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气象学与气候学作业题答案
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第一次作业
家庭作业一
1、大气组成
主要成分 氮气〔N2〕 氧气〔O2) 氩气〔Ar〕 体积百分比 % % 101＝-79℃ 答：该地对流层顶温度是-79℃
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其次次作业
家庭作业一
一、 设到达大气顶界的太阳辐射为101个单位，依据下列图，描述地-气系统辐射平衡过
程。
答：设到达大气顶界的太阳辐射为101%。
① 未到达地面局部：被大气和云滴汲取20%〔其中18%被大气汲取〔主要被水汽、臭氧、
微尘、二氧化碳等选择汲取〕，2%被云滴汲取〕，被云反射回宇宙空间20%，被大气散射回宇宙空间6%。共计46%。
② 到达地面局部：被地面汲取50%〔其中地面汲取干脆辐射22%，散射辐射28%〕，被地面
反射回宇宙空间4%。共计54%。
在此过程中，地-气系统共反射回宇宙空间20%+6%+4%=30%，这局部为地球反射率。 地面汲取辐射而增温，向外放出长波辐射，其能量为115%，其中109%被大气汲取，6%透过大气窗逸入宇宙空间。
大气汲取辐射后，依据其温度进展长波辐射，95%为射向地面的逆辐射，64%射向宇宙空间。在辐射过程中，大气共汲取20%+109%=129%，大气长波辐射支出95%+64%=159%。全球大气的年平均辐射差额为-30%，这局部亏损的能量，由地面对大气输入的潜热24%和湍流显热6%来补充，以维持大气能平衡。
地面长波辐射到宇宙空间6%和大气长波辐射到宇宙空间64%共计70%。
从宇宙空间射入的太阳辐射101%，地球反射30%，长波辐射射出70%。大气长波辐射指出159%，汲取=20%+109%+30%=159%。地面汲取=50%+95%=145%，地面放出=30%+115%=145%，各局部的能量收支都是平衡的。
-2
二、假设地球无大气，到达地表的太阳辐射通量密度Fs为1368W · m，入射的太阳辐射有30%被反射〔反射率A=〕，其余均为地球汲取。计算该状况下地球的等效黑体温度。 提示：
〔1〕等效黑体温度，是指相当于黑体的辐射温度。
-8-2-4
〔2〕斯蒂芬-波尔兹曼常数?= ×10W · m · K
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〔3〕去除反射局部外，地球以πR面积汲取的太阳辐射，然后以4πR面积放射长波辐射，二者到达平衡。
解：依据确定，地球汲取的太阳辐射与放射的长波辐射平衡的关系，有
22
FS*S1*(1-A)=ETb*S2
S1=πR
2
，S2=4πR，得到
-2.
2
ETb
4
，带入求得
ETb=1368*= W · m
依据斯蒂芬-玻耳兹曼定律，ETb =?*T，其中?= ×10
-8
W · m · K
-2-4
有，T=，带入解得，T=
答：。
家庭作业二
1. 为什么说大气的干脆热源是地面辐射，而非太阳辐射？
答：因为大气本身对太阳短波辐射干脆汲取得很少，几乎是透亮的，而地球外表却能大量汲取太阳辐射，并经转化供应大气，大气对地面的长波辐射汲取剧烈，从这个意义来说，地面辐射是大气的干脆热源。
2. 无大气包围的地球温度为255K，有大气包围时的温度为288K，出现该差异的缘由是什么，求288K时的等效黑体地球辐射通量密度及其最大辐射的波长？
答：无大气包围时的地球温度比有大气包围时的温度低，是因为：大气逆辐射使地面因放射