文档介绍：大气科学概论
大气科学概论
王伟
第二章大气的热能和温度
太阳辐射
地面和大气的辐射
大气的增温和冷却
大气温度随时间的变化
大气温度的空间分布
太阳辐射
一、辐射的基本知识
二、太阳辐射
地面和大气的辐射
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
二、地面及地气系统辐射差额
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
下垫面----大气的直接热源
太阳辐射虽然是地球上的主要能源,大气吸收太阳直接辐射很少,下垫面(水、陆、植被等地球表面)却能大量吸收太阳辐射,并供给大气。
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。
大气对太阳短波辐射吸收很少,但对地面的长波辐射却能强烈吸收。
通过长波辐射,地-气之间,以及大气中气-气之间,相互交换热量,并也将热量向宇宙空间散发。
(一)地面和大气辐射的表示
地面和大气都按其本身的温度向外放出辐射能。由于它们不是绝对黑体,运用斯蒂芬-波耳兹曼定律,可写成如下形式
Eg=δσT4 (地面的辐射能力),δ地面相对辐射率
Ea=δ′σT4  (大气的辐射能力),δ′大气相对辐射率
如地面温度为15℃,以δ=,则可算得
同样,当地面温度为15℃,根据维恩定律可算得
即该温度下地面最强的辐射能位于波长10μm 左右的光谱范围内。
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
一、地面、大气的辐射和地面有效辐射
(二)地面和大气长波辐射的特点
大气中对长波辐射的吸收起重要作用的成分有水汽、液态水、二氧化碳和臭氧等。它们对长波辐射的吸收同样具有选择性。
地面长波辐射在8-12μm范围中放射能力较强,而水不吸收,臭氧吸收窄,因此此波段全部透过大气层,在高空看地面在此波段开了一个“天窗”,因此此波段称为“大气窗”。
大气窗存在的意义:
此波段是地面辐射强区,约占20%,可利用红外辐射观测此波段的辐射强弱,推断地表温度的变化。
透明度最大
大气窗口
地面放射的14μm以上的远红外辐射,几乎能全部吸收,故此带可以看成近于黑体