大氣科學基礎(chǔ)第二章

第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!§1輻射概述§1.1輻射的定義§1.2輻射的傳播—電磁波§1.3黑體與灰體§1.4輻射場物理量大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!§1.1輻射的定義地球和太陽的輻射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!§1.2輻射的傳播—電磁波1、傳播速度：3×108m/s2、波長范圍：10-16m—103mλ：宇宙射線＜γ射線＜X射線＜紫外線＜可見光＜紅外線（＜微波）＜無線電波(微米)大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!§1.2輻射的傳播—電磁波3、大氣科學研究對象：太陽短波輻射、地球和大氣長波輻射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!水分含量對玉米葉子反射率的影響大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!各種地表對太陽輻射的反射率（%）地表反射率地表反射率森林3～10雪地（新雪）80田地（綠色）3～15雪地（陳雪）50～70田地（已開墾的干地）20～25冰50～70草地15～30水面hθ＞40°2～4裸地7～20水面hθ=5～30°6～40沙地15～25大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!§1.3黑體與灰體(2)黑體：若物體對于投射到其上所有波長的輻射都能全部吸收的物體稱為絕對黑體。故有：若物體僅對某一波長輻射能全部吸收，稱為相對黑體。A=1,R=Т=0灰體：A小于1且不隨波長而變化的物體。

若物體不透明,則透射率Т=０

，吸收率A=1-R。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!§1.3黑體與灰體(3)實驗室黑體:Q0RQ0大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!§1.3黑體與灰體(3)實驗室黑體:Q0RQ0R2Q0RnQ0吸收率1-Rn大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!§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能，也稱為輻射功率，單位為J/S或W。2、輻射通量密度F：單位面積的輻射通量，或是單位面積單位時間內(nèi)通過的輻射能，單位為W·m-2大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!輻射光譜Fλ：分光輻射出射度或者叫單色輻射通量密度，指物體溫度為T時，單位時間內(nèi)從單位表面發(fā)出的波長在dλ附近單位波長間隔內(nèi)的電磁波能量，它表示熱輻射能量按波長的分布。FλλdλF：積分輻出度，表示單位時間通過單位面積全部波長的總輻射能。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!§1復(fù)習題1、什么是黑體和灰體？黑體與黑色物體有何區(qū)別？2、輻射通量、輻射通量密度、輻出度、輻照度、分光輻出度、積分輻出度的概念。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!§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§2.3普朗克定律§2.4玻爾茲曼定律§2.5維恩定律大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!§2.2基爾霍夫定律

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)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：E(λ,T)：絕對黑體的分光輻出度，即某一波長范圍內(nèi)的輻出度。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!§2.3普朗克定律絕對黑體輻射率僅是波長和溫度的函數(shù)，單位為W·m-2·μm-1。輻射常數(shù)C1=3.7427×108W·μm4·m-2第二輻射常數(shù)C2=14388μm·K大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!5、維恩定律黑體輻射光譜極大值對應(yīng)的波長(λmax)與其本身溫度(T)的乘積為一常數(shù)。

（b=2897.8μm·K）顏色溫度Tc：由光譜測定物體溫度。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!PlanckfunctionWien’sLawStefan-Boltzmanlaw小結(jié)：普朗克定律給出絕對黑體的分光輻出度與波長、溫度的關(guān)系，從而繪出黑體輻射光譜曲線，而Wien位移定律描述了曲線中輻射能力最強對應(yīng)的波長與溫度的關(guān)系，Stefan-BoltzmannLaw則描述了黑體積分輻射能力與溫度的四次方成正比，基爾霍夫定律把任何物體和絕對黑體聯(lián)系起來。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!§2習題3*、一個物體的溫度為300℃，其最大輻射能量所對應(yīng)的波長為多少？4、試列出平衡輻射四大定律，并簡述其含義。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!§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大氣對輻射的吸收§3.2.2大氣對太陽輻射的散射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(2)

2、日地關(guān)系1月2日大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!四季的變化是怎么產(chǎn)生的？大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(4)3、太陽輻射光譜：太陽輻射光譜～6000K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0.15～4μm，故太陽輻射也稱為短波輻射。圖中：實線是大氣上界的太陽輻射光譜；虛線是溫度在6,000K時的黑體輻射光譜。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!AverageSolarRadiationonaSphere大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!4*、設(shè)大氣上界太陽直接輻射在近日點時為S1，在遠日點時為S2，求其相對變化值。5*、設(shè)太陽表面為5800K的黑體，地球大氣上界表面為300K的黑體，在日地平均距離時，求大氣上界處波長為10μm的太陽單色輻照度及地球的單色輻射出射度?！?.1習題（2）大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!§3.2大氣對輻射的衰減大氣對太陽短波輻射的削弱：主要是吸收和散射作用。大氣對地氣長波輻射的削弱：往往只考慮吸收，忽略散射?！?.2.1大氣對輻射的吸收§3.2.2大氣對太陽輻射的散射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!

H2O吸收約20%的太陽能量幾乎覆蓋長波輻射整個波段6.3m振動帶大于12m轉(zhuǎn)動帶2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!O2主要在小于0.25m的紫外區(qū)：舒曼-龍格（Schumann-Runge）吸收帶赫茲堡（Herzberg）帶因小于0.25m的太陽輻射能量不到0.2%，而且O2在可見光波段的兩吸收帶較弱(A帶、B帶）

，所以對太陽輻射的削弱不大。2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!

O3強吸收在的紫外區(qū)：哈特來（Hartley）帶—最強哈金斯（Huggins）帶—較弱可見光區(qū)：查普尤（Chappuis）帶—較弱O3層吸收太陽輻射的2%—平流層溫度高的原因（圖）紅外區(qū)：4.7m、9.6m、14.1m較強吸收帶2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!CO2大于2m的紅外區(qū)：較強中心：2.7m、4.3m、15m（圖）對長波輻射，以15m最重要2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!太陽輻射：紫外<0.29μm幾乎全吸收，可見光吸收不強，紅外主要是水汽吸收，其次為CO2、CH4。

地面輻射：>14μm遠紅外輻射幾乎全吸收，除大氣之窗。2、大氣吸收光譜紫外可見紅外遠紅外大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!§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大氣對輻射的吸收

§3.2.2大氣對太陽輻射的散射對太陽輻射需考慮散射，對長波輻射可忽略。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!1、分子散射與米散射分子散射：散射能力與波長的四次方成反比，即散射具有波長選擇性，散射能量分布呈對稱球形。米散射：散射對所有波長的輻射都同樣地發(fā)生，無波長選擇性，散射能量在入射光方向伸長，散射質(zhì)點越大，偏離對稱越多。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!

3、散射過程分類

（1）瑞利散射：α<<1，r<<λ(氣體分子對可見光的散射)（2）米散射：0.1<α<50，r～λ(大氣中云滴、塵埃對可見光的散射）（3）幾何光學范疇：α>50，r>>λ（大雨滴對可見光產(chǎn)生折射、反射現(xiàn)象大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!問題1：為何晴朗的天空呈藍色？云是白色的？問題2：為什么三伏天最熱？大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!§4.1到達地面的太陽直接輻射

1、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，稱為直接輻射，通常以到達水平面上的太陽直接輻射的輻照度Sm′來表示直接輻射的大小。

2、直接輻射的影響因子：

（1）太陽高度角（2）大氣透明度大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!a、太陽高度角越大，等量的太陽輻射散布的面積就越?。▓Da），地表單位面積上所獲得的太陽輻射能就越大。（圖b）

水平面上的太陽輻照度與日光垂直平面上的太陽輻照度AC面接收的輻射能與AB面上所接收的輻射能相等大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!b、太陽高度角越小，太陽光透過的大氣層就越厚，削弱就越強，到達地面的太陽輻射就越小。當h=90°時，太陽光在大氣中的射程為OA。當90°>h>0°時，太陽光在大氣中的射程為OC。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!§4.2散射輻射天空散射輻射SD：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，單位為W·m-2。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!§4.3總輻射1、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W·m-2。

SG=Sm′+SD2、總輻射影響因子：太陽高度角、大氣透明度、云量等大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!§4.3總輻射4、總輻射分布特點：日總量隨緯度的增大而減小，最大的在20°N。我國最大總輻射：西藏、青海、新疆；次之輻射：黃河流域；最小輻射：長江流域、華南地區(qū)。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!不同性質(zhì)地面的反射率（%）大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!§5.1地面輻射

1、概念：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。2、最大放射能量所對應(yīng)的波長為10-15μm。

大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!透射率（%）O3CO2CO2H2OH2O大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!§5.3大氣中長波輻射的特點大氣散射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!§5.4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?，因此其對地面有保溫作用。地球—無大氣：T=-23℃ 有大氣：T=15℃月球—白天：T=127℃夜晚：T=-183℃大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!§4、5習題1、概念：太陽直接輻射、天空散射輻射、地面總輻射、大氣之窗、大氣逆輻射、有效輻射2、太陽直接輻射、天空散射輻射、地面總輻射影響因子3、大氣中長波輻射的特點)大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!§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氣溫年變化大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!§6.1地面輻射差額(2)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

大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!§6.1地面輻射差額(3)地面輻射差額特點：一般夜間為負，白天為正；負到正：日出后1h；正到負：日落前l(fā)—1.5h。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!§6.3氣溫日變化氣溫日變化最高值出現(xiàn)在午后14點左右，最低值出現(xiàn)在清晨日出左右。原因:對流層熱量來源于地面,氣溫具滯后效應(yīng).正午:太陽輻射最強.13時:地面熱量收=支,地溫達最高.而氣溫由于滯后效應(yīng)至14時達最大.日出前后地面熱量收支由負轉(zhuǎn)正.大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!§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，陸地大于海洋大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!§7地氣系統(tǒng)能量平衡（2）

若將入射到大氣層頂?shù)奶栞椛錃w一化為100個單位，其中被大氣吸收的太陽輻射有19個單位（水汽、臭氧、塵埃吸收為16，云吸收為3），被地表吸收的有51個單位，被反射的太陽輻射有30個單位（空氣分子散射為6，云反射為20，地面反射為4），太陽輻射達到平衡；被地表吸收的51個單位太陽短波輻射中，21個單位以長波（即紅外）輻射的形式進入大氣（15個被大氣中的水汽和二氧化碳吸收，6個直接透過大氣進入太空），7個以感熱的形式進入大氣，23個以潛熱的形式進入大氣；大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!§7復(fù)習題1、以投射到大氣頂?shù)奶栞椛溆?00個單位為例,說明地氣系統(tǒng)能量如何達到平衡？大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!§1.1輻射的定義輻射能是能量的一種形式，物質(zhì)以電磁波的形式放射的能量，稱為輻射能，而這種能量傳播方式稱為輻射。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!名稱波長范圍紫外線100?！?.4微米可見光0.4微米～0.76微米紅外線近紅外0.76微米～3.0微米中紅外3.0微米～6.0微米遠紅外6.0微米～15微米超遠紅外15微米～1000微米微波毫米波1～10毫米厘米波1～10厘米分米波10厘米～1米色彩名稱波長范圍紫0.40～0.43微米藍0.43～0.47微米青0.47～0.50微米綠0.50～0.56微米黃0.56～0.59微米橙0.59～0.62微米紅0.62～0.76微米不同電磁波的具體波長范圍可見光波長范圍大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!§1.3黑體與灰體(1)Q0QrQaQt吸收率反射率透射率大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!不同土壤的反射波譜曲線大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!以上圖表可以說明什么？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。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!§1.3黑體與灰體(3)實驗室黑體:Q0大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!§1.3黑體與灰體(3)實驗室黑體:Q0RQ0R2Q0大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!§1.3黑體與灰體(4)黑色物體與黑體的區(qū)別？？？

黑色物體只表明它對可見光的反射性質(zhì)，而對非可見光的吸收無法判定，而黑體是對整個電磁波譜范圍內(nèi)所有波長或某一特定波長而言，它對輻射是全部吸收的，它考慮的是對輻射的吸收性質(zhì)。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!輻照度輻出度大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!已知F可計算空間某一面積A上的輻射通量Φ。若，則輻射通量

大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!§2.1輻射平衡

當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)，可用態(tài)函數(shù)—溫度T來描述，因此平衡輻射又稱為溫度輻射。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!§2.2基爾霍夫定律基爾霍夫定律的意義：它將物體的放射與吸收聯(lián)系起來了，只要知道某物體的吸收率就可以知道其放射率，反之亦然。它把各種物質(zhì)的吸收、放射與黑體的輻射能力聯(lián)系起來。使我們有可以通過研究黑體的輻射來了解一般物體的輻射。而對于黑體的研究，無論從理論上還是實驗上都比較簡單。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!§2.4玻爾茲曼定律黑體的積分輻出度ET與溫度T的四次方成正比。

（σ=5.6696×10-8W·m-2·K-4）

有效溫度Te：將物體視作絕對黑體時計算出的溫度。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!衛(wèi)星在火災(zāi)監(jiān)測中的應(yīng)用大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!§2習題1*、已知太陽輻射的輻出度，其中為太陽常數(shù)，d0為日地平均距離，rs為太陽半徑，太陽光譜中最強波長為0.48μm，試求太陽的有效溫度Te和顏色溫度Tc。(σ=5.6696×10-8W·m-2·K-4，=1367W·m-2，rs=6.96×105Km，d0=1.496×108Km)2*、一不透明物體的輻射通量密度為1396.5W·m-2，反射率為0.3，試求其溫度為多少攝氏度?大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(1)1、太陽概況：s-sune-earth半徑：rs=6.96×105Km，re=6370.9Km，rs

≈109re質(zhì)量：ms

≈3.3×105me體積：Vs

≈1.36×106Ve表面溫度：Ts

≈5800K地球接收太陽輻射為18×1016W，約為太陽總輻射能量的22億分之一。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(2)平均日地距離

2、日地關(guān)系1月2日7月4日大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(3)大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁!大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁!§3.1太陽輻射及日地關(guān)系(4)4、太陽常數(shù)：當?shù)厍蛭挥谌盏仄骄嚯x處，與日光垂直平面上的太陽輻照度。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁!§3.1習題（1）1、概念:太陽常數(shù)2、試從日地關(guān)系解釋地球上季節(jié)變化的原因。3*、已知太陽常數(shù)為1367，請計算（1）太陽表面的輻射出射度；（2）全太陽表面的輻射通量；（3）整個地球得到的太陽輻射通量占太陽發(fā)射輻射通量的份數(shù)。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁!6*、如果太陽常數(shù)增加4%，則太陽表面有效溫度升高多少度？地球表面有效溫度升高多少度（行星反射率為0.3）？§3.1習題（3）大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁!§3.2.1大氣對輻射的吸收1、選擇性吸收

短波輻射：主要是水汽，其次是氧、臭氧，而CO2吸收不多；

長波輻射：主要是水汽，其次是CO2和臭氧。2、大氣吸收光譜：

大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁!H2OH2O主要集中在大氣下層，吸收作用主要在對流層，特別是對流層下層。液態(tài)水：吸收帶與氣態(tài)對應(yīng)，波段向長波方向移動。2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁!2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁!2、大氣吸收光譜大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁!吸收氣體吸收光譜對輻射的作用H2O水汽主要為紅外區(qū)：最強為6.3μm振轉(zhuǎn)帶和>12μm轉(zhuǎn)動帶；液態(tài)水吸收帶與水汽對應(yīng)，但向長波移動吸收了約20%太陽能量，使太陽光譜改變。幾乎覆蓋地氣長波輻射全波段。O2主要<0.25μm紫外區(qū)：舒曼-龍格帶（0.125-0.2026）、赫茲堡帶(0.242-0.26)可見光區(qū)：A帶（0.76）、B帶(0.69)吸收作用很強，但吸收能量不多，對太陽輻射削弱不大。O3最強在紫外區(qū)：哈特來帶（0.22-0.30）、哈金斯帶(0.32-0.36)可見光：查普尤帶紅外區(qū)：(0.47μm、9.6μm、14.1μm)O3層吸收太陽輻射能量的2%左右，是導(dǎo)致平流層上部溫度較高的原因。CO2>2μm紅外區(qū)（2.7μm、4.3μm、15μm）對太陽輻射的吸收不專門討論。對長波輻射，以>15μm吸收帶最為重要。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁!

3、大氣之窗：除了9.6μm附近臭氧有一個較強的吸收帶外，在8~12μm波段，整層大氣對長波輻射吸收很弱，稱為大氣之窗。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁!分子散射：散射能力與波長的四次方成反比，即散射具有波長選擇性，散射能量分布呈對稱球形。1、分子散射與米散射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁!2、尺度數(shù)散射在整個電磁波譜內(nèi)都會發(fā)生，但散射的強弱及散射能量的空間分布與波長、散射質(zhì)點的相對大小有關(guān)。

尺度數(shù)：

x：尺度數(shù)a：粒子半徑λ：入射輻射波長

大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁!散射類型是由入射輻射波長與質(zhì)點半徑的相對大小來確定。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁!§3.2復(fù)習題1、大氣對太陽輻射的削弱作用有哪些？試列出吸收太陽輻射的主要氣體和吸收光譜。2、大氣對輻射的散射作用可分為哪幾類？大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁!§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?！?.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大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁!（1）太陽高度角太陽高度角h：太陽光的入射方向和地平面之間的夾角。太陽天頂角θ

：太陽高度角的余角。AB大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁!

當h=90°時，當90°>h>0°時，大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁!（2）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)（p）:指透過一個大氣質(zhì)量的輻射強度與進入該大氣的輻射強度之比。太陽位于天頂處，若在大氣上界太陽輻射通量為I0，而到達地面后為I，則主要影響因素:水汽、凝結(jié)物、雜質(zhì)等。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁!影響因子：太陽高度角、大氣透明度、云、地表反射率等。散射變化：一天中中午前后最大，一年中夏季最大。

§4.2散射輻射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁!§4.3總輻射3、總輻射日變化日出以前，地面上總輻射的收入不多，其中只有散射輻射；日出以后，隨著太陽高度的升高，太陽直接輻射和散射輻射逐漸增加，但前者增加得較快；當h=8°時，直接輻射=散射輻射；當h=50°時，散射輻射值僅相當總輻射的10％～20％；中午時，太陽直接輻射與散射輻射強度均達到最大值；中午以后，二者又按相反的次序變化。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁!§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%大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁!第二章大氣輻射學§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)能量平衡大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁!§5.2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（3-120μm）。2、大氣的主要吸收體：水（水汽和液態(tài)水）、二氧化碳、臭氧。3、地面長波輻射極少能透過大氣進入宇宙空間，除大氣之窗。大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁!（1）太陽輻射中的直接輻射是作為定向的平行輻射進入大氣的，而地面和大氣輻射是漫射輻射?！?.3大氣中長波輻射的特點漫射輻射平行輻射大氣科學基礎(chǔ)第二章共112頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁!（1）太陽輻射中的直接輻射是作為定向的平行輻射進入