本文選題：大氣科學(xué)概論第二章　切入點：　

大氣科學(xué)概論

第二章 大氣輻射學(xué)
§1 輻射概述 §2 輻射平衡的基本規(guī)律 §3 太陽輻射及其在大氣中的衰減 §4 到達地面的太陽輻射 §5 地氣輻射 §6 地面輻射差額和氣溫變化 §7 地氣系統(tǒng)能量平衡

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本章重點：
黑體與灰體 基爾霍夫定律 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 斯蒂芬 玻爾茲曼定律 維恩定律 大氣對輻射的吸收特點 大氣對太陽輻射的散射 太陽高度角 大氣透明度 大氣中長波輻射的特點 地面輻射差額時空分布特征 大氣窗

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§1 輻射概述
§1.1 輻射的概念 輻射的傳播—電磁波 §1.2 輻射的傳播 電磁波 §1.3 黑體與灰體 §1.4 輻射場物理量

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§1 習(xí)題
1、什么是輻射？ 、什么是輻射？ 2、什么是黑體和灰體？ 、什么是黑體和灰體？ 3、輻射通量和輻射通量密度的概念。 、輻射通量和輻射通量密度的概念。

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§1.1 輻射的概念
自然界中的一切物體，只要其溫度在 自然界中的一切物體，只要其溫度在-273℃以上， ℃以上， 都以電磁波的方式向四周放射能量， 都以電磁波的方式向四周放射能量，這種傳播能 量的方式稱為輻射 輻射。 量的方式稱為輻射。 輻射是能量的一種形式， 輻射是能量的一種形式，指物質(zhì)以電磁波的形式 是能量的一種形式 放射的能量。 放射的能量。

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§1.2 輻射的傳播—電磁波
1、傳播速度：3×108m/s 、傳播速度： × 2、波長范圍：10-16m—103m 、波長范圍： — λ： 宇宙射線＜ γ射線＜X射線＜紫外線＜可見光＜紅外線（＜微 ： 宇宙射線＜ 射線 射線＜ 射線 紫外線＜可見光＜紅外線（ 射線＜ 波）＜無線電波

不同電磁波的具體波長范圍
名稱 紫外線 可見光 近紅外 紅 外 線 中紅外 遠紅外 超遠紅外 毫米波 微 波 厘米波 分米波 波長范圍 100埃 0.4微米 100�！�0.4微米 0.4微米～0.76微米 0.4微米～0.76微米 微米 0.76微米～3.0微米 0.76微米～3.0微米 微米 3.0微米～6.0微米 3.0微米～6.0微米 微米 6.0微米～15微米 6.0微米～15微米 微米 15微米～1000微米 15微米～1000微米 微米 1～10毫米 10毫米 1～10厘米 10厘米 10厘米～1米 10厘米～ 厘米

可見光波長范圍
色彩名稱 紫 藍 青 綠 黃 橙 紅 波長范圍 0.40～0.43微米 0.40～0.43微米 0.43～0.47微米 0.43～0.47微米 0.47～0.50微米 0.47～0.50微米 0.50～0.56微米 0.50～0.56微米 0.56～0.59微米 0.56～0.59微米 0.59～0.62微米 0.59～0.62微米 0.62～0.76微米 0.62～0.76微米

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§1.2 輻射的傳播—電磁波
3、大氣科學(xué)對輻射的研究對象： 、大氣科學(xué)對輻射的研究對象： 太陽短波輻射、地球和大氣長波輻射 太陽短波輻射、

§1.3 黑體與灰體(1)
Q0 Qr

Qa Qd

Q 0 =Qa + Qr + Qd
Qa Qr Qd 1 =Q + Q + Q 0 0 0

a + r + d =1

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水分含量對玉米葉子反射率的影響

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不同土壤的反射波譜曲線

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土壤濕度對反射率的影響

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水的混濁度對其反射波譜曲線的影響

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各種地表對太陽輻射的反射率（%）
地表 森林 田地（綠色） 田地（已開墾的干地） 草地 裸地 沙地 反射率 3～10 3～15 20～25 15～30 7～20 15～25 地表 雪地（新雪） 雪地（陳雪） 冰 水面hθ＞40° 水面hθ=5～30° 反射率 80 50～70 50～70 2～4 6～40

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以上圖表可以說明什么？
物體的吸收率、 物體的吸收率、反射率 和透射率大小隨著輻射 的波長和物體的性質(zhì)而 改變。 改變。

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§1.3 黑體與灰體(2)
黑體： 黑體：若物體對于投射到其上所有波長的輻射都 絕對黑體。 能全部吸收的物體稱為絕對黑體 故有： 能全部吸收的物體稱為絕對黑體。故有： a=1,r=d=0 a=1,r=d=0

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§1.3 黑體與灰體(3)
若物體僅對某一波長輻射能全部吸收，稱為相對 若物體僅對某一波長輻射能全部吸收，稱為相對 黑體。 黑體。 灰體： 小于1且不隨波長而變化的物體。 灰體：a小于1且不隨波長而變化的物體。 a=1若物體不透明,則透射率 ０ 吸收率a=1 若物體不透明,則透射率d=０ ，吸收率a=1-r。

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§1.4 輻射場物理量
1、輻射通量Φ：單位時間內(nèi)通過某一平面的輻射 、輻射通量 ： 能，也稱為輻射功率，單位為J/s或W。 也稱為輻射功率，單位為 或 。

dQ Φ= dt
2、輻射通量密度E：單位面積的輻射通量，或是單 、輻射通量密度 ：單位面積的輻射通量， 位面積單位時間內(nèi)通過的輻射能， 位面積單位時間內(nèi)通過的輻射能，單位為W·m-2 ·
dΦ dQ E= = dA dA ? dt

輻照度

輻出度

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輻射光譜
全部波長的總輻射能： 全部波長的總輻射能： Fλ為分光輻射出射度或 者叫單色輻射通量密 度。

Fλ

λ dλ

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第二章 大氣輻射學(xué)

§2 輻射平衡的基本規(guī)律

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習(xí)題： 習(xí)題： 基爾霍夫定律 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 斯蒂芬 玻爾茲曼定律 維恩定律

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§2 輻射平衡的基本規(guī)律
§2.1 輻射平衡 §2.2 基爾霍夫定律 斯蒂芬-玻爾茲曼定律 §2.3 斯蒂芬 玻爾茲曼定律 §2.4 維恩定律

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§2.1 輻射平衡
當(dāng)物體放射出的輻射能等于它吸收的輻射能時， 當(dāng)物體放射出的輻射能等于它吸收的輻射能時， 物體處于輻射平衡狀態(tài)，可用一態(tài)函數(shù)—溫度 來 物體處于輻射平衡狀態(tài)，可用一態(tài)函數(shù)—溫度T來 描述，因此平衡輻射又稱為溫度輻射。 描述，因此平衡輻射又稱為溫度輻射。 溫度輻射

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§2.2 基爾霍夫定律
在一定溫度下，對某一特定波長而言， 在一定溫度下，對某一特定波長而言，任何物體 的輻出度與吸收率之比是一個普適函數(shù)，該函數(shù) 輻出度與吸收率之比是一個普適函數(shù)， 之比是一個普適函數(shù) 溫度和 有關(guān)， 只與溫度 波長有關(guān) 而與物體的其它性質(zhì)無關(guān)。 只與溫度和波長有關(guān)，而與物體的其它性質(zhì)無關(guān)。 即具有選擇吸收性： 即具有選擇吸收性： 選擇吸收性
Fλ ,T Aλ ,T = E (λ , T )

E(λ,T)為絕對黑體的分光輻出度，即某一波長范圍 為絕對黑體的分光輻出度， 為絕對黑體的分光輻出度 內(nèi)的輻出度。 內(nèi)的輻出度。

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§2.2 基爾霍夫定律
基爾霍夫定律表明： 基爾霍夫定律表明： 某溫度、 某溫度、某波長的任何物體的輻射出射度和其吸 收率之比都等于同溫度、 收率之比都等于同溫度、同波長下黑體的輻射出 射度。 射度。 在一定波長、一定溫度下，一個物體的吸收率等 在一定波長、一定溫度下， 與該物體同溫、同波長的放射率。 與該物體同溫、同波長的放射率。 同一物體在溫度T時它放射某一波長的輻射 時它放射某一波長的輻射， 同一物體在溫度 時它放射某一波長的輻射，在同 樣溫度下也吸收這一波長的輻射。 樣溫度下也吸收這一波長的輻射。

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§2.3斯蒂芬-玻爾茲曼定律
黑體的總放射能力E 與它本身的絕對溫度T的四次 黑體的總放射能力 Tb與它本身的絕對溫度 的四次 方成正比。 方成正比。

ETb = σT

4

斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)： 斯蒂芬 玻爾茲曼常數(shù)：σ=5.6696×10-8 W·m-2·K-4 玻爾茲曼常數(shù) ×

σ=5.67×10-8 W·m-2·K-4 ×

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§2.4 維恩定律
黑體單色輻射極大值所對應(yīng)的波長(λ 黑體單色輻射極大值所對應(yīng)的波長 m) 與其本身 絕對溫度(T)的乘積為一常數(shù)。 絕對溫度 的乘積為一常數(shù)。 的乘積為一常數(shù)

C λm = T
C=2896?m·K

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第二章 大氣輻射學(xué)

§3 太陽輻射及其在大氣中的 衰減

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習(xí)題
1、大氣對太陽輻射的削弱作用有哪些？ 、大氣對太陽輻射的削弱作用有哪些？ 2、太陽輻射光譜穿過大氣后的主要變化有哪些？ 、太陽輻射光譜穿過大氣后的主要變化有哪些？ 3、大氣吸收的特點？ 、大氣吸收的特點？ 4、為何晴朗的天空呈藍色？ 、為何晴朗的天空呈藍色？ 5、大氣散射如何分類？ 、大氣散射如何分類？

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§3 太陽輻射及其在大氣中的衰減
§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系 §3.2 大氣對輻射的衰減
§3.2.1大氣對太陽輻射的吸收 大氣對太陽輻射的吸收 §3.2.2大氣對太陽輻射的散射 大氣對太陽輻射的散射 §3.2.3 大氣對太陽輻射的反射

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§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系(1)
s-sun e-earth

半徑： 半徑：rs =6.96×105Km，re =6370.9Km，rs ≈109re × ， ， 質(zhì)量： 質(zhì)量：ms ≈3.3×105me × 體積： 體積：Vs ≈1.36×106Ve × 表面溫度： 表面溫度：Ts ≈5800K 地球接收太陽輻射為18× 地球接收太陽輻射為 ×1016W，約為太陽總輻射 能量的22億分之一。 能量的 億分之一。 億分之一

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§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系(1)

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§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系(2)

§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系(3)
太陽輻射光譜： 的黑體光譜， 太陽輻射光譜：6000K的黑體光譜，其中可見光 的黑體光譜 其中可見光50%，紅外 ， 43%，紫外7%，絕大部分能量集中于 ，紫外 ，絕大部分能量集中于0.15～4?m。 ～ 。

圖中：實線是大氣上界 的太陽輻射光譜； 虛線是溫度在6,000K時的 虛線是溫度在6,000K時的 黑體輻射光譜。

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§3.1 太陽輻射及日地關(guān)系(4)
太陽常數(shù)：當(dāng)?shù)厍蛭挥谌盏仄骄嚯x處， 太陽常數(shù)：當(dāng)?shù)厍蛭挥谌盏仄骄嚯x處，在大氣 面積內(nèi)， 內(nèi)獲 上界，垂直于太陽光線的1cm2面積內(nèi)，1min內(nèi)獲 上界，垂直于太陽光線的 得的太陽輻射能量。 得的太陽輻射能量。

I 0 = 1367 ± 7W ? m

?2

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§3 太陽輻射及其在大氣中的衰減
§3.2 大氣對輻射的衰減
§3.2.1大氣對輻射的吸收 大氣對輻射的吸收 §3.2.2大氣對太陽輻射的散射 大氣對太陽輻射的散射 §3.2.3大氣對太陽輻射的反射 大氣對太陽輻射的反射

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臭氧

分子散射 臭氧

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§3.2.1大氣對輻射的吸收
1、吸收------有選擇地吸收。 、吸收 有選擇地吸收。 有選擇地吸收 主要吸收主體：氧氣、 臭氧、 主要吸收主體：氧氣、水、臭氧、二氧化碳及 固體雜質(zhì)等。 固體雜質(zhì)等。 大氣吸收光譜：（見附表） ：（見附表 2、大氣吸收光譜：（見附表） 太陽輻射： 太陽輻射：紫外<0.29μm幾乎全吸收，可見光 輻射 μm幾乎全吸收， 吸收不強，紅外主要是水汽吸收， 吸收不強，紅外主要是水汽吸收，其次為CO2、 CH4。

吸收 氣體

吸收光譜

對輻射的作用

H2 O

吸收了約4 吸收了約 % -15%太陽能 太陽能 水汽主要為紅外區(qū)：最強為 μm μm吸收帶 紅外區(qū) 水汽主要為紅外區(qū)：最強為6.3μm吸收帶 使太陽光譜改變。 量，使太陽光譜改變。 μm吸收帶 和>12μm吸收帶； μm吸收帶； 幾乎覆蓋地氣長波輻射全 液態(tài)水吸收帶與水汽對應(yīng)， 液態(tài)水吸收帶與水汽對應(yīng)，但向長波移動 波段。 波段。 主要<0.26μm紫外區(qū)： 主要<0.26μm紫外區(qū)： <0.26μm紫外區(qū) 舒曼-龍格帶（0.125-0.2μm）、 舒曼-龍格帶（0.125-0.2μm）、 赫茲堡帶(0.24 (0.24赫茲堡帶(0.24-0.26μm) 可見光區(qū) 0.76μm）、 ）、B 可見光區(qū)：A帶（0.76μm）、B帶 (0.69μm) 最強在紫外區(qū)：哈特來帶（ 最強在紫外區(qū)：哈特來帶（0.22紫外區(qū) 0.30μm）、哈金斯帶 μm）、哈金斯帶(0.32-0.36μm μm) μm）、哈金斯帶 μm 可見光： 可見光：查普斯 帶 紅外區(qū)： μm、 μm μm、 μm) 紅外區(qū)：(4.7μm、9.6μm、14.1μm μm μm 吸收作用很強， 吸收作用很強，但吸收能 量不多， 量不多，對太陽輻射削 弱不大。 弱不大。

O2

O3

O3層吸收太陽輻射能量的 2%左右，是導(dǎo)致平流層 左右， 左右 上部溫度較高的原因。 上部溫度較高的原因。

CO2

對太陽輻射的吸收不專門 討論。 討論。 μm紅外區(qū) >2μm紅外區(qū)（2.7μm、4.3μm、15μm） μm紅外區(qū)（2.7μm、4.3μm、15μm） 對長波輻射， 15μm吸收 對長波輻射，以15μm吸收 帶最為重要。 帶最為重要。

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§3.2.1大氣對輻射的吸收
大氣吸收的特點： 大氣吸收的特點： a) 大氣吸收太陽能具有選擇性，且位于太陽光譜 大氣吸收太陽能具有選擇性， 能量較小的區(qū)域內(nèi)。 能量較小的區(qū)域內(nèi)。 b) 大氣對太陽輻射吸收弱，不是直接加熱低層大 大氣對太陽輻射吸收弱， 氣的直接熱源。 氣的直接熱源。

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§3.2.2 大氣對太陽輻射的散射

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§3.2.2 大氣對太陽輻射的散射
散射：（對太陽輻射需考慮，對長波輻射可忽略。 散射：（對太陽輻射需考慮，對長波輻射可忽略。） ：（對太陽輻射需考慮 尺度數(shù)： 尺度數(shù)：

2 πa x= λ

（1）瑞利散射：x<<1，a<<λ(氣體分子對可見光的散射) ）瑞利散射： ， (氣體分子對可見光的散射) （2）米散射： 0.1<x<50，a～λ(大氣中云滴、塵埃對可見光 ）米散射： ， ～ (大氣中云滴、 的散射） 的散射） （3）幾何光學(xué)范疇：x>50，a>>λ（大雨滴對可見光產(chǎn)生折 ）幾何光學(xué)范疇： ， （ 射、反射現(xiàn)象） 反射現(xiàn)象）

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§3.2.3 大氣對太陽輻射的反射
反射沒有選擇性，所以反射光呈白色。 反射沒有選擇性，所以反射光呈白色。 反射物： 反射物： 云的反射最強，平均50-55%。 云的反射最強，平均 。

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第二章 大氣輻射學(xué)

§4 到達地面的太陽輻射

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習(xí)題：
直接輻射的影響因子是?它們是怎樣影響直接輻 直接輻射的影響因子是 它們是怎樣影響直接輻 射的？ 射的？ 影響散射輻射的因子？ 影響散射輻射的因子？ 總輻射影響因子及其日變化特征？ 總輻射影響因子及其日變化特征？

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§4 到達地面的太陽輻射
包括兩部分：太陽直接輻射和天空散射輻射。 包括兩部分：太陽直接輻射和天空散射輻射。
§4.1 到達地面的太陽直接輻射 §4.2 散射輻射 §4.3 總輻射 §4.4 地面對太陽輻射的反射

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§4.1 到達地面的太陽直接輻射
太陽以平行光的形式，投射到地面上的那部分輻射能， 太陽以平行光的形式，投射到地面上的那部分輻射能，稱 為直接輻射， 為直接輻射，通常以到達水平面上的太陽直接輻射的輻照 度來表示直接輻射的大小。 度來表示直接輻射的大小。 直接輻射的影響因子： 直接輻射的影響因子： 太陽高度角、大氣透明度 太陽高度角、

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1、太陽高度角 、
1）太陽高度角越大，等量的太陽輻射散布的面積就越小， ）太陽高度角越大，等量的太陽輻射散布的面積就越小， 地表單位面積上所獲得的太陽輻射能就越大。（ 。（圖 地表單位面積上所獲得的太陽輻射能就越大。（圖2.8b） ）

直接面上接受的太陽輻射是： 當(dāng)h=90°時，直接面上接受的太陽輻射是： ° I·S 太陽輻射是： 當(dāng)90°>h>0°時，太陽輻射是： ° ° I’·S’= I· S I’= I ·sinh

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1、太陽高度角 、
2）太陽高度角越小，太陽光透過的大氣層就越厚(圖 ）太陽高度角越小，太陽光透過的大氣層就越厚 圖 2.9)，削弱就越強，到達地面的太陽輻射就越小。 ，削弱就越強，到達地面的太陽輻射就越小。 太陽光在大氣中的射程為AO。 當(dāng)h=90°時，太陽光在大氣中的射程為 ° 。 當(dāng)90°>h>0°時，太陽光在大氣中的射程為OC。 ° ° 太陽光在大氣中的射程為 。

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一個大氣質(zhì)量：在地面為標(biāo)準(zhǔn)氣壓(1013hPa)時 一個大氣質(zhì)量：在地面為標(biāo)準(zhǔn)氣壓(1013hPa)時， (1013hPa) 太陽光垂直投射到地面所經(jīng)路程中， 太陽光垂直投射到地面所經(jīng)路程中，單位截面 積的空氣柱的質(zhì)量，稱為一個大氣質(zhì)量。 積的空氣柱的質(zhì)量，稱為一個大氣質(zhì)量。

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2、大氣透明度 、
大氣透明度： 大氣透明度：大氣對太陽輻射的透射程度 透明系數(shù)（ 透明系數(shù)（p）: p=I/I0 公式: Bouguer 公式: I = I0pm 主要影響因素有:水汽、凝結(jié)物、雜質(zhì)。 主要影響因素有:水汽、凝結(jié)物、雜質(zhì)。

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到達地面的太陽直接輻射的年變化

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§4.2 散射輻射
天空散射輻射I 天空散射輻射 D：水平地 表面上的自天空各方向 上大氣散射來的太陽輻 射通量密度， 射通量密度，，單位為 W·m-2。 ·

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影響因子：太陽高度角、大氣透明度、 影響因子：太陽高度角、大氣透明度、云

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§4.3 總輻射
地面總輻射： 地面總輻射：到達水平地表面的太陽直接輻射與 天空散射之和,單位為 ·m-2。 天空散射之和 單位為W· 單位為 IG = I′+ ID

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總輻射影響因子及其日變化 太陽高度角、大氣透明度、云量等。 太陽高度角、大氣透明度、云量等。 總輻射日變化特點 特點： 總輻射日變化特點：
日出以前——只有散射輻射； 日出以前——只有散射輻射； ——只有散射輻射 日出以后，太陽直接輻射和散射輻射逐漸增加； 日出以后，太陽直接輻射和散射輻射逐漸增加； 中午時，總輻射達到最大值； 中午時，總輻射達到最大值； 中午以后，總輻射又按相反的次序變化。 中午以后，總輻射又按相反的次序變化。 云的影響可以使這種變化規(guī)律受到破壞。 云的影響可以使這種變化規(guī)律受到破壞。

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總輻射分布特點：日總量隨緯度的增大而減小。 總輻射分布特點：日總量隨緯度的增大而減小。 特點
青海、新疆， 青海、新疆，黃河流域 次之,年總輻射量 次之 年總輻射量 為:159.2-212.3W／m2 ／

最小輻射： 最小輻射： 長江流域、 長江流域、 華南地區(qū) 最豐富, 最豐富 年總輻 射量為:212.3射量為 252.1W／m2 ／

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§4.4 地面反射輻射
地表反射率：與下墊面性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān)。 反射率與地面狀況、顏色、粗糙度、植被、土壤 性質(zhì)有關(guān)。 新雪：80—95% 裸地：7%—20%

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不同性質(zhì)地面的反射率（ ） 不同性質(zhì)地面的反射率（%）

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第二章 大氣輻射學(xué)

§5 地氣輻射

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習(xí)題：
地面發(fā)射能量的大小主要決定于什么？ 什么是大氣窗？大氣窗存在的意義？ 大氣中長波輻射的特點？ 影響有效輻射的主要因子？ 有效輻射的日變化？ 有效輻射的年變化？

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一、地面輻射和大氣輻射
（一）地面輻射： 地面吸收太陽輻射能后不停地向外放射輻射，稱 為地面輻射。屬于長波輻射（3-120 μm ）。 3 m 最大放射能量所對應(yīng)的波長為10-15 μm。 1010 m 地面發(fā)射能量的大小主要決定于： 地面本身的溫度，而溫度的高低又決定于地面儲 存能量的多少。

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（二）大氣輻射： 1、概念： 大氣吸收地面輻射后向外放射輻射，稱為大 氣輻射。屬于長波輻射（3-120 ?m ）。 2、大氣的主要吸收體：水（水汽和液態(tài)水）、 二氧化碳、臭氧。 3、地面和大氣運用斯蒂芬—波耳茲曼定律， 可寫成如下形式：

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（三）大氣窗 地面長波輻射在8-12 ?m范圍中放射能力較強，而水不吸 收，臭氧吸收窄，因此此波段全部透過大氣層，在高空看 地面在此波段開了一個“天窗”，因此此波段稱為“大氣 “ ” “ 窗”。

大氣窗存在的意義： 此波段是地面輻射強區(qū)，約占20%，可利用紅 外輻射觀測此波段的輻射強弱，推斷地表溫度 的變化。

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透 射 率 （ % ）

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（四）大氣中長波輻射的特點

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（五）大氣逆輻射和保溫效應(yīng)
大氣逆輻射的作用： 其值的大小，決定了地表得到熱能補償?shù)亩嗌伲?因此其對地面有保溫作用。 地球—無大氣：T=-23℃ —無大氣：T=-23 有大氣：T=15℃ 月球—白天： T=127℃ — 夜晚： T=-183℃

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二、地面的有效輻射
1、概念： 地面有效輻射F 地面有效輻射 0:地面放射的輻射Eg與地面吸收的 大氣逆輻射δEa之差。 表達式：F0 =Eg-δEa F0表示地表損失熱量的多少。

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2、影響有效輻射的主要因子有： 地面溫度，空氣溫度，空氣濕度和云況，地表面 的性質(zhì)。 3、有效輻射的日變化 4、有效輻射的年變化

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第二章 大氣輻射學(xué)

§6 地面輻射差額和氣溫變化

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習(xí)題：
影響地面輻射差額的因子有哪些？ 影響地面輻射差額的因子有哪些？ 地面輻射差額日變化、年變化特點？ 地面輻射差額日變化、年變化特點？ 地面輻射差額的地理分布特征？ 地面輻射差額的地理分布特征？ 氣溫日變化及日較差？ 氣溫日變化及日較差？ 氣溫年變化及年較差？ 氣溫年變化及年較差？

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§6 地面輻射差額和能量平衡
§6.1 地面輻射差額 §6.2 地面能量平衡 §6.3 氣溫日變化 §6.4 氣溫年變化

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輻射差額（凈輻射） 收入輻射能 收入輻射能-支出輻射能 輻射差額（凈輻射）=收入輻射能 支出輻射能

?> 0物體升溫 ? 輻射差額?= 0溫度不變 ?< 0物體降溫 ?

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§6.1 地面輻射差額
地面輻射差額 = 吸收的太陽總輻射 + 吸收的大氣逆輻射 - 向外放射的長波輻射

?> 0熱量積累 ? 地面輻射差額? ?< 0熱量虧損 ?

影響地面輻射差額的因子： 影響地面輻射差額的因子： 地面溫度，空氣溫度， 太陽高度角，大氣透明度，地面溫度，空氣溫度， 空氣濕度和云況，地面反射率。 空氣濕度和云況，地面反射率。

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地面輻射差額日變化特點： 地面輻射差額日變化特點：

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地面輻射差額年變化特點： 地面輻射差額年變化特點：

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在高緯度和某 地面輻射差額的地理分布特征

些高山終年積 雪區(qū)才是負值。 雪區(qū)才是負值。

輻射差 額的年 振幅隨 地理緯 度的增 加而增 大。

對同一地理 緯度來說， 緯度來說， 陸地的年振 幅大于海洋 的年振幅。 的年振幅。

全球各緯度絕 大部分地區(qū)地 面輻射差額的 年平均值都是 正值 。

就整個地球表面平均來說是收入大于支出。 就整個地球表面平均來說是收入大于支出。

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§6.2 地面能量平衡

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§6.2 地面能量平衡
地表凈能量通量=地表凈短波輻射通量 凈長波輻射通量 地表凈能量通量 地表凈短波輻射通量-凈長波輻射通量 地表凈短波輻射通量 -地表感熱通量 地表潛熱通量 流進土壤深層的熱量 地表感熱通量-地表潛熱通量 地表感熱通量 地表潛熱通量-流進土壤深層的熱量

?> 0地表溫度上升 ? 地表凈能量通量? ?< 0地表溫度下降 ?

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§6.3 氣溫日變化

大氣溫度升高

地面增熱

將熱量傳遞給邊界層大氣

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§6.3 氣溫日變化

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§6.3 氣溫日變化
地表面對大氣邊界層溫度的影響是與什么有關(guān)？ 地表面對大氣邊界層溫度的影響是與什么有關(guān)？ 地表面性質(zhì)、 地表面性質(zhì)、 冷暖洋流、 冷暖洋流、 大氣水平運動和垂直運動。 大氣水平運動和垂直運動。

§6.3 氣溫日變化

氣溫日變化最高值 出現(xiàn)在午后2點左 右，最低值出現(xiàn)在 清晨日出左右。 日較差：緯度、季 節(jié)、下墊面、地形。

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§6.3 氣溫日變化
3-4℃

12℃

日較差最大的地區(qū)在副熱 向兩極減小。 帶，向兩極減小。 夏季>冬季 夏季 冬季 陸地>海洋 陸地 海洋 盆地、 盆地、谷地日較差大 凸出地形日較差小 沙漠>潮濕地區(qū) 沙漠 潮濕地區(qū) 晴天>陰天 晴天 陰天

8-9℃

§6.4 氣溫年變化
氣溫年變化：中緯大陸 氣溫以7月最高，1月最 低；海洋氣溫以8月最 高，2月最低。 年較差：高緯大于低緯； 同一緯度，陸地大于海 洋。

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第二章 大氣輻射學(xué)

§7 地氣系統(tǒng)能量平衡

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§7 地氣系統(tǒng)能量平衡
一、大氣的輻射差額 1、大氣的輻射差額分為：整個大氣層的輻射 差額和某一層大氣的輻射差額。 2、整個大氣層輻射差額的表達式為：

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二、地-氣系統(tǒng)輻射差額 氣系統(tǒng)輻射差額 1、如果把地面和大氣看作為一個整體，其輻射能 的凈收入為:

Rs =(Q + q )(1 - r ) + qa - F∞

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能量平衡

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謝謝