第二章地面和大氣輻射

第二節(jié)地面和大氣輻射太陽輻射是地球上的主要能源，不是大氣的直接熱源下墊面是大氣的直接熱源，原因：大氣本身對太陽輻射直接吸收很少，而水、陸、植被等地球表面(又稱下墊面)卻能大量吸收太陽輻射，并經(jīng)轉(zhuǎn)化供給大氣因此，在研究大氣熱狀況時，必須了解地面和大氣之間交換熱量的方式及地—氣系統(tǒng)的輻射差額。

一、地球輻射1、地面輻射2、大氣輻射3、大氣逆輻射和地面有效輻射1、地面輻射Lo

（long-waveradiation-up)定義：地球表面按其本身溫度不斷向外發(fā)射長波輻射稱地面輻射,屬長波輻射。波長：3-80μm,最大輻射能所對應(yīng)的波長為10μm影響地面輻射能力的因子若將地面看作黑體時，則可根據(jù)斯蒂芬—波爾茲曼定律求出地面放出的輻射能。

Lo=σTg4=5.67*10-8*(300)4398W/m-2因地球并非黑體，所以Lo=εσTg4ε：地面發(fā)射率，隨下墊面性質(zhì)發(fā)生變化，如表：下墊面性質(zhì)黃土沙石灰石黑土淺草麥地果園森林新雪發(fā)射率

0.980.910.900.900.900.930.960.980.992、大氣輻射（1）.大氣輻射Li(long-waveradiation-down)定義：大氣按其本身的溫度向外發(fā)射長波輻射方向：四面八方大氣溫度：平均溫度250K波長：3-120μm,最大輻射能所對應(yīng)的波長為15μm（2）.大氣對地面長波輻射的強烈吸收吸收物質(zhì)：大其中的水氣、液態(tài)水、CO2、O3大氣對地面長波輻射的選擇性，如圖：大氣窗：8-12μm，20%的能量頭過大氣窗（3）.影響大氣輻射強弱的因子大氣溫度大氣中的成分

Li=εσTa43、大氣逆輻射和地面有效輻射(Ln)

影響因子

地面溫度、空氣溫度、空氣濕度、云況、風力、海拔、地面狀況和植被等。大氣逆輻射大氣輻射指向地面的部分大氣的保溫效應(yīng)：定義：把大氣易讓太陽短波輻射進入地面，而不易讓地面長波輻射逸出大氣，并且又以大氣逆輻射的方式返還給地面一部分輻射能，從而使地面溫度有所升高的效應(yīng)。意義：使地面平均溫度提高了38度，若無大氣，地面平均溫度為零下23度地面有效輻射地面發(fā)射的輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差,表示地面的長波輻射支出量二、輻射平衡地面輻射能的總收入地面輻射能的總支出太陽直接輻射Sb散射輻射Sd大氣逆輻射La地面輻射Lo地面反射輻射(Sb+Sd)α1、地面輻射平衡地面凈輻射(B)：地面輻射能的總收入與總支出的差值。影響地面凈輻射大小的因子太陽高度日長下墊面的性質(zhì)影響地面反射率大氣成分及云況影響大氣逆輻射影響太陽輻射的大小次要因子主要因子地面凈輻射（B）的變化規(guī)律日變化白天B>0，夜晚B<0。日出后1小時，B由負值正值日落前1小時，B由正值負值云的影響白天：B陰<B晴？夜晚：B陰B晴？年變化夏季B>0，冬季B<0隨緯度的變化北半球B>038oN以南B<038oN以北B=038oN三、輻射與農(nóng)業(yè)太陽輻射對植物的作用：●光合效應(yīng)（0.38~0.71um，光合有效輻射）●熱效應(yīng)（0.38~0.71um，0.71~4.0um）●光的形態(tài)效應(yīng)(0.38~0.71um,0.29~0.38um)光還在相當程度上影響植物的地理分布。光對植物影響的主要方式光主要從三個方面對植物產(chǎn)生影響：●光長，即光照時間的長短?！窆鈴?，即光照的強弱?！窆赓|(zhì)，即光譜組成的不同。第一節(jié)和第二節(jié)復習題1、概念：輻射、吸收率、反射率、透射率、輻射通量、輻射通量密度、光照度、天文輻射、太陽常數(shù)、太陽高度角、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射、地面輻射差額（地面凈輻射）2、氣象學所研究的電磁波譜的范圍是多少？3、太陽輻射的光譜范圍及可見光的光譜范圍？太陽輻射的光譜成份包括哪些及其能量分布特點？4、詳細說明為什么太陽輻射穿過大氣層時會受到削弱？5、到達地面的太陽總輻射的強弱受哪些因子的影響？如何影響的？太陽總輻射隨緯度、海拔高