中山大学大气科学基础期中复习2014.ppt

（3）大气逆辐射和地面有效辐射 大气逆辐射和大气保温效应 大气逆辐射，大气辐射指向地面部分。 大气一方面吸收大部分的地面长波辐射；另一方面又以逆辐射的形式使部分能量返回地面，从而减少了地球辐射能损耗。椐估计，如果没有大气，地球表面的平均温度为255K，而实际地表平均温度为288K。大气的这种效应称为大气的保温效应。 地面的有效辐射 地面有效辐射，地面发射的辐射与与地面吸收的大气逆辐射之差。 （4）射出长波辐射 射出长波辐射 射出长波辐射，地面直接射向宇宙空间的长波辐射与大气和云层向外发射的长波辐射的和； 射出长波辐射，亦称为外逸长波辐射，英文为Outgoing Longwave Radiation（简称OLR），是地气系统进入宇宙空间的热辐射。 因为OLR与（地球表面或者云顶的）温度有关，所以OLR在大气科学研究中有着其特殊的用途。 §4 地面、大气及地气系统的辐射平衡 辐射差额（或净辐射），物体辐射能与支出辐射能的差值。 如果没有其它的热交换方式，辐射差额决定物体温度的升降。 （1）地面辐射差额 地面获得的能量： 太阳直接辐射、太阳散射辐射、大气逆辐射 地面失去的能量： 地面发射的长波辐射、地面对太阳辐射的反射 因此， （2）大气辐射差额 大气获得的能量 太阳短波辐射的吸收、地面有效长波辐射 大气失去的能量 大气上界的有效长波辐射 一般而言，整层大气的辐射差额为负值，大气的热量平衡要依靠其它的热传输渠道来维持，如：潜热输送等。 因此，大气辐射差额为 （3）地-气系统的辐射差额 如果把地面和大气看做一个整体，其辐射能的净收入为地面辐射差额与大气辐射差额的总和： （4）全球热量平衡 本节给出太阳短波辐射进入地气系统后，能量传输和能量平衡的总体图象 以下给出的是ERBE的观测分析结果，关于ERBE请参看：http://badc.nerc.ac.u/data/erbe/ Earth Radiation Budget Experiment (ERBE) November 1984 - February 1990 太阳短波辐射 100 地表吸收 51 大气吸收 16 云吸收 3 大气反射 6 云反射 20 地表反射 4 总吸收 70 总反射 30 Global Radiation BudgetShortwave CascadeIncoming solar radiation100% (1365 W/m2) Global Radiation BudgetLongwave Cascade70% 地表吸收 51 大气吸收 16 云吸收 3 直接发射 到空间 6 传导和对流 到大气 7 潜热携带 到云和大气 23 辐射 到大气 15 通过大气和云发射到空间 64 70% 预祝 同学们 考试顺利！ * 辐射：以电磁波传递能量的过程? 热辐射：由于热的原因而发生的辐射 热辐射是电磁波，它有一般电磁波的共性，即它是以光速在空间传播的。有下列关系成立： 式中：C — 速度 f — 频率 ? — 波长 （1）辐射和辐射能 辐射，指物体以电磁波形式传播能量的过程，通过辐射过程传播的能量成为辐射能。 所有物体，只要它的温度高于绝对0度，都要以电磁波形式向外辐射能量； 辐射能的传播不需要介质； 辐射能在传播过程中会被吸收或者被反射； 物体在辐射过程中会消耗能量：消耗本身内能或者需要外界供给能量； 传播辐射能的电磁波具有不同的波长。 热辐射（温度辐射），物体减少本身的内能或者是物体吸收外界传来的热量而产生的辐射。 太阳辐射的波长范围主要在0.15-4微米 ——太阳短波辐射 地面和大气的辐射波长范围在3-120微米 ——地面长波辐射、大气长波辐射 Sun’s energy 0.3–5 μm； Earth’s energy 3–50 μm This accounts for about half of the sun’s output. About 10% is UV, and 40% is infrared. Earth’s output focus on thermal infrared. 辐射通量、辐射通量密度、辐射强度和辐射亮度物理意义 辐射通量：单位时间灯泡的总辐射能量（W） 辐射通量密度：单位时间单位面积的辐射能量（ Wm-2） 辐射强度：单位时间单位立体角的辐射能量（ Wsr-1） 辐射亮度(L)：选定方向上，单位立体角中单位面积的辐射通量 （2）辐射光谱 辐射能，以电磁波的形式传播的。对于一个辐射体，它所发射的辐射能可以包含各种各样的波长。 为了准确地描述辐射能的性