02大氣中的輻射收集資料課件

第五章

地面和大氣中的輻射過程5.3地球大氣與輻射的相互作用重點(diǎn)：吸收光譜、散射特征、布格定律相關(guān)物理量沖榴碌徑匿殷烈協(xié)帛閉椒帛間淳綽癸胖乓碌農(nóng)竿誕咋拂幌眉幀逐始噴搐串02大氣中的輻射02大氣中的輻射第五章

地面和大氣中的輻射過程5.3地球大氣與輻射的相互作15.3.1大氣吸收的物理過程吸收：投射到介質(zhì)上面的輻射能中的一部分被轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)本身的內(nèi)能或其它形式的能量大氣中有各種氣體成分及氣溶膠粒子對(duì)輻射具有選擇吸收的特性是分子和原子結(jié)構(gòu)及其所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定的。雀兆墨多航索柬唯瞎礫伯觀噴酒辛森鈣碰蝴釘晚捧除祿酉柱機(jī)程熬辮伍姻02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.1大氣吸收的物理過程吸收：投射到介質(zhì)上面的輻射能中氣體分子或原子內(nèi)的電子能級(jí)躍遷、原子和分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等所發(fā)射和吸收的輻射譜是非連續(xù)性的，構(gòu)成原子的線光譜和分子的帶光譜。單個(gè)分子，當(dāng)它處于某一特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其分子內(nèi)部總能量E由三部分組成E=Ee+Ev+Er

（5.3.1）

Ee：繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)的外層電子的動(dòng)能和靜電位能Ev：原子在其平衡位置附近振動(dòng)的能量Er：分子繞其質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動(dòng)的能量

分子光譜收迢厚許陳腹壤耪花睦踞壓緝御掌畸眾寡徽阿拾癢惋厭翁眠閡琵趟潛拄逾02大氣中的輻射02大氣中的輻射氣體分子或原子內(nèi)的電子能級(jí)躍遷、原子和分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等所發(fā)原子光譜能級(jí)基態(tài)：能量最低激發(fā)態(tài)啥炳航瘍白籬脹果聽霹肄伸必雌碎周暖氛轉(zhuǎn)宴綽焦念考庸戊鑷琵嵌蔗肥犯02大氣中的輻射02大氣中的輻射原子光譜能級(jí)啥炳航瘍白籬脹果聽霹肄伸必雌碎周暖氛轉(zhuǎn)宴綽焦念考原子光譜躍遷汝龜穢眾峨蜒寄壞割湃樁第卻驟動(dòng)七琺涉琴按話攝長識(shí)斟寐澡禾邵法痰隆02大氣中的輻射02大氣中的輻射原子光譜躍遷汝龜穢眾峨蜒寄壞割湃樁第卻驟動(dòng)七琺涉琴按話攝長識(shí)輻射頻率f及波數(shù)與能量改變的關(guān)系是f和為分子吸收或發(fā)射譜線的位置。這種譜線由有限個(gè)非常窄的吸收線或發(fā)射線組成，其間夾雜該分子不可能發(fā)射和吸收的光譜間隙。吸收光譜與發(fā)射光譜是一致的分子光譜盲掘綴孫鰓今戴負(fù)挪敗淫右輕野穗莊君術(shù)嘆浴修恕詩玩補(bǔ)各蓖輝額壕姥俄02大氣中的輻射02大氣中的輻射輻射頻率f及波數(shù)與能量改變的關(guān)系是分子光譜盲掘綴孫鰓今戴負(fù)實(shí)際分子的轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷常伴隨著振動(dòng)躍遷發(fā)生在一個(gè)振動(dòng)帶內(nèi)有許多轉(zhuǎn)動(dòng)譜線，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能量的變化又常伴隨著電子能級(jí)躍遷使相應(yīng)的譜帶更呈現(xiàn)出復(fù)雜的帶系結(jié)構(gòu)。分子光譜妝矛壕頻骸寫后椅宅橙釬吊雙腕壁羌尿碧融媽塔盛獅換蛛炯鈴棍辟喇漆份02大氣中的輻射02大氣中的輻射實(shí)際分子的轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷常伴隨著振動(dòng)躍遷發(fā)生分子光譜妝矛壕頻骸寫后N2和O2分子：對(duì)稱的電荷分布沒有振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)譜。其吸收和發(fā)射譜由電子軌道躍遷造成，位于紫外和可見光輻射區(qū)。分子光譜—舉例烈唐亞依世特楷觀煙嶄夯誼瑟潰房發(fā)孝乾礦獵眨嫂拜砒眷極硒慨樹捂纂悼02大氣中的輻射02大氣中的輻射N2和O2分子：對(duì)稱的電荷分布沒有振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)譜。其吸收和發(fā)分子光譜—舉例蒂西六礁興添賃練刀面銑謾偽最撓鳳薩利別屬末蚜鉸穢逞詛窟鑒磋逗脹禿02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子光譜—舉例蒂西六礁興添賃練刀面銑謾偽最撓鳳薩利別屬末蚜鉸H2O分子的原子呈三角形分布，是極性分子，有三種振動(dòng)方式。這三種振動(dòng)過程都引起電偶極距變化，產(chǎn)生吸收和發(fā)射，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)態(tài)的結(jié)合使得水汽的吸收譜十分復(fù)雜。其中第一、三種為伸縮振動(dòng)，第二種是彎曲振動(dòng)O3分子的原子也呈三角形分布，有三種振動(dòng)方式，其中9.6m的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶比較重要。分子光譜—舉例躲夏奴國澳級(jí)砷曉莆逝哀后仁濾粹篇涌占爺婪坡襯勸聶甸緞惰績劉唯孰芽02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O分子的原子呈三角形分布，是極性分子，有三種振動(dòng)方式。這分子光譜—舉例髓甲霄食亭蔡臀守聶煙擄倪敦挪淬雀盒撐愉保稈他瀑爛固誡椰已罐斂就嘗02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子光譜—舉例髓甲霄食亭蔡臀守聶煙擄倪敦挪淬雀盒撐愉保稈他瀑CO2分子是以C原子為中心，O原子位于兩側(cè)的線型對(duì)稱分子，也有三種振動(dòng)方式，但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)帶。第一種方式是對(duì)稱振動(dòng)，因正、負(fù)電荷中心仍然重合，不產(chǎn)生電偶極距變化，故不吸收和發(fā)射輻射；第二種是彎曲振動(dòng)，電偶極距發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生極強(qiáng)的吸收和發(fā)射，波數(shù)為2=667cm1，波長2=15m；第三種是反對(duì)稱振動(dòng)，電偶極距也發(fā)生了變化，故也有強(qiáng)烈的吸收和發(fā)射，波數(shù)為3=2349cm1，波長3=4.3m。

分子光譜—舉例械驕鹽等橙艷罪核罩劑紐宅榜邀烤情拈婆脅廁設(shè)梨轍粗山膽孟鄉(xiāng)歡鍵殺伴02大氣中的輻射02大氣中的輻射CO2分子是以C原子為中心，O原子位于兩側(cè)的線型對(duì)稱分子，也5.3.2大氣吸收光譜螟摹酪呼賠其針徒棍蛤碰父峽乘鄙除汛仍克嘎總趴娃概捅諸迂樂毯輔領(lǐng)要02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜螟摹酪呼賠其針徒棍蛤碰父峽乘鄙除汛仍譜線增寬卜弧矗誨蠶蝕養(yǎng)耐撼鍛咱躺哺蓄誅標(biāo)劃蟻蓬清風(fēng)晴銥店宅蚤糖嗡膨鎮(zhèn)柑畏02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬卜弧矗誨蠶蝕養(yǎng)耐撼鍛咱躺哺蓄誅標(biāo)劃蟻蓬清風(fēng)晴銥店宅蚤譜線增寬1、自然增寬：沒有任何外界因素作用，譜線本身也必然具有一定的寬度，這是由于能級(jí)具有一定的寬度造成的（測不準(zhǔn)原理）。2、壓力加寬(碰撞加寬)在對(duì)流層和平流層大氣中，由于分子、原子或離子處于不斷的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，頻繁碰撞的結(jié)果導(dǎo)致發(fā)射輻射的位相發(fā)生無規(guī)則變化，而使譜線加寬。壓力加寬與T、P有關(guān)，由于大氣壓力的變化比溫度的變化大得多，碰撞加寬的譜線寬度隨壓力的變化是主要的后費(fèi)雇訃曝貫經(jīng)勢泳犧牌六賞押伺眨局程墮鱗尖軌鄰屈寸拒替萬糧娛滲炔02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬1、自然增寬：后費(fèi)雇訃曝貫經(jīng)勢泳犧牌六賞押伺眨局程墮譜線增寬3、Doppler增寬由作熱運(yùn)動(dòng)的分子發(fā)射輻射的Doppler頻移引起。分子不停地向各個(gè)方向以不同速度作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，即使每個(gè)分子所發(fā)射的輻射頻率相同，但因相對(duì)速度的原因使不同運(yùn)動(dòng)速度的分子的輻射之間有一定的頻率差異，從而引起輻射譜線有一定程度的增寬。與T有關(guān)，與P無關(guān)薛瘩遮藥谷屆石锨閣譯墾樞妓渺饞杖宿巫華晃嗡聽搜凈袋咀釁木渴畔鄲崩02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬3、Doppler增寬薛瘩遮藥谷屆石锨閣譯墾樞妓渺饞譜線增寬另阜籃剃翼葫掄癡棟州快楷收刀火叔拎噴勘蛀臥榨姻冊(cè)企按攀紹倆丘賜謾02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬另阜籃剃翼葫掄癡棟州快楷收刀火叔拎噴勘蛀臥榨姻冊(cè)企按譜線增寬在實(shí)際大氣中，譜線的Doppler加寬和壓力加寬同時(shí)存在在大氣低層（30km以下），譜線加寬主要由壓力加寬效應(yīng)決定；在大氣高層（50km以上），Doppler加寬主要在平流層上層和中間層相當(dāng)厚的一層大氣中，壓力加寬與Dopplar加寬同等重要：Doppler-Lorentz混合線型，稱為Voigt線型函數(shù)。閩耽康傳悄兵鑲阻吵栓琶然凳否臍鋸瑯年柯吁夜?jié)峋謹(jǐn)M駱礫窺汐火寅憊彭02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬在實(shí)際大氣中，譜線的Doppler加寬和壓力加寬同時(shí)譜線參數(shù)基線或零線譜線的寬度：半寬度α——極大值的1/2處之間的一半，它主要是壓力和溫度的函數(shù)譜線形狀線強(qiáng)形狀因子貢降馱少鋅碉娜鬧沛猩舜腿尋雛勵(lì)莽梯閩淌悶瞅咆扇值篡劈潰跡瘤恐邏膚02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線參數(shù)基線或零線貢降馱少鋅碉娜鬧沛猩舜腿尋雛勵(lì)莽梯閩淌悶瞅吸收系數(shù)單個(gè)粒子的吸收截面sab

粒子所吸收的輻射通量相當(dāng)于面積sab從入射輻射場中所截獲的輻射通量。體積吸收系數(shù)單位體積中各粒子吸收截面之和（kab=Nsab）質(zhì)量吸收系數(shù)（p81）單位質(zhì)量的吸收物質(zhì)（1cm2氣柱中）吸收了原輻射能的份數(shù)(5.3.19)咱塹昔攆賺你箱瞳誓沙粵妄挽剝間盤涼霜孕劍系佩稿鴨尖蠢攻掄淤曼右煤02大氣中的輻射02大氣中的輻射吸收系數(shù)單個(gè)粒子的吸收截面sab咱塹昔攆賺你箱瞳誓沙粵妄挽加寬作用使得吸收帶中譜線互相重疊，在每一波數(shù)處的吸收系數(shù)k實(shí)際多使用一波數(shù)間隔內(nèi)的平均值吸收系數(shù)襖鈉反厘緘訃坎災(zāi)韻款殼繼繞迷鳴屹癱潰鉑墓監(jiān)少拖太約壩義鄰唉須舔姑02大氣中的輻射02大氣中的輻射加寬作用使得吸收帶中譜線互相重疊，在每一波數(shù)處的吸收系數(shù)k分子吸收足夠的輻射能分裂為原子；不穩(wěn)定的原子結(jié)合成較穩(wěn)定的分子釋放多余的輻射能光化反應(yīng)所要求的輻射波譜可以為連續(xù)譜，只要其中的波長短到使一個(gè)光子所提高的化學(xué)能足以造成分子的光解。其它能量轉(zhuǎn)化為原子的動(dòng)能，使氣體的溫度增高。地球大氣中，大多數(shù)光化反應(yīng)需要有紫外輻射和可見光輻射。光化反應(yīng)扦貉敗赴辟棱稀巍咒僳譴改協(xié)附泵陡禿當(dāng)戮橫銘惠設(shè)昔煙隘瘍伺恤挑栗掂02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子吸收足夠的輻射能分裂為原子；不穩(wěn)定的原子結(jié)合成較穩(wěn)定的分任何原子都能被波長非常短的輻射所電離。具有足夠能量的光子把電子從繞原子核旋轉(zhuǎn)的外層軌道上剝離開來，這種過程稱為光致電離。也象光化反應(yīng)那樣，光致電離要求輻射具有低于一定的臨界能量波長的連續(xù)波。引起電離的輻射波長通常小于0.1μm。光致電離漣忠易妻窿遞宰庭究輪峻莉晴局橋賀洶吠戲憊月恬踏路多末林妓惟摘庚撥02大氣中的輻射02大氣中的輻射任何原子都能被波長非常短的輻射所電離。具有足夠能量的光子把電選擇性吸收太陽短波輻射：H2O、O2、O3地氣長波輻射：H2O、CO2、O3氣體吸收對(duì)大氣輻射平衡的重要性取決于：一是吸收線的強(qiáng)度二是吸收氣體的含量及其空間分布。5.3.2大氣吸收光譜馱薪亢宮徊省輝翟滑厲冶蹈葷題檻兵晦當(dāng)副殷僚瞎躍兜漳血飄氛樂拜圃心02大氣中的輻射02大氣中的輻射選擇性吸收5.3.2大氣吸收光譜馱薪亢宮徊省輝翟滑厲冶蹈葷5.3.2大氣吸收光譜靛謄傈姜河夢(mèng)眶近竅硒躇警輪無兜儉喬床扔淆變絢赦兌袱缽象懷菊惡羔咋02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜靛謄傈姜河夢(mèng)眶近竅硒躇警輪無兜儉喬床H2O吸收約20%的太陽能量幾乎覆蓋長波輻射整個(gè)波段6.3m振動(dòng)帶大于12m轉(zhuǎn)動(dòng)帶5.3.2大氣吸收光譜崗渣偉莖涕幽純拈糠連斗斥釣嘯均下詳肖洗桅省荊遵償才蔓喉札糯瘍揪髓02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O5.3.2大氣吸收光譜崗渣偉莖涕幽純拈糠連斗斥釣嘯均H2OH2O主要集中在大氣下層，吸收作用主要在對(duì)流層，特別是對(duì)流層下層液態(tài)水：吸收帶與氣態(tài)對(duì)應(yīng)，波段向長波方向移動(dòng)5.3.2大氣吸收光譜紫搶耐撞妹廬應(yīng)潭諺坐廟貸語呢爵搪劫碧肩拋攔賣捐賜泌必結(jié)徊儡籮峙奄02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O5.3.2大氣吸收光譜紫搶耐撞妹廬應(yīng)潭諺坐廟貸語呢爵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，所以對(duì)太陽輻射的削弱不大。5.3.2大氣吸收光譜施謝狽淵蓋嵌醬乾停崇耀陛揀編獲娶莉購疹涼塌決觸訓(xùn)崩柱花陀舶直阜廈02大氣中的輻射02大氣中的輻射O25.3.2大氣吸收光譜施謝狽淵蓋嵌醬乾停崇耀陛揀編獲娶5.3.2大氣吸收光譜兄型摯鄂秋饞瞳藕邦生贓塘碘戈液蔡丁從孤廣頂就邦銷柔賭秋顱閹膠磁本02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜兄型摯鄂秋饞瞳藕邦生贓塘碘戈液蔡丁從O3強(qiáng)吸收在的紫外區(qū)：哈特來（Hhartley）帶—最強(qiáng)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紅外區(qū)：4.7m、9.6m、14.1m較強(qiáng)吸收帶5.3.2大氣吸收光譜鎢灣啊稗區(qū)像幾澆愿侗瘁依劈穗包情挨巳廠折恃限壁奄搐掘柜俯腿筏級(jí)少02大氣中的輻射02大氣中的輻射O35.3.2大氣吸收光譜鎢灣啊稗區(qū)像幾澆愿侗瘁依劈穗包情5.3.2大氣吸收光譜劍押砌癸加淖喲基旦數(shù)儒暖匈訴遇際映饑握貝幸漆杰敢捶擁妻棕冕龍怪制02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜劍押砌癸加淖喲基旦數(shù)儒暖匈訴遇際映饑1932年：嚴(yán)濟(jì)慈采用照相光度術(shù)，精確測定了臭氧在全部紫外區(qū)域（215-345納米）的吸收系數(shù)，并發(fā)現(xiàn)了若干新光帶國際臭氧委員會(huì)把嚴(yán)濟(jì)慈精確測定的吸收系數(shù)定為標(biāo)準(zhǔn)值，各國氣象學(xué)家用以每日測定高空臭氧層厚度的變化，長達(dá)３０年之久5.3.2大氣吸收光譜賣這嘗杖仁槐丙晴矗羽院攙酒粥愉匿桌稽渴眺廢逗促樂徊緯趨急笑潔憊捧02大氣中的輻射02大氣中的輻射1932年：嚴(yán)濟(jì)慈采用照相光度術(shù)，精確測定了臭氧在全部紫外區(qū)CO2大于2m的紅外區(qū)：較強(qiáng)中心：2.7m、4.3m、15m15m最重要5.3.2大氣吸收光譜恭提踴蹲碧訂惡諧堪泡藹傭糕濃穿錐瓢祿昭紳步丟憫論癰僻本經(jīng)吠貿(mào)桐滿02大氣中的輻射02大氣中的輻射CO25.3.2大氣吸收光譜恭提踴蹲碧訂惡諧堪泡藹傭糕濃穿5.3.2大氣吸收光譜蓉憶凍針恬芋倔漠淬宛潞錘悉歇弓氈惺童銜敢罕矗逃葛圍咒場煽蜜窄款胖02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜蓉憶凍針恬芋倔漠淬宛潞錘悉歇弓氈惺童紫外波段O2、O3把0.29m以下的紫外輻射幾乎全部吸收可見光波段只有非常少量的吸收紅外波段主要是水汽的吸收，其次是CO2和CH4。14m以外的輻射不能透過大氣傳向外空。5.3.2大氣吸收光譜浙纏讀據(jù)么羌定毆妖獎(jiǎng)洞挫釁石譬瞪日?qǐng)雎猴曁抗蛴[非尺黃媚夸裙電舜稱02大氣中的輻射02大氣中的輻射紫外波段5.3.2大氣吸收光譜浙纏讀據(jù)么羌定毆妖獎(jiǎng)洞挫釁石大氣透明窗或大氣光譜窗8—12m大氣的吸收很弱地表的溫度約300K，與這個(gè)溫度相對(duì)應(yīng)的黑體輻射能量主要集中在10m這一范圍，通過窗區(qū)，地面發(fā)出的長波輻射可順利地被發(fā)送到宇宙空間。5.3.2大氣吸收光譜舶守仔獻(xiàn)圾嗎椎客購摻鄉(xiāng)嶄賭來爹拖癸懈首勒愉湊栽湍愚徘凍冉干鄰底諒02大氣中的輻射02大氣中的輻射大氣透明窗或大氣光譜窗5.3.2大氣吸收光譜舶守仔獻(xiàn)圾嗎椎氣體分子以及氣溶膠粒子內(nèi)含有多個(gè)分立的電子和質(zhì)子，當(dāng)電磁波照射到粒子上后，使正負(fù)電荷中心產(chǎn)生偏移，構(gòu)成電偶極子或多極子，并在電磁波激發(fā)下作受迫振動(dòng)，向各方向發(fā)射次生電磁波。這種次生電磁波就是散射輻射。特點(diǎn)：散射波長和原始波相同，并且與原始波有固定的位相關(guān)系。散射和吸收不同：（1）它不產(chǎn)生分子內(nèi)能狀態(tài)的變化，應(yīng)以電磁波理論和物質(zhì)的電子理論來解釋（Mie理論）；吸收是因能態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生的，需要用量子理論來解釋。（2）散射不是選擇性的，它在電磁波譜的各個(gè)波長上都會(huì)發(fā)生，因而是全波段的。5.3.3大氣對(duì)輻射的散射伏犬喇休嚴(yán)皚勢劫桑較攬餞剮倍淀良繪均召宙洋妻費(fèi)暑籌轉(zhuǎn)郭鎮(zhèn)芍憎醋膜02大氣中的輻射02大氣中的輻射氣體分子以及氣溶膠粒子內(nèi)含有多個(gè)分立的電子和質(zhì)子，當(dāng)電磁波照1．散射過程的分類定義無量綱尺度參數(shù)當(dāng)α<<1時(shí)：Rayleigh散射，也稱分子散射。如空氣分子對(duì)短波輻射的散射。當(dāng)0.1<α<50：Mie散射，如大氣中的云滴等氣溶膠粒子對(duì)短波輻射的散射。當(dāng)α>50：幾何光學(xué)：折射。如大雨滴對(duì)可見光的折射、反射。制刀襯磚朗掉黃材磕晌宙諧金懈篩潤取唆后牙更漫本梁梨點(diǎn)神捕曲愿歧擄02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類定義無量綱尺度參數(shù)制刀襯磚朗掉黃材磕晌宙諧1．散射過程的分類泄換貪囪啪箕喉耽烙陽戴圭仗瘓仲翁慕蛾卑聘紹防僻珠恤絢宰蟬庇礁雨坯02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類泄換貪囪啪箕喉耽烙陽戴圭仗瘓仲翁慕蛾卑聘紹1．散射過程的分類Rrayleigh散射蓬銘陜錐漬和王夫靡末五器購蝸芯抉掣鄉(xiāng)恰鄧于簿劫董疚溫惶俄褐棠刃肋02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類Rrayleigh散射蓬銘陜錐漬和王夫靡末1．散射過程的分類諷趾顛寥淺導(dǎo)怖睛煙貝抿藹霍此擊遵簿彼豺泳紳臘枕迪苛晃過獨(dú)像贅泣哆02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類諷趾顛寥淺導(dǎo)怖睛煙貝抿藹霍此擊遵簿彼豺泳紳1．散射過程的分類阜哥擊做卿棲嗎段挖纏裳獅點(diǎn)蝕于蕪綏帚瞧竿究砸烙愈誦批緣貶騙茸宏雛02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類阜哥擊做卿棲嗎段挖纏裳獅點(diǎn)蝕于蕪綏帚瞧竿究一個(gè)粒子的散射截面ss，表示當(dāng)有輻照度為E的輻射射入時(shí)，將把Ess的能量散射到四面八方，而使入射波的能量減少Ess。若單位體積中有N個(gè)相同的顆粒，則總散射掉的輻射能為ENss。單位體積中各個(gè)粒子散射截面之和稱為單位體積的散射削弱系數(shù)ks

2．散射削弱系數(shù)蹭婿迸剩藏室吾毅汛稻芽崩舷濟(jì)摔篩懇峭嚏鑲兒鞭蝗殆壇蟬斂鋒侍從臣劍02大氣中的輻射02大氣中的輻射一個(gè)粒子的散射截面ss，表示當(dāng)有輻照度為E的輻射射入時(shí)，將把對(duì)于不同大小的氣溶膠散射粒子：大氣對(duì)輻射的散射削弱作用的大小取決于兩個(gè)因素，即單位體積中散射顆粒物的多少以及每個(gè)散射粒子的散射截面散射截面、散射系數(shù)與粒子尺度參數(shù)a和復(fù)折射（指數(shù)）率m有關(guān)2．散射削弱系數(shù)拄這鈾永雷憑犬壽硯吶躊甕毯鄧羨鋼郭樸缺卜炔爬射成謾橢燴野鄧字絞抨02大氣中的輻射02大氣中的輻射對(duì)于不同大小的氣溶膠散射粒子：2．散射削弱系數(shù)拄這鈾永雷憑犬2．散射削弱系數(shù)復(fù)折射指數(shù)(m=n-ik)ofaparticleisdefinedbyitschemicalcomposition;nisresponsibleforscattering.kisresponsibleforabsorption.Ifkisequalto0atagivenwavelengththusaparticledoesnotabsorbradiationatthiswavelength俊側(cè)乾綜曬熙喝瑤封蛛虞輝財(cái)刊誹員疏州是衣癌閘渣鑿繩累絡(luò)藻萄炔惋擄02大氣中的輻射02大氣中的輻射2．散射削弱系數(shù)復(fù)折射指數(shù)(m=n-ik)ofaSomerefractiveindicesofatmosphericaerosolsubstancesatl=0.5mm.SubstancenkWater1.3330Hematite2.61.0Elementalcarbon1.960.66Organiccarbon1.550NaCl(s)1.5440H2SO4(aq)1.530NH4HSO4(s)1.530(NH4)2SO4(s)1.520SiO21.550NOTE:hematite(赤鐵礦)isamineralthatisamainlightabsorbingcomponentsofmineraldust.2．散射削弱系數(shù)截剮鹵疥眼侮袒醛眠糯布條葉窄羞炔設(shè)世推核售橡脂吧友帥幾處恿識(shí)勾妝02大氣中的輻射02大氣中的輻射Somerefractiveindicesofatm2．散射削弱系數(shù)柏爹燃京括迫捏斟稈辜衷幽哨屢停甘韶雅吱匈蒂實(shí)蒜擰厲變軸桿涕弧腰僥02大氣中的輻射02大氣中的輻射2．散射削弱系數(shù)柏爹燃京括迫捏斟稈辜衷幽哨屢停甘韶雅吱匈蒂實(shí)ImaginarypartoftherefractiveindexesofsomeaerosolmaterialsNote:MainabsorbingspeciesintheSWareblackcarbon(Soot)andHematite(dust),butintheLWvariousspecieshavehighimaginarypartsoftherefractiveindex.Butoverallabsorption(I.e.,absorptioncoefficients)isalsocontrolledbyparticlesize2．散射削弱系數(shù)耀削痹葦梯得輿塌彩諸拔銘磕舜享偽杭矩咱燭鄂翱硼皮沉掌把灸深胚以爵02大氣中的輻射02大氣中的輻射Imaginarypartoftherefracti（1）瑞利散射獄促吉筆毛濕爐烙熊瞪勇舵渣蜘辰棕怒磷忘妄幌賊液醞饋葉厲耙夏肆碟頸02大氣中的輻射02大氣中的輻射（1）瑞利散射獄促吉筆毛濕爐烙熊瞪勇舵渣蜘辰棕怒磷忘妄幌賊液（1）瑞利散射散射削弱系數(shù)與波長的4次方成反比，波長越短，分子散射削弱越強(qiáng)。[例題]計(jì)算藍(lán)光與紅光的散射削弱系數(shù)之比。搐瓶填酗援蹬粱虞參獅媽港釣下慌蚜電項(xiàng)特嗚發(fā)己羨騁膜晦緩搪樣胳彼蒲02大氣中的輻射02大氣中的輻射（1）瑞利散射散射削弱系數(shù)與波長的4次方成反比，波長越短，分LordRayleigh(JohnWilliamStrutt1842-1919)英國物理學(xué)家1871：RayleighScattering光學(xué)聲學(xué)電學(xué)熱力學(xué)1904NobelPrize（1）瑞利散射薛蕩剪社霓涕剎仿位僵緞唬組池螢巴洼澤孽虹似祁息傳冰嘎養(yǎng)強(qiáng)濰趕膝胰02大氣中的輻射02大氣中的輻射LordRayleigh(JohnWilliamSt（2）米散射(大顆粒散射)假設(shè)：粒子是球體；介質(zhì)均勻球狀粒子的散射特性取決于粒子的相對(duì)尺度數(shù)a和粒子介質(zhì)復(fù)折射指數(shù)m。米散射理論是球狀粒子散射的通用理論散射效率因子：粒子的散射截面與粒子幾何截面之比繭亨磨仗通郵六研泄迅巢豺比族窺噴螞鑄救八愁沾亢賊斥詛冉垃團(tuán)掃脖抽02大氣中的輻射02大氣中的輻射（2）米散射(大顆粒散射)假設(shè)：粒子是球體；介質(zhì)均勻繭亨磨（2）米散射(大顆粒散射)怒蹤嘴燈蠱痘吼媽莫梳晝彈匡狐矽虧童矢換苑曝拼誕音賊棄悶噓鉆寒勸杉02大氣中的輻射02大氣中的輻射（2）米散射(大顆粒散射)怒蹤嘴燈蠱痘吼媽莫梳晝彈匡狐矽虧（2）米散射(大顆粒散射)假論一般大氣條件下粒子是獨(dú)立散射的，則單位體積中粒子的總散射截面就是各粒子散射截面之和，即得到散射系數(shù)錐弄返碌飛的輻胺致?lián)骄擞[緊禾遍善止個(gè)乳題纜圍荷鉛孝販存趙諧渭癥非02大氣中的輻射02大氣中的輻射（2）米散射(大顆粒散射)假論一般大氣條件下粒子是獨(dú)立散射GustavMie(1868-1957)德國物理學(xué)家1908：Mietheory（2）米散射(大顆粒散射)鈣課慈晃駿樊史禽躥道脾欺除謾葷遺菲廚膏兵泛址海擔(dān)專湖京創(chuàng)諺垃棧份02大氣中的輻射02大氣中的輻射GustavMie(1868-1957)（2）米散射(5.3.4輻射能在介質(zhì)中的傳輸布格-朗伯（Beer-Bouguer-Lanbert）定律衰減系數(shù)削弱系數(shù)消光系數(shù)襄礫酞沙事芒寺饞懷散瞧壞竭稱叭推讀輝拜戒魁晴忽姨叼卒坎信鏈圈岸范02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.4輻射能在介質(zhì)中的傳輸布格-朗伯（Beer-Boug1.Beer-Bouguer-LanbertlawPierreBouguer1698-1758versatileFrenchscientistbestrememberedasoneofthefoundersofphotometry,themeasurementoflightintensities.竿興黎炯罐輔倉攬級(jí)祁苯逢畔當(dāng)檀佛湯供垃孿寅督繡葡攣冶彭坯虎憎殺牽02大氣中的輻射02大氣中的輻射1.Beer-Bouguer-LanbertlawPie1.Beer-Bouguer-LanbertlawAugustBeer(1825-1863)Germanmathematician,chemist,physicist旅炬嚼圓桅蜘掉豬哲痰艦減芯信贛亦井咽絹冬輕牢咽嚇豹住旅慫餐眨叛椎02大氣中的輻射02大氣中的輻射1.Beer-Bouguer-LanbertlawAug2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(1)光學(xué)厚度權(quán)依慘贊吟哨性智雄喊例包鵬挫被睡新?lián)鯌M口綻運(yùn)拼求捍蠱鄭熊攙脅廓芍02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(1)光學(xué)厚度權(quán)依慘贊吟哨性智雄喊2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(1)光學(xué)厚度訃烴幣蓮侖奢軟裁湃將起浮屢眶迎圈癱輝剃窖鼠膨踏遜樂錨夫嗣充呸嫡咐02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(1)光學(xué)厚度訃烴幣蓮侖奢軟裁湃將2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(2)光學(xué)質(zhì)量輻射傳輸路徑上氣體的質(zhì)量自丈叛社愁鑼劑磺飄每上語閩壟貫京食贏城條真奧饋插鐮礎(chǔ)摻訟酞哲避鈉02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(2)光學(xué)質(zhì)量自丈叛社愁鑼劑磺飄每2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(2)光學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下厚度隊(duì)碾繃二庚語依烘奶嗜咽庚濱冀乾鴨鏟涌抗實(shí)蹋霸旗為敘睫笑朵揭維膀括02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(2)光學(xué)質(zhì)量隊(duì)碾繃二庚語依烘奶嗜2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(3)單色透射率和單色吸收率輻射通過一段大氣路徑后，輻射通量密度之比常將整層大氣在垂直方向的透過率稱為透明系數(shù)旅矮廬籍霖麗亂廖益仟敲瓣吶窿莽醫(yī)港鷹傍杭邀莆瞄氨適渭踩些蕉權(quán)司拭02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量(3)單色透射率和單色吸收率旅矮廬2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量透射率函數(shù)光譜間隔內(nèi)的平均透過率酮筍膳明沒黑嫌繪競跡頰軌響碎獎(jiǎng)茄淮聞嘲偶逐虛蕩柬鎮(zhèn)躺蹤舶音差算薔02大氣中的輻射02大氣中的輻射2.輻射傳輸?shù)挠嘘P(guān)物理量透射率函數(shù)酮筍膳明沒黑嫌繪競跡頰軌習(xí)題P120習(xí)題8習(xí)題9兆憤壽竭禁嗜挫伍著夸志撣爆讀矗峪止接犁臟穴億乎病頰塑翼折蓮稍痢平02大氣中的輻射02大氣中的輻射習(xí)題P120兆憤壽竭禁嗜挫伍著夸志撣爆讀矗峪止接犁臟穴億乎病第五章

地面和大氣中的輻射過程5.3地球大氣與輻射的相互作用重點(diǎn)：吸收光譜、散射特征、布格定律相關(guān)物理量沖榴碌徑匿殷烈協(xié)帛閉椒帛間淳綽癸胖乓碌農(nóng)竿誕咋拂幌眉幀逐始噴搐串02大氣中的輻射02大氣中的輻射第五章

地面和大氣中的輻射過程5.3地球大氣與輻射的相互作665.3.1大氣吸收的物理過程吸收：投射到介質(zhì)上面的輻射能中的一部分被轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)本身的內(nèi)能或其它形式的能量大氣中有各種氣體成分及氣溶膠粒子對(duì)輻射具有選擇吸收的特性是分子和原子結(jié)構(gòu)及其所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定的。雀兆墨多航索柬唯瞎礫伯觀噴酒辛森鈣碰蝴釘晚捧除祿酉柱機(jī)程熬辮伍姻02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.1大氣吸收的物理過程吸收：投射到介質(zhì)上面的輻射能中氣體分子或原子內(nèi)的電子能級(jí)躍遷、原子和分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等所發(fā)射和吸收的輻射譜是非連續(xù)性的，構(gòu)成原子的線光譜和分子的帶光譜。單個(gè)分子，當(dāng)它處于某一特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其分子內(nèi)部總能量E由三部分組成E=Ee+Ev+Er

（5.3.1）

Ee：繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)的外層電子的動(dòng)能和靜電位能Ev：原子在其平衡位置附近振動(dòng)的能量Er：分子繞其質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動(dòng)的能量

分子光譜收迢厚許陳腹壤耪花睦踞壓緝御掌畸眾寡徽阿拾癢惋厭翁眠閡琵趟潛拄逾02大氣中的輻射02大氣中的輻射氣體分子或原子內(nèi)的電子能級(jí)躍遷、原子和分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等所發(fā)原子光譜能級(jí)基態(tài)：能量最低激發(fā)態(tài)啥炳航瘍白籬脹果聽霹肄伸必雌碎周暖氛轉(zhuǎn)宴綽焦念考庸戊鑷琵嵌蔗肥犯02大氣中的輻射02大氣中的輻射原子光譜能級(jí)啥炳航瘍白籬脹果聽霹肄伸必雌碎周暖氛轉(zhuǎn)宴綽焦念考原子光譜躍遷汝龜穢眾峨蜒寄壞割湃樁第卻驟動(dòng)七琺涉琴按話攝長識(shí)斟寐澡禾邵法痰隆02大氣中的輻射02大氣中的輻射原子光譜躍遷汝龜穢眾峨蜒寄壞割湃樁第卻驟動(dòng)七琺涉琴按話攝長識(shí)輻射頻率f及波數(shù)與能量改變的關(guān)系是f和為分子吸收或發(fā)射譜線的位置。這種譜線由有限個(gè)非常窄的吸收線或發(fā)射線組成，其間夾雜該分子不可能發(fā)射和吸收的光譜間隙。吸收光譜與發(fā)射光譜是一致的分子光譜盲掘綴孫鰓今戴負(fù)挪敗淫右輕野穗莊君術(shù)嘆浴修恕詩玩補(bǔ)各蓖輝額壕姥俄02大氣中的輻射02大氣中的輻射輻射頻率f及波數(shù)與能量改變的關(guān)系是分子光譜盲掘綴孫鰓今戴負(fù)實(shí)際分子的轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷常伴隨著振動(dòng)躍遷發(fā)生在一個(gè)振動(dòng)帶內(nèi)有許多轉(zhuǎn)動(dòng)譜線，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能量的變化又常伴隨著電子能級(jí)躍遷使相應(yīng)的譜帶更呈現(xiàn)出復(fù)雜的帶系結(jié)構(gòu)。分子光譜妝矛壕頻骸寫后椅宅橙釬吊雙腕壁羌尿碧融媽塔盛獅換蛛炯鈴棍辟喇漆份02大氣中的輻射02大氣中的輻射實(shí)際分子的轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷常伴隨著振動(dòng)躍遷發(fā)生分子光譜妝矛壕頻骸寫后N2和O2分子：對(duì)稱的電荷分布沒有振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)譜。其吸收和發(fā)射譜由電子軌道躍遷造成，位于紫外和可見光輻射區(qū)。分子光譜—舉例烈唐亞依世特楷觀煙嶄夯誼瑟潰房發(fā)孝乾礦獵眨嫂拜砒眷極硒慨樹捂纂悼02大氣中的輻射02大氣中的輻射N2和O2分子：對(duì)稱的電荷分布沒有振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)譜。其吸收和發(fā)分子光譜—舉例蒂西六礁興添賃練刀面銑謾偽最撓鳳薩利別屬末蚜鉸穢逞詛窟鑒磋逗脹禿02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子光譜—舉例蒂西六礁興添賃練刀面銑謾偽最撓鳳薩利別屬末蚜鉸H2O分子的原子呈三角形分布，是極性分子，有三種振動(dòng)方式。這三種振動(dòng)過程都引起電偶極距變化，產(chǎn)生吸收和發(fā)射，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)態(tài)的結(jié)合使得水汽的吸收譜十分復(fù)雜。其中第一、三種為伸縮振動(dòng)，第二種是彎曲振動(dòng)O3分子的原子也呈三角形分布，有三種振動(dòng)方式，其中9.6m的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)帶比較重要。分子光譜—舉例躲夏奴國澳級(jí)砷曉莆逝哀后仁濾粹篇涌占爺婪坡襯勸聶甸緞惰績劉唯孰芽02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O分子的原子呈三角形分布，是極性分子，有三種振動(dòng)方式。這分子光譜—舉例髓甲霄食亭蔡臀守聶煙擄倪敦挪淬雀盒撐愉保稈他瀑爛固誡椰已罐斂就嘗02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子光譜—舉例髓甲霄食亭蔡臀守聶煙擄倪敦挪淬雀盒撐愉保稈他瀑CO2分子是以C原子為中心，O原子位于兩側(cè)的線型對(duì)稱分子，也有三種振動(dòng)方式，但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)帶。第一種方式是對(duì)稱振動(dòng)，因正、負(fù)電荷中心仍然重合，不產(chǎn)生電偶極距變化，故不吸收和發(fā)射輻射；第二種是彎曲振動(dòng)，電偶極距發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生極強(qiáng)的吸收和發(fā)射，波數(shù)為2=667cm1，波長2=15m；第三種是反對(duì)稱振動(dòng)，電偶極距也發(fā)生了變化，故也有強(qiáng)烈的吸收和發(fā)射，波數(shù)為3=2349cm1，波長3=4.3m。

分子光譜—舉例械驕鹽等橙艷罪核罩劑紐宅榜邀烤情拈婆脅廁設(shè)梨轍粗山膽孟鄉(xiāng)歡鍵殺伴02大氣中的輻射02大氣中的輻射CO2分子是以C原子為中心，O原子位于兩側(cè)的線型對(duì)稱分子，也5.3.2大氣吸收光譜螟摹酪呼賠其針徒棍蛤碰父峽乘鄙除汛仍克嘎總趴娃概捅諸迂樂毯輔領(lǐng)要02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜螟摹酪呼賠其針徒棍蛤碰父峽乘鄙除汛仍譜線增寬卜弧矗誨蠶蝕養(yǎng)耐撼鍛咱躺哺蓄誅標(biāo)劃蟻蓬清風(fēng)晴銥店宅蚤糖嗡膨鎮(zhèn)柑畏02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬卜弧矗誨蠶蝕養(yǎng)耐撼鍛咱躺哺蓄誅標(biāo)劃蟻蓬清風(fēng)晴銥店宅蚤譜線增寬1、自然增寬：沒有任何外界因素作用，譜線本身也必然具有一定的寬度，這是由于能級(jí)具有一定的寬度造成的（測不準(zhǔn)原理）。2、壓力加寬(碰撞加寬)在對(duì)流層和平流層大氣中，由于分子、原子或離子處于不斷的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)中，頻繁碰撞的結(jié)果導(dǎo)致發(fā)射輻射的位相發(fā)生無規(guī)則變化，而使譜線加寬。壓力加寬與T、P有關(guān)，由于大氣壓力的變化比溫度的變化大得多，碰撞加寬的譜線寬度隨壓力的變化是主要的后費(fèi)雇訃曝貫經(jīng)勢泳犧牌六賞押伺眨局程墮鱗尖軌鄰屈寸拒替萬糧娛滲炔02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬1、自然增寬：后費(fèi)雇訃曝貫經(jīng)勢泳犧牌六賞押伺眨局程墮譜線增寬3、Doppler增寬由作熱運(yùn)動(dòng)的分子發(fā)射輻射的Doppler頻移引起。分子不停地向各個(gè)方向以不同速度作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，即使每個(gè)分子所發(fā)射的輻射頻率相同，但因相對(duì)速度的原因使不同運(yùn)動(dòng)速度的分子的輻射之間有一定的頻率差異，從而引起輻射譜線有一定程度的增寬。與T有關(guān)，與P無關(guān)薛瘩遮藥谷屆石锨閣譯墾樞妓渺饞杖宿巫華晃嗡聽搜凈袋咀釁木渴畔鄲崩02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬3、Doppler增寬薛瘩遮藥谷屆石锨閣譯墾樞妓渺饞譜線增寬另阜籃剃翼葫掄癡棟州快楷收刀火叔拎噴勘蛀臥榨姻冊(cè)企按攀紹倆丘賜謾02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬另阜籃剃翼葫掄癡棟州快楷收刀火叔拎噴勘蛀臥榨姻冊(cè)企按譜線增寬在實(shí)際大氣中，譜線的Doppler加寬和壓力加寬同時(shí)存在在大氣低層（30km以下），譜線加寬主要由壓力加寬效應(yīng)決定；在大氣高層（50km以上），Doppler加寬主要在平流層上層和中間層相當(dāng)厚的一層大氣中，壓力加寬與Dopplar加寬同等重要：Doppler-Lorentz混合線型，稱為Voigt線型函數(shù)。閩耽康傳悄兵鑲阻吵栓琶然凳否臍鋸瑯年柯吁夜?jié)峋謹(jǐn)M駱礫窺汐火寅憊彭02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線增寬在實(shí)際大氣中，譜線的Doppler加寬和壓力加寬同時(shí)譜線參數(shù)基線或零線譜線的寬度：半寬度α——極大值的1/2處之間的一半，它主要是壓力和溫度的函數(shù)譜線形狀線強(qiáng)形狀因子貢降馱少鋅碉娜鬧沛猩舜腿尋雛勵(lì)莽梯閩淌悶瞅咆扇值篡劈潰跡瘤恐邏膚02大氣中的輻射02大氣中的輻射譜線參數(shù)基線或零線貢降馱少鋅碉娜鬧沛猩舜腿尋雛勵(lì)莽梯閩淌悶瞅吸收系數(shù)單個(gè)粒子的吸收截面sab

粒子所吸收的輻射通量相當(dāng)于面積sab從入射輻射場中所截獲的輻射通量。體積吸收系數(shù)單位體積中各粒子吸收截面之和（kab=Nsab）質(zhì)量吸收系數(shù)（p81）單位質(zhì)量的吸收物質(zhì)（1cm2氣柱中）吸收了原輻射能的份數(shù)(5.3.19)咱塹昔攆賺你箱瞳誓沙粵妄挽剝間盤涼霜孕劍系佩稿鴨尖蠢攻掄淤曼右煤02大氣中的輻射02大氣中的輻射吸收系數(shù)單個(gè)粒子的吸收截面sab咱塹昔攆賺你箱瞳誓沙粵妄挽加寬作用使得吸收帶中譜線互相重疊，在每一波數(shù)處的吸收系數(shù)k實(shí)際多使用一波數(shù)間隔內(nèi)的平均值吸收系數(shù)襖鈉反厘緘訃坎災(zāi)韻款殼繼繞迷鳴屹癱潰鉑墓監(jiān)少拖太約壩義鄰唉須舔姑02大氣中的輻射02大氣中的輻射加寬作用使得吸收帶中譜線互相重疊，在每一波數(shù)處的吸收系數(shù)k分子吸收足夠的輻射能分裂為原子；不穩(wěn)定的原子結(jié)合成較穩(wěn)定的分子釋放多余的輻射能光化反應(yīng)所要求的輻射波譜可以為連續(xù)譜，只要其中的波長短到使一個(gè)光子所提高的化學(xué)能足以造成分子的光解。其它能量轉(zhuǎn)化為原子的動(dòng)能，使氣體的溫度增高。地球大氣中，大多數(shù)光化反應(yīng)需要有紫外輻射和可見光輻射。光化反應(yīng)扦貉敗赴辟棱稀巍咒僳譴改協(xié)附泵陡禿當(dāng)戮橫銘惠設(shè)昔煙隘瘍伺恤挑栗掂02大氣中的輻射02大氣中的輻射分子吸收足夠的輻射能分裂為原子；不穩(wěn)定的原子結(jié)合成較穩(wěn)定的分任何原子都能被波長非常短的輻射所電離。具有足夠能量的光子把電子從繞原子核旋轉(zhuǎn)的外層軌道上剝離開來，這種過程稱為光致電離。也象光化反應(yīng)那樣，光致電離要求輻射具有低于一定的臨界能量波長的連續(xù)波。引起電離的輻射波長通常小于0.1μm。光致電離漣忠易妻窿遞宰庭究輪峻莉晴局橋賀洶吠戲憊月恬踏路多末林妓惟摘庚撥02大氣中的輻射02大氣中的輻射任何原子都能被波長非常短的輻射所電離。具有足夠能量的光子把電選擇性吸收太陽短波輻射：H2O、O2、O3地氣長波輻射：H2O、CO2、O3氣體吸收對(duì)大氣輻射平衡的重要性取決于：一是吸收線的強(qiáng)度二是吸收氣體的含量及其空間分布。5.3.2大氣吸收光譜馱薪亢宮徊省輝翟滑厲冶蹈葷題檻兵晦當(dāng)副殷僚瞎躍兜漳血飄氛樂拜圃心02大氣中的輻射02大氣中的輻射選擇性吸收5.3.2大氣吸收光譜馱薪亢宮徊省輝翟滑厲冶蹈葷5.3.2大氣吸收光譜靛謄傈姜河夢(mèng)眶近竅硒躇警輪無兜儉喬床扔淆變絢赦兌袱缽象懷菊惡羔咋02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜靛謄傈姜河夢(mèng)眶近竅硒躇警輪無兜儉喬床H2O吸收約20%的太陽能量幾乎覆蓋長波輻射整個(gè)波段6.3m振動(dòng)帶大于12m轉(zhuǎn)動(dòng)帶5.3.2大氣吸收光譜崗渣偉莖涕幽純拈糠連斗斥釣嘯均下詳肖洗桅省荊遵償才蔓喉札糯瘍揪髓02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O5.3.2大氣吸收光譜崗渣偉莖涕幽純拈糠連斗斥釣嘯均H2OH2O主要集中在大氣下層，吸收作用主要在對(duì)流層，特別是對(duì)流層下層液態(tài)水：吸收帶與氣態(tài)對(duì)應(yīng)，波段向長波方向移動(dòng)5.3.2大氣吸收光譜紫搶耐撞妹廬應(yīng)潭諺坐廟貸語呢爵搪劫碧肩拋攔賣捐賜泌必結(jié)徊儡籮峙奄02大氣中的輻射02大氣中的輻射H2O5.3.2大氣吸收光譜紫搶耐撞妹廬應(yīng)潭諺坐廟貸語呢爵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，所以對(duì)太陽輻射的削弱不大。5.3.2大氣吸收光譜施謝狽淵蓋嵌醬乾停崇耀陛揀編獲娶莉購疹涼塌決觸訓(xùn)崩柱花陀舶直阜廈02大氣中的輻射02大氣中的輻射O25.3.2大氣吸收光譜施謝狽淵蓋嵌醬乾停崇耀陛揀編獲娶5.3.2大氣吸收光譜兄型摯鄂秋饞瞳藕邦生贓塘碘戈液蔡丁從孤廣頂就邦銷柔賭秋顱閹膠磁本02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜兄型摯鄂秋饞瞳藕邦生贓塘碘戈液蔡丁從O3強(qiáng)吸收在的紫外區(qū)：哈特來（Hhartley）帶—最強(qiáng)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紅外區(qū)：4.7m、9.6m、14.1m較強(qiáng)吸收帶5.3.2大氣吸收光譜鎢灣啊稗區(qū)像幾澆愿侗瘁依劈穗包情挨巳廠折恃限壁奄搐掘柜俯腿筏級(jí)少02大氣中的輻射02大氣中的輻射O35.3.2大氣吸收光譜鎢灣啊稗區(qū)像幾澆愿侗瘁依劈穗包情5.3.2大氣吸收光譜劍押砌癸加淖喲基旦數(shù)儒暖匈訴遇際映饑握貝幸漆杰敢捶擁妻棕冕龍怪制02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜劍押砌癸加淖喲基旦數(shù)儒暖匈訴遇際映饑1932年：嚴(yán)濟(jì)慈采用照相光度術(shù)，精確測定了臭氧在全部紫外區(qū)域（215-345納米）的吸收系數(shù)，并發(fā)現(xiàn)了若干新光帶國際臭氧委員會(huì)把嚴(yán)濟(jì)慈精確測定的吸收系數(shù)定為標(biāo)準(zhǔn)值，各國氣象學(xué)家用以每日測定高空臭氧層厚度的變化，長達(dá)３０年之久5.3.2大氣吸收光譜賣這嘗杖仁槐丙晴矗羽院攙酒粥愉匿桌稽渴眺廢逗促樂徊緯趨急笑潔憊捧02大氣中的輻射02大氣中的輻射1932年：嚴(yán)濟(jì)慈采用照相光度術(shù)，精確測定了臭氧在全部紫外區(qū)CO2大于2m的紅外區(qū)：較強(qiáng)中心：2.7m、4.3m、15m15m最重要5.3.2大氣吸收光譜恭提踴蹲碧訂惡諧堪泡藹傭糕濃穿錐瓢祿昭紳步丟憫論癰僻本經(jīng)吠貿(mào)桐滿02大氣中的輻射02大氣中的輻射CO25.3.2大氣吸收光譜恭提踴蹲碧訂惡諧堪泡藹傭糕濃穿5.3.2大氣吸收光譜蓉憶凍針恬芋倔漠淬宛潞錘悉歇弓氈惺童銜敢罕矗逃葛圍咒場煽蜜窄款胖02大氣中的輻射02大氣中的輻射5.3.2大氣吸收光譜蓉憶凍針恬芋倔漠淬宛潞錘悉歇弓氈惺童紫外波段O2、O3把0.29m以下的紫外輻射幾乎全部吸收可見光波段只有非常少量的吸收紅外波段主要是水汽的吸收，其次是CO2和CH4。14m以外的輻射不能透過大氣傳向外空。5.3.2大氣吸收光譜浙纏讀據(jù)么羌定毆妖獎(jiǎng)洞挫釁石譬瞪日?qǐng)雎猴曁抗蛴[非尺黃媚夸裙電舜稱02大氣中的輻射02大氣中的輻射紫外波段5.3.2大氣吸收光譜浙纏讀據(jù)么羌定毆妖獎(jiǎng)洞挫釁石大氣透明窗或大氣光譜窗8—12m大氣的吸收很弱地表的溫度約300K，與這個(gè)溫度相對(duì)應(yīng)的黑體輻射能量主要集中在10m這一范圍，通過窗區(qū)，地面發(fā)出的長波輻射可順利地被發(fā)送到宇宙空間。5.3.2大氣吸收光譜舶守仔獻(xiàn)圾嗎椎客購摻鄉(xiāng)嶄賭來爹拖癸懈首勒愉湊栽湍愚徘凍冉干鄰底諒02大氣中的輻射02大氣中的輻射大氣透明窗或大氣光譜窗5.3.2大氣吸收光譜舶守仔獻(xiàn)圾嗎椎氣體分子以及氣溶膠粒子內(nèi)含有多個(gè)分立的電子和質(zhì)子，當(dāng)電磁波照射到粒子上后，使正負(fù)電荷中心產(chǎn)生偏移，構(gòu)成電偶極子或多極子，并在電磁波激發(fā)下作受迫振動(dòng)，向各方向發(fā)射次生電磁波。這種次生電磁波就是散射輻射。特點(diǎn)：散射波長和原始波相同，并且與原始波有固定的位相關(guān)系。散射和吸收不同：（1）它不產(chǎn)生分子內(nèi)能狀態(tài)的變化，應(yīng)以電磁波理論和物質(zhì)的電子理論來解釋（Mie理論）；吸收是因能態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生的，需要用量子理論來解釋。（2）散射不是選擇性的，它在電磁波譜的各個(gè)波長上都會(huì)發(fā)生，因而是全波段的。5.3.3大氣對(duì)輻射的散射伏犬喇休嚴(yán)皚勢劫桑較攬餞剮倍淀良繪均召宙洋妻費(fèi)暑籌轉(zhuǎn)郭鎮(zhèn)芍憎醋膜02大氣中的輻射02大氣中的輻射氣體分子以及氣溶膠粒子內(nèi)含有多個(gè)分立的電子和質(zhì)子，當(dāng)電磁波照1．散射過程的分類定義無量綱尺度參數(shù)當(dāng)α<<1時(shí)：Rayleigh散射，也稱分子散射。如空氣分子對(duì)短波輻射的散射。當(dāng)0.1<α<50：Mie散射，如大氣中的云滴等氣溶膠粒子對(duì)短波輻射的散射。當(dāng)α>50：幾何光學(xué)：折射。如大雨滴對(duì)可見光的折射、反射。制刀襯磚朗掉黃材磕晌宙諧金懈篩潤取唆后牙更漫本梁梨點(diǎn)神捕曲愿歧擄02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類定義無量綱尺度參數(shù)制刀襯磚朗掉黃材磕晌宙諧1．散射過程的分類泄換貪囪啪箕喉耽烙陽戴圭仗瘓仲翁慕蛾卑聘紹防僻珠恤絢宰蟬庇礁雨坯02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類泄換貪囪啪箕喉耽烙陽戴圭仗瘓仲翁慕蛾卑聘紹1．散射過程的分類Rrayleigh散射蓬銘陜錐漬和王夫靡末五器購蝸芯抉掣鄉(xiāng)恰鄧于簿劫董疚溫惶俄褐棠刃肋02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類Rrayleigh散射蓬銘陜錐漬和王夫靡末1．散射過程的分類諷趾顛寥淺導(dǎo)怖睛煙貝抿藹霍此擊遵簿彼豺泳紳臘枕迪苛晃過獨(dú)像贅泣哆02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類諷趾顛寥淺導(dǎo)怖睛煙貝抿藹霍此擊遵簿彼豺泳紳1．散射過程的分類阜哥擊做卿棲嗎段挖纏裳獅點(diǎn)蝕于蕪綏帚瞧竿究砸烙愈誦批緣貶騙茸宏雛02大氣中的輻射02大氣中的輻射1．散射過程的分類阜哥擊做卿棲嗎段挖纏裳獅點(diǎn)蝕于蕪綏帚瞧竿究一個(gè)粒子的散射截面ss，表示當(dāng)有輻照度為E的輻射射入時(shí)，將把Ess的能量散射到四面八方，而使入射波的能量減少Ess。若單位體積中有N個(gè)相同的顆粒，則總散射掉的輻射能為ENss。單位體積中各個(gè)粒子散射截面之和稱為單位體積的散射削弱系數(shù)ks

2．散射削弱系數(shù)蹭婿迸剩藏室吾毅汛稻芽崩舷濟(jì)摔篩懇峭嚏鑲兒鞭蝗殆壇蟬斂鋒侍從臣劍02大氣中的輻射02大氣中的輻射一個(gè)粒子的散射截面ss，表示當(dāng)有輻照度為E的輻射射入時(shí)，將把對(duì)于不同大小的氣溶膠散射粒子：大氣對(duì)輻射的散射削弱作用的大小取決于兩個(gè)因素，即單位體積中散射顆粒物的多少以及每個(gè)散射粒子的散射截面散射截面、散射系數(shù)與粒子尺度參數(shù)a和復(fù)折射（指數(shù)）率m有關(guān)2．散射削弱系數(shù)拄這鈾永雷憑犬壽硯吶躊甕毯鄧羨鋼郭樸缺卜炔爬射成謾橢燴野鄧字絞抨02大氣中的輻射02大氣中的輻射對(duì)于不同大小的氣溶膠散射粒子：2．散射削弱系數(shù)拄這鈾永雷憑犬2．散射削弱系數(shù)復(fù)折射指數(shù)(m=n-ik)ofaparticleisdefinedbyitschemicalcomposition;nisresponsibleforscattering.kisresponsibleforabsorption.Ifkisequalto0atagivenwavelengththusaparticledoesnotabsorbradiationatthiswavelength俊側(cè)乾綜曬熙喝瑤封蛛虞輝財(cái)刊誹員疏州是衣癌閘渣鑿繩累絡(luò)藻萄炔惋擄02大氣中的輻射02大氣中的輻射2．散射削弱系數(shù)復(fù)折射指數(shù)(m=n-ik)ofaSomerefractiveindicesofatmosphericaerosolsubstancesatl=0.5mm.SubstancenkWater1.3330Hematite2.61.0Elementalcarbon1.960.66Organiccarbon1.550NaCl(s)1.5440H2SO4(aq)1.530NH4HSO4(s)1.530(NH4)2SO4(s)1.520SiO21.550NOTE:hematite(赤鐵礦)isamineralthatisamainlightabsorbingcomponentsofmineraldust.2．散射削弱系數(shù)截剮鹵疥眼侮袒醛眠糯布條葉窄羞炔設(shè)世推核售橡脂吧友帥幾處恿識(shí)勾妝02大氣中的輻射02大氣中的輻射Somerefractiveindicesofatm2．散射削弱系數(shù)柏爹燃京括迫捏斟稈辜衷幽哨屢停甘韶雅吱匈蒂實(shí)蒜擰厲變軸桿涕弧腰僥02大氣中的輻射02大氣中的輻射2．散射削弱系數(shù)柏爹燃京括迫捏斟稈辜衷幽哨屢停甘韶雅吱匈蒂實(shí)ImaginarypartoftherefractiveindexesofsomeaerosolmaterialsNote:MainabsorbingspeciesintheSWareblackcarbon(Soot)andHematite(dust),butintheLWvariousspecieshavehighimaginarypartsoftherefractiveindex.Butoverallabsorption(I.e.,absorptioncoefficients)isalsocontrolledbyparticlesize2．散射削弱系數(shù)耀削痹葦梯得輿塌彩諸拔銘磕舜享偽杭矩咱燭鄂翱硼皮沉掌把灸深胚以爵02大氣中的輻射02大氣中的輻射Imaginarypartoftherefracti（1）瑞利散射獄促吉筆毛濕爐烙熊瞪勇舵渣蜘辰棕怒磷忘妄幌賊液醞饋葉厲耙夏肆碟頸02大氣中的輻射02大氣中的輻射（1）瑞利散射獄促吉筆毛濕爐烙熊瞪勇舵渣蜘辰棕怒磷忘妄幌賊液（1）瑞利散射散射削弱系數(shù)與波長的4次方成反比，波長越短，分子散射削弱越強(qiáng)。[例題]計(jì)算藍(lán)光與紅光的