气象学试题合集

其次章 辐射一、名词解释题： 1.辐射：物体以放射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。夹角。是打算地面太阳辐射通量密度的重要因素。在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。夹0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－9090°。可照时间：从日出到日落之间的时间。光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照耀的时间之和。太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太1367瓦/2。大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。光合有效辐射：绿色植物进展光合作用时，能被叶绿素吸取并参与光化学反响的太阳辐射光谱成分。大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。12.13.地面辐射差额：某时段内，地面吸取的总辐射与放出的有效辐射之差。二、填空题： 1.常用的辐射通量密度的单位是(1)。不透亮物体的吸取率与反射率之和为(2)。对任何波长的辐射，吸取率都是1的物体称为(3)。当确定温度上升一倍时，确定黑体的总辐射力量将增大(4)倍。假设把太阳和地面都视为黑体，太阳外表确定温度为6000K，地面温度为300K，则太阳外表的辐射通量密度是地外表的(5)倍。确定黑体温度上升一倍时，其辐射力量最大值所对应的波长就变为原来的(6)。太阳赤纬在春秋分时为(7)，冬至时为(8)。8时的时角为(9)15时的时角为(10)。武汉(30°N)(11)，(12)和(13)。冬半年，在北半球随纬度的上升，正午的太阳高度角(14)。湖北省在立夏日太阳升起的方位是(15)。在六月份，北京的可照时间比武汉的(16)。10°时，北半球纬度高于(17)的北极地区就消灭极昼。由冬至到夏至，北半球可照时间渐渐(18)。光照时间延长，短日照植物的发育速度就会(19)。在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离(20)。随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比(21)。地面温度越高，地面对外辐射的能量越(22)。地面有效辐射随空气湿度的增大而(23)，随地面与空气温度之差的增大而(24)，(25)。地面吸取的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为(26)。答案：(1瓦米2；(2)1；(3)确定黑体；(4)15；(5)160000；(6)二分之一；(7)0°；(8)－23°27”；(9)－60°；(10)45°；(11)83°27”；(12)36°33”；(13)60°；(14)减小；(15)东偏北；(16)长；(17)80°；(18)(19)(20)短；(21)(22)(23)(24)(25)(26)地面辐射差额。三、选择题： (说明：在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。)短日照植物南种北引，生育期将 。延长； B.缩短；C.不变； D.可能延长也可能缩短。晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光 较多的结果。吸取；B.散射；C.反射；D.透射。对光合作用有效的辐射包含在 中。红外线； B.紫外线；C.可见光； D.长波辐射。在大气中放射辐射力量最强的物质是 。氧； B.臭氧；C.氮； D.水汽、水滴和二氧化碳。当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将 。加快；B.减慢；C.不变；D.取决于气温。答案：1.A；2.B；3.C；4.D；5.A。四、推断题：对确定黑体，当温度上升时，辐射力量最大值所对应的波长将向长波方向移动。在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。时角表示太阳的方位,太阳在正西方时,时角为90°。北半球某一纬度消灭极昼时，南半球同样的纬度上必定消灭极夜。白天气温上升主要是由于空气吸取太阳辐射的原因。光合有效辐射只是生理辐射的一局部。太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。地面辐射和大气辐射均为长波辐射。对太阳辐射吸取得很少的气体，对地面辐射也必定很少吸取。北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。答案：1.错；2.对；3.错；4.对；5.错；6.对；7.错；8.对；9.错；10.错。五、计算题任意时刻太阳高度角的计算依据公式Sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcosω大致分三步进展：计算时角ω，以正午时为0°，上午为负，下午为正，每小时15°；如以“度“为单位，其计算式是ω＝(t－12)×15°其中t为以小时为单位的时间；如以“弧度“为单位，则ω＝(t－12)×2π/24建议计算时以角度为单位。sinh值(所需的δ3中查到，考试时一般作为条件给出)。求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。例：计算武汉(30°N)10时的太阳高度角。10时：ω＝(t－12)×15°＝(10－12)×15°＝－30°冬至日：δ=－23°27”武汉纬度：φ=30°∴sinh=sin30°sin(－23°27”)＋cos30°cos(－23°27”)cos(－30°)=0.48908h=29°17”正午太阳高度角的计算依据公式： h=90°－φ＋δ进展计算；特别应留意当计算结果h>90°时，应取补角(即用180°－h作为太阳高度角)。也可依据 h=90°－|φ－δ|进展计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。还应留意对南半球任何地区，φ应取负值；在北半球为冬半年(秋分至春分)时，δ也取负值。例计算当太阳直射20°S时(约11月25日)在40°S的正午太阳高度角。解：φ=－40°(在南半球) δ=－20°∴h=90°－(－40°)+(－20°)=110°计算结果大于90°，故取补角，太阳高度角为：h=180°－110°=70°也可用上述后一公式直接得h=90°－|φ－δ|=90°－|－40°－(－20°)|=70°计算可照时间大致分三步：依据公式：cosω0=－tgφtgδ计算cosω0的值。计算反余弦函数值ω0，得日出时角为－ω0，日落时角为+ω02ω0/15°(其中ω0必需以角度为单位)。1125日武汉的可照时间。3可查得δ=－20°，武汉纬度φ=30°cosω0=－tgφtgδ=－tg30°tg(－20°)=0.210138ω0=77.87°即：日出时角为－77.87°(649分)，77.87°(1711分)。∴可照时间=2ω0/15°=2×77.87°/15°=10.38小时计算水平面上的太阳直接辐射通量密度依据公式：Rsb=Rsc×a×m×sinh大致分三步进展计算：(1)计算太阳高度角的正弦sinh(1，2两局部)。(2)计算大气质量数，一般用公式m=1/sinh(3)计算Rsb例1(取φ=40°N)冬至日上午10时水平面上的太阳直接辐射通量密度(设Rsc=1367瓦/米-2，a=0.8)。解：φ=40°,δ=－23°27”(冬至日)，ω=－30°sinh=sin40°sin(－23°27”)+cos40°cos(－23°27”)cos(－30°)=0.352825m=1/sinh=1/0.352825=2.8343∴Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×0.82.8343×0.352825=256.25(瓦/2)2计算武汉(φ30°N)在夏至日正午时的太阳直接辐射通量密度(a=0.8)。解：φ=30°，δ=23°27”，正午太阳高度角为h=90°－φ－δ=90°－30°－23°27”=83°27”m=1/sinh=1.00657Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×0.8×1.00657×sin83°27”=1084.87(瓦/米-2)31842°处地面上正午时的直接辐射通量密度(0.71367瓦?米-2)。解：φ=42°δ=－18°a=0.7正午时：h=90°－φ+δ=90°－42°－18°=30°m=1/sinh=1/sin30°=2Rsb=Rsc×a×m×sinh=1367×(0.7)×2sin30°=334.9(瓦/2)计算坡面的太阳直接辐射通量密度坡面上的直接辐射通量密度计算式为：Rsb坡=Rsc×a×m×sinα其中α为太阳光线与坡面的夹角。Rsb坡的计算步骤与上述水平面上Rsb2步(计算m)α。例1计算武汉(φ为30°N)冬至日坡度为20°的南坡和北坡在正午时的太阳直接辐射通量密度(设透亮系数a=0.8)。解：φ=30°，δ=－23°27”，正午太阳高度角为：h=90°－|φ－δ|=90°－|30°－(－23°27”)|=36°33”，m=1/sinh=1/sin36°33”=1.6792(留意：此处计算m时不能用α代替h)。对于南坡，正午时α=h+坡度=36°33”+20°=56°33”Rsb南坡=Rsc×a×msinα=1367×0.8×1.6792×sin56°33”=784.14(瓦/2)对于北坡，正午时α=h－坡度=36°33”－20°=16°33”(假设北坡坡度大于h时则无直射光，即Rsb=0)Rsb北坡=Rsc×amsinα=1367×0.8×1.6792×sin16°33”=267.71(瓦/2)由此题可知冬季南坡暖而北坡冷的一个重要缘由在于Rsb南坡和Rsb北坡的差异。246.5°N的某地欲盖一朝南的玻璃温室，为了减小反射损失，要使冬至日正午时太上的直接辐射通量密度为多少(1367瓦/20.8)？解：φ=46.5°，δ=－23.5°，a=0.8(1)h=90°－φ+δ=90°－46.5°－23.5°=20°m=1/sinh=1/sin20°=2.923804玻璃面与地平面的夹角β=90°－h=90°－20°=70°(2)玻璃面上的直接辐射通量密度为Rsb坡=Rsc×amsinα=1367×(0.8)2.923804×sin90°=711.9(瓦/2)336.530°，试求冬至日正午时水平地面上及南北坡面上的太阳直接辐射通量密度(0.81367瓦/2)。解：φ=36.5°，δ=－23.5°，a=0.8，坡面坡度β=30°h=90°－φ+δ=90°－36.5°+(－23.5°)=30°m=1/sinh=1/sin30°=2水平地面上直接辐射能量密度Rsb=Rsc×amsinh=1367×(0.8)2×sin30°=437.4(瓦?米-2)南坡：Rsb南坡=Rsc×amsinα=Rsc×amsin(h+β)=1367×(0.8)2×sin60°=757.7(瓦/米-2)北坡：Rsb北坡=Rsc×amsinα=Rsc×amsin(h－β)=Rsc×amsin0°=0坡，则无太阳直接辐射。所以南坡为温和的阳坡，北坡为阴冷的阴坡。六、问答题：1.太阳辐射与地面辐射的异同是什么？答：二者都是以电磁波方式放射能量；二者波长不同，太阳辐射能量主要在0.15~4微米，包括紫外线、可见光和红外线，能量最大的波长为0.48微米。地面辐射能量主要在3~80微米，为红外线，能量最大的波长在10微米四周。二者温度不同，太阳外表温度为地面的20204倍。试述正午太北半球阳高度角随纬度和季节的变化规律。答：由正午太阳高度角计算公式h=90°－｜φ－δ｜可知在太阳直射点处正午时h最大，90°；越远离直射点，正午h越小。因此正午太阳高度角的变化规律为：随纬度的变化：在太阳直射点以北的地区(φ>δ)，随着纬度φ的增大，正午h渐渐减小；在直射点以南的地区，随φ的增大，正午h渐渐增大。随季节(δ)的变化：对任何肯定的纬度，随太阳直射点的接近，正午h渐渐增大；随直射点的远离，正午h渐渐减小。例如北回归线以北的地区，从冬至到夏至，正午h渐渐增大；从夏至到冬至，正午h渐渐减小。在｜φ－δ｜>90°的地区(极圈内)，为极夜区，全天太阳在地平线以下。可照时间长短随纬度和季节是如何变化的？答：随纬度的变化：在北半球为夏半年时，全球随纬度φ值的增大(在南半球由南极向赤道φ增大)，可照时间延长；在北半球为冬半年时,全球随纬度φ值的增大可照时间缩短。随季节(δ)的变化：春秋分日，全球昼夜平分；北半球随δ增大(冬至到夏至)，可照时间渐渐延长；随δ减小(夏至到冬至)，可照时间渐渐缩短；南半球与此相反。在北半球为夏半年(δ>0)时，北极圈内纬度为(90°-δ〕以北的地区消灭极昼，南极圈内同样纬度以南的地区消灭极夜；在北半球冬半年(δ<0)时，北极圈90°+δ以北的地区消灭极夜，南极圈内同样纬度以南消灭极昼。光照时间长短对不同纬度之间植物的引种有什么影响？答：光照长短对植物的发育，特别是对开花有显著的影响。有些植物要求经过一段较短的短的黑夜才能开花结果，称长日照植物。前者发育速度随生育期内光照时间的延长而减慢，后者则相反。对植物的主要生育期(夏半年)来说，随纬度上升光照时间延长，因而短日照植物南种北引，由于光照时间延长，发育速度将减慢，生育期延长；北种南引，发育速度因光照时间缩短而加快，生育期将缩短。长日照植物的状况与此相反。而另一方面，对一般作物来说，温度上升都会使发育速度加快，温度降低使发育速度减慢。因此，对长日照植物来说，南种北引，光照时间延长将使发育速度加快，温度降低又使发育和温度的转变