自然地理学4.2.ppt

第四章 气候 第二节 大气形成的辐射和热力因素 一 气候形成的辐射因素 辐射与辐射能 辐射——自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。 通过辐射形式传播的能量称为辐射能。 辐射能通过电磁波的方式传播的，电磁波的波长范围很广，从波长10-10um的宇宙射击线，到波长达几千米的无线电波。 （一）太阳辐射 太阳辐射-----太阳以电磁波的形式向外传递能量。 太阳辐射所传递的能量，称太阳辐射能。 太阳辐射光谱——太阳辐射中辐射按波长的分布，称为太阳辐射光谱。 大气上界太阳辐射光谱在0.1~5um的范围； 太阳辐射中99%的能量在0.15~4um的范围，其中 0.4~0.76um为可见光区，＞0.76um的为红外区，＜0.4um为紫外区。 太阳辐射能主要分布在可见光区和红外光区，其中，可见光占太阳辐射总能量的50%，并以0.47um附近最强，红外区占43%； 紫外区的太阳辐射能很少，只占7%。 太阳常数——在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1min内获得的太阳辐射能量，称为太阳常数。 1. 影响太阳天文辐射的因素： 1）太阳高度角（H）——是太阳直射光与地表面测点切线间的夹角。 假设等量的太阳光热直射在AC面上，其辐射强度为I0斜射在AB面的辐射强度为I。，于是 I×AB= I。×AC则I=AC/AB×I。=sinh. I。 得：H越大，I也越大；H越小，I也越小。 2）日地距离：I与日地距离平方成反比。I=1/b2 .I。×sinh，b为某时刻的日地距离。 南、北半球冬夏的温差不同，南半球夏季（1月）近日，获得太阳辐射多于北半球夏季（7月）；南半球冬季（7月）远日，获得太阳辐射少于北半球冬季（1月）。因而南半球冬夏温差大于北半球。 3）日照时间 日照时间成正比。北半球夏季，昼长夜短，可照时间长，太阳辐射到达量大；冬季，昼短夜长，可照时间短，太阳辐射到达量少。南半球正好相反。 天文辐射随纬度、季节的分布情况 春秋分时，赤道最多；夏至时，90ON最多；冬至时，90OS最多。 全年和冬半年获得太阳辐射最多的是赤道，随纬度增高而减小，到极点达最小；冬半年递减比夏半年快；夏半年太阳辐射量最大值在20O~25O的纬度带。所以热赤道北移。 ）太阳辐射年较差随纬度增高而增大；赤道地区和两极附近太阳辐射量的水平梯度都比较小，而中纬度水平梯度较大； ）极圈内有极昼极夜现象；极夜期间。太阳辐射为零，极昼期间，极圈内太阳辐射大于赤道，北半球夏至日，极地的太阳辐射量比赤道大0.365倍。 2. 太阳辐射在大气中的减弱 ①大气对太阳辐射的吸收：大气对太阳辐射的吸收是有选择性的，主要集中在太阳辐射光谱两端能量较小的区域，因此大气直接吸收的太阳能并不多，对大气来说太阳辐射不是主要直接热源。 ②大气对太阳辐射的散射：只是改变辐射的方向，使太阳辐射以质点为中心四面八方传播因而经过散射同部分太阳辐射就到不了地面。 ③大气的云层和尘埃地太阳辐射的反射。反射能力取决于云的厚薄；大气浑浊度越大，对太阳辐射的削弱也越大。 3. 到达地面的太阳辐射（总辐射）： 1）直接辐射（S）：太阳光以平行光线形式直接投射到地面的辐射。 影响直接辐射的因素有： A）太阳高度角： B）大气透明度：S=I0Pm,其中m为大气质量数。 2）散射辐射（D）：太阳光经散射后到达地面的部分。 影响散射辐射的因素：太阳高度角、透明度、云量 A）太阳高度角大，入射辐射量多，散射辐也相应地增强； B）透明度差，参与散射作用的质点多，散射辐射也强； C）云量大，散射辐射大。 总辐射（W=S+D） 1）影响太阳总辐射的因素： ——太阳高度角越大，W也越大； ——云量越多，W越小（因为云量多时，直接辐射减小的幅度在于散射辐射增加的幅度） 2）总辐射的时空分布规律： ——总辐射，在夜间为零，日出后逐渐上升，中午最大；一年中夏季大，冬季小。 ——一般是纬度越低，总辐射越大，反之越小。 世界年总辐射量最小值在南北半球的极区，最大值在非洲东北的沙漠地带。 4、地面对太阳辐射的反射： 到达地面的太阳辐射只有一部分被地面吸收，另一部他则被地面反射出去。地面对入射太阳辐射的反射取决于地面的反射率（r）。而r又取决于地面的性质。 一般地：陆地表面的r约为10%~30%，且随着太阳高度的减小而增大，深色土比浅色土小，粗糙土比平滑土小； 水面随着太阳高度角和平静度而变，太阳高度角愈小，其反射率愈大，波浪起伏的水面，其平均反射率为10%，对陆地稍小。 （二）地面辐射和大气辐射。 1、地面辐射：地面以电磁波的方式向大气传递能量。 其大小取决于地面温度。 2、大气辐射：大气靠吸收（其吸收具有选择性）地面长波辐射而增温。大气获得热量后，以电磁波的方