气象与气候学-第二章-大气热能

1/23佳木斯大学黄秀英思考1、表示湿度的方法有哪些？2、什么是标准大气压，气压有哪些单位3、干空气的状态方程是什么，各字母代表什么含义？4、如何表示东北风七级？佳木斯大学黄秀英§2-1太阳辐射一、辐射的基本知识二、太阳辐射光谱三、太阳辐射在大气中的削弱四、到达地面的太阳辐射五、地面对太阳辐射的反射3/23佳木斯大学黄秀英为什么在本章第一节讲太阳辐射呢?一、辐射的基本知识（一）辐射定义：自然界中的一切物体，只要其温度在-273℃以上，都在不停地以电磁波的方式向外放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。例:太阳不停地以辐射的方式向外放出辐射（方式或能量）4/23佳木斯大学黄秀英（二）波长范围：

10-14m——几km（1m=10-14cm）可见光:0.4——0.76m(七色光)

太阳光:0.15——4.0m(短波辐射)(能量最强的波段:λ=0.475m)

地面(大气)：3——120m（长波辐射）（能量最强的波段：λ=10m)5/23佳木斯大学黄秀英(三)物体的吸收率、反射率、透射率

Q

+Qr

+Qd=Q0

入射Q0吸收Q

反射Qr透射Qd

6/23

+r+d=1其中:d=0r+=1

=1黑体（理想吸收体)

<1灰体(与入射波长无关)7/23二、太阳辐射光谱

太阳辐射能量随波长的分布情况太阳辐射：0.15-4.0m

紫外：0.15-0.4m占7%

可见光：0.4-0.76m占50%

红外：0.76-4.0m占43%8/23佳木斯大学黄秀英三、太阳辐射在大气中的削弱分子散射臭氧粗粒子散射水汽吸收臭氧（一）吸收（24%)------有选择地吸收主要吸收体:

氧气、水、臭氧、二氧化碳、固体杂质共占太阳能的24%9/23佳木斯大学黄秀英结论：

①大气吸收太阳能具有选择性，且位于太阳光谱能量较小的区域内②大气对太阳辐射吸收弱，不是直接加热低层大气的直接热源。10/23佳木斯大学黄秀英（二）散射

大气中的散射体：空气分子、尘粒、云滴，但它们只改变运动方向，不改变辐射能量的大小。11/23佳木斯大学黄秀英1、分子散射:思考：为什么雨后天晴,天空呈青兰色?

粒子直径小于入射光的波长（D<λ)波长愈小,散射愈强.2、粗粒散射:思考：为什么阴天有雾天，天空是灰色的？粒子直径大于入射光的波长（D>λ)特点：散射无选择性,各种波长同样散射。12/23佳木斯大学黄秀英结论：

①散射后，到达地面的太阳辐射能量减小了②散射后，辐射中的青兰色光减小，相应红橙色光比例增大。13/23（三）反射思考：为什么阴天感觉气温较低？特点：没有选择性，呈白色。反射物：1、云：最强，平均50-55%

2、尘埃

反射与散射之和为31%，这样到达地面的太阳辐射仅有45%云高云中云高云厚云反射率25%50%65%90%14/23佳木斯大学黄秀英ABChS′S太阳光四、到达地面的太阳辐射（一）直接辐射：D15/23佳木斯大学黄秀英当h=90º时直射面上接受到的太阳辐射是：

IS(I·AD·AC)当90°>h>0°时斜射面上的太阳辐射能是：

I′S′(I′·AB·AD)

则:I′S´=IS→I′=IsinhD讨论：任意面上所受到的太阳辐射能16/23佳木斯大学黄秀英影响直接辐射的因素有:1、太阳高度角：①太阳高度角越大，等量的太阳辐射散布的面积就愈小，地表单位面积上所获得的太阳辐射能就会愈大。17/23佳木斯大学黄秀英②太阳高度角愈小,太阳光透过的大气层愈厚,

削弱就越强,到达地面的太阳辐射就愈小。当h=90º,太阳光在大气中的射程为AO

当0<h<90º时,太阳光在大气中的射程为OC18/23佳木斯大学黄秀英2、大气透明度：大气对太阳辐射的透射程度

主要影响因素有：水汽、凝结物、杂质太阳光在大气中走过的射程长短，越多越远大气透明度就越小。P=I´/I019/23佳木斯大学黄秀英(二)散射辐射

大气粒子对太阳辐射的散射,一部分从天空到达地面的辐射。影响因素有：

1、太阳高度角：

2、大气透明度：

3、云量：思考：阴天哪种辐射量大？地面太阳光散射辐射20/23佳木斯大学黄秀英（三）总辐射：直接辐射与散射辐射之和。

1、影响因素：太阳高度角、大气透明度、云量等

2、特点：随纬度而减小，最大20ºN21/23我国：最大总辐射：西藏(？)次之：青海、新疆、黄河流域（？）最小：长江流域、华南地区（？）22/23五、地面对太阳辐射的反射：地面反射率地面反射率地面反射率砂土粘土浅色土深色土29-352022-3210-15黑钙土(干)黑钙土(湿)耕地绿草1481426干草地小麦地新雪陈雪2910-2584-9546-60地表反射的多少决定于地表性质和地表状态

不同性质地面的反射率(%)23/23复