第三章+地球大气系统的能量平衡.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4 海洋上：辐射平衡呈带状分布，在所有无冰的海洋上辐射平衡年总量都是正值；在冷暖海流影响的海域，辐射平衡的带状分布有偏差；在热带海洋上，年辐射平衡变化比较小，从低纬度到高纬度辐射平衡急剧减小。 5 零值辐射平衡等值线的南北界限： 陆地上—一月份零值等值线与北纬40平行； 海洋上—一月份零值等值线与南北纬45平行。 7月份最大值在热带大陆上和热带的阿拉伯海的北部。 （3）地表面与大气间的潜热输送 1 潜热输送发生在：土壤表面，自由水面，冰雪表面等不断有蒸发过程向大气输送能量；植物根系向上通过蒸腾向大气释放能量。 决定陆面蒸散的主要因子是：到达地表的辐射，同时环境因子，如地表湿度，空气饱和差，土壤湿度和风速等气象因子影响潜热输送。 3 地理分布： 在海陆分布处，潜热输送相差很大； 陆面上：潜热输送和气候条件有关，在充分湿润区潜热输送主要决定于辐射平衡大小；在不充分湿润区，因土壤水分供应不足，潜热输送与气候干旱程度成正比 。 干旱区，潜热输送较小。 在全球范围内，海洋上潜热输送的变化很大， 在赤道附近，由于云量增加和温度升高，潜热输送比热带海面略有减少。 海洋上，潜热输送的带状分布被破坏的主要原因在于： 冷暖海流的分布 引起的。海洋上辐射净收入除潜热输送外，同时也消耗于海流的水平输送， 海洋上潜热输送年总量大小决定于秋、冬季节； 陆地上冷季的潜热输送小于暖季。 （3）地表面与大气间的潜热输送 潜热年总量输送： 大陆表面潜热年总量输送占陆地辐射平衡的54%；洋面潜热年总量输送占洋面辐射平衡的90%， 洋面上潜热年总量输送比陆面大3倍。 全球表面年平均潜热输送占辐射平衡的84%， 因此，地--气系统间的能量交换主要是通过潜热来完成的。 （4）地表面与大气间的感热输送 1 陆地和海洋表面温度与低层大气的温度不相等，两者之间产生感热交换进行能量输送。 2 地理分布： 陆地上，感热输送由高纬度向低纬度增加，最大值出现在热带沙漠地区，随气候湿润度的增加而减小。 在大于南、北纬40o地区，感热输送在一年中改变方向：冬季地表面通过感热交换从大气获热量。 3.4 地球-大气系统能量平衡模式 地球能量平衡模式基本由三个部分组成： 入射太阳辐射在地球、大气内部的分布及转换； 地-气系统长波辐射及其转换； 非辐射过程的能量输送。 表3.11 地气系统、大气层和地表面能量收支 太阳常数 行星发照率30% 全球地表反照率30% 地表温度288k 大气温度250K 表3.12 模式中各能量收支的比较 到达大气上界的太阳辐射100，其中，空气反射6，地表反射4，云反射20，空气吸收16，云吸收3，地表吸收51。 地表向上的长波辐射114，其中宇宙空间红外6，大气吸收108。 大气向外长波157，其中宇宙空间64，地表93，大气因吸收和放射长波亏损30=108+19-157. 大气因吸收和放射长波亏损30，由地表面向上输送的感热和潜热来平衡。 3.5 能量的经向调整 辐射源：赤道附近年平均净辐射过剩； 吸收辐射赤道大，两极小； 长波射出辐射随纬度变化小； 辐射汇：中纬度地区、两极地区净辐射不足。 中纬度地区能量输送最大，为了与这种能量输送相适应，就要求在中纬度地区大气达到最大。 中纬度地区平均看，风速最大，风暴最多，是地球上气候最活跃的地区。 大气中暖气团由低纬度向高纬度的大气感热输送是能量输送中最大分量； 副热带海洋地区向赤道和极地都有潜热输送，和 感热比，潜热经向输送量小； 20o-30o副热带海洋感热净通量大； 在全球辐射收支的经向调整中，大气的感热输送占总能量输送的一半， 大气的极向输送占重要作用。 大气感热输送 总能量净输送 海洋感热输送 潜热输送 3.6 辐射加热率和辐射冷却率 指某一高度大气太阳辐射加热率和长波辐射冷却率的代数和。 长波辐射 对流层的冷却主要是水汽的作用冷却率可达2 ℃ d-1； 在18-27km 之间由于臭氧的作用大气略有增温。在30℃以上，由于CO2的放射作用，冷却率随高度急剧增大，朝向宇宙空间的冷却也变得有效。 强，在冬半年的高纬地区上空，CO2的冷却作用明显。在2-6高度处，由于水汽对太阳那个辐射的强烈吸收作用，存在一个冷却率很小甚至接近于0的间隔层。 3.7 温室效应 大气吸收地面向上的长波辐射的主要气体是水汽和CO2等，它们既是吸收体，又是辐射体； 水汽的吸收带较宽， 但大气中水汽含量的增加并不能明显的