大气物理学：第四章 地面和大气中的辐射过程 (2).ppt

4、辐射能在介质中的传输 （1）比尔定律 （2）辐射传输的有关物理量 a、光学厚度：沿辐射传输路径，单位截面积上所有吸收物质和散射物质产生的总削弱，它为无量纲量。 * b、光学质量：沿辐射传输路径单位截面积气柱内吸收或散射气体的质量。 c、单色透过率 * 5、太阳常数 大气上界在日地平均距离d0时，与日光垂直平面上的太阳的积分辐照度。 太阳高度角、天顶角。 * * * 6、由于地球是球形，日光并不总是垂直入射，因此投射到局地水平面上的辐射多少因入射角不同会有所差异，于是引出—大气上界水平面上的太阳直接辐射与其日总量Qd，是由太阳常数、日地距离、及太阳高度角决定的，随地理纬度与时间而变化。 * 7、长波辐射：地面净辐射\净短波辐射\净长波辐射\大气逆辐射\地面长波辐射\地面有效辐射 * 8、作为地气系统整体而言，大致是处于辐射平衡的，利用辐射平衡条件，可以计算地面有效温度。由于大气对短波较透明，对长波吸收率大，因而使地面平衡温度升高，这种作用一般称为“温室效应”或“大气保温效应”。  * * 习题 * 习题 * 习题 * 习题 * 习题 本章需掌握内容为以上所涉及相关概念、公式定律及相关计算，注意与实际应用相结合。 * 谢谢 * * Johann Heinrich Lambert (1728-1777) Swiss-German mathematician, astronomer, physicist and philosopher. Son of a tailor, Lambert was largely self-educated. Proved that π is an irrational number (1728). Made the first systematic investigation of hyperbolic functions. Carried out many investigations of heat and light. * * 我国杰出的物理学家，他在压电晶体学、光谱学、地球物理学等方面都做出了卓越的成就，是中国现代物理学研究工作的创始人这一，也是我国光学研究和光学仪器研制工作的奠基人之一。 * * * 反照率估算 由于日出、日落前后计算的反照率误差较大，这对计算平均反照率带来不便，所以我们选取计算辐射积分值的办法求出平均反照率，分别计算向下、向上短波辐射积分值，求其比值即为平均反照率，其值为0.257。 应用：植被指数（NDVI） 在NOAA气象卫星上利用二个通道，分别测量可见光通道（例如0.58~0.68μm）和近红外通道（例如0.7~1.1μm）波段的地面反照率 NDVI = (Ch2?Ch1) / (Ch2+Ch1) 当植被生长茂盛，植被指数值就较大 地面对太阳辐射的反射和吸收 * 2 云的反照率 云的反照率既依赖于云的厚度、相态和含水量等云的宏微观特性，而且和太阳高度角和下垫面反照率有关 地面对太阳辐射的反射和吸收 * 3、行星反照率 地球-大气系统的反照率称为行星反照率，它表示射入地球的太阳辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百分数。 地区行星反照率 全球行星反照率 目前认为全球的行星反照率数值可取0.30。是地球表面的反照率、 云反照率、大气的后向散射作用的综合结果。 地面对太阳辐射的反射和吸收 * 第四章 地面和大气中的辐射过程 §1 辐射的基本概念 §2 辐射的物理规律 §3 大气对辐射的吸收和散射 §4 太阳辐射在地球大气中的传输 §5 地球—大气系统的长波辐射 §6 地面、大气及地气系统的辐射平衡 * 长波辐射的特点 （1）地面对于长波辐射的吸收率近于常数，可视地面为灰体。P102，表5.12（纯水，雪的吸收率近似为1？） （2）地面持续不断的向外释放能量。P102，表5.13. * 长波辐射的特点 地表和大气的长波辐射是具有各个方向的漫射辐射。而太阳的短波辐射具有方向性。在红外波段，到达地面的太阳直接辐射远小于地气的红外辐射。 散射对长波辐射削弱极小。 地表和大气是长波辐射的源头，也是汇。 * （1）太阳辐射中的直接辐射是作为定向的平行辐射进入大气的，而地面和大气辐射是漫射辐射。 （2）长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用。 （3）太阳辐射在大气中传播时，仅考虑大气对太阳辐射的削弱作用，而未考虑大气本身辐射的影响。但考虑长波辐射在大气中的传播时，不仅要考虑大气对长波辐射的吸收，而且还要考虑大气本身放射的长波辐射。大气本身放射的辐射一部分向上进入太空，一部分向下到达地面，我们把向下到达地面的那部分大气辐射称为大气逆辐射