AP長(zhǎng)波輻射與輻射平衡

會(huì)計(jì)學(xué)1AP長(zhǎng)波輻射與輻射平衡設(shè)地表溫度為Tg，地面的積分出射度應(yīng)是或以地面比輻射率eg表示，為陸地表面可看作朗伯面；而平靜的水面因有反射，則不能當(dāng)作朗伯面處理。

第1頁(yè)/共22頁(yè)大氣的長(zhǎng)波輻射性質(zhì)(分別與短波對(duì)比)1:太陽(yáng)直接輻射<<地球與大氣的紅外輻射；2:大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的散射削弱極小,一般只考慮吸收作用；3:大氣的吸收和放射須同時(shí)考慮。長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸是一種漫射輻射，是在無(wú)散射但有吸收，放射的介質(zhì)中的傳輸。5.5.2長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸?shù)?頁(yè)/共22頁(yè)5.5.2長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸理解并能寫出Schwarzchild方程（5.5.3)(5.5.4)(5.5.7)式，理解（5.5.8)式中各項(xiàng)含義

吸收+放出總變化（5.5.3）Z坐標(biāo)下方程（5.5.4）光學(xué)厚度坐標(biāo)方程（5.5.7）解方程結(jié)果（5.5.8）第3頁(yè)/共22頁(yè)方程的解的形式為:(5.5.8a)(5.5.8b)

在已知吸收物質(zhì)的吸收系數(shù)和光學(xué)厚度以及介質(zhì)的溫度分布以后，可以從理論上計(jì)算大氣中輻射場(chǎng)的分布。

第4頁(yè)/共22頁(yè)掌握漫射透過(guò)率、漫射因子的概念，理解（5.5.12)、（5.5.16)式只考慮氣層的吸收削弱

由地面到Z處,由(5.5.8a)得利用（5.1.5）可求出在Z高度上的輻照度Eλ()

定義地面至Z處氣層的漫射透過(guò)率5.5.2長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸?shù)?頁(yè)/共22頁(yè)對(duì)比平行輻射透過(guò)率和漫射透過(guò)率表達(dá)示形式,若要把漫射輻射當(dāng)作平行輻射處理，應(yīng)當(dāng)將其光學(xué)厚度加大1.66倍。其原理是清楚的，因?yàn)?0)是這一層大氣的垂直光學(xué)厚度，垂直方向輻射的光學(xué)路徑最短，而其它方向的路徑都要加長(zhǎng)，其吸收當(dāng)然也增加了。作為對(duì)各個(gè)方向的積分，其最終效果是加大1.66倍，因此也有人把β

稱為漫射因子

第6頁(yè)/共22頁(yè)掌握OLR(OutgoingLongwaveRadiation)概念，理解（5.5.21)式各項(xiàng)意義，結(jié)合（5.5.8)式。假定地面為黑體，溫度為Tg，則有邊條件：

=0處，L(0)=B(Tg)。根據(jù)長(zhǎng)波輻射傳輸方程的通解(5.5.8),大氣頂處向外單色幅亮度為假設(shè)大氣放射是各向同性的，對(duì)半球空間積分以后，可得到大氣上界的單色輻射通量密度（5.5.18）5.5.3大氣頂射出的長(zhǎng)波輻射第7頁(yè)/共22頁(yè)其中第一項(xiàng)為來(lái)自地表的輻射，第二項(xiàng)為各層大氣的輻射和吸收。第8頁(yè)/共22頁(yè)5.5.3大氣頂射出的長(zhǎng)波輻射在推導(dǎo)前面的公式時(shí)請(qǐng)?zhí)貏e注意其物理意義:①各高度上發(fā)射的長(zhǎng)波輻射量為該點(diǎn)溫度所對(duì)應(yīng)的黑體輻射量乘以其比輻射率（吸收率）。②這一輻射在傳輸?shù)酱髿馍辖鐣r(shí)要受到它上部這層大氣的吸收衰減。③大氣層頂部的出射輻射是地面和各層大氣輻射之和。④地球大氣頂部總的長(zhǎng)波出射輻射（OLR）為各波長(zhǎng)出射輻射之和。第9頁(yè)/共22頁(yè)掌握凈輻射、輻射差額概念系統(tǒng)或物體收入輻射能與支出輻射能的差值

輻射差額=輻射收入-輻射支出5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡第10頁(yè)/共22頁(yè)5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡推導(dǎo)地–氣系統(tǒng)平衡時(shí)的有效溫度（5.6.2），說(shuō)明其與地球表面平均溫度相差33度的原因

接受太陽(yáng)輻射：地氣系統(tǒng)發(fā)射：在地–氣系統(tǒng)達(dá)到輻射平衡時(shí)，有

有效溫度第11頁(yè)/共22頁(yè)5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡掌握大氣保溫效應(yīng)、溫室效應(yīng)的概念，理解圖5.24和（5.6.3）式大氣層讓短波輻射通過(guò)，但對(duì)長(zhǎng)波有吸收，使地面保持較高溫度。溫室效應(yīng)的輻射平衡模式（p109）第12頁(yè)/共22頁(yè)取AL=0.8，As=0.2，R=0.3代入（5.6.4）后，有

Tg

=278.6K，Ta=247.7K?？梢姡髿鈱拥拇嬖谑沟孛嫫胶鉁囟雀哂谌虻挠行囟?，而大氣層的平均溫度卻低于全球的有效溫度。

第13頁(yè)/共22頁(yè)5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡理解以下概念：地面短波（長(zhǎng)波）凈輻射通量密度（5.6.12）（5.6.18）、大氣逆輻射、地面有效輻射（5.6.19）大氣逆輻射=入射到地面的長(zhǎng)波輻射由兩部分組成1：大氣本身的熱輻射2：云的熱輻射（許多經(jīng)驗(yàn)公式:Brunt、Swinbank、趙文廣）(p111)(5.6.12)第14頁(yè)/共22頁(yè)5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡地面長(zhǎng)波輻射=+

地面發(fā)射地面反射

地面長(zhǎng)波凈輻射=一般情況，<定義地面有效輻射

地球表面的輻射差額（凈輻射）就是地面所吸收的太陽(yáng)短波輻射和地面放出的有效輻射（長(zhǎng)波）之差。在白天無(wú)云條件下，E0*是正值，地面升溫；而在夜間，因無(wú)太陽(yáng)輻射，E0*是負(fù)值，則地面降溫。第15頁(yè)/共22頁(yè)5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡理解圖5.25（p113）內(nèi)陸和海洋比較（1）：洋面反射小---有效輻射小--輻射差額大（2）：內(nèi)陸溫度變化大-----有效輻射變化大第16頁(yè)/共22頁(yè)大氣變溫率的計(jì)算對(duì)于光學(xué)薄層薄層輻射差額（凈輻射）變溫率5.6地氣系統(tǒng)輻射平衡第17頁(yè)/共22頁(yè)大氣變