农业气象学辐射

1、 第二章 辐射1 辐射的基本知识辐射的基本知识2 太阳辐射太阳辐射3 地面和大气辐射地面和大气辐射4 辐射与农业辐射与农业 目录目录1 辐射的基本知识辐射的基本知识l一、概念一、概念l辐射辐射（Radiation） ：l物体以电磁波或粒子的形式向外放射能量现象。物体以电磁波或粒子的形式向外放射能量现象。l辐射通量密度（辐照度或太阳辐射强度）辐射通量密度（辐照度或太阳辐射强度）(radiant flux density) (P38)l单位时间、单位面积上发射或吸收的辐射能量。单位时间、单位面积上发射或吸收的辐射能量。单位：单位：W/m（瓦（瓦/米米）二、基本定律二、基本定律l1、斯蒂芬、斯蒂芬波

2、尔兹曼定律波尔兹曼定律(Stefan-Boltzmann law) l黑体黑体 E= T4 ，其中，其中 是斯蒂芬是斯蒂芬-波尔兹曼常数波尔兹曼常数l灰体灰体lE= T4 ，其中，其中 是灰体常数，在是灰体常数，在0.800.99之间。之间。l两个公式都表明：两个公式都表明：物体温度越高，其辐射强度越强物体温度越高，其辐射强度越强。2、维恩位移定律（、维恩位移定律（Wiens displacement law） l黑体辐射光谱的极大值所对应的波长黑体辐射光谱的极大值所对应的波长maxmax与其与其绝对温度绝对温度T T成反比。成反比。lmax=C/T C为常数，为常数， C 2897。表明：表

3、明：物体温度越高，它所辐射的具有最大能量物体温度越高，它所辐射的具有最大能量的波长越短的波长越短。如通过最大辐射波长，可以推算出太阳的温度、炼钢炉如通过最大辐射波长，可以推算出太阳的温度、炼钢炉内的温度等。内的温度等。2 太阳辐射太阳辐射l一、太阳辐射在大气中的减弱一、太阳辐射在大气中的减弱l二、到达地面的太阳辐射二、到达地面的太阳辐射l三、地面对太阳辐射的反射三、地面对太阳辐射的反射二、太阳辐射在大气中的减弱二、太阳辐射在大气中的减弱l太阳辐射在大气层中太阳辐射在大气层中主要通过大气的主要通过大气的吸收、吸收、散射散射和和反射反射三种形式减弱。三种形式减弱。1、吸收作用、吸收作用l大气对太阳

4、辐射的吸收大气对太阳辐射的吸收具有较强的具有较强的选择性选择性，只，只吸收能量较小的吸收能量较小的紫外线、紫外线、红外线红外线，对可见光吸收，对可见光吸收很少。大约有很少。大约有14%的太的太阳辐射被大气吸收变为阳辐射被大气吸收变为热能。热能。l通过通过臭氧、氧气臭氧、氧气吸收紫吸收紫外线，外线，二氧化碳、水汽、二氧化碳、水汽、尘埃、云滴尘埃、云滴等吸收红外等吸收红外线。线。2、散射作用、散射作用l（1）分子散射分子散射l空气分子和直径空气分子和直径0.1 m的质点的散射作用叫的质点的散射作用叫分子散射。分子散射。 波长愈短的波长愈短的辐射，被散射辐射，被散射愈多愈多。 在可见光中，在可见光中

5、，蓝、紫光蓝、紫光的波的波长最短，故被长最短，故被散射的也最多，散射的也最多，红、橙光红、橙光被散被散射的较少。射的较少。（2）粗粒散射）粗粒散射l大气中水滴、大气中水滴、冰晶、尘埃、冰晶、尘埃、烟粒等质点的烟粒等质点的直径较大时，直径较大时，对所有的入射对所有的入射光都散射，光都散射，使使天空呈灰白色天空呈灰白色。3、反射作用、反射作用大气中云层和较大的尘埃，可将部分太阳光大气中云层和较大的尘埃，可将部分太阳光反射到宇宙空间。反射到宇宙空间。厚云层厚云层平均反射率为平均反射率为50%-55%。因反射作用使约。因反射作用使约25%太阳辐射返回空间。太阳辐射返回空间。大气逆辐射大气逆辐射l 大气

6、吸收地面长大气吸收地面长波辐射的同时，又波辐射的同时，又以辐射的方式向外以辐射的方式向外放射能量。大气这放射能量。大气这种向外放射能量的种向外放射能量的方式，称为大气辐方式，称为大气辐射射。 大气辐射中向下大气辐射中向下的那一部分，刚好的那一部分，刚好和地面辐射的方向和地面辐射的方向相反，相反，所以称为大所以称为大气逆辐射。（气逆辐射。（P51) 大气逆辐射能使地面获得一部分能量，大气逆辐射能使地面获得一部分能量，因此它对地面有保暖作用，叫因此它对地面有保暖作用，叫大气的保大气的保温效应温效应。秋阴不散霜飞晚，留得枯荷听雨声秋阴不散霜飞晚，留得枯荷听雨声l唐代诗人李商隐得诗说明在秋天得连续多云天气里，即“秋阴不散”，夜间云层愈厚大气逆辐射越强，因而地面损失得热量就能获得较多的补偿，所以夜间地面降温比晴天要慢的多，霜冻来的较晚。这就是秋季多云的夜晚不易形成霜冻的原因，故“秋阴不散霜飞秋阴不散霜飞晚晚”。同时阴云不散还会带来降水天气，所谓“留得留得枯荷听雨声枯荷听雨声”。 大气温室效应大气温室效应 大气阳伞效应大气阳伞效应“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利,对于每对于每一次这样的胜利一次这样的胜利,自然界都报复了我们。自然界都报复了我们。” 三、到达地面的太阳辐射三、到达地面的太阳辐射1、直接辐射、直接辐射