的波長愈短的輻射，被散射輻射，被散射愈多愈多。 在可見光中，在可見光中

5、，藍(lán)、紫光藍(lán)、紫光的波的波長最短，故被長最短，故被散射的也最多，散射的也最多，紅、橙光紅、橙光被散被散射的較少。射的較少。（2）粗粒散射）粗粒散射l大氣中水滴、大氣中水滴、冰晶、塵埃、冰晶、塵埃、煙粒等質(zhì)點(diǎn)的煙粒等質(zhì)點(diǎn)的直徑較大時(shí)，直徑較大時(shí)，對(duì)所有的入射對(duì)所有的入射光都散射，光都散射，使使天空呈灰白色天空呈灰白色。3、反射作用、反射作用大氣中云層和較大的塵埃，可將部分太陽光大氣中云層和較大的塵埃，可將部分太陽光反射到宇宙空間。反射到宇宙空間。厚云層厚云層平均反射率為平均反射率為50%-55%。因反射作用使約。因反射作用使約25%太陽輻射返回空間。太陽輻射返回空間。大氣逆輻射大氣逆輻射l 大氣

6、吸收地面長大氣吸收地面長波輻射的同時(shí)，又波輻射的同時(shí)，又以輻射的方式向外以輻射的方式向外放射能量。大氣這放射能量。大氣這種向外放射能量的種向外放射能量的方式，稱為大氣輻方式，稱為大氣輻射射。 大氣輻射中向下大氣輻射中向下的那一部分，剛好的那一部分，剛好和地面輻射的方向和地面輻射的方向相反，相反，所以稱為大所以稱為大氣逆輻射。（氣逆輻射。（P51) 大氣逆輻射能使地面獲得一部分能量，大氣逆輻射能使地面獲得一部分能量，因此它對(duì)地面有保暖作用，叫因此它對(duì)地面有保暖作用，叫大氣的保大氣的保溫效應(yīng)溫效應(yīng)。秋陰不散霜飛晚，留得枯荷聽雨聲秋陰不散霜飛晚，留得枯荷聽雨聲l唐代詩人李商隱得詩說明在秋天得連續(xù)多云天氣里，即“秋陰不散”，夜間云層愈厚大氣逆輻射越強(qiáng)，因而地面損失得熱量就能獲得較多的補(bǔ)償，所以夜間地面降溫比晴天要慢的多，霜凍來的較晚。這就是秋季多云的夜晚不易形成霜凍的原因，故“秋陰不散霜飛秋陰不散霜飛晚晚”。同時(shí)陰云不散還會(huì)帶來降水天氣，所謂“留得留得枯荷聽雨聲枯荷聽雨聲”。 大氣溫室效應(yīng)大氣溫室效應(yīng) 大氣陽傘效應(yīng)大氣陽傘效應(yīng)“我們不要過分陶醉于我們對(duì)自然界的勝利我們不要過分陶醉于我們對(duì)自然界的勝利,對(duì)于每對(duì)于每一次這樣的勝利一次這樣的勝利,自然界都報(bào)復(fù)了我們。自然界都報(bào)復(fù)了我們?！?三、到達(dá)地面的太陽輻射三、到達(dá)地面的太陽輻射1、直接輻射、直接輻射