第一章 輻射.

1、第一章 輻射u第一節(jié) 太陽(yáng)輻射u第二節(jié) 地面輻射與大氣輻射u第三節(jié) 太陽(yáng)輻射與生產(chǎn)的關(guān)系Meteorology第一節(jié) 太陽(yáng)輻射1.輻射的基本知識(shí)輻射定義：自然界中的一切物體，只要其溫度在-273以上，都在不停地以電磁波的方式向外放射能量，這種傳播能量的方式稱(chēng)為輻射?；径攘繂挝唬篴輻射通量(F):單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)任一表面的輻射能。 單位：Js-1 、Wb輻射通量密度(E):單位面積上的輻射通量。 單位：Wm-2c光通量密度(E1)：?jiǎn)挝幻娣e上通過(guò)的光通量。 單位：Lmm-2（流明米-2）Meteorology電磁波譜Meteorology 波長(zhǎng)范圍： 10-14m幾 km（1m= 10-14cm

2、） 可見(jiàn)光:0.40.76 m (七色光) 太陽(yáng)光:0.154.0 m (短波輻射) 地面(大氣)：3120 m（長(zhǎng)波輻射）氣象學(xué)研究的僅為太陽(yáng)輻射、大氣輻射、地面輻射。 Meteorology輻射的基本定律：物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射反射輻射Qr透射輻射Qt入射輻射Q0 物體吸收Qa根據(jù)能量守恒原理，QaQrQtQ0。等式兩端同時(shí)除以Q0，得：1000QQtQQQQraa + r + t = 1 吸收率a反射率r透射率t 其中：t0，ar1 a1 黑體（理想吸收體） a1 灰體2.太陽(yáng)輻射光譜、太陽(yáng)常數(shù) 太陽(yáng)輻射光譜 太陽(yáng)輻射能量隨波長(zhǎng)的分布情況 太陽(yáng)輻射：0.15-4.0 m 紫外：0.

3、15-0.4m 占7% 可見(jiàn)光：0.4-0.76m占50% 紅外：0.76-4.0m 占43%Meteorology太陽(yáng)常數(shù)Meteorology 定義：當(dāng)日、地間處于平均距離時(shí)，垂直于太陽(yáng)入射光表面的太陽(yáng)輻射的輻照度稱(chēng)為太陽(yáng)常數(shù)（S0）。 常用S01367.7W/m2。 太陽(yáng)常數(shù)不是一成不變的，變化原因在于太陽(yáng)自身活動(dòng)和日地距離的變化。太陽(yáng)高度角和方位角Meteorologya太陽(yáng)高度角（h） 太陽(yáng)高度角又叫太陽(yáng)高度，太陽(yáng)平行光線與水平面的交角稱(chēng)為太陽(yáng)高度角。太陽(yáng)高度的求算公式為：正午時(shí)刻太陽(yáng)高度角的表達(dá)式為： h90b太陽(yáng)方位角（A） 指的是太陽(yáng)光在水平面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€間的夾角。求算

4、公式為：SinhCosCosCosSinSinCosCoshSinSinSinhCosA3.太陽(yáng)輻射在大氣中的減弱 MeteorologyO3吸收O3吸收分子散射粗粒子散射水汽吸收a吸收作用Meteorology主要吸收體:水汽、臭氧、二氧化碳、固體雜質(zhì)、氧氣、氮?dú)夤舱继?yáng)能的24% 。b散射作用大氣中的散射體：空氣分子、塵粒、云滴，但它們只改變運(yùn)動(dòng)方向不改變輻射能量的大小。思考：為什么雨后天晴,天空呈青蘭色?為什么陰天有霧天，天空是灰色的？c反射作用Meteorology思考：為什么陰天感覺(jué)氣溫較低？特點(diǎn)：沒(méi)有選擇性，呈白色。 反射物：1、云：最強(qiáng)，平均50-55% 2、塵埃云高云中云高云厚

5、云反射率25%50%65%90% 反射與散射之和為31%，這樣到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射僅有45%4.到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射a直接輻射（Sb） 概念：太陽(yáng)以平行光方式投射到與光線相垂直面上的輻射，稱(chēng)為太陽(yáng)直接輻射。 影響因素： 太陽(yáng)高度角 大氣透明度 云量 海拔高度 緯度MeteorologyMeteorologyb散射輻射（Sd）概念：大氣粒子對(duì)太陽(yáng)輻射的散射,一部分從天空到達(dá)地面的輻射。影響因素： 1、太陽(yáng)高度角 2、大氣透明度 3、下墊面反射率 4、海拔高度思考：陰天哪種輻射量大？地地 面面大氣粒子太陽(yáng)光太陽(yáng)光散射輻射散射輻射c太陽(yáng)總輻射（St）定義：同時(shí)到達(dá)地面（水平面）的太陽(yáng)直接輻射（Sb）和散

6、射輻射（Sd）之和。 即：StSb Sd影響因素: 太陽(yáng)高度角大氣透明度云量等。太陽(yáng)總輻射變化規(guī)律：日變化年變化緯度海拔Meteorology第二節(jié) 地面輻射與大氣輻射Meteorology1.地面輻射和大氣輻射 地面輻射（L0）： 地面吸收太陽(yáng)輻射能后不停地向外放 射輻射，稱(chēng)為地面輻射。屬于長(zhǎng)波輻射 (3-120m)。 最大放射能量所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為10 m 地面發(fā)射能量的大小主要決定于地面 本身的溫度，而溫度的高低又決定于地面 儲(chǔ)存能量的多少。Meteorology大氣輻射（Li）：定義： 大氣吸收地面輻射后不地向外放射輻射，稱(chēng)大氣輻射。屬于長(zhǎng)波輻射。大氣的主要吸收體： 水、CO2、臭氧等。特

7、點(diǎn)： 大氣對(duì)地面的長(zhǎng)波輻射位于近地面40-50m的氣層中，吸收率達(dá)75-95%，因此地面的長(zhǎng)波輻射極少能透過(guò)大氣層進(jìn)入宇宙空間。Meteorology地地 面面大氣上界大氣上界太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射地面吸收太陽(yáng)輻射地面吸收太陽(yáng)輻射大氣吸收大氣吸收地面輻射地面輻射大氣吸收大氣吸收宇宙吸收宇宙吸收大氣逆輻射大氣逆輻射大氣輻射大氣輻射地面增溫地面增溫地面保溫地面保溫地面降溫地面降溫大氣逆輻射（La）：2.地表的有效輻射Meteorology定義： 地面輻射與地面所吸收的大氣逆輻射之差。 表達(dá)式：Ln=L0-La 其中 Ln：地面有效輻射 L0：地面輻射 La：大氣逆輻射實(shí)質(zhì)： Ln表示地表?yè)p失熱量的多少。

8、 地地 面面大氣上界大氣上界地面射地面射向宇宙向宇宙的輻射的輻射大氣逆輻射大氣逆輻射地面輻射地面輻射大氣射大氣射向宇宙向宇宙的輻射的輻射影響地面有效輻射的因素： Meteorology地面溫度大氣溫度空氣濕度云況CO2的影響地表性質(zhì)風(fēng)海拔高度 用上述知識(shí)解釋用上述知識(shí)解釋?zhuān)河性频囊雇肀惹缫古?？有濃云的夜晚不易凝結(jié)成霜或露？初春的早晨農(nóng)民在田間放煙霧驅(qū)趕昨夜的寒氣流？在晚秋和寒冬，為什么霜凍多出現(xiàn)在晴朗的夜晚？3.地面輻射差額（B）定義： 地面吸收太陽(yáng)總輻射與地面有效輻射之差。 表達(dá)式：影響因子： 總輻射、地面有效輻射和地面反射輻射率等。日變化和年變化： 日變化 年變化Meteorology0)

9、1)(FrDSR結(jié)論 能量收支上的不平衡，勢(shì)必引起高、低緯度之間全球規(guī)模的水平能量交換，使能量收支趨于平衡。這種熱量的輸送和交換主要由大氣環(huán)流和洋流來(lái)完成。Meteorology第三節(jié) 太陽(yáng)輻射與生產(chǎn)的關(guān)系1.太陽(yáng)光譜與植物生活大于1.00微米，促進(jìn)干物質(zhì)的積累。0.721.00微米，對(duì)植物伸長(zhǎng)起作用。0.610.72微米，被葉綠素強(qiáng)烈吸收。0.510.61微米，低光合作用與弱成形作用。0.400.51微米，被葉綠素和黑色素強(qiáng)烈吸收。0.320.40微米，成形和著色作用。0.280.32微米，對(duì)大多數(shù)植物有害。小于0.28微米，可立即殺死植物。MeteorologyMeteorology2.光與植物光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)： 分類(lèi)：喜陽(yáng)植物和喜陰植物。光周期現(xiàn)象： 植物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)晝夜長(zhǎng)短的不同反應(yīng)。 分類(lèi)： 長(zhǎng)日性（照）植物： 短日性（照）植物： 中間性植物：Meteorology光照時(shí)間對(duì)植物的影響在實(shí)際生活中的應(yīng)用光照時(shí)間對(duì)植物的影響在實(shí)際生活中的應(yīng)用花卉生產(chǎn)引種 a.短日照植物 南種北引： 北種南引： b.長(zhǎng)日照植物 南種北引： 北種南引：育種繁種Meteorology3.光能利用率及其提高途徑概念：?jiǎn)挝煌恋孛娣e