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气候学于气象学
第二章大气的热能和温度
1、太阳辐射：太阳向宇宙发射的电磁波和粒子流，其能量主要集中在短于 4μm 波长范围内
的辐射。
2、太阳常数：地球在日地平均距离处与太阳光垂直的大气上界单位面积上在单位时间内所
接收太阳辐射的所有波长总能量。
3、辐射：自然界一切物体都以电磁波形式向外传送能量，这种传送能量的方式称为辐
射。
4、辐射定律：
① 基尔荷夫定律 e
:KλT= λT
在一定波长、一定温度下，物体吸收率等于该物体同温度、同波长的放射率。
下标λ表示在一定温度下，不波长的 Kλ、eλ及 Iλ的数值不同。
② 斯蒂芬波耳兹曼定律： σ
- ETb= T
黑体总放射能力与其本身绝对温度四次方成正比。σ=×10 W/(m·K )为斯蒂芬-波
耳兹曼常数。
③ 维恩位移定律：λmT=C 波长一微米为单位，则常数 C=2896μm·K
物体温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长愈短；反之。三个定律把黑体温度与其辐射光谱联系起来，非绝对黑体知道其温度、吸收率，用基
尔荷夫定律，确定其辐射能力。
5、大气对太阳辐射的作用：
①大气对太阳辐射的吸收：大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。水
汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。
②大气对太阳辐射的散射：太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，
都要发生散射。波长较短的光被散射得较多。
③大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射：大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射
中的一部分能量反射到宇宙空间去。反射无选择性
6、大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分。
7、地-气系统的辐射差额：把地面和大气看成一个整体，其辐射能的净收入为
Rs=(Q+q)(1-a)+qa-F∞
Qa、F∞分别为大气所吸收的太阳辐射和大气上界的有效辐射。
对个别地区而言地气系统的辐射差额可正可负。就整个地气系统辐射差额多年平均值应为
零。南、北半球地气系统的辐射差额在纬度 30º处是一转折点。北纬 35º以南差额为正以北
负。将低纬盈余热量输送至高纬—大气、海水流动完成。
8、海陆增温和冷却的差异：
i. 同样太阳辐射强度下，海洋吸收的太阳能多于陆地吸收的，陆面对太阳光的反
射率大于水面。
ii. 陆地吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，海水吸收的太阳能分布在较厚的水
层中。
iii. 海面有充分水源供应，蒸发量较大，失热较多，水温不易升高；空气因水分蒸
发有较多水汽，以致空气本身有较大吸收热能能力，使气温不易降低。
iv. 岩石、土壤比热小于水的比热。
9、气温非绝热变化形式：
①传导：空气依靠分子热运动将能量从一个分子传递给另一个分子，从而达到热量平衡的传
热方式。
②辐射：物体间依各自温度以辐射方式交换热量的传热方式。
③对流：暖而轻的空气上升，周围冷而重的空气下降补充，这种升降运动称对流。
④湍流：空气不规则运动，又称乱流。
⑤蒸发（升华）和凝结（凝华）：蒸发时吸热，凝结时放出潜热。
10、泊松方程：
给出了干绝热过程气块初态（P0，T0）和终态（P,T）之间的内在联系，即绝热变化时温度
随气压变化的具体规律。
11、空气温度的个别变化：指单位时间内个别空气质点温度的变化 Dt/dt。
空气预报时考虑：1、空气的移动所造成某地温度变化称温度的平流变化；
2、空气本身温度的变化。
12、大气稳定度：气块受任意方向扰动后，返回或远离平衡位置的趋势和程度。
13、不稳定能量：气层中可使单位质量气块离开初始位置后作加速运动的能量。三种情况：
不稳定型、稳定型、潜在不稳定型。
14、气温周期性变化：
①