邱静怡 大气物理 全套课件 第五章-4节-太阳辐射2.pptVIP

第五章 第四节 一、到达地面的太阳辐射 VS 二、地面对太阳辐射的反射 太阳直接辐射SA的测量 进光筒对感应面的视张角为10°，感应面是一块涂黑的锰铜片，它的背面紧贴热电堆正极，负极接在遮光筒内壁，热电堆的电动势正比于太阳辐射。用于遥测的直接日射表将进光筒安装在“赤道架”上，借助电机和齿轮减速器，带动日射表进光筒准确地自动跟踪太阳。 太阳散射辐射SD的测量 它是测定地平面上的太阳直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射仪器。感应部分由黑片和白片组成田字形方格阵，辐射强度正比于黑白片下热电堆的电动势。感应面上有一个半球形防风保护玻璃罩，仪器上方可伸出一块对感应平面视角为10°的遮光板。支架遮光板遮去阳光，仪器只能测到天空散射辐射；除去遮光板则能测到水平面上太阳辐射和散射的总和；反转仪器使感应面向下，则能测到反射辐射。用于遥测的天空辐射表装上遮日环，遮日环以辐射表感应面为中心，直径约30厘米，环宽约5厘米，根据当地纬度和日期，适当调节它的倾角，在一天任何时刻都能遮住太阳的直接辐射。显然由于遮日环的影响使测值偏小，必须加以校正。 三、云对太阳辐射的吸收和散射 云对太阳辐射的影响依赖于： 云的相态、微结构及含水量、厚度等特性。 三种模式云的单次散射返照率 总结： 对太阳辐射来说， 空气分子的吸收（16%）大于散射（6%） 气溶胶粒子的吸收和散射同等重要 云的散射（20%）大于吸收（3%） 四、行星反射率 地球-大气系统的反照率称为行星反射率。表示射入地球的太阳辐射被大气、云及地面反射回宇宙空间的总百分数。 多年平均值为30%。 * 入射太阳辐射100% -大气的吸收16% Rayleigh散射 6% 云的吸收 3% 云的反射20% = 到达地面的太阳辐射 55%. 太阳直接辐射SA：入射到地面处与日光垂直平面上的太阳辐射。 天空散射辐射SD：经大气散射后到达地面的太阳辐射。（图） 全球多年平均：直接辐射和散射辐射的量级相当（图） 天空晴朗无云时，散射日射=总日射*10％。 天空 乌云密布，总日射=散射日射。 （图） 太阳总辐射SG：到达地面的太阳直接辐射和天空散射辐射之和。 并不是都被地表吸收 到达地面的太阳辐射 大气上界太阳辐射 R: 分子引起的Rayleigh散射, p:气溶胶粒子的散射, O:臭氧的吸收, v:水汽的吸收, a:其它气体的吸收. 与日光垂直平面上太阳分光辐照度的计算: 有冰盖的雪 大粒湿雪 苏丹草 青玉米 谷物茬 绿玉米 黄玉米 融雪后的土壤 黑钙土 湖面 a. 冰川、雪面反射率 沙漠 草原 水面 b. 雪对可见光的反射率大，70-80%,对近红外的反射率稍小些。这与其它下垫面不同. c. 各种植被在近红外波段的反照率远大于可见光波段，突变发生在 附近。 卫星可见光通道和近红外通道的反射率之比可以反映地表状况。 d. 平静的水面对这两个波段的反射率都很小，反射率小于１0%，且随波长变化很小。 地表反照率随下垫面、波长而变。 e. 地表反射率随太阳高度角的增大而减小. e. 根据南、北半球在不同季节、不同地点的地表返照率，求平均，得全球平均地表反射率约为１0％。 地气系统吸收70%的太阳辐射, 而地球吸收了其中大部分(51%). 太阳辐射主要是用来加热地表 地面对太阳辐射的反射 直接日射表 返回 天空辐射表 返回 1、云滴谱函数： 修正伽玛函数（Deirmanjian 1969） 2、经验模式： 八种典型云滴谱分布（Stephens 1978） 众数半径 2--8μm ??????????????????????????????????????????????????????? 蔽光层积云 3、模式云的辐射参数 容积减弱（消光）系数 容积散射系数 容积吸收系数 单次散射反照率 （single scattering albedo） 可见光 近红外 地球红外辐射 可见光 近红外 地球红外辐射 可见光 近红外 地球红外辐射 可见光 近红外 通常云对辐射的衰减比气溶胶大得多。且云滴越大，对辐射衰减越强 气溶胶的减弱系数： 云的减弱系数： 云粒子半径远大于气溶胶粒子 半径 云对可见光的衰减很大，但几乎不吸收，只 有散射，且不随波长而变；对2-3 的红外 辐射散射与吸收各占半.对红外辐射，云有很强 吸收 几种云的单次散射反照率类型差不多 云的反射率与云厚、云中含水量成正比。 水云的反射率很大,可达90%,薄的卷云的反射率只有30%. 整层大气的吸收谱 11km以上大气的吸收谱 整层大气中不同气体成分的吸收谱 卫星观测证据（可见光波段） 云在可见光波段的反射率 云对太阳辐射的影响 *