《大气辐射学》教学大纲

1、大气辐射学Atmospheric Radiation一、课程基本情况课程类别：专业主干课课程学分： 2学分课程总学时： 32学时，其中讲课：32学时课程性质：必修开课学期：第5学期先修课程：大学物理，大气物理学，电磁场理论适用专业：大气科学（大气探测方向）教材：Jim Coakley、Ping Yang著，刘超、银燕译，大气辐射，高等教育出版社（2016年出版）开课单位：大气物理学院大气探测系二、课程性质、教学目标和任务大气辐射是大气物理和大气探测本科专业主干课之一，是深入学习大气遥感和从事雷达、卫星气象科学研究的基础。本课程主要包括：大气辐射基础和辐射传输方程、气体吸收和粒子散射、辐射传输方

2、程的近似求解方法以及辐射对气候的影响。本课程的学习重点是掌握大气辐射的基本概念和基本原理，并了解几种经典的辐射传输方程近似算法，辐射传输方程和粒子散射是本课程的难点所在。通过本课程的教学，使学生基本掌握大气辐射的基本概念和原理，以及其在大气遥感、天气和气候研究中的应用。三、教学内容和要求第1章绪论（1学时数）（1）了解大气辐射的重要性（0.5学时数，教材第1章）；（2）理解大气辐射的基本概念（0.5学时数，教材第1章）。重点：大气辐射的基本物理量难点：辐射的概念第2章大气辐射基础（6学时数）（1）理解电磁场和电磁光谱的概念（1学时数，教材2.1节）；（2）理解最简单的地球辐射平衡模型和单层大气

3、模型（1学时数，教材1.4节）；（3）掌握表征辐射的物理量（1.5学时数，教材2.2节）；（4）掌握黑体辐射规律（2学时数，教材2.4节）；（5）掌握太阳辐射和地球辐射光谱（0.5学时数，教材2.5节）。重点：表征辐射的物理量及黑体辐射规律难点：简单地球辐射平衡模式第3章辐射传输方程（3学时数）（1）理解辐射传输方程的基本形式（1学时数，教材3.4节）；（2）掌握辐射传输方程不同形式的近似表达及物理意义（1学时数，教材3.5节）；（3）掌握比尔定律（1学时数，教材3.1节）。重点：辐射传输方程的基本形式难点：辐射传输方程不同形式近似表达及其物理意义第4章气体吸收（6学时数）（1）了解地球大气对

4、太阳辐射的吸收（0.5学时数，教材第6章）；（2）了解发射辐射的简单估算及温室效应（0.5学时数，教材第7章）；（3）理解气体吸收的主要原理（1学时数，教材5.2，5.3节）；（4）理解平均透过率及辐射传输中对气体吸收的近似处理（1.5学时数，教材5.6-5.12节）；（5）掌握主要吸收气体的主要吸收带（1学时数）；（6）掌握吸收线的展宽及其原理（1.5学时数，教材5.4，5.5节）。重点：气体吸收基本原理，难点：气体吸收的展宽及其原理第5章大气散射基础（4学时数）（1）了解洛伦兹-米散射算法（0.5学时数）；（2）了解非球形粒子散射算法（0.5学时数）；（3）理解散射的基本概念和基本散射物理

5、量（2学时数，教材3.1，3.2节）；（4）掌握瑞利散射（1学时数）。重点：气体吸收基本原理难点：气体吸收的展宽及其原理第6章太阳辐射传输及近似解（10学时数）（1）了解离散纵标法求解辐射传输方程（1学时数，教材4.15节）；（2）了解倍加-累加法（0.5学时数，教材4.16节）；（3）了解门特卡罗算法（0.5学时数，教材4.17节）；（4）了解利用爱丁顿近似考虑多层大气的思路（2学时数，教材4.9节）；（5）理解辐射传输方程的展开及近似（2学时数，教材4.7，4.8节）；（6）理解直接辐射和漫射辐射的分离（1学时数，教材4.12，4.13节）；（7）掌握爱丁顿近似和二流近似（2学时数，教材4

6、.8节）；（8）掌握单次散射近似算法（1学时数，教材4.6节）。重点：爱丁顿近似和二流近似难点：辐射传输方程的展开和近似第7章地球能量收支和气候变化（2学时数）（1）了解辐射加热的空间分布（0.5学时数，教材1.9节）；（2）了解辐射强迫（0.5学时数）；（3）理解全球辐射收支平衡（0.5学时数，教材1.3节）；（4）理解辐射和地球平均温度廓线（0.5学时数，教材1.8节）。重点：全球辐射收支平衡难点：辐射和地球平均温度廓线四、课程考核（1）作业等：作业：4-5次；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩、实验成绩、期中考试成绩和期末考试成绩等综合计算五、参考书目（1）Petty, G. W.，A first course in atmospheric radiation，Sundog Publishing，2006；（2）Bohren, C. F.和Clothiaux, E. E.,Fundamentals of atmospheric radiation: an introduction with 400 problemsWiley-VCH，200