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太阳辐射与热量平衡

;2.1辐射（radiation）

2.1.1短波辐射

2.1.2长波辐射;各种辐射的波长范围;日照计;2.1辐射（radiation）

概念——自然界中的一切物体以电磁波形式向四周传递的能量。

·辐射传播的能量称为辐射能，简称为辐射。

·在单位时间内，通过垂直于选定方向上的

单位面积上获得的辐射能称为辐射强度。

单位：焦耳（J）/cm2·min

千焦耳（KJ）/cm2·a

·电磁波具有一定波长。单位微米（?m）;太阳、地面和大气间物质能量交换的波长范围0.15－120?m。

其中：太阳辐射波长0.15－4?m，习惯称短波辐射，地面、大气间（简称地－气系统）物质（辐射）能量交换波长3－120?m，习惯称长波辐射。

太阳是地－气系统主要的能量来源。;有关辐射的定律;2.1.1短波辐射

（1）大气上界太阳短波辐射

——太阳常数

（2）到达地表的太阳短波辐射;（1）大气上界太阳短波辐射－太阳常数

据科学工作者测算：在日地平均距离（1.5亿km）处、大气上界、垂直于太阳光线的平面、每分钟每平方厘米面积上得到的太阳辐射能量值，平均为8.16J/cm2·min。该数值称为太阳常数，用S。表示（即S。＝8.16J/cm2·min）。

实际上太阳向地表传递太阳辐射能量穿透大气层时，大气圈中的各种气体物质（O2O3、CO2…）和水汽、固体等物质均会不同程度的吸收和散射一部分太阳辐射能量，因此真正到达地表的太阳辐射量远小于太阳常数值。;大气对太阳

辐射的过滤;太阳辐射在大气中减弱;（2）到达地表的太阳短波辐射

经大气削减后到达地表的太阳短波辐射由直接辐射和散射辐射二部分组成。二者之和为到达地表的太阳辐射总量，常称为太阳辐射总量。;直接辐射（S）

概念——由平行光形式直接投射到地面上的太阳辐射。

影响直接辐射值大小、强弱的二个最主要因素为太阳高度角（h⊙）和大气透明度。

·大气透明度

概念——大气允许电磁波通过的百分率。也指大气透明的程度。

大气透明度好，??达地表的直接辐射量多，反之则少。;·太阳高度角（h⊙）

概念——太阳光线与地平面之间的夹角。用h⊙表示，见图（1）。

;·图（1）一天中，中午太阳光线最强，早

晚太阳光线较柔和。人们常用“骄

阳似火”形容夏季中午的太阳。

·图（2）太阳高度角（h⊙）愈小，太阳辐

射强度愈弱，单位时间、单位面

积地表上获得太阳辐射热能（直

接辐射）愈少；相反愈多。

·全球赤道地区地表获辐射热能最多，极地

最少，其它纬度介于两者之间。

·全年夏季太阳光最强，冬季最少。;散射辐射（D）

概念——经大气散射后从天空投射到地表的太阳辐射。

影响散射辐射值大小、强弱的二个主要因素仍为太阳高度角和大气透明度。I/I0=p

·大气透明度不好时，参与散射作用的水汽、尘埃、水汽凝结物质多，散射作用强，反之则弱。据观测：2－3km高度，散射辐射量仅为海平面1／5。为什么？

·太阳高度角愈大，散射辐射值愈大，相反愈小。

·一天内，中午前后散射辐射最强；一年内，夏季最强。

·实际大气一般以直接辐射为主，散射为辅。

例：我国西部某些季节会出现相反现象。;总辐射（Q0）

概念——直接辐射与散射辐射之和。

表达式：Q0＝S+D

单位：千焦耳（KJ）/cm2·a

·全年冬季最小，夏季最大。

·最大值在20oN－20oS赤道带附近。气候上称该纬度为热赤道。;我国总辐射值大小，受地形、天气气候不同影

响，呈非规律分布。

?西藏（藏北高原、柴达木等地）最高

669－794KJ/cm2·a

?青海、新疆、内蒙、黄河流域（西北、华北）

次之501－669KJ/cm2·a

?长江流域和大部分华南地区376－501KJ/cm2·a

?四川盆地最少376KJ/cm2·a

高原与平原比较——

原因：高原—海拔高、