大氣輻射學課后答案

PAGE67..習題1、由太陽常數(shù)=1367W/m2,請計算：=1\*GB3①太陽表面的輻射出射度；=2\*GB3②全太陽表面的輻射通量；=3\*GB3③整個地球得到的太陽輻射通量占太陽發(fā)射輻射通量的份數(shù)。=1\*GB3①輻射出射度〔P66：輻射通量密度〔W/m2任意距離處太陽的總輻射通量不變：=2\*GB3②=3\*GB3③答案：=1\*GB3①6.3107W/m2；=2\*GB3②3.71026W；=3\*GB3③4.51010,約占20億分之一。2、設大氣上界太陽直接輻射〔通量密度在近日點時〔d1=1.47108km為S1,在遠日點時〔d2=1.52108同1〔1：3、有一圓形云體,直徑為2km,云體中心正在某地上空1km處。如果能把云底表面視為7℃云體：余弦輻射體+立體角根據(jù)：又由絕對黑體有所以此云在該地表面上的輻照度為4、設太陽表面為溫度5800K的黑體,地球大氣上界表面為300K的黑體,在日地平均距離d0=1.50×108km時,求大氣上界處波長=10m的太陽單色輻照度及地球的單色輻射出射度。 答案：0.286Wm2m1,31.2WmPlancklaw<>+習題112>5、如果太陽常數(shù)增加4%,太陽表面有效溫度升高多少度,地球表面有效溫度升高多少度〔行星反射率為0.3。 答案：58K,2.6K解：設太陽、地球表面有效溫度為T日e、T地e,地球半徑為r,行星反射率為R〔1因為以日心為中心,以太陽半徑R⊙和日地平均距離d0為半徑的兩個球面上通過的太陽輻射通量應該相等,即對〔1式兩邊取對數(shù)求微分,整理得當比較小時,可以用差分〔增量去近似微分,于是上式可近似為所以〔2當?shù)貧庀到y(tǒng)達到輻射平衡時,有得到與前面類似,對〔2兩邊取對數(shù)微分,再用差分近似微分,則有所以太陽表面有效溫度升高57.77度,地球表面有效溫度升高2.55度6、求夏至日在赤道與極點〔=90°N大氣上界水平面上太陽輻射日總量的比值。答案：0.73如第7題,夏至日在赤道與極點〔=90°N大氣上界水平面上太陽輻射日總量分別為3.45107Jm2d1、4.71107Jm2d1,二者比值為〔3.45107/〔4.71107=0.737、若不考慮日地距離變化,假定d=d0,求出緯度=0°、40°、90°處,在春分、夏至、秋分、冬至時大氣上界水平面上太陽輻射日總量的值〔Qd。說明這三個緯度上Qd年變化的不同特點。答案：Qd〔Jm2d1的數(shù)值如下：緯度春分夏至秋分冬至φ=0°3.761073.451073.761073.45107φ=40°2.881074.331072.881071.3107φ=90°04.7110700春分δ=0；夏至δ=23O27‘；秋分δ=0；冬至δ=-23O27‘8、設有一氣層,可只考慮其吸收作用,有一平行輻射,波長為,射入氣層前的輻射通量密度為10Wm-2m-1,經(jīng)氣層中吸收物質(zhì)的含量u=lg/cm2的吸收后,輻射通量密度為5Wm-1。求該氣層的吸收率及質(zhì)量吸收系數(shù)〔k。 答案：0.7cm2或9、波長=0.6m的平行光束,垂直入射10m厚的人工云層,射入前及透過云層后的輻照度分別為：F0=100<mWcm-2>及F=28.642<mWcm-2>。設云中水滴數(shù)密度N〔個/cm3及云滴半徑r=10m各處均一。只考慮Mie的一次散射。求=1\*GB3①云層的容積散射系數(shù)’=?；=2\*GB3②云中水滴數(shù)密度N；=3\*GB3③若光束與云層法線成60°角入射,則射出云層后的輻照度F=？。答案：=1\*GB3①1.2510-3cm-1；=2\*GB3②200個/cm3；=3\*GB3③8.2<mWcm-2>12310、對于=0.32m的太陽輻射,若只考慮大氣的氣體分子散射與O3的吸收,當?shù)孛鏆鈮簽?個大氣壓,O3總含量uO=2mm,,太陽天頂角=40°11、地面氣壓為760mm時,測量在1.5—1.6m波段內(nèi)的太陽直接輻射S天頂角40°50°60°70°S<Wm-2>13.9512.5510.467.67求大氣的透明系數(shù)P,光學厚度及大氣上界處S,0=？答案：0.68465,0.373,22.31Wm-2即為長法求大氣頂太陽輻射通量密度。<><>假定不同太陽天頂角時大氣性質(zhì)不變,則透過率為常數(shù)。當測得幾組觀測值后,可用線性回歸求出斜率和截距：θ： 40 50 60 70m=secθ： 1.3037 1.5525 1.9927 2.8999Sλ： 13.95 12.55 10.46 7.67lnSλ： -3.91202 -4.01738 -4.19971 -4.50986A=3.10932Sλ0= 22.4058<Wm-2>B=-0.3726<光學厚度>透明系數(shù)：透過率：exp<B>=0.6889412、由飛機探測得到各高度的水平面上向上、下的輻射通量密度如下表〔P為各高度氣壓值：P<hPa>1010786701672.9725.2751.756.982.394.1求各高度間氣層的輻射變溫率〔℃/24h。答案：1.46℃各高度E*為：P<hPa>1010786701E*〔Wm-2616642.9657.656.982.394.11010-786hPa:786-701hPa13、設有一溫度T=300K的等溫氣層,對于波長=14m的定向平行輻射當只有吸收削弱時,垂直入射氣層的透射率Tr=0.6587。試求：=1\*GB3①氣層對該輻射的吸收率,=2\*GB3②若氣層的光學質(zhì)量u=0.4175<g/cm2>求質(zhì)量吸收系數(shù)k；=3\*GB3③氣層的漫射輻射透射率f,=4\*GB3④氣層本身的輻射出射度。答案：=1\*GB3①0.3413,=2\*GB3②1cm2/g,=3\*GB3③0.5,=4\*GB3④229.6Wcm-2=1\*GB3①因為只有吸收削弱,所以吸收率為=2\*GB3②由透射率公式,求得=3\*GB3③氣層的漫射輻射透射率f==4\*GB3④氣層本身的輻射出射度14、若將某行星表面視為黑體,其外由一層等溫大氣覆蓋,該大氣層對短、長波的吸收率分別為A及A1,大氣上界與太陽光垂直的水平面上太陽輻射的輻照度為F0,忽略行星-大氣系統(tǒng)的反射效率。當行星-大氣系統(tǒng)達到輻射平衡時,計算行星表面的溫度Tp；<2>該大氣層一定具有保溫作用嗎？試分析說明之。利用P109圖5-24和6-36-4式寫出行星表面和大氣頂?shù)妮椛淦胶夥匠糖蠼饪傻脽o大氣時,行星表面溫度為見書后答案15、如在夜間地面上空布滿云層,設地面為黑體,T0=300K,氣壓為P0=1000hPa,云底為黑體,溫度Tb=280K,氣壓為Pb=800hpa,中間大氣為等溫T=285K的灰體,其長波漫射透射率Tf=0.4。試求：〔1地面的有效輻射,〔2中間氣層的溫度是要增加還是降低,求出變溫率<℃/3h>,〔3如果云底溫度Tb改為260K,則氣層溫度的變化將如何？答案：=1\*GB3①95.4Wcm-2,=2\*GB3②0.19℃/3h,=3\*GB3③0.0941 <1-A