氣象學與氣候學第二章大氣的熱能和溫度ppt課件

1、氣候學與氣候學氣候學與氣候學第二章第二章 大氣的熱能和溫度大氣的熱能和溫度第一節(jié) 太陽輻射輻射的根本概念輻射的根本概念 自然界中的一切物體都以電磁波的方式向周圍放射能量，這種傳播能量的方式稱為輻射。經過輻射傳播的能量稱為輻射能，也簡稱為輻射。輻射是能量傳播方式之一，也是太陽能傳輸到地球的獨一途徑。輻射能是經過電磁波的方式傳輸的。氣候學中，通常以焦耳J作為輻射能的單位。 這種輻射能量的景象又叫熱輻射。熱輻射是傳送熱量的一種方式，以光速傳播，既不靠介質，也不靠對流。 單位時間內經過單位面積的輻射能量稱輻射通量密度E，單位是W/m2。 單位時間內，經過垂直于選定方向上的單位面積對球面坐標系，即單位立

2、體角的輻射能，稱為輻射強度I。其單位是W/m2 或W/sr。 它們之間的關系：I=E/cos 溫度升高，輻射的總功率就會增大，并且輻射的電磁波的波長將移向短波。 例：鐵棒的加熱 為了進一步描畫輻射能的性質，引入了一個能確定輻射能按波長分布的函數單色輻射通量密度。它是波長與溫度的函數。 物體對輻射的吸收、反射和透射：1=a+r+d。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而改動。 絕對黑體 有關輻射的三個根本定律： 基爾荷夫定律Kirchhoff 斯蒂芬玻爾茲曼定律Stefan-Boltzman 維恩位移定律Wein 有此三個輻射定律，絕對黑體的輻射規(guī)律就容易確定，由于它們把黑

3、體的溫度與其輻射光譜聯絡起來了。即使對非黑體，只需知道它們的溫度和吸收率，利用基爾荷夫定律，它們的輻射才干也可以確定。太陽輻射光譜和太陽常數太陽輻射光譜和太陽常數 圖2.5太陽輻射光譜是如何繪出的？ 所以： 太陽外表溫度6000K，太陽輻射最強的波長為0.457微米，稱短波輻射，太陽中心為2萬多度。 大氣約250K，大氣輻射稱長波輻射 地面約300K，地面輻射稱長波輻射 太陽常數： 必需在日地平均間隔條件下，在地球大氣上界，垂直于太陽光線的1cm2面積上，1min內接受的太陽輻射能量稱為太陽常數。 留意： 日地平均間隔 大氣上界 到達大氣上界的太陽輻射太陽輻射在大氣中的減弱太陽輻射在大氣中的減

4、弱 主要是大氣中的水汽、CO2、微塵、氧、O3、及云滴、霧、冰晶、空氣分子的吸收、散射、反射。 為什么雨后天晴時，天空多呈現青藍色？ 當天空中存在較多塵?；蜢F粒時，天空為什么會呈現灰白色？到達地面的太陽輻射到達地面的太陽輻射 普通來講，全球平均而言： 太陽輻射30%被散射和漫射稱行星反射率 20%被大氣、云層吸收 50%到達地面被吸收稱總輻射，它包括兩個部分：直接輻射和散射輻射。地面對太陽輻射的反射地面對太陽輻射的反射 地表對太陽輻射的反射率，決議于地外表的性質和形狀。 陸地外表對太陽輻射的反射率約為1030。其中深色土比淡色土反射才干小，粗糙土比平滑土反射才干小，潮濕土比枯燥土反射才干小。 雪面的反射率很大，約為60，潔白的雪面甚至可達90。 水面的反射率隨水的安靜程度和太陽高度角的大小而變。當太陽高度角超越60時，安靜水面的反射率為2，高度角30時為6，10時為35，5時為58，2時為79.8，1時為89.2。對于波浪起伏的水面來說，其平均反射率為10。因此，總的說來水面比陸面反射率