1、太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知識(shí)一、輻射的基本知識(shí)二、太陽(yáng)輻射二、太陽(yáng)輻射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（三）輻射差額（三）輻射差額（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射一、地面、大氣的輻射一、地面、大氣的輻射1 1、地面輻射地面輻射：宇宙中的任何物質(zhì)，只要它的溫度高于：宇宙中的任何物質(zhì)，只要它的溫度高于絕對(duì)零度時(shí)都能放射能量，地面吸收太陽(yáng)輻射后（絕對(duì)

2、零度時(shí)都能放射能量，地面吸收太陽(yáng)輻射后（45%-45%-反射掉）轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎螅沟孛嬖鰷?，然后日夜不停的反射掉）轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎?，使地面增溫，然后日夜不停的向外放射輻射，這就是向外放射輻射，這就是地面輻射地面輻射。2 2、大氣輻射、大氣輻射：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收很少（：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收很少（24%24%）但能）但能強(qiáng)烈的吸收地面的輻射，大氣主要靠吸收地面輻射后升強(qiáng)烈的吸收地面的輻射，大氣主要靠吸收地面輻射后升溫，它也日夜不停的向外放出輻射，叫溫，它也日夜不停的向外放出輻射，叫大氣輻射大氣輻射。3 3、地面輻射與大氣輻射的共同特點(diǎn)：、地面輻射與大氣輻射的共同特點(diǎn)： 根據(jù)斯蒂芬根據(jù)斯蒂芬波爾茲曼定

3、律物體溫度越高放射輻射的波爾茲曼定律物體溫度越高放射輻射的能力越強(qiáng)所以太陽(yáng)輻射的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面和大氣，白能力越強(qiáng)所以太陽(yáng)輻射的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面和大氣，白天高于夜晚，也可以通過公式具體計(jì)算出大氣、地面在天高于夜晚，也可以通過公式具體計(jì)算出大氣、地面在一定溫度下的輻射能量。一定溫度下的輻射能量。 根據(jù)維恩定律可以計(jì)算出大氣、地面在自然溫度幅度根據(jù)維恩定律可以計(jì)算出大氣、地面在自然溫度幅度內(nèi)的波長(zhǎng)范圍根據(jù)計(jì)算地面和大氣的輻射波長(zhǎng)范圍大概內(nèi)的波長(zhǎng)范圍根據(jù)計(jì)算地面和大氣的輻射波長(zhǎng)范圍大概在在31203120微米微米屬于屬于紅外輻射紅外輻射其輻射能最大的波段集中在其輻射能最大的波段集中在10151015

4、微米。所以將地面大氣的輻射稱為長(zhǎng)波輻射。而微米。所以將地面大氣的輻射稱為長(zhǎng)波輻射。而將太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。將太陽(yáng)輻射稱為短波輻射。 太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射 0.23.0m 短波輻射短波輻射地面大氣輻射地面大氣輻射 3120 m 長(zhǎng)波輻射長(zhǎng)波輻射4 4、大氣輻射的特點(diǎn)：、大氣輻射的特點(diǎn)：（1 1）大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收）大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收 大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收非常強(qiáng)烈，大氣中對(duì)長(zhǎng)波吸收其重大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收非常強(qiáng)烈，大氣中對(duì)長(zhǎng)波吸收其重要作用的成分有水汽、液態(tài)水、二氧化碳、和臭氧，他們對(duì)要作用的成分有水汽、液態(tài)水、二氧化碳、和臭氧，他們對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收同樣具有選擇性。長(zhǎng)波輻射的吸收同樣具有選擇性。

5、（2 2）大氣窗口：）大氣窗口： 在在812 812 m m ，大氣中的各種物質(zhì)吸收地面長(zhǎng)波大氣中的各種物質(zhì)吸收地面長(zhǎng)波輻射最弱因此這個(gè)波段的輻射不受阻擋，可以暢通無輻射最弱因此這個(gè)波段的輻射不受阻擋，可以暢通無阻的進(jìn)入宇宙空間投射率最大，而其他波段被大氣中阻的進(jìn)入宇宙空間投射率最大，而其他波段被大氣中的物質(zhì)吸收，不能出去，像被墻擋住一樣，就像大氣的物質(zhì)吸收，不能出去，像被墻擋住一樣，就像大氣特地為這個(gè)波段開了一個(gè)窗口一樣，所以把這個(gè)波段特地為這個(gè)波段開了一個(gè)窗口一樣，所以把這個(gè)波段叫做叫做大氣窗口大氣窗口，即大氣對(duì)這個(gè)波段無影響。（，即大氣對(duì)這個(gè)波段無影響。（P32P32） 這個(gè)波段的輻射，

6、正好位于地面輻射能力最強(qiáng)處，這個(gè)波段的輻射，正好位于地面輻射能力最強(qiáng)處，所以地面輻射有所以地面輻射有20%20%的能量經(jīng)過這個(gè)窗口射向宇宙空間。的能量經(jīng)過這個(gè)窗口射向宇宙空間。l（3 3）大氣直接熱源）大氣直接熱源地面的長(zhǎng)波輻射地面的長(zhǎng)波輻射l（4 4）大氣逆輻射：大氣逆輻射：地面輻射是向上的，大氣輻射地面輻射是向上的，大氣輻射既有向上的，也有向下的，大氣輻射中向下的那既有向上的，也有向下的，大氣輻射中向下的那一部分因?yàn)閯偤煤偷孛孑椛湎喾?，故稱一部分因?yàn)閯偤煤偷孛孑椛湎喾?，故稱大氣逆輻大氣逆輻射。射。l（5 5）大氣對(duì)地面的保溫作用大氣對(duì)地面的保溫作用保溫作用保溫作用大氣對(duì)地面輻射的強(qiáng)烈吸收大

7、氣對(duì)地面輻射的強(qiáng)烈吸收大氣逆輻射大氣逆輻射月球表面沒有大氣，因而沒有大氣的保溫效應(yīng)，白天太陽(yáng)輻射的地方溫度可月球表面沒有大氣，因而沒有大氣的保溫效應(yīng)，白天太陽(yáng)輻射的地方溫度可達(dá)達(dá)127 127 ，夜晚則降到夜晚則降到-183 -183 。大氣對(duì)地面的保溫作用大氣對(duì)地面的保溫作用大氣上界大氣上界地面地面地面增溫地面增溫地地面面輻輻射射射向宇宙空射向宇宙空 間間大大氣氣吸吸收收“太陽(yáng)暖太陽(yáng)暖大地大地” “大氣還大氣還大地大地”“大地大地暖大氣暖大氣”大大氣氣輻輻射射射向地面射向地面太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射大氣吸收大氣吸收地地面面吸吸收收二、地面有效輻射（二個(gè)研究對(duì)象二、地面有效輻射（二個(gè)研究對(duì)象 輻射就意

8、味能力損失輻射就意味能力損失 ） 地面輻射與大氣逆輻射是經(jīng)常存在的，地面放出輻射和地地面輻射與大氣逆輻射是經(jīng)常存在的，地面放出輻射和地面吸收的大氣逆輻射之差稱為地面有效輻射。面吸收的大氣逆輻射之差稱為地面有效輻射。F0地面有效輻射地面有效輻射F F0 0 在通常情況下為正，是地面通過長(zhǎng)波輻射在通常情況下為正，是地面通過長(zhǎng)波輻射失去失去熱量熱量F F0 0 為負(fù)時(shí)（逆溫、潮濕），是地面通過長(zhǎng)波輻射為負(fù)時(shí)（逆溫、潮濕），是地面通過長(zhǎng)波輻射獲得獲得熱量熱量agEEF0EgaE地面輻射地面輻射地面吸收的大氣逆輻射地面吸收的大氣逆輻射E日變化：日變化：中午前后達(dá)到最大值以后逐漸變小，到早晨中午前后達(dá)到最

9、大值以后逐漸變小，到早晨達(dá)到最小達(dá)到最小年變化：年變化：夏季大，冬季小，但由于水汽和云的影響，夏季大，冬季小，但由于水汽和云的影響，最大值出現(xiàn)在春季。最大值出現(xiàn)在春季。三、地三、地氣系統(tǒng)的輻射差額（一個(gè)研究對(duì)象）氣系統(tǒng)的輻射差額（一個(gè)研究對(duì)象）為正時(shí)地面有熱量積累，地面溫度將上升為正時(shí)地面有熱量積累，地面溫度將上升為負(fù)時(shí)地面有熱量虧損，地面溫度將下降為負(fù)時(shí)地面有熱量虧損，地面溫度將下降為零時(shí)地溫沒有變化，處于輻射動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)為零時(shí)地溫沒有變化，處于輻射動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)1 1、地面的輻射差額：、地面的輻射差額：地面吸收的輻射與放出的輻射之差。地面吸收的輻射與放出的輻射之差。即 地面的輻射差額地面的輻

10、射差額=地面得到的能量地面得到的能量地面失去的能量地面失去的能量gR地面得到的太陽(yáng)輻射能地面得到的太陽(yáng)輻射能+大氣逆輻射大氣逆輻射地面輻射地面輻射gggEEaqQR)1)(0)1)(FaqQRg地面有效輻射地面有效輻射（Q+q太陽(yáng)直接輻射和散射輻射）a為反射率時(shí)空分布：時(shí)空分布：日變化：日變化：白天為正,夜間為負(fù)。由正值變?yōu)樨?fù)值是日落前11.5小時(shí)，由負(fù)值變?yōu)檎禃r(shí)是日出后1小時(shí)。年變化：年變化：夏季為正，冬季為負(fù)，低緯度地區(qū)輻射差額保持正值的月份越多，高緯度地區(qū)輻射差額保持正值的月份越少。 就整個(gè)地球表面平均來講收入是大于支出的,也就是說,地球表面通過輻射的交換來獲得獲得熱量。2 2、大氣的

11、輻射差額：、大氣的輻射差額：大氣得到的輻射能與大氣失去的能量之差大氣得到的輻射能與大氣失去的能量之差得：大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射得：大氣直接吸收的太陽(yáng)輻射+ +地面輻射地面輻射)(gaEq 失：大氣逆輻射失：大氣逆輻射+ +大氣輻射到宇宙空間大氣輻射到宇宙空間)( FEa得得失失)()(FEEqRagaaFFqRaa0整個(gè)大氣層的輻射差額為整個(gè)大氣層的輻射差額為負(fù)值負(fù)值，也就是說，大，也就是說，大氣是通過輻射能量來氣是通過輻射能量來失去失去熱量的。熱量的。3 3、地、地氣氣 系統(tǒng)系統(tǒng) 的輻射差額的輻射差額如果將地面和大氣看作是一個(gè)系統(tǒng)那么收入的輻射和支出如果將地面和大氣看作是一個(gè)系統(tǒng)那么收入的輻

12、射和支出的輻射之差就是地的輻射之差就是地氣系統(tǒng)的輻射差額氣系統(tǒng)的輻射差額得：得：( (Q+q)(1-a)Q+q)(1-a)地面吸收的太陽(yáng)輻射能地面吸收的太陽(yáng)輻射能 q qa a 大氣吸收的太陽(yáng)輻射大氣吸收的太陽(yáng)輻射失：失： F F 透過大氣層地面輻射和大氣輻射射向宇宙空透過大氣層地面輻射和大氣輻射射向宇宙空間的能量間的能量 也可變?yōu)椋阂部勺優(yōu)椋篟 R= = ( (Q+q)(1-a) +qQ+q)(1-a) +qa a-F-F 就個(gè)別地區(qū)來說，地就個(gè)別地區(qū)來說，地氣系統(tǒng)的輻射差額即可以為正也氣系統(tǒng)的輻射差額即可以為正也可以為負(fù)。就整個(gè)地氣系統(tǒng)來講，這種輻射差額的多年平可以為負(fù)。就整個(gè)地氣系統(tǒng)來講，這種輻射差額的多年平均值因?yàn)榫狄驗(yàn)榱懔悖麄€(gè)地球所吸收的能量和放出的輻射能量是，整個(gè)地球所吸收的能量和放出的輻射能量是相等的，從而使全球達(dá)到輻射相等的，從而使全球達(dá)到輻射平衡平衡。太太 陽(yáng)陽(yáng)地地 面面大大 氣氣宇宇 宙宙 空空 間間太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射地面輻射地面輻射大氣逆輻射大氣逆輻射大氣輻射大氣輻射