大氣科學(xué)概論課件第十二輻射4

1、6.5 地球輻射,,地面能吸收太陽(yáng)短波輻射，同時(shí)按 其本身的溫度不斷向外放射長(zhǎng)波輻射。 大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收很少，但對(duì)地面的 長(zhǎng)波輻射卻能強(qiáng)烈吸收。大氣也按其本身的 溫度向外放射長(zhǎng)波輻射，地面和大氣之間以 及氣層與氣層之間相互交換熱量，并將熱量向 宇宙空間散發(fā)。,地面的平均溫度為300K，對(duì)流層大 氣的平均溫度為250K，在這樣的溫度下， 95%以上的能量集中在3-120μ

2、m的波長(zhǎng)范圍 內(nèi)，是肉眼看不見(jiàn)的紅外、遠(yuǎn)紅外輻射， 其最大輻射能所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在10-15μm。,,6.5.1 地面輻射,地面輻射可以看成是灰體輻射，于是： 其中， FE為同溫度T下的地面輻射通量密度， FEb為同溫度下的黑體輻射通量密度， TE為地表溫度， δ為比輻射率，即物體的輻射能力和黑體 輻射能力之比(各種自然表面的比輻射率見(jiàn)p33表2.2),在地面的通

3、常溫度條件下（-40℃～40℃）， FE的值在154～525W/㎡之間，比太陽(yáng)輻射小， 與太陽(yáng)直接輻射通量密度相近。,,6.5.2 云的輻射,云對(duì)太陽(yáng)輻射的作用主要是散射和 反射。 因?yàn)橐簯B(tài)水和冰粒對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收很小， 不予考慮。 云對(duì)紅外輻射的情況與對(duì)太陽(yáng)輻射恰恰相反： ◇濃密的低云僅需5

4、0米得路程就會(huì)吸收90% 的紅外 輻射。（一定厚的云可當(dāng)黑體處理）◇比較薄的高云只能當(dāng)灰體處理，通常透過(guò)率大于50%。 如圖p46的2.20和2.21,,6.5.2 大氣輻射,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收很小，它主要是 通過(guò)吸收地面的紅外輻射來(lái)維持其溫度的。 據(jù)估計(jì)，大氣能吸收地面輻射的 75% ～95%，而吸收這些輻射的又幾乎 全是貼近地面40 ～50m厚的氣層

5、。 主要的吸收成分是水汽和液態(tài)水，還有CO2 、 CH4 、 O3等。 大氣輻射的強(qiáng)度既取決于大氣溫度，又取決于大氣濕度和云況。,一、大氣逆輻射 大氣輻射一部分向上進(jìn)入太空，一部 分向下到達(dá)地面。把大氣到達(dá)地面的大氣 輻射稱(chēng)大氣逆輻射FR。 ◇ 計(jì)算適用于晴天大氣逆輻射的經(jīng)驗(yàn)公式 埃斯屈朗公式 布倫特公式

6、斯威斑恩克公式 各物理量的含義見(jiàn)書(shū)。,◇計(jì)算適用于云天大氣逆輻射的經(jīng)驗(yàn)公式 斯威斑恩克公式,為了定量地表示這種地面和大氣之間的 紅外輻射熱交換，引入地面有效輻射的概念： 地面有效輻射是指地面輻射和地面所 吸收的大氣逆輻射之差。 FR為大氣逆輻射，δ為地面紅外輻射吸收率,也稱(chēng)比輻射率（物體的吸收率）,大氣逆輻射使地面因放射輻射而損耗

7、 的能量得到一定的補(bǔ)償，由此可看出大 氣對(duì)地面有保暖作用?！?據(jù)計(jì)算，如果沒(méi)有大氣，近地面的平均溫度應(yīng)為 -23oC,但實(shí)際上近地面的平均溫度為15oC ，即大氣逆輻射使溫度提高了38oC。這種效應(yīng)稱(chēng)為大氣花房效應(yīng)。,二、地面有效輻射 一般輻射霧、露、霜多出現(xiàn)在晴朗的 夜晚而不是多云的夜晚；冬天無(wú)云的夜晚 比較冷，而多云的夜晚卻比較暖和。 這些現(xiàn)象跟地

8、面與大氣之間的輻射熱交換有關(guān)：◇無(wú)云的夜里，地面因輻射熱交換失去的熱量 較多，降溫多，所以就冷?！笥性频囊估?，地面因輻射熱交換失去的熱量 較少，降溫少，所以就暖。,為了定量地表示這種地面和大氣之間的 紅外輻射熱交換，引入地面有效輻射的概念： 地面有效輻射是指地面輻射和地面所 吸收的大氣逆輻射之差。 R為大氣逆輻射，δ為地面紅外輻射吸收率,

9、也稱(chēng)比輻射率（物體的吸收率）,◇F0為正時(shí)，地面通過(guò)紅外輻射熱交換損 失熱量，溫度降低。 ◇F0為負(fù)時(shí)，地面通過(guò)紅外輻射熱交換獲得熱量，溫度升高。 在通常情況下， F0為正值，地面經(jīng)常失去熱量。,地面有效輻射的大小主要決定于 下墊面溫度、空氣溫度、濕度和云況。 在其他條件不變的情況下，◇地面溫度越高，地面輻射也越強(qiáng)， F0為也越大?！罂諝鉁囟仍礁?，絕對(duì)濕度越大，云越多越密， 大氣輻