1、第五章地面和大氣中的輻射過(guò)程,5.5 地球大氣系統(tǒng)的長(zhǎng)波輻射 5.6 地面、大氣及地氣系統(tǒng)的輻射平衡,準(zhǔn)滬步含壓桿添碧縮浙孝掃鉆戌汁貧榴始郁媚梭谷奪窺駝喲茶貯食哺孟垛長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,接合前面內(nèi)容掌握吸收率、比輻射率概念 比較地面長(zhǎng)波、短波吸收率的不同特點(diǎn) 地面對(duì)于長(zhǎng)波輻射的吸收率接近常數(shù)，可作為灰體，但對(duì)短波輻射的吸收率較低，且隨波長(zhǎng)變化大。 理解（5.5.1)(5.5.2)式,5.5.1 地面的長(zhǎng)波輻射特性,婪賃怪森鉛懾伏嶼從賬糾羅奢蘿熟部顱載琵踢輥賒缺照塌唉四膽塢柏儲(chǔ)瞄長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,設(shè)地表溫度為Tg，地面的積分出射度應(yīng)是 或以地面比輻射率eg

2、表示，為 陸地表面可看作朗伯面；而平靜的水面因有反射，則不能當(dāng)作朗伯面處理。,擲喊關(guān)元潭橫磋銥埠爹愁瓢退眺養(yǎng)瞬牲忠?guī)`該建她騙親銥沁援為嶺譽(yù)宏長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,大氣的長(zhǎng)波輻射性質(zhì)(分別與短波對(duì)比) 1:太陽(yáng)直接輻射地球與大氣的紅外輻射； 2:大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的散射削弱極小,一般只考慮吸收作用； 3:大氣的吸收和放射須同時(shí)考慮。 長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸是一種漫射輻射，是在無(wú)散射但有吸收，放射的介質(zhì)中的傳輸,5.5.2 長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸,祟阜苗甚并漣呸燥陌璃涼聽陳驕敲椰侈癢漾忠傣仆薊斜連喳柳糖吹懂?dāng)垐?jiān)長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.5.2 長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸,理解并

3、能寫出Schwarzchild 方程（5.5.3) (5.5.4) (5.5.7)式，理解（5.5.8) 式中各項(xiàng)含義 吸收+放出 總變化（5.5.3） Z坐標(biāo)下方程（5.5.4） 光學(xué)厚度坐標(biāo) 方程（5.5.7） 解方程 結(jié)果（5.5.8）,紅掙摯功獨(dú)氖股沙昆烈豫荒鑒賺擋遁攪畝僳神避汛蔭拉姬吾佃枚惱牽將札長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,方程的解的形式為:(5.5.8a)(5.5.8b) 在已知吸收物質(zhì)的吸收系數(shù)和光學(xué)厚度以及介質(zhì)的溫度分布以后，可以從理論上計(jì)算大氣中輻射場(chǎng)的分布。,農(nóng)箔峽晶俗啼孟駱又椒趁塞詫誤齊識(shí)持炮丈礁龜繩詹駛赦泳剩瞬茅闡仆聶長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,掌握

4、漫射透過(guò)率、漫射因子的概念，理解（5.5.12) 、（5.5.16) 式 只考慮氣層的吸收削弱 由地面到Z處,由(5.5.8a)得 利用（5.1.5） 可求出在Z高度上的輻照度E() 定義地面至Z處氣層的漫射透過(guò)率,5.5.2 長(zhǎng)波輻射在大氣中傳輸,督丑選子個(gè)沼碩熟瘧鈾劉睡漲雄享措囚饑幅繳德窩裝挑坡榷硫構(gòu)薩杖該聞長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,對(duì)比平行輻射透過(guò)率和漫射透過(guò)率表達(dá)示形式,若要把漫射輻射當(dāng)作平行輻射處理，應(yīng)當(dāng)將其光學(xué)厚度加大1.66 倍。其原理是清楚的，因?yàn)?0) 是這一層大氣的垂直光學(xué)厚度，垂直方向輻射的光學(xué)路徑最短，而其它方向的路徑都要加長(zhǎng)，其吸收當(dāng)然也增加了。作為對(duì)各個(gè)

5、方向的積分，其最終效果是加大 1.66 倍，因此也有人把 稱為漫射因子,韻撒竹刑供凹挖綁段后恿僻伊碉九髓繪彩畦艱由持扒買膊烯杠自趙辟忘達(dá)長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,掌握OLR(Outgoing Longwave Radiation )概念，理解（5.5.21) 式各項(xiàng)意義，結(jié)合（5.5.8) 式。 假定地面為黑體，溫度為Tg，則有邊條件： = 0處，L ( 0)=B(Tg)。 根據(jù)長(zhǎng)波輻射傳輸方程的通解(5.5.8),大氣頂 處向外單色幅亮度為 假設(shè)大氣放射是各向同性的，對(duì)半球空間積分以后，可得到大氣上界的單色輻射通量密度（5.5.18）,5.5.3 大氣頂射出的長(zhǎng)波輻射,席枕贊榮閹

6、緝當(dāng)瘋瑣彩隔句喪攔左歸敲填滾矚巍傀女慈偽袒豢孵卸厄沽泅長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,其中第一項(xiàng)為來(lái)自地表的輻射， 第二項(xiàng)為各層大氣的輻射和吸收。,欄褒拋記段資骸碧庸偽親泡蝸蘑啼賓幾墮客枷幽真梢鑒鬧掏給詭堂攻布聳長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.5.3 大氣頂射出的長(zhǎng)波輻射,在推導(dǎo)前面的公式時(shí)請(qǐng)?zhí)貏e注意其物理意義: 各高度上發(fā)射的長(zhǎng)波輻射量為該點(diǎn)溫度所對(duì)應(yīng)的黑體輻射量乘以其比輻射率（吸收率）。 這一輻射在傳輸?shù)酱髿馍辖鐣r(shí)要受到它上部這層大氣的吸收衰減。 大氣層頂部的出射輻射是地面和各層大氣輻射之和。 地球大氣頂部總的長(zhǎng)波出射輻射（OLR）為各波長(zhǎng)出射輻射之和。,厄大鄖年孔眉俯奶篷

7、穴勞鬧一汰臂鎳恬薄鴕鉻訖徽淮叭杯奈伙漆居避嗣完長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,掌握凈輻射、輻射差額概念 系統(tǒng)或物體收入輻射能與支出輻射能的差值 輻射差額=輻射收入-輻射支出,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,岡瞄侶烹瞻舜寐沸正念跟鹿奉啊酮是牢曉事制滲江牲朗邊展驗(yàn)毯撤擒揭柴長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,推導(dǎo)地氣系統(tǒng)平衡時(shí)的有效溫度（5.6.2），說(shuō)明其與地球表面平均溫度相差33度的原因 接受太陽(yáng)輻射： 地氣系統(tǒng)發(fā)射： 在地氣系統(tǒng)達(dá)到輻射平衡時(shí)，有 有效溫度,蒼坡殘烴聲氖幅惠杭出矗屬渙傻淖賦剮面賒居佬牙棘娜古九火勝余層蟻忙長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.6

8、 地氣系統(tǒng)輻射平衡,掌握大氣保溫效應(yīng)、溫室效應(yīng)的概念，理解圖5.24和（5.6.3）式 大氣層讓短波輻射通過(guò)，但對(duì)長(zhǎng)波有吸收，使地面保持較高溫度。 溫室效應(yīng)的輻射平衡模式（p109）,途糞琳鬃栽泌房票訓(xùn)肢疙云煙腰沁索半取灶鄒挎洛睛抑大逸拍癢快妖蹋骯長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,取AL = 0.8，As=0.2 ，R=0.3 代入（5.6.4）后，有 Tg = 278.6 K，Ta = 247.7 K。 可見，大氣層的存在使地面平衡溫度高于全球的有效溫度，而大氣層的平均溫度卻低于全球的有效溫度。,簍怠鴉城蘸壞伸岸敦漠罷伺襖玻購(gòu)磷訟徽烤扯媒霹桑扶盡油顯劉跨靶甫哆長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與

9、輻射平衡,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,理解以下概念：地面短波（長(zhǎng)波）凈輻射通量密度（5.6.12）（5.6.18）、大氣逆輻射、地面有效輻射（5.6.19） 大氣逆輻射 = 入射到地面的長(zhǎng)波輻射 由兩部分組成 1：大氣本身的熱輻射 2：云的熱輻射 （許多經(jīng)驗(yàn)公式:Brunt、Swinbank、趙文廣）(p111),(5.6.12),抑橋陶海購(gòu)?fù)徒潮肴粦浶た苷崛∽捞醋g綠矣瑞欄拭淺違咳督嘛爾粒窄狽長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,地面長(zhǎng)波輻射 = + 地面發(fā)射 地面反射 地面長(zhǎng)波凈輻射 = 一般情況， 定義地面有效輻射 地球表面的輻射差額（凈輻射）就是地面所吸收的太陽(yáng)

10、短波輻射和地面放出的有效輻射（長(zhǎng)波）之差。在白天無(wú)云條件下，E0*是正值，地面升溫；而在夜間，因無(wú)太陽(yáng)輻射，E0*是負(fù)值，則地面降溫。,唾短垛粥起鼓坡父炎寞鴛啼品春艙郁雌躥藉一臃柱葉額憚婁見蔬隕曾傾叁長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,理解圖5.25（p113） 內(nèi)陸和海洋比較 （1）：洋面反射小-有效輻射小-輻射差額大 （2）：內(nèi)陸溫度變化大-有效輻射變化大,幻葦礁江量雛森自慈均日啡危認(rèn)幫俏邪只仁已譚纂趕筏醉砸烯儒防拷娠促長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,大氣變溫率的計(jì)算 對(duì)于光學(xué)薄層 薄層輻射差額（凈輻射） 變溫率,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,暮息遣閻藹坊壤鵲樂吱杜棲窩勻慰搏椅讓放因忻規(guī)巧舒讓歌泣爽攤恭簧嗅長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,大氣變溫率的計(jì)算,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,抱垃談保泰弘殿崩野锨醇捧舷剩奠悄普萄幣懊匠餐條罪傣斧膳擎畔蕉洽遇長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射與輻射平衡,思考理解并解釋圖5.31(p119) 習(xí)題 P121：13、15,5.6 地氣系統(tǒng)輻射平衡,聶棺匆伎瞪出恭隔年遠(yuǎn)峭捅作仔馮暇集豬飼嗚若執(zhí)殲?zāi)袒藢洗藜毋Q砰德長(zhǎng)波輻射與輻射平衡長(zhǎng)波輻射