第二章地面和大气辐射

第二节地面和大气辐射太阳辐射是地球上的主要能源，不是大气的直接热源下垫面是大气的直接热源，原因：大气本身对太阳辐射直接吸收很少，而水、陆、植被等地球表面(又称下垫面)却能大量吸收太阳辐射，并经转化供给大气因此，在研究大气热状况时，必须了解地面和大气之间交换热量的方式及地—气系统的辐射差额。

一、地球辐射1、地面辐射2、大气辐射3、大气逆辐射和地面有效辐射1、地面辐射Lo

（long-waveradiation-up)定义：地球表面按其本身温度不断向外发射长波辐射称地面辐射,属长波辐射。波长：3-80μm,最大辐射能所对应的波长为10μm影响地面辐射能力的因子若将地面看作黑体时，则可根据斯蒂芬—波尔兹曼定律求出地面放出的辐射能。

Lo=σTg4=5.67*10-8*(300)4398W/m-2因地球并非黑体，所以Lo=εσTg4ε：地面发射率，随下垫面性质发生变化，如表：下垫面性质黄土沙石灰石黑土浅草麦地果园森林新雪发射率

0.980.910.900.900.900.930.960.980.992、大气辐射（1）.大气辐射Li(long-waveradiation-down)定义：大气按其本身的温度向外发射长波辐射方向：四面八方大气温度：平均温度250K波长：3-120μm,最大辐射能所对应的波长为15μm（2）.大气对地面长波辐射的强烈吸收吸收物质：大其中的水气、液态水、CO2、O3大气对地面长波辐射的选择性，如图：大气窗：8-12μm，20%的能量头过大气窗（3）.影响大气辐射强弱的因子大气温度大气中的成分

Li=εσTa43、大气逆辐射和地面有效辐射(Ln)

影响因子

地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。大气逆辐射大气辐射指向地面的部分大气的保温效应：定义：把大气易让太阳短波辐射进入地面，而不易让地面长波辐射逸出大气，并且又以大气逆辐射的方式返还给地面一部分辐射能，从而使地面温度有所升高的效应。意义：使地面平均温度提高了38度，若无大气，地面平均温度为零下23度地面有效辐射地面发射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差,表示地面的长波辐射支出量二、辐射平衡地面辐射能的总收入地面辐射能的总支出太阳直接辐射Sb散射辐射Sd大气逆辐射La地面辐射Lo地面反射辐射(Sb+Sd)α1、地面辐射平衡地面净辐射(B)：地面辐射能的总收入与总支出的差值。影响地面净辐射大小的因子太阳高度日长下垫面的性质影响地面反射率大气成分及云况影响大气逆辐射影响太阳辐射的大小次要因子主要因子地面净辐射（B）的变化规律日变化白天B>0，夜晚B<0。日出后1小时，B由负值正值日落前1小时，B由正值负值云的影响白天：B阴<B晴？夜晚：B阴B晴？年变化夏季B>0，冬季B<0随纬度的变化北半球B>038oN以南B<038oN以北B=038oN三、辐射与农业太阳辐射对植物的作用：●光合效应（0.38~0.71um，光合有效辐射）●热效应（0.38~0.71um，0.71~4.0um）●光的形态效应(0.38~0.71um,0.29~0.38um)光还在相当程度上影响植物的地理分布。光对植物影响的主要方式光主要从三个方面对植物产生影响：●光长，即光照时间的长短。●光强，即光照的强弱。●光质，即光谱组成的不同。第一节和第二节复习题1、概念：辐射、吸收率、反射率、透射率、辐射通量、辐射通量密度、光照度、天文辐射、太阳常数、太阳高度角、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、地面辐射差额（地面净辐射）2、气象学所研究的电磁波谱的范围是多少？3、太阳辐射的光谱范围及可见光的光谱范围？太阳辐射的光谱成份包括哪些及其能量分布特点？4、详细说明为什么太阳辐射穿过大气层时会受到削弱？5、到达地面的太阳总辐射的强弱受哪些因子的影响？如何影响的？太阳总辐射随纬度、海拔高