三峡大学水利与环境学院气象学与气候学课件 第二章.ppt

第2章 辐射收支与热量平衡 2.1 辐射的基础知识 2.2 太阳辐射 2.3 地面和大气的辐射 2.4 地面及地气系统的辐射差额 2.5 地面热量平衡及地气系统的热量收支 2.6 地面温度和气温的变化 太阳辐射 ①全年赤道获得的太阳辐射最多，从赤道向极地随纬度增高而减小，极小值出现在极点。 　②夏半年在20°～25°的纬度带，获得太阳辐射最多，由此向赤道和极地递减，最小值在极点。 　③冬半年赤道获得太阳辐射最多，随纬度增高迅速递减。高低纬度之间的差值大。 　④同一纬度，冬、夏太阳辐射的差值，随纬度增高而增大，即太阳辐射的年振幅随纬度增高而增大。 1. 雨后天晴天空为何呈蓝色? 2. 早晨和傍晚太阳光为何呈红色? 3. 中午为何天空呈白色? 4. 有云的夜晚为何通常比晴朗的夜晚暖和一些？ 5. 为何地球表面的平均温度为15°，而月球 6. 白天表面温度达127 °，夜晚降至-183 °？ 7.人们在吸烟的时候，从烟头上直接冒出的烟是蓝色的，而从吸烟者口里吐出的烟是白色的，这是为何？ 大气对太阳辐射的削弱作用 经过大气吸收后，入射辐射通量密度E入与吸收前的入射辐射通量密度E入∞满足关系式： 为光学厚度; kλ为空气对波长λ的辐射波的吸收系数。 如将射入大气层的太阳辐射作为100单位： 32.5为直接辐射 散射辐射为18.5。 大气吸收16 云吸收3 地面反射4 云反射20 大气散射6 （3）R随纬度的变化 （3）R随纬度的变化 2.4.2 地气系统的辐射差额（地面辐射差额+大气辐射差额） 各纬度辐射差额长年平均值的分布图。可见： 式中，R：地面辐射差额（净得＞0，净失＜0 ）； LE：地气潜热传输量（ L为汽化潜热，E为蒸发量或凝结量）； P：地面与大气间湍流显热（感热）交换量； A：为地表与其下层间的热传输送量（B）和平流输送量（C） 之和。 2.5.2 热量平衡的日变化 干燥的热带大陆（右图）： LE ≈0 R= P R 0， P 0， 多余的热量通过感热向大气 中输送。 湿润的中纬度地区（右图）： LE P R 0， LE 0 ， P 0，且LE P， 湿润、蒸发量大。 冬季各月： R 0 ，P 0， LE 0， 一定有 C 0 亏损的热量由暖洋流带来。 夏季各月： R 0 ， P 0， LE 0 一定有 C 0 多余的热量由暖洋流带走。 2.5.3 地气系统的热量收支 1. 日变化 （1）最高：13时；最低：日出时 （2）1米深处土温没有明显日变化；最高、最低地温出现的时间随深度增加而线性后移。 1．日变化 最高： 15~16时 ； 最低：日出后 2．年变化 最高： 8月； 最低： 2月 1．传导： 地面和大气都是热的不良导体 2．辐射 ：是地面和大气最主要的热量交换方式 3．对流：是对流层中热量交换的重要方式 4. 湍流：又称为显