文档介绍：气象学与气候学
Meteorology and Climatology
地理科学学院:曹富强
第二章气候形成的辐射和热力因素
主要内容
气候形成的辐射因素
气候形成的热力因素
全球气温带
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教学目标
了解气候形成辐射因素基本概念及基本原理;
理解气候形成的热力因素及其转换机制;
掌握大气中的各种热力过程状况及气温的时空分布特点。
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第二章气候形成的辐射和热力因素
教学要点
重点
气候形成的辐射因素基本概念、原理、热力因素及转换机制;
大气中各种热力过程状况及气温的时空分布特点。
难点:气候形成的热力因素及其转换机制。
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第二章气候形成的辐射和热力因素
引言
气候形成的因素
太阳辐射(Solar Radiation):大气活动的能量之源,大气过程的主宰力量(外部因素)。
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大气环流(Atmospheric Circulation):输送热量和水分的机制,是直接控制气候变化过程的因素(内部因素)。
地理环境(Geographical Environment):下垫面的影响(大气直接的热源和水源)、人类活动的影响(释放能量、改变地表特性等)。
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辐射基础知识
辐射(Radiation):自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量的方式。
辐射能(Radiation Energy):通过辐射传播的能量,简称辐射。
辐射是能量传播方式之一,也是太阳能传送到地球的唯一途径。
辐射能通过电磁波的方式、以光速传播,其传播既不靠有形介质,也不靠对流。
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辐射光谱(Radiation Spectrum):辐射能随波长的分布函数。
辐射能通过电磁波的方式传输,且电磁波的波长范围很广,从波长10-10m的宇宙射线,到波长达几km的无线电波,波谱极其宽广。
气象学着重研究的是太阳、地球和大气的热辐射。~120m之间。
各种辐射的波长范围
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物体对辐射的吸收、反射、透射
假设投射到物体上的总辐射为,被吸收的为,被反射的为,透过的为,根据能量守恒原理,则有关系式:
吸收率(Absorptivity):物体吸收的辐射与投射于其上的辐射之比。
反射率(Reflectivity):物体反射的辐射与投射于其上的辐射之比。
透射率(Transmissivity):透过物体的辐射与投射于其上的辐射之比。
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三者的和等于1,即: ,且都是0~1之间变化的无量纲量。
物体的吸收率、反射率和透射率大小随着辐射的波长和物体的性质而改变。
辐射的基本定律
基尔霍夫(Gustav Robert Kirchhoff)定律:物体的吸收和辐射能力之间,即吸收和辐射光谱之间,存在着一定的关系。
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基本形式:
该式表明:一定波长、温度下,物体的吸收率等于该物体同温度、波长的放射率。即对不同物体,辐射能力强,吸收能力也强,反之依然。黑体吸收能力最强,所以它也是最好的放射体。同温度下,物体放射某一波长的辐射,也吸收该波长的辐射。
第二章气候形成的辐射和热力因素
某温度、波长的物体的辐射强度与其吸收率之比值等于同温度、波长时的黑体辐射强度。